【正文】 感器原理及其應(yīng)用關(guān)鍵詞:傳感器。在了解壓阻式力傳感器時，我們首先認(rèn)識一下電阻應(yīng)變片這種元件。根據(jù)不同的用途，電阻應(yīng)變片的阻值可以由設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)，但電阻的取值范圍應(yīng)注意：阻值太小，所需的驅(qū)動電流太大，同時應(yīng)變片的發(fā)熱致使本身的溫度過高，不同的環(huán)境中使用，使應(yīng)變片的阻值變化太大，輸出零點(diǎn)漂移明顯，調(diào)零電路過于復(fù)雜。二、電阻應(yīng)變式傳感器稱重傳感器原理：彈性體（彈性元件，敏感梁）在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼在他表面的電阻應(yīng)變片（轉(zhuǎn)換元件）也隨同產(chǎn)生變形，電阻應(yīng)變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減?。?，再經(jīng)相應(yīng)的測量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號（電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號的過程。陶瓷是一種公認(rèn)的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和振動的材料。該種壓力傳感器按磁路變化可以分為兩種:變磁阻和變磁導(dǎo)。七、壓電式傳感器薄膜傳感器原理：壓電薄膜（PVDF）是一種獨(dú)特的高分子傳感材料，能相對于壓力或拉伸力的變化輸出電壓信號，因此是一種理想的動態(tài)應(yīng)變片，可加工成為高效可靠、低成本的振動傳感器、加速度計(jì)或動態(tài)開關(guān)，也可作為高音頻(1kHz)至超聲波(可高達(dá)100MHz)的高保真?zhèn)鞲衅?。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數(shù)，但是它只能在室溫和濕度比較低的環(huán)境下才能夠應(yīng)用。壓電式加速度傳感器在飛機(jī)、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動和沖擊測量中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，特別是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特殊地位。它由激光器、激光檢測器和測量電路組成。高方向性（即高定向性，光速發(fā)散角小），激光束在幾公里外的擴(kuò)展范圍不過幾厘米。計(jì)數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計(jì)數(shù)當(dāng)計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時，溫度寄存器的值將加1計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0 時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。、環(huán)境溫度TA為25℃時的主要性能參數(shù)。引腳焊接溫度（最大值）：250℃（2～4秒）。工作時,壓力傳感器BP01的輸出經(jīng)前置處理電路放大后,由顯示驅(qū)動電路來驅(qū)動LCD,以讀出測量的血壓值。一般情況下,電位器RPRP2應(yīng)選用1%精度的金屬膜多圈電位器。它是實(shí)現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。美國為實(shí)現(xiàn)汽車自動化，曾在一輛汽車上安裝了90多只傳感器去檢測不同的信息。9)傳感器在軍事方面的應(yīng)用利用紅外探測可以發(fā)現(xiàn)地形、地物及敵方各種軍事目標(biāo)。彈性敏感元件的作用是使被測壓力作用于某個面積上并轉(zhuǎn)換為位移或應(yīng)變，然后由位移敏感元件或應(yīng)變計(jì)轉(zhuǎn)換為與壓力成一定關(guān)系的電信號。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體壓力傳感器也應(yīng)運(yùn)而生。在一定程度上它能夠提高系統(tǒng)測試的準(zhǔn)確度。相對其它類型的傳感器，諧振式傳感器的本質(zhì)特征與獨(dú)特優(yōu)勢是：① 輸出信號是周期的，被測量能夠通過檢測周期信號而解算出來。鎢絲的性能穩(wěn)定、硬度、熔點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度都很高,是常用的振弦材料。振筒式傳感器已經(jīng)發(fā)展到較高水平，主要用于測量氣體壓力和密度等（3）振梁式傳感器以彈性梁為敏感元件的諧振式傳感器。膜片的振動頻率取決于振膜的剛度、壓力膜片和支架的剛度。主要包括它們與諧振子的相對位置的選擇與激勵能量大小的確定；（3）檢測信號的接收、處理、轉(zhuǎn)換及按幅相條件設(shè)計(jì)的。（1）諧振子的選擇及其振動特性（即振動模態(tài)，包括諧振頻率和振型）的分析、計(jì)算，確定諧振子的實(shí)際結(jié)構(gòu)、參數(shù)及所敏感的振動特征參數(shù)。振膜式傳感器廣泛用于壓力測量，它由空腔、壓力膜片、振動膜片、激勵線圈、拾振線圈和放大振蕩電路組成。振筒的固有振動頻率決定于筒的形狀、大小、材料的彈性模量、筒的應(yīng)力和周圍介質(zhì)的性質(zhì)。振弦的固有振動頻率f與拉力T的關(guān)系為，式中l(wèi)為振弦的長度，ρ為單位弦長的質(zhì)量。