传感器的应用材料的组成
传感器原理及应用复习资料
传感器原理及应用复习资料1.传感器由敏感元件、转换元件、基本电路三部分组成； 被测量 敏感元件 转换元件 基本电路 电量输出①敏感元件感受被测量;②转换元件将响应的被测量转换成电参量（电阻、电容、电感）;③基本电路把电参量接入电路转换成电量;④核心部分是转换元件,决定传感器的工作原理。
2. 传感器的基本特性：①静态特性：当输入量（X ）为静态或变化缓慢的信号时，输入输出关系称静态特性。
静态特性主要包括：线性度、迟滞、重复性、灵敏度、漂移和稳定性②动态特性：当输入量随时间（频率）变化时，输入输出关系称动态特性。
影响传感器动态特性除固有因素外，还与输入信号的形式有关,在对传感器进行动态分析时一般采用标准的正弦信号和阶跃信号。
A.输入信号按正弦变化时，分析动态特性的相位、振幅、频率，称频率响应；B.输入信号为阶跃变化时，对传感器随时间变化过程进行分析，称阶跃响应（瞬态响应）.频率响应 阶跃响应3.电阻应变式传感器是将被测的非电量转换成电阻值的变化，再经转换电路变换成电量(电流、电压)输出。
金属电阻应变片的基本原理基于电阻应变效应：即导体在外力作用下产生机械形变时阻值发生变化。
通过弹性元件可将位移、压力、振动等物理量通过应力变化，并转换为电阻的变化进行测量，这是应变式传感器测量应变的基本原理。
4.直流电桥总结：单臂电桥输出电压11R R 4E U ∆•= 电压灵敏度4E K u =半桥差动电路全桥差动电路5. 电桥线路补偿：被测试件位置上安装一个补偿片处于相同的温度场；等臂电桥输出U0 与桥臂参数的关系为()2B 310R R -R R A U=。
如果 R1R3 = RBR4，电桥平衡时输出为零；若R1、RB 温度系数相同，当无应变而温度变化时ΔR1 = ΔRB ，电桥为平衡状态；当有应变时，R1有增量ΔR1，ΔR1=R1k0ε，补偿片无变化，ΔRB = 0；电桥输出为 U0 ∝R1R3 k0ε；可见此时电桥的输出电压与温度无关。
微纳材料在传感器领域的应用研究
微纳材料在传感器领域的应用研究近年来，微纳技术的发展给传感器领域带来了巨大的变革。
微纳材料的应用使得传感器的灵敏度、响应速度和稳定性得到了显著提高，为各个领域的科研和工业应用带来了新的可能性。
一、微纳材料的定义和特点微纳材料是指在纳米尺度下具有特殊性能的材料，通常包括纳米颗粒、纳米线、纳米薄膜等形态。
这些材料具有较大的比表面积、较高的表面能量和独特的量子效应，因此在传感器领域有着广泛的应用前景。
微纳材料的特点主要体现在以下几个方面：1. 比表面积大：微纳材料的尺寸较小，相同质量的材料具有更大的表面积，使得传感器对目标物质的接触面积增大，从而提高了传感器的灵敏度。
2. 量子效应：微纳材料的尺寸接近或小于电子波长，因此在纳米尺度下会出现量子效应，如量子尺寸效应和量子限制效应。
这些效应使得微纳材料具有独特的光学、电学和磁学性质，为传感器的设计和制备提供了新的思路。
3. 表面活性：微纳材料的表面活性较高，易于与其他物质发生反应，可以通过表面修饰等手段改变其化学性质，从而实现对不同目标物质的选择性识别。
二、微纳材料在传感器中的应用1. 光学传感器：微纳材料在光学传感器中的应用是最为广泛的。
纳米颗粒具有较高的光学吸收、散射和发射性能，可以用于制备各种光学传感器，如荧光传感器、表面增强拉曼散射传感器等。
通过调控微纳材料的尺寸和形态，可以实现对不同目标物质的高灵敏度检测。
2. 电化学传感器：微纳材料在电化学传感器中的应用也十分重要。
纳米颗粒和纳米薄膜具有较大的比表面积和较高的电化学活性，可以用于制备高灵敏度的电化学传感器。
例如，纳米金属颗粒可以用于制备气体传感器，纳米氧化物薄膜可以用于制备化学传感器。
3. 生物传感器：微纳材料在生物传感器中的应用也日益受到关注。
纳米颗粒和纳米线具有较大的比表面积和较高的生物相容性，可以用于制备生物传感器，如DNA传感器、蛋白质传感器等。
通过与生物分子的特异性相互作用，可以实现对生物分子的高灵敏度检测。
人教版2019高中物理选择性必修第二册第五章 传感器40张ppt
压力 F/N
电阻 R/Ω
0 50 100 150 200 250 300 … 300 270 240 210 180 150 120 …
(2)该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表刻度盘多少毫安处？
答案 15.6 mA
解析 依题意可知，电子秤空载时压力传感器受到的压力为零，电阻R1 ＝300 Ω，电路中的电流为I1＝RU1＝43.0608 A＝15.6 mA，所以该秤零刻度线 应标在电流表刻度盘的15.6 mA处.
