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传感器的现状与发展


注意这里我们并不需要测出确定值,只需将 要观察的信号变为可视信号即可
+4–5V
C1
I1
RC
T9014
C R
R=2M
RC=1–4M, R=330K C=100μF, C1=220μF
防盗报警器
3.生物量传感器
酶传感器 工作原理:利用主要是利用酶作为敏
感元件,通过它来识别分子,在通过 化学电极的转换,测量点信号,间接 反映分子特性。 微生物传感器 工作原理:以活的微生物作为敏感材 料,利用他们的酶,同化作用或生理 特性对外界进行检测。
产生周期性变化的感应电流(电 感传感器)
金属膜片M 和固定电极 N 形成一 个电容器,M 在声 波作用下振动,电容器的电 容作周期性变化,电阻R 两 端的电压也做相应的周期性变化
超声波传感器
作为一种超高频率的声波,它也是机械波, 根据前面所讲的原理,可利用将机械能转 换为电能进行测量。(压电传感器)
。 生,从而实现非电量测量
引线 壳体
基座
导电片 受压膜片
压电晶片
2.测温传感器
利用传感元件将温度变化转换为电量 变化的装置,用来测温度的变化,最 常用的是利用的传感器为热电偶和热 电阻传感器。
热电偶测温温度
热电偶式传感器
工作原理: 将两种不同的金属闭合回路,对它们的两 个接点中的一个进行加热,使其温度为T, 而另一点置于室温T0中,则在回路中会产生 热电势,从而用来测量温度。
发展趋势
小型化 智能化 多功能化 网络化
微型化(Micro)
硅材料构成,具有体积小、重量 轻、反应快、灵敏度高以及成本 低
传统的结构化生产设计向基于 计算机辅助设计(CAD)的模拟 式工程化
主要产品:微机电系统(MEMS)
微机电系统(MEMS)简介
MEMS的核心技术是研究微电子 与微机械加工与封装技术的巧妙 结合
它的特点是:集材料科学、机械 控制、加工与封装工艺、电子技 术以及传感器和执行器等多种学 科一体。并由此制造出体积小巧 但功能强大的新型系统 。
智能化传感器
智能化传感器是指那些装有微处理器的, 不但能够执行信息处理和信息存储,而且还 能够进行逻辑思考和结论判断的传感器系 统。
特点: 能够对信息进行处理、分析和调节 能够对所测的数值及其误差进行补偿 能够进行逻辑思考和结论判断 能够自诊断和自校准功能,可以用来检测工
热电偶
热电阻式传感器
工作原理:热电阻传感器是利用导 体的电阻值随温度变化而变化的 原理进行测温的。
2.测温传感器
火灾报警器,利用热电阻测温
3.声传感器的应用——话筒
声音 震动 机械波
动圈式话筒的原理的切割磁感线, 用线圈围着一个磁体,线圈连着一 片膜,当人对着话筒说话,震动膜, 带动线圈运动,线圈做切割磁感线 运动,根据公式E=BLV可知,速度 v在变,电压E也变化了,电流会随 电压改变而改变,将声音信号转变 为电信号膜片在声波下振动, 使得与膜片相连的线圈中
应用:进行无损探伤,超声波定位
高频 发生器
发射探头
工件
接收探头
放大器
显示
4.感光传感器
将光量的变化转换为电量变化的传感 器,它的物理基础就是光电效应。
阻塞二极管 调节控制器
太阳 电池 方阵 蓄电池组
直 流 负 载
逆 变 器
交 流 负 载
关开关
太阳能电池
光敏传感器
光电式传感器: 光电管与光电倍增管
传感器的现状与发展
OUTLINE
传统意义上的传感器的分类 传感器的应用现状 传感器的发展趋势 未来传感器的应用方向
1.传感器的分类
传感器按被测量,工作机理, 能量关系和敏感材料,可进行非 常系统,规范的的分类。
这里为了方便起见,仅按从 被测量的角度讨论一下现行的领 域都有哪些不同的传感器 。
应变电阻传感器
原理:利用力或形变的变化量转换成与之有一定关系 的电阻值的变化,通过对电阻值的测量达到对上述非
电量测量的目的。
电阻应变式传感器测重量
1.测力传感器
电容式传感器
利用被测非电量的变化转换为电容量变化 的一种传感器,可分为变极距型、变面积型 和变介质型三种类型。
电容式键盘是基于改变电容电极间的距离产生响应 相当于一种压力传感器
APPLICATION
由于现代信息科学技术的主要分为 三部分:
信息获取 信息传输 信息处理 这里信息的获取就是以传感器的传 感器为基础的,所以信息化社会,几 乎没有任何一种科学技术的发展能够 离得开传感器的应用。
物理量传感器
1.力 2.热 3.声 4.光 5.电 6.磁
1.测力传感器
CLASSIFICATION
物理传感器 Eg:力,热,声,光,电,磁信号 化学传感器 Eg: PH值,离子浓度(气,液,
固) 生物传感器: Eg:酶,微生物等生物分子浓度,
生命信号的探测
传感器测量的基本原理
传感器就是能感知外界信息并能 按一定规律将这些信息转换成可 用信号的器件或装置。
狭义上,也可理解为将非电量转 化为可测得电信号的一种装置。
1.测力传感器
电感式传感器
利用电磁感应原理将被测非电量,转换成线 圈自感量L或互感量M的变化,测量电路转 换为电压或电流的变化量输出的装置。可分 为自感,互感,电涡流式。
测量张力传感器
1.测力传感器 ----------------------压电式传感器测力
工作原理:是基于某些介质材料的压电效应,是典型的有源传 感器。当某些材料受力作用而变形时,其表面会有电荷产
测量化学信号我们用到最多的是气, 湿敏传感器。
工作原理:对气,液信号的接触反 应,吸附效应,导致自身敏感元件 电阻的变化,加以测量。
化学信号检测酒精含量源自湿度控制 器气体报警器
3.生物量传感器
探测生命现象:红外传感器
工作原理:利用外界物体产生的红外辐射与 物质相互作用所呈现的物理效应来进行探测 的。
光导式传感器: 光电阻,光电池,光敏二极管, 三极管
5. 磁电传感器
电磁信号都可归结为电信号,均为可测或易测信号, 这里所指的电磁传感器是指利用导体和磁场发生相 对运动产生电动式的,它不需要辅助电源就能把被 测对象的机械量转换成易于测量的电信号,是有源 传感器。
测距
测速
2.测量化学信号
化学信号: PH值,离子浓度(气, 液,固)
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