諧振式傳感器具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、分辨率高、精度高以及便于數(shù)據(jù)傳輸、處理和存儲等優(yōu)點(diǎn)。壓力傳感器利用機(jī)械設(shè)備的加工技術(shù)將一些元件以及信號調(diào)節(jié)器等裝置安裝在一塊很小的芯片上面。壓力傳感器是使用最為廣泛的一種傳感器。通常把壓力測量儀表中的電測式儀表稱為壓力傳感器。8)傳感器在遙感技術(shù)中的應(yīng)用在飛機(jī)及衛(wèi)星等飛行器上，利用紫外、紅外光電傳感器及微波傳感器來探測氣象、地質(zhì)等信息。傳感器的作用包括信息的收集、信息數(shù)據(jù)的交換及控制信息的采集三大內(nèi)容1)傳感器在工業(yè)檢測和自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用在石油、化工、電力、鋼鐵、機(jī)械等工業(yè)生產(chǎn)中需要及時檢測各種工藝參數(shù)的信息，通過電子計(jì)算機(jī)或控制器對生產(chǎn)過程進(jìn)行自動化控制，如下圖所示，傳感器是任何一個自動控制系統(tǒng)必不可少的環(huán)節(jié)。國家標(biāo)準(zhǔn)GB766587對傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測量件并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。上調(diào)整完成之后,一般應(yīng)多重復(fù)幾次,以使顯示值可靠地符合精度要求。AA6構(gòu)成放大電路,其增益AV由下式?jīng)Q定： AV=1+（R1/RT）若忽略失調(diào),前置處理電路的輸出電壓Vout為：Vout=2（1+R1/RT）VIN 式中：VIN為壓力傳感器BP01的輸出電壓。工作溫度范圍：0～70℃。300μV。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。激光器首先使工作物質(zhì)的原子反常地多數(shù)處于高能級（即粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布),就能使受激輻射過程占優(yōu)勢，從而使頻率為v 的誘發(fā)光得到增強(qiáng)，并可通過平行的反射鏡形成雪崩式的放大作用而產(chǎn)生大的受激輻射光，簡稱激光。同時耦合器還有一路回波，即反斯托克斯喇曼背向散射光回波通道。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計(jì)。其中石英（二氧化硅）是一種天然晶體，壓電效應(yīng)就是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的，在一定的溫度范圍之內(nèi)，壓電性質(zhì)一直存在，但溫度超過這個范圍之后，壓電性質(zhì)完全消失（這個高溫就是所謂的“居里點(diǎn)”）。在磁通密度高的場合，鐵磁材料的導(dǎo)磁率不穩(wěn)定，這種情況下可以采用變磁導(dǎo)式壓力傳感器測量。五、擴(kuò)散硅壓力傳感器原理及應(yīng)用 工作原理被測介質(zhì)的壓力直接作用于傳感器的膜片上（不銹鋼或陶瓷），使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻值發(fā)生變化，和用電子線路檢測這一變化，并轉(zhuǎn)換輸出一個對應(yīng)于這一壓力的標(biāo)準(zhǔn)測量信號。三、陶瓷壓力傳感器原理及應(yīng)用抗腐蝕的陶瓷壓力傳感器沒有液體的傳遞，壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片產(chǎn)生微小的形變，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面，連接成一個惠斯通電橋（閉橋），由于壓敏電阻的壓阻效應(yīng)，使電橋產(chǎn)生一個與壓力成正比的高度線性、與激勵電壓也成正比的電壓信號， / / mV/V等，可以和應(yīng)變式傳感器相兼容。當(dāng)金屬絲受外力作用而壓縮時，長度減小而截面增加，電阻值則會減小。這種應(yīng)變片在受力時產(chǎn)生的阻值變化通常較小，一般這種應(yīng)變片都組成應(yīng)變電橋，并通過后續(xù)的儀表放大器進(jìn)行放大，再傳輸給處理電路（通常是 A/D轉(zhuǎn)換和CPU）顯示或執(zhí)行機(jī)構(gòu)。但應(yīng)用最為廣泛的是壓阻式壓力傳感器，它具有極低的價格和較高的精度以及較好的線性特性。設(shè)計(jì)小結(jié)利用鉑薄膜的溫度電阻特性以及磁控濺射鍍膜技術(shù)設(shè)計(jì)并制備了薄膜熱阻型溫度傳感器,得到的薄膜傳感器在200到600攝氏度之間有極高的線性度和穩(wěn)定性,并且通過對不同工藝參數(shù)的分析得到了最佳的制備鉑薄膜的工藝參數(shù): Pa,靶基距60 mm,電源功率120 W。檢測從待測物體放射出的紅外線，從而達(dá)到測溫的目的。本文采用的是溫度傳感器探頭如圖12所示。兩線制的引線電阻：鉑電阻不超過 R0的 %，銅電阻不超過 R0的 %。隨著電子技術(shù)和自動化的發(fā)展，研究開發(fā)出數(shù)字式集成溫度傳感器。國內(nèi)數(shù)字溫度儀測量溫濕度采用的主要方法有:“溫—阻”法,即采用電阻型的溫度傳感器,利用其阻值隨溫度的變化測量空氣的溫度。（2）電子所受的洛倫茲力的大小為。8．如圖所示是光控電路，用發(fā)光二極管LED模仿路燈，RG為光敏電阻，R1的最大電阻為51 kΩ，R2為 330 kΩ，試分析其工作原理．要想在天更暗時路燈才會亮，應(yīng)該把R1的阻值調(diào)大些還是調(diào)小些？9．如圖所示溫度報警器的工作電路，試分析其工作原理。6．