六种类常用传感器知识培训资料.docx

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1、六种类常用传感器知识培训资料目录前言31 .温度传感器31. 1.概述31.2. 传感元件41.3. 温度传感器的类型41.4. 1.接触式温度传感器装置41.5. 2,非接触式温度传感器装置42. 光敏传感器62.1.概述62. 2.传感元件73. 3.工作原理74. 4.注意事项75. 5.应用领域73.压力传感器86. 1.概述8?如何测量压力10?惠斯通电桥12?放大器164.加速度传感器174. 1.概述174. 2.加速度传感器测量原理177. 3.电压输出型加速度传感器的特征185.湿度传感器195. 1.概述195. 2.选型195. 2.1.测量范围195. 2.2.测量精度

2、205. 3.原理205. 3.1.前述205. 3.2.氯化锂湿度传感器215. 3.3.碳湿敏元件215. 3.4.氧化铝湿度计225. 3.5.陶瓷湿度传感器225. 4.时漂和温漂235. 5.与传统测湿方法的关系245. 6.注意事项245. 7.发展趋势255. 8.特性255. 8.1.湿敏电阻255. 8.2.湿敏电容265. 9.特点265. 9.1.线性电压输出式集成湿度传感器265. 9.2.线性频率输出集成湿度传感器265. 9.3.频率/温度输出式集成湿度传感器275. 9.4.单片智能化湿度/温度传感器275. 10.技术指标285. 11.封装方法285. 11.

3、1.前述285. 11.2.晶体管外壳(TO)封装295. 11.3.单列直插封装(SIP)封装295. 11.4,小夕卜形学装(SOP)295. 11.5.其它封装形式305. 11.6.湿度传感器和其它传感器混合封装305. 12.国家标准305. 13.安装方法315. 14.湿度传感器性能判断方法315. 15.用途325. 15.1.湿度传感器的用途325. 15.2.湿度传感器的分类325. 16.产品品牌325. 17.市场前景328. 18.市场分析336.气体传感器346.1.什么是气体传感器?346.2.技术原理346.2.1.概述346.2.2.催化燃烧气体传感器346.

4、2.3.半导体技术原理356.2.4.电化学气体传感器36?红外气体传感器37?光离子PID技术原理39?激光气体传感器40?光学波导气体传感器42?热传导气体传感器44前言传感器是一种能够将感知到的物理量或特定信号转换成输出信号的设备。在现代科技领域中，传感器扮演着至关重要的角色。它们广泛应用于各行各业,从智能手机到汽车工业，从医疗保健到环境监测。本文将介绍六种常用传感器的工作原理和应用领域。这些传感器只是传感器技术领域中的一小部分。随着科技的不断进步，新型传感器的不断涌现，将为我们的生活和工作带来更多便利。传感器的发展将继续推动科学和技术的进步，为我们创造更美好的未来。1 .温度传感器1.

5、1. 概述温度传感器用于测量物体的温度。它们通常基于热敏原理工作，其中一个常见的类型是热敏电阻(RTD)。温度传感器在许多领域广泛应用，如气象测量、食品加工、温度控制系统等。温度传感器将热能转换为物理量，如位移、压力和电信号等。它是一种用于自动测量温度的电气设备。温度传感器的主要原理是测量热量并在将其转换为可读形式后传输信息。以下是温度传感器的特性：1)输入始终是热量。2)传感器主要将热量转换为交替量。3）它用于测量设备的温度和热流。1.2. 传感元件温度传感器中使用的传感元件必须具有随温度变化而改变特性的特性。例如-在电阻温度计中，钳金属用作传感元件：1）温度传感元件将温度转换为热量。2）与

6、电阻相关的温度变化应该很大。3）传感元件必须具有高电阻率。1.3. 温度传感器的类型温度传感器主要分为两种类型。1. 3.1.接触式温度传感器装置这种传感器测量结果非常准确。在这种类型的传感器中，传感元件直接连接到热源。并且热量通过传导现象传递。传导是热量从一种物质传递到另一种物质而不移动物质的过程。接触式温度传感器是通过传导又或者是对流达到了热平衡的状态，使它的显示值可以直接地表示被测物体的温度的情况。一般来说，它的测量的精度是比较高的。在一定的温度内，它甚至能够测量出物体内部的温度的分别情况。1.3. 2.非接触式温度传感器装置传感元件不直接接触热源。他们利用对流现象进行传热。对流是通过物

7、质的运动传递热量的过程。非接触式传感器分为以下几类。1.4. 2.1.热敏电阻热敏电阻是一种电阻器，其电阻随温度变化。电阻是通过通过测量的小直流电来测量的，该电流导致电阻两端的压降。GlassCoated(a)BeadGlass(b)ProbeThermistor电阻温度计分为两种类型。负温度系数-用于检测温度。位置温度系数-用于控制电流。电阻温度计-金属的电阻随温度变化。金属的这种特性用于测量温度。电阻温度计使用钳作为传感元件，因此测量周围温度。ResistanceThermometer1.5. 2.2.热电偶热电偶在接触点将温度转换为电能。它的工作原理是金属具有不同的温度系数，当这两种金属

8、连接在一起时，电压就会感应，并且该电压与温度成正比。CurrentPMMCInstrumentThermocoupleInstrument1.3.2.3.集成电路温度传感器IC温度传感器使用温度传感元件和电子电路的组合来测量温度。集成的温度传感器具有线性特性。传感器的工作范围非常小。它位于OC200C之间，这是传感器的主要缺点之一。集成电路温度传感器是从制造工艺上对各种类型的传感器进行分类，是用标准的生产硅基半导体集成电路的工艺技术制造的。集成传感器是采用硅半导体集成工艺而制成的，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器，它是将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出功能的专用IC