5.有一种测量人体重的电子秤，其原理图如图8所示.它主要由三部分构 成：踏板和压力杠杆ABO、压力传感器R(一个阻值可随压力大小而变化 的电阻器)、显示体重的仪表 (其实质是电流表).其中AO∶BO＝5∶1.已 知压力传感器的电阻与其所受压力的关系如下表所示：
压力 F/N
0 50 100 150 200 250 300 …
总电流增大，则R1两端的电压增大，而路端电压减小，所以灯泡两端的
电压减小，灯泡变暗，选项B、D正确，C错误.
答案：ABD
9.(电阻应变片、力传感器的应用)压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，
有位同学设计了利用压敏电阻判断竖直升降机运动状态的装置，其工作原理图
如图11甲所示，将压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置一个物块，在升降
二、热敏电阻的应用
2.现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达 到或超过60 ℃时，系统报警.提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很 小，流过的电流超过Ic时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9 Ω)，直流 电源(输出电压为U，内阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω)，滑 动变阻器R2(最大阻值为2 000 Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干. 在室温下对系统进行调节.已知U约为18 V，Ic约为10 mA；流过报警器的 电流超过20 mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而 减小，在60 ℃时阻值为650.0 Ω.
传感器课件ppt
更加精准和灵活的自动化操作。
物联网中的传感器应用
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环境监测
物联网中的传感器可以对环境进行实时监测，包 括温度、湿度、气压、光照等参数，为环境控制 提供数据支持。
智能家居
传感器在智能家居中的应用也越来越广泛，如智 能门锁、智能照明、智能空调等，提高生活的便 利性和舒适度。
工业物联网
在工业物联网领域，传感器能够实时监测设备的 运行状态和工作参数，帮助实现预测性维护和优 化生产过程。
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02
传感器技术基础
电阻式传感器
总结词
通过电阻值变化来测量物理量变化的传感器
详细描述
电阻式传感器是通过测量电阻值变化来测量物理量变化的一种传感器。它通常由敏感元件和转换元件组成，敏感 元件能够感知被测物理量，转换元件能够将敏感元件的电阻值转换成电信号输出。常见的电阻式传感器有热电阻 、光敏电阻、湿敏电阻等。
随着微电子技术的发展，传感 器的小型化成为了一个重要的 趋势。小型化的传感器可以更 方便地应用于各种场合，降低 了对空间的要求。
随着人工智能技术的发展，智 能化的传感器也成为了未来的 发展趋势。智能化的传感器可 以具备自我诊断、自我校准、 自我适应等功能，更好地满足 各种应用需求。
随着物联网技术的发展，传感 器的网络化也成为了未来的重 要趋势。网络化的传感器可以 实现远程监控、数据共享等功 利用电容原理来测量物理量变化的传感器
详细描述
电容式传感器是利用电容原理来测量物理量变化的传感器。它通常由两个平行电极和敏感元件组成， 当敏感元件受到被测物理量的影响时，电极之间的电容值会发生变化，从而引起电信号的输出。常见 的电容式传感器有差压电容传感器、压力电容传感器、位移电容传感器等。
