最新传感器PPT教学讲义ppt.ppt

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1、传感器PPT第一部分：传感器简介第二部分：压电传感器第三部分：光纤传感器内容1、传感器的定义：传感器是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如烟雾），并将探知的信息传递给其他装置或器官。简单说传感器是将外界信号转换为电信号的装置。2、传感器的组成：传感器由敏感元器件（感知元件）、转换器件和测量电路三部分组成，有时还加上辅助电源。一、传感器概念第一部分：传感器简介2、气敏传感器工作原理：声表面波器件之波速和频率会随外界环境的变化而发生漂移。气敏传感器就是利用这种性能在压电晶体表面涂覆一层选择性吸附某气体的气敏薄膜，当该气敏薄膜与待测气体相

2、互作用（化学作用或生物作用，或者是物理吸附），使得气敏薄膜的膜层质量和导电率发生变化时，引起压电晶体的声表面波频率发生漂移。通过测量声表面波频率的变化就可以准确的反应气体浓度的变化。它的应用主要有：一氧化碳气体的检测、瓦斯气体的检测、煤气的检测、呼气中乙醇的检测、人体口腔口臭的检测等等。烟雾报警器酒精测试仪工作原理：将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。温度传感器热电偶就是利用这一效应来工作的。电子温度计空调3、温度传感器工作原理：将声音震动

3、信号转化到电容上，再转化为电流信号或是讲震动转化为磁场信号，再转化为电信号。声控灯电话声敏传感器4、声敏传感器工作原理：压力传感器主要利用弹性材料的形变和位移来检测外界信号的变化，并将其转换为电信号。如硅压阻式压力传感器是利用单晶硅的压阻效应制成的。电子秤表面张力测试仪5、压力传感器工作原理：光敏电阻的阻值会随光照射程度的不同而产生变化，在一个闭合的电路中，电阻阻值的大小会影响电流的大小，从而将光这种外部信号转化为电信号。6、光敏传感器太阳能电池第二部分：压电传感器1、原理2、应用一、压电传感器的工作原理压电式传感器是一种自发电式传感器。它以某些电介质的压电效应为基础，在外力作用下，在

4、电介质表面产生电荷，从而实现非电量电测的目的。压电传感元件是力敏感元件，它可以测量最终能变换为力的那些非电物理量，例如动态力、动态压力、振动加速度等，但不能用于静态参数的测量。压电式传感器具有体积小、质量轻、频响高、信噪比大等特点。由于它没有运动部件，因此结构坚固、可靠性、稳定性高。一、压电效应天然结构的石英晶体呈六角形晶柱，用金刚石刀具切割出一片正方形薄片。当晶体薄片受到压力时，晶格产生变形，表面产生正电荷，电荷Q与所施加的力F成正比，这种现象称为压电效应。还有一些人造的材料也具有压电效应。若在电介质的极化方向上施加交变电压，它就会产生机械变形。当去掉外加电场时，电介质的变形随之消失

5、，这种现象称为逆压电效应（电致伸缩效应）。石英晶体的压电效应演示当力的方向改变时，电荷的极性随之改变，输出电压的频率与动态力的频率相同；当动态力变为静态力时，电荷将由于表面漏电而很快泄漏、消失。二、压电材料的分类及特性压电传感器中的压电元件材料一般有三类：1、压电晶体（如上述的石英晶体）；2、经过极化处理的压电陶瓷；3、高分子压电材料。（一）石英晶体天然形成的石英晶体外形天然形成的石英晶体外形石英晶体切片及封装石英晶体薄片双面镀银并封装（二）压电陶瓷压电陶瓷是人工制造的多晶压电材料，它比石英晶体的压电灵敏度高得多，而制造成本却较低，因此目前国内外生产的压电元件绝大多数都采用压电陶瓷。压

6、电陶瓷外形直流电场E剩余极化强度剩余伸长电场作用下的伸长(a)极化处理前(b)极化处理中(c)极化处理后压电陶瓷的极化效应无铅压电陶瓷及其换能器外形（上海硅酸盐研究所研制）（三）高分子压电薄膜及拉制高分子压电材料制作的压电薄膜和电缆可用于波形分析及报警的高分子压电踏脚板压电式脚踏报警器高分子压电薄膜制作的压电喇叭（逆压电效应）压电式传感器的测量电路（一）等效电路当压电传感器中的压电晶体承受被测机械应力的作用时，在它的两个极面上出现极性相反但电量相等的电荷。可把压电传感器看成一个静电发生器，如图(a)。也可把它视为两极板上聚集异性电荷，中间为绝缘体的电容器，如图(b)。其电容量为＋＋＋＋

7、――――qq电极压电晶体Ca(b)(a)压电传感器的等效电路当两极板聚集异性电荷时，则两极板呈现一定的电压，其大小为因此，压电传感器可等效为电压源Ua和一个电容器Ca的串联电路，如图(a)；也可等效为一个电荷源q和一个电容器Ca的并联电路，如图(b)。qCaUaUa＝q/Caq＝UaCaCa（a）电压等效电路（b）电荷等效电路压电传感器等效原理（二）测量电路压电式传感器的前置放大器有两个作用：把压电式传感器的输出高阻抗变换成低阻抗输出；放大压电