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機電一體化技術 常用傳感器及其原理 班級 機械設計制造及其自動化 姓名 學號 一 傳感器的分類 傳感器有許多分類方法 但常用的分類方法有兩種 一種是按被測物理量來分 另一種 是按傳感器的工作原理來分 按被測物理量劃分的傳感器 常見的有 溫度傳感器 濕度 傳感器 壓力傳感器 位移傳感器 流量傳感器 液位傳感器 力傳感器 加速度傳感器 轉矩傳感器等 按工作原理可劃分為 1 電學式傳感器 電學式傳感器是非電量電測技術中應用范圍較廣的一種傳感器 常用的有電阻式傳感器 電容式傳感器 電感式傳感器 磁電式傳感器及電渦流式傳感器等 電阻式傳感器是利用變阻器將被測非電量轉換為電阻信號的原理制成 電阻式傳感器一般 有電位器式 觸點變阻式 電阻應變片式及壓阻式傳感器等 電阻式傳感器主要用于位移 壓力 力 應變 力矩 氣流流速 液位和液體流量等參數(shù)的測量 電容式傳感器是利用改變電容的幾何尺寸或改變介質的性質和含量 從而使電容量發(fā)生 變化的原理制成 主要用于壓力 位移 液位 厚度 水分含量等參數(shù)的測量 電感式傳感器是利用改變磁路幾何尺寸 磁體位置來改變電感或互感的電感量或壓磁效 應原理制成的 主要用于位移 壓力 力 振動 加速度等參數(shù)的測量 磁電式傳感器是利用電磁感應原理 把被測非電量轉換成電量制成 主要用于流量 轉速 和位移等參數(shù)的測量 電渦流式傳感器是利用金屑在磁場中運動切割磁力線 在金屬內形成渦流的原理制成 主要用于位移及厚度等參數(shù)的測量 2 磁學式傳感器 磁學式傳感器是利用鐵磁物質的一些物理效應而制成的 主要用于位移 轉矩等參數(shù)的 測量 3 光電式傳感器 光電式傳感器在非電量電測及自動控制技術中占有重要的地位 它是利用光電器件的光 電效應和光學原理制成的 主要用于光強 光通量 位移 濃度等參數(shù)的測量 4 電勢型傳感器 電勢型傳感器是利用熱電效應 光電效應 霍爾效應等原理制成 主要用于溫度 磁通 電流 速度 光強 熱輻射等參數(shù)的測量 5 電荷傳感器 電荷傳感器是利用壓電效應原理制成的 主要用于力及加速度的測量 6 半導體傳感器 半導體傳感器是利用半導體的壓阻效應 內光電效應 磁電效應 半導體與氣體接觸產 生物質變化等原理制成 主要用于溫度 濕度 壓力 加速度 磁場和有害氣體的測量 7 諧振式傳感器 諧振式傳感器是利用改變電或機械的固有參數(shù)來改變諧振頻率的原理制成 主要用來測 量壓力 8 電化學式傳感器 電化學式傳感器是以離子導電為基礎制成 根據(jù)其電特性的形成不同 電化學傳感器可 分為電位式傳感器 電導式傳感器 電量式傳感器 極譜式傳感器和電解式傳感器等 電 化學式傳感器主要用于分析氣體 液體或溶于液體的固體成分 液體的酸堿度 電導率及 氧化還原電位等參數(shù)的測量 另外 根據(jù)傳感器對信號的檢測轉換過程 傳感器可劃分為直接轉換型傳感器和間接轉 換型傳感器兩大類 前者是把輸入給傳感器的非電量一次性的變換為電信號輸出 如光敏 電阻受到光照射時 電阻值會發(fā)生變化 直接把光信號轉換成電信號輸出 后者則要把輸 入給傳感器的非電量先轉換成另外一種非電量 然后再轉換成電信號輸出 如采用彈簧管 敏感元件制成的壓力傳感器就屬于這一類 當有壓力作用到彈簧管時 彈簧管產生形變 傳感器再把變形量轉換為電信號輸出 二 生活中常見的傳感器 1 溫度傳感器 種類 數(shù)字信號輸出傳感器 類型及應用場合 DS18B20 18B20 數(shù)字溫度傳感器 可應于各種狹小空間設備數(shù)字測溫和控 制領域 外形如圖 1 1 所示 圖 1 1 熱敏電阻傳感器 類型及應用場合 熱敏電阻 5K10K 溫度傳感器 溫度 探頭 外形如圖 1 2 所示 圖 1 2 MTS102 溫度傳感器 溫度范圍 40 150 外形如圖 1 3 所示 圖 1 3 溫度傳感器的電路圖 如圖 1 4 所示 圖 1 4 