传感器原理及应用第2章
第2章 传 感 器 概 述 2.2.2 传感器的动态特性 传感器的动态特性是指输入量随时间变化时传感器的响应 特性。 由于传感器的惯性和滞后，当被测量随时间变化时，传 感器的输出往往来不及达到平衡状态，处于动态过渡过程之中， 所以传感器的输出量也是时间的函数，其间的关系要用动态特 性来表示。一个动态特性好的传感器，其输出将再现输入量的 变化规律，即具有相同的时间函数。实际的传感器，输出信号
2） 一阶系统
若在方程式（2-8）中的系数除了a0、a1与b0之外，其它的 系数均为零，则微分方程为
dy(t ) a1 a0 y (t ) b0 x(t ) dt
上式通常改写成为
dy(t ) y (t ) kx(t ) dt
(2-10)
第2章 传 感 器 概 述 式中：τ——传感器的时间常数，τ=a1/a0； k——传感器的静态灵敏度或放大系数，k=b0/a0。 时间常数τ具有时间的量纲，它反映传感器的惯性的大小， 静态灵敏度则说明其静态特性。用方程式（2-10）描述其动态特 性的传感器就称为一阶系统，一阶系统又称为惯性系统。 如前面提到的不带套管热电偶测温系统、电路中常用的阻
入量变化范围较小时，可用一条直线（切线或割线）近似地代
表实际曲线的一段，使传感器输入输出特性线性化，所采用的 直线称为拟合直线。
第2章 传 感 器 概 述 传感器的线性度是指在全量程范围内实际特性曲线与拟合 直线之间的最大偏差值ΔLmax 与满量程输出值YFS 之比。线性度
也称为非线性误差，用γL表示，即
第2章 传 感 器 概 述
第2章 传 感 器 概 述
2.1 传感器的组成和分类 2.2 传感器的基本特性
第2章 传 感 器 概 述
2.1 传感器的组成和分类
常见传感器的工作原理及应用—-高中物理选择性必修第二册
(3)霍尔电压与组成霍尔元件的材料无关。(
)
(1)明确光敏电阻的电阻特性;
(1)分析为什么会出现电压。
解析:霍尔电压与组成霍尔元件的材料有关。
常用的一种力传感器是由金属梁和电阻应变片组成的,称为应变式力传感器。
电阻丝的电阻率随温度发生了变化
答案:×
(4)霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量。
除了金属电阻应变片外,常用的电阻应变片还有半导体电阻应变片,它的工作原理是基于半导体材料的压阻效应。
电阻丝的电阻率随温度发生了变化
(3)霍尔电压与组成霍尔元件的材料无关。
二、金属热电阻和热敏电阻
(2)试推导UH的表达式。
(1)明确光敏电阻的电阻特性;
(2)光敏电阻是用半导体材料(如硫化镉)制成的。
解析:霍尔电压与组成霍尔元件的材料有关。
阳光直接照射时,电阻值变得更小。
(2)实验结论:光敏电阻的阻值随光照强度的增强而明显减小。
探究一
探究二
探究三
随堂检测
知识归纳
光敏电阻的特点及工作原理
(1)当半导体材料受到光照或者温度升高时,会有更多的电子获得能
量成为自由电子,同时也形成更多的空穴,于是导电能力明显增强。
(2)光敏电阻是用半导体材料(如硫化镉)制成的。它的特点是光照
2.常见传感器的工作原理及应用
学习目标
1.通过实验,了解常见传感器
的工作原理,会利用传感器
制作简单的自动装置。
2. 认 识 简 单 的 自 动 控 制 电
路。
思维导图
必备知识
自我检测
一、光敏电阻
1.光敏电阻是用硫化镉做成的,光照强度不同时电阻不同,光敏电阻
是光传感器中常见的光敏元件。
传感器原理及应用ppt课件
香港理工AGV模型
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23
传感器在生物医学上的应 用