9、o模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，外围电路简单因为流过AD590的电流与热力学温度成正比，当电阻Rl和电位器R2的电阻之和为IkC时，输出电压随温度的变化为ImV/K。但由于AD590的增益有偏差，电阻也有误差，因此应对电路进行调整。调整的方法为:把AD590放于冰水混合物中，调整电位器R2,使二273.2mV0或在室温下(25C)条件下调整电位器，使=273.2+25=2982(mV)但这样调整只可保证在OC或25C附近有较高精度。2.光敏传感器2.1.概述检测光线强度，如用于自

10、动照明系统。光电传感器是将光信号转换为电信号的传感器。物理基础是光电效应，即光敏材料的电学特性都因受到光的照射而发生变化。它能够感应光线的强弱，当感应光强度不同，光敏探头的电阻值就会有变化。光敏传感器用于检测光的存在和强度。最常见的是光敏二极管(Photodiode),其根据光照的强弱产生电流。光敏传感器在摄影、自动照明、安全监控等领域发挥重要作用。2. 2.传感元件光敏传感器是最常见的传感器之一，它的种类繁多，主要有：光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏三极管、太阳能电池、红外线传感器、紫外线传感器、光纤式光电传感器、色彩传感器、CCD和CMc)S图像传感器等。光传感器是产量最多、应用最广的传

11、感器之一，它在自动控制和非电量电测技术中占有非常重要的地位。最简单的光敏传感器是光敏电阻，当光子冲击接合处就会产生电流。3. 3.工作原理光敏传感器是利用光敏元件将光信号转换为电信号的传感器，它的敏感波长在可见光波长附近，包括红外线波长和紫外线波长。光传感器不只局限于对光的探测，它还可以作为探测元件组成其他传感器，对许多非电量进行检测，只要将这些非电量转换为光信号的变化即可。4. 4.注意事项光敏传感器采用防静电袋封装。在使用的过程中应该避免在潮湿的环境中使用，还应该注意表面的损伤和污染程度，它们应该均会影响光电流。5. 5.应用领域光敏传感器主要应用于太阳能草坪灯、光控小夜灯、照相机、监控器

12、、光控玩具、声光控开关、摄像头、防盗钱包、光控音乐盒、生日音乐蜡烛、音乐杯、人体感应灯、人体感应开关等电子产品光自动控制领域。光敏传感器中最简单的电子器件是光敏电阻，它能感应光线的明暗变化，输出微弱的电信号，通过简单电子线路放大处理，可以控制LED灯具的自动开关。因此在自动控制、家用电器中得到广泛的应用，对于远程的照明灯具，例如：在电视机中作亮度自动调节，照相机中作自动曝光；另外，在路灯、航标等自动控制电路、卷带自停装置及防盗报警装置中等3.压力传感器6. 1.概述压力传感器用于测量物体的压力。它们可以基于压电效应、电容效应或压力传导效应工作。压力传感器广泛应用于工业自动化、汽车制造、医疗设备

13、等领域。压力传感器是工业实践中最常见的一种传感器。广泛用于各种工业自控环境，涉及航空航天、军工、石化、电力等众多行业。压力传感器按不同的测试压力类型，可分为：表压传感器、差压传感器和绝压传感器。表压传感器是能感受相对于环境压力的压力的传感器。图1表压传感器差压传感器是能感受两个压力间的差值的传感器。图2差压传感器绝压传感器是能感受相对于绝对压力的压力的传感器。这里的绝对压力是指物体承受的实际压力，是以真空状态为起点计算的压力。图3绝压传感器?.2.如何测量压力我们将均匀垂直作用在物体表面上的力称为压力。压力的单位是：帕斯卡,简写为Pa。压强的定义是：均匀垂直作用在物体表面单位面积的压力。在日常

14、生活和工程中，常把压强称为压力并用“P”表示。传统的压力传感器是机械结构的，这种传感器体积大，质量重还没有电学输出，精确度不高的同时也不利于信息传递。图4机械结构随着科技的的发展，新型的压力传感器产生了，它的体积小，质量轻，在众多领域中被广泛使用。图5新型压力传感器新型压力传感器可以将，压力的变化转换为阻值的变化。但电阻是不容易直接作为信号被采集的，所以我们还需要将电阻的变化转换为电压或电流的变化，以便于采集卡采集数据。要完成电阻到电压的转化，我们需要用到一种特殊的电路，那就是惠斯通电桥。图6惠斯通电桥它是能精确测量电阻变化的测量电路，有趣的是惠斯通电桥不是由惠斯通发明的，而是由英国发明家克里

15、斯蒂在1833年发明。因为惠斯通第一次用这种电路测量电阻，所以人们才把它称为惠斯通电桥。?.3.惠斯通电桥惠斯通电桥是由四个电阻，Rl、R2、R3、R4顺序连接形成的一个环形电路。环形电路的对角接入一个直流电源作为激励，另一个对角接入负载，它的四个电阻又叫做电桥的桥臂。分析图6可知，输出电压Vo是由R2处的电压值减去R3处的电压值得到。根据欧姆定律：VR2=VEX*R2R1+R2同理VR3=VEX*R3R3+R4所以VO=R3R3+R4-R2R1+R2*VEX简单通分可得：VO=R3*R1-R2*R4(R3+R4)*(R1+R2)*VEX,这里的VEX指的是电源电压。当R1R3=R2R4时，VO=O,此时电桥平衡。如果我们改