2 超聲波傳感器 種類 超聲波傳感器 TCT40 16F S 收 發(fā) 外形如圖 2 1 所示 圖 2 1 超聲波傳感器 TCT40 16F S 收發(fā) 一體 外形如圖 2 2 所示 圖 2 2 超聲波測距模塊 最大檢測距離 5m 外形如圖 2 3 所示 圖 2 3 超聲波測距模塊 可以直接裝在機器人上 作為尋物 避障探測等應用 外形如圖 2 4 所 示 圖 2 4 超聲波傳感器電路圖如圖 2 5 所示 圖 2 5 3 加速度傳感器 種類及應用場合 MMA7660 MMA7660FC 超小低功耗 三軸加速度傳感器 三軸加速度感應 可應于小車 機器人等的傾角控制 外形如圖 3 1 所示 圖 3 1 4 氣體煙霧傳感器 煙霧傳感器 MQ 2 可用于檢測 CO CH4 等可燃性氣體 外形如圖 4 1 所示 圖 4 1 酒精傳感器 MQ 3 半導體酒精傳感器 MQ 3 外形如圖 4 2 所示 圖 4 2 5 濕度傳感器 濕敏電阻 濕度敏感元器件 具有感濕范圍寬 靈敏度高 濕滯洄差小 響應 速度快 外形如圖 5 1 所示 圖 5 1 6 振動傳感器 位移傳感器 CLA 3 外形如圖 6 1 所示 圖 6 1 7 霍爾開關傳感器 霍爾開關傳感器 電機測速 位置檢測 可用于電機測速 位置檢測等場 外 形如圖 7 1 所示 圖 7 1 8 無線遙控組建 315M 常用于報警器設防 車庫門遙控 摩托車 汽車的防盜報警等 外 形如圖 8 1 所示 圖 8 1 9 24GHz 雷達傳感器 外形如圖 9 1 所示 圖 9 1 它是一種可以將微波回波信號轉換為一種電信號的裝換裝置 是雷達測速儀 水位計 汽車 ACC 輔助巡航系統(tǒng) 自動門感應器等的核心芯片 10 光電式傳感器 photoelectric transducer 基于光電效應的傳感器 在受到可見光照射后即產 生光電效應 將光信號轉換成電信號輸出 它除能測量光強之外 還能利用光線的透射 遮擋 反射 干涉等測量多種物理量 如尺寸 位移 速度 溫度等 因而是一種應用極廣泛的重要 敏感器件 光電測量時不與被測對象直接接觸 光束的質量又近似為零 在測量中不存在摩擦和對 被測對象幾乎不施加壓力 因此在許多應用場合 光電式傳感器比其他傳感器有明顯的優(yōu)越性 其缺點是在某些應用方面 光學器件和電子器件價格較貴 并且對測量的環(huán)境條件要求較高 速騰車方向盤轉角傳感器為光電式傳感器 外形如圖 10 1 所示 圖 10 1 11 空氣質量傳感器 外形如圖 11 1 所示 圖 11 1 它是 semiconductor transducer 利用半導體材料的各種物理 化學和生物學特性制成的傳感器 所采用的半導體材料多數(shù)是硅以及 族和 族元素化合物 半導體傳感器種類繁多 它 利用近百種物理效應和材料的特性 具有類似于人眼 耳 鼻 舌 皮膚等多種感覺功能 12 感器 外形如圖 12 1 所示 圖 12 1 空氣流量傳感器是測定吸入發(fā)動機的空氣流量的傳感器 電子控制汽油噴射發(fā)動流量傳感器機 為了在各種運轉工況下都能獲得最佳濃度的混合氣 必須正確地測定每一瞬間吸入發(fā)動機的空 氣量 以此作為 ECU 計算 控制 噴油量的主要依據(jù) 如果空氣流量傳感器或線路出現(xiàn)故障 ECU 得不到正確的進氣量信號 就不能正常地進行噴油量的控制 將造成混合氣過濃或過稀 使發(fā)動機運轉不正常 13 位置傳感器 外形如圖 13 1 所示 圖 13 1 也叫同步信號傳感器 它是一個氣缸判別定位裝置 向 ECU 輸入凸輪軸位置信號 是點火控制 的主控信號 有曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器兩類 14 感器 外形如圖 14 1 所示 圖 14 1 一個同軸的容器 當油進入容器后引起傳感器殼體和感應電極之間電容量的變化 這個變化量 通過電路的轉換并進行精確的線性和溫度補償 輸出 4 20mA 標準信號給顯示儀表 位置 油底 殼部位