• 对人体的健康状况进行 • 诊断需要进行多种生理 • 参数的测量。 • 国内已经成功地开 • 发出了用于测量近红外 • 组织血氧参数的检测仪 • 器。人类基因组计划的研究
也大大促进了对酶、免疫、 微生物、细胞、DNA、RNA、 蛋白质、嗅觉、味觉和体液 组份以及血气、血压、血流 量、脉搏等传感器的研究。
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传感器的分类
2、按传感器工作机理分类－续2
（3）化学传感器 是利用化学反应的原理，把无机和有机化学物质的成分、浓度等 转换为电信号的传感器。如：离子选择性电极。
（4）生物传感器 是一种利用生物活性物质选择性的识别和测定生物化学物质的传 感器。近年来发展很快。
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在汽车、机床、电机、发动机等产品出厂 时，必须对其性能质量检测
• 图示为汽车出厂检验原理框图，测量参数包括
润滑油温度、冷却水温度、燃油压力及发动机
转速等。通过对抽样汽车的测试，工程师可以
了解产品质量。
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• 汽车扭距测量 机床加工精度测量
传感器的分类
3、按信息能量变换方式分类
在传感器内部，信息的传递与变换伴随着能量 的流动。
（1）能量变换型：传感器从被测对象中获取能 量，用于直接输出。如：热电偶、光电池、压 电式、电磁感应式、固体电解质气敏传感器等。
（2）能量控制型：传感器从被测对象中获取能 量，用于控制激励源，故又称有源型传感器。 如：电阻式、电感式、电容式、霍尔式、…。
感光材料的工作原理
感光材料的工作原理感光材料是一种关键的技术材料，广泛应用于摄影、印刷、传感器等领域。
它的工作原理基于光的相互作用，能够将光能转化为可视化的图像或信号。
本文将详细介绍感光材料的工作原理以及其在不同领域的应用。
一、感光材料的组成感光材料主要由感光剂、载体和助剂组成。
感光剂是感光材料的核心组成部分，它能够接受光的能量并发生化学反应。
感光剂通常包含有机化合物或染料，用于吸收光能。
载体是感光剂的支持介质，能够稳定感光剂并提供机械强度。
助剂则在感光过程中起到辅助作用，例如调节感光度和对比度等。
二、感光材料的工作原理感光材料的工作原理可以分为两个关键过程：感光和成像。
感光是指感光剂接受光能并发生化学反应，形成暗化的图像。
成像是将感光剂的暗化图像通过不同方法转化为可视化的图像或信号。
1. 感光过程感光过程中，感光剂中的分子受到光的能量激发，产生化学反应。
感光剂中的染料或有机化合物会吸收光的能量，使得分子结构发生改变，从而形成暗化的图像。
这种化学反应一般是光化学反应或化学反应链的形式，具体机理因感光剂的不同而异。
2. 成像过程成像过程是将感光剂的暗化图像转化为可视化的图像或信号。
在摄影领域，感光剂上的暗化图像通过显影、定影、漂洗等化学处理，最终在底片上形成可见的照片。
在印刷领域，感光材料通过显影后，将暗化的图像转移到印刷版上，再通过印刷工艺将图像转移到纸张上。
在传感器领域，感光材料上的暗化图像通过电荷耦合装置（CCD）或互补金属氧化物半导体（CMOS）等技术转化为电信号或数字信号。
三、感光材料的应用领域感光材料的应用非常广泛，以下是几个主要领域的应用介绍：1. 摄影领域感光材料是传统胶片相机的核心技术，通过感光剂的暗化图像，在照相纸上形成可见的图像。
随着数码相机的发展，数字感光器件逐渐取代了传统感光材料，但感光材料在专业摄影和艺术摄影等领域仍具有重要地位。
2. 印刷领域感光材料在印刷领域起到至关重要的作用。
通过感光剂的暗化图像和相应的印刷工艺，能够将图像转移到纸张或其他媒介上。
温度传感器的应用和原理
温度传感器的应用和原理一、温度传感器的应用1.工业自动化：温度传感器在工业自动化中扮演着重要的角色，如控制温度、监测温度等。