常用的一種力傳感器是由_________和__________組成的，________是一種敏感元件，現(xiàn)在多用半導(dǎo)體材料組成，受壓時其上表面拉伸，電阻變_____，下表面壓縮，電阻變_____。教學(xué)手段實(shí)驗(yàn)過程中用到的有關(guān)器材、元器件等，由實(shí)驗(yàn)室統(tǒng)一準(zhǔn)備教學(xué)過程（一）引入新課隨著人們生活水平的提高，傳感器在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛，如走廊里的聲、光控開關(guān)、溫度報警器、孵小雞用的恒溫箱、路燈的自動控制、銀行門口的自動門等，都用到了傳感器．傳感器的工作離不開電子電路，傳感器只是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量，對電學(xué)量的放大，處理均是通過電子元件組成的電路來完成的．這節(jié)課我們就來動手組裝光控開關(guān)或溫度報警器。第二篇：64 傳感器的應(yīng)用實(shí)例教案6．4 傳感器的應(yīng)用實(shí)例教學(xué)目標(biāo)（一）知識與技能1．了解兩個實(shí)驗(yàn)的基本原理。調(diào)試時可先用電位器調(diào)整輸出值,再用萬用表測出該電位器的阻值,最后再換成固定電阻。前置處理電路由A3～A6四個運(yùn)算放大器組成,其中A3構(gòu)成失調(diào)偏置電路以對電路失調(diào)進(jìn)行補(bǔ)償。最大耐壓：1500 mmHg。采用內(nèi)部標(biāo)定和溫度補(bǔ)償方式,從而提高了測量的精度、穩(wěn)定性以及可重復(fù)性,在全量程范圍內(nèi),精度為177。壓電式加速度傳感器在飛機(jī)、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動和沖擊測量中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，特別是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特殊地位。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數(shù)，但是它只能在室溫和濕度比較低的環(huán)境下才能夠應(yīng)用。印刷有異質(zhì)外延性應(yīng)變靈敏電橋電路的藍(lán)寶石薄片，被焊接在鈦合金測量膜片上。陶瓷的熱穩(wěn)定特性及它的厚膜電阻可以使它的工作溫度范圍高達(dá)40～135℃，而且具有測量的高精度、高穩(wěn)定性。電阻應(yīng)變片的工作原理金屬電阻應(yīng)變片的工作原理是吸附在基體材料上應(yīng)變電阻隨機(jī)械形變而產(chǎn)生阻值變化的現(xiàn)象，俗稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)。電阻應(yīng)變片應(yīng)用最多的是金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩種。但應(yīng)用最為廣泛的是壓阻式壓力傳感器，它具有極低的價格和較高的精度以及較好的線性特性。這種應(yīng)變片在受力時產(chǎn)生的阻值變化通常較小，一般這種應(yīng)變片都組成應(yīng)變電橋，并通過后續(xù)的儀表放大器進(jìn)行放大，再傳輸給處理電路（通常是 A/D轉(zhuǎn)換和CPU）顯示或執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)金屬絲受外力作用而壓縮時，長度減小而截面增加，電阻值則會減小。擴(kuò)散硅壓力傳感器原理及應(yīng)用工作原理被測介質(zhì)的壓力直接作用于傳感器的膜片上（不銹鋼或陶瓷），使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻值發(fā)生變化，和用電子線路檢測這一變化，并轉(zhuǎn)換輸出一個對應(yīng)于這一壓力的標(biāo)準(zhǔn)測量信號。傳感器的電路能夠保證應(yīng)變電橋電路的供電，并將應(yīng)變電橋的失衡信號轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的電信號輸出（05，420mA或05V）。壓電效應(yīng)是壓電傳感器的主要工作原理，壓電傳感器不能用于靜態(tài)測量，因?yàn)榻?jīng)過外力作用后的電荷，只有在回路具有無限大的輸入阻抗時才得到保存。它既可以用來測量大的壓力，也可以用來測量微小的壓力。BP01的主要性能參數(shù)BP01的內(nèi)部等效電路和外形封裝如圖1所示。顯示電路選用三位半的顯示驅(qū)動器。為保證測量精度,上述電路的外圍元器件的選擇也是一個不容忽視的重要環(huán)節(jié)。（三）情感、態(tài)度與價值觀在實(shí)驗(yàn)中通過動手組裝和調(diào)試，增強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際的意識，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)良好的科學(xué)態(tài)度。天較亮?xí)r，光敏電阻RG阻值較小，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢較低，則輸出端Y輸出高電平，線圈中無電流，工作電路不通；天較暗時，光敏電阻RG電阻增大，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢升高，當(dāng)升高到一定值，輸出端Y由高電平突然跳到低電平，有電流通過線圈A，電磁繼電器工作，接通工作電路，使路燈自動開啟；天明后，RG阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢逐漸降低，降到一定值，輸出端 Y突然由低電平跳