机械测试技术+第三章传感器3

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1、3.6霍尔传感器金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势的物理现象称为霍尔效应。（1）霍尔元件式中：KH——霍尔元件的灵敏度系数，与霍尔片的厚度和反映材料霍尔效应强弱的霍尔系数有关。霍尔片的厚度越小、霍尔系数越大，灵敏度系数KH越大。I——控制电流B——垂直于霍尔片平面的磁感应强度——磁场与霍尔元件平面的法线方向的夹角。霍尔元件由霍尔片、四根引线和壳体组成，如图示。（2）霍尔传感器的应用a.测量位移、压力、流量特点：测量范围1～２mm，惯性小、响应速度快。两块永久磁铁同极

2、性相对放置，将线性型霍尔传感器置于中间，其磁感应强度为零，这个点可作为位移的零点，当霍尔传感器在Z轴上作△Z位移时，传感器有一个电压输出，电压大小与位移大小成正比。如果把拉力、压力等参数变成位移，便可测出拉力及压力的大小，如图所示，是按这一原理制成的力传感器。b.测量转速在非磁性材料的圆盘边上粘一块磁钢，霍尔传感器放在靠近圆盘边缘处，圆盘旋转一周，霍尔传感器就输出一个脉冲，从而可测出转数（计数器），若接入频率计，便可测出转速。如果把开关型霍尔传感器按预定位置有规律地布置在轨道上，当装在运动车辆上的永磁体经过它时，

3、可以从测量电路上测得脉冲信号。根据脉冲信号的分布可以测出车辆的运动速度。3.７热敏传感器（1）双金属温度计把两种膨胀系数不同的金属薄片焊接在一起制成的。它是一种固体膨胀温度计，可将温度变化转换成机械量变化。优点：结构简单牢固可靠防爆（2）热电偶原理：热电效应将两种不同材料的导体A和B串接成一个闭合回路，当两个接点温度不同时，在回路中就会产生热电势，形成电流，此现象称为热电效应。（3）热敏电阻传感器半导体热敏电阻的材料是一种由锰、镍、铜、钴、铁等金属氧化物按一定比例混合烧结而成的半导体，它具有负的电阻温度系数，随温

4、度上升而阻值下降。RT水温感应塞还广泛应用于空调、暖气、电子体温计等3.8气敏传感器气体与人类日常生活密切相关，对气体的检测已经是保护和改善生态居住环境不可缺少手段，气敏传感器发挥着极其重要的作用。气敏传感器：利用半导体元件同气体接触，造成半导体材料性质变化，借此来检测特定气体的成分或者测量其浓度的传感器的总称。一氧化碳浓度达0.8～1.15ml/L时，就会出现呼吸急促，脉搏加快，甚至晕厥等状态，达1.84ml/L时则有在几分钟内死亡的危险，因此对一氧化碳检测必须快而准。利用SnO2(二氧化锡)金属氧化物半导体气

5、敏材料，通过颗粒超微细化和掺杂工艺制备SnO2纳米颗粒，并以此为基体掺杂一定催化剂，经适当烧结工艺进行表面修饰，制成旁热式烧结型CO敏感元件，能够探测0.005%～0.5%范围的CO气体。烟雾报警器酒精传感器二氧化碳传感器工作原理：气敏传感器是利用气敏半导体材料，如氧化锡、氧化锰。当它们吸收了气体烟雾，如一氧化碳、醇等时，电阻发生变化。从而使气敏元件电阻值随被测气体的浓度改变而变化。燃烧控制汽车工业是气体传感器的重要市场。采用氧传感器检测和控制发动机的空燃比，使燃烧过程最佳化。在大型工业锅炉燃烧过程中采用带有气体

6、传感器的控制以提高燃烧效率减少废气排出，节省能源。气体传感器还可以用来检测汽车或烟囱中排出的废气量。这些废气包括二氧化碳、二氧化硫和一氧化碳。有毒和可燃性气体检测有毒和可燃性气体检测是气敏传感器最大的市场。主要应用于石油、采矿、半导体工业等工矿企业以及家庭中环境检测和控制。在石油、石化、采矿工业中，硫化氢、一氧化碳、氯气、甲烷和可燃的碳氢化合物是主要检测气体。在半导体工业中最主要是检测磷、砷和硅烷。家庭中主要是检测煤气和液化气的泄漏以及是否通风。应用：食品和饮料加工在食品和饮料加工过程中，二氧化硫传感器是极有用的

7、器件。二氧化硫常用于许多食品和饮料的保存和检测，使之含有保持特定的味道和香味所需最小的二氧化硫浓度。另外，气体传感器还被用来检测葡萄酒、啤酒、高梁酒的发酵程度以保证产品均匀性和降低成本。医疗诊断可用气体传感器进行病人状况诊断测试，如口臭检测，血液中二氧化碳和氧浓度检测等。酒精传感器