在工业中，温度传感器可用于监测各种设备的温度，以确保设备正常工作。
它还可以用于温度控制，例如在冶金加热炉中控制温度。
2.空调和制冷：温度传感器是空调和制冷领域的关键组件。
它们可用于监测室内和室外的温度，从而实现自动控制温度的功能。
通过温度传感器可以确保室内温度保持在设定的范围内，提供舒适的环境。
3.医疗应用：温度传感器在医疗设备中也有广泛的应用。
例如体温计、血液/液体温度监测器和手术设备等。
这些传感器帮助医生和护士监测患者的体温和其他生理参数，以便进行正确的诊断和治疗。
4.汽车工业：温度传感器在汽车工业中被广泛使用。
例如，在汽车引擎中，温度传感器用于监测冷却液的温度，以保持引擎在正常运行的温度范围内。
此外，温度传感器还可用于汽车的气候控制系统，以监测车内温度，并根据设定的温度调整空调系统。
5.食品行业：温度传感器也在食品行业中得到广泛应用。
它们可用于监测食品的温度，确保食品在合适的温度下保存和运输。
此外，温度传感器还可用于食品加工过程中的温度控制，以确保产品质量和食品安全。
二、温度传感器的原理1.热电偶：热电偶是基于热电效应工作的温度传感器。
它由两种不同金属材料组成的电极连接成一个回路。
当两个接触点之间存在温度差时，会产生微小的电压，这个电压与温度之间有一个线性关系。
这种电压可以通过测量电路来测量温度。
2.热敏电阻：热敏电阻也称为热敏电阻器。
它的电阻随温度的变化而变化。
热敏电阻器通常是由金属或半导体材料制成的电阻器。
当温度发生变化时，电阻的值会发生变化。
通过测量电阻的变化，可以推算出温度的变化。
3.热电阻：热电阻利用了材料的电阻随温度变化的特性。
常见的热电阻材料有铂、铜、镍等。
热电阻的电阻值与温度成正比关系，通常使用范德普尔电阻公式来表示电阻与温度之间的关系。
4.红外温度传感器：红外温度传感器利用物体辐射的红外波长来测量其温度。
传感器的认知与应用
任务传感器的认知与应用
磁性开关的内部电路如图2 -4中虚线框内所示。 磁性开关有蓝色和棕色2根引出线，使用时蓝色引出线应连接到PLC输
入公共端，棕色引出线应连接到PLC输入端。在磁性开关上设置的LED 显示灯用于显示其信号状态，供调试时使用。磁性开关动作时，输出信 号“1",LED亮;磁性开关不动作时，输出信号“0", LED不亮。磁性开关 的安装位置可以调整，调整方法是松开它的紧定螺栓，让磁性开关顺着 气缸滑动，到达指定位置后，再旋紧固定螺栓。 2.电感式接近开关 电感式接近开关是利用电涡流效应制造的传感器，属于一种开关量输出 的位置传感器。电涡流效应是指，当金属物体处于一个交变的磁场中， 在金属内部会产生交变的电涡流，该涡流又会反作用于产生它的磁场的 一种物理效应。
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任务传感器的认知与应用
图2 -9 (c)所示的反射式光电接近开关亦是集发射器与接收器于一体， 光电接近开关发射器发出的光线经过反射镜，反射回接收器，当被检测 物体经过且完全阻断光线时，光电接近开关就产生了检测开关信号。反 射式光电接近开关检测距离可从几厘米到几米。
4.光纤型光电传感器 光纤型光电传感器由光纤检测头、光纤放大器两部分组成，放大器和光
二、创建新的数据库文件
在Protel 99 SE的主窗口，可以创建一个新 的设计数据库文件。执行菜单File→ New，弹出 下图所示的新建设计数据库文件对话框。
在对话框中可以进行以下设置：
该软件采用Client/Server （客户/服务器）体 系结构，包含了电子电路原理图设计、多层印制 电路板设计（包含印制电路板自动布线）、通用 可编程逻辑器件设计、模拟电路与数字电路混合 信号仿真及分析、图表生成、电子表格生成、同 步设计、联网设计、3D模拟等功能。