常用传感器原理及应用技术培训课件.ppt

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1、常用传感器原理及应用一、温度传感器二、光电传感器三、霍尔传感器四、超声波传感器一、温度传感器1、热电阻传感器2、ＰＮ结温度传感器3、集成温度传感器1、热电阻传感器几乎所有物质的电阻率都随本身温度的变化而变化----热电阻效应。根据电阻和温度之间的函数关系，可以将温度变化量转换为相应的电参量，从而实现温度的电测量。利用这一原理制成的温度敏感元件称为热电阻。热电阻材料可分为金属热电阻和半导体热电阻。RTD以0℃阻值作为标称值。如：Pt100（1）铂电阻铂电阻与温度变化之间的关系为当0

2、（1+At+Bt2）当-190℃

3、类：（１）负温度系数的热敏电阻（ＮＴＣ）多用于温度测量和补偿；（２）正温度系数的热敏电阻（ＰＴＣ）用于恒温、加热控制或温度开关；（３）临界温度系数的热敏电阻（ＣＴＲ）用于温度开关。（3）半导体热敏电阻负温度系数热敏电阻广泛应用。它是一种氧化物的复合烧结体，一般测量－１００~＋３００℃范围内的温度。Rt2、ＰＮ结温度传感器半导体ＰＮ结温度传感器是利用晶体二极管或三极管ＰＮ结的结电压随温度变化的原理工作的。具有较好的线性度、尺寸小、响应快、灵敏度高，测温范围为－５０－－１５０℃。半导体ＰＮ结特性测温原理ＰＮ结的反向电

4、流随温度呈指数规律变化，硅二极管的电流方程为二极管温度传感器iuoT0T1>T2>-~2mV/K1N4148/1-5mA当正向电流一定时,二极管的正向电压与被测温度Ｔ成线性关系；在一定的电流下，其正向电压随温度的升高而降低，故呈负温度系数．3、集成温度传感器集成温度传感器是以晶体管作为感温元件，并将温敏晶体管及辅助电路集成在同一芯片上。单个晶体管基极—发射极之间的电压在恒定集电极电流的条件下，可以认为与温度呈单值线性关系。集成温度传感器的输出形式有电压型电流型。电压型的灵敏度为10mV/℃，电流型的灵敏度为1μA

5、/K。AD590（电流型）AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它的主要特性如下：1、流过器件的电流（A）等于器件所处环境的热力学温度度数2、AD590的测温范围为-55℃～+150℃。3、AD590的电源电压范围为4V～30V。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会被损坏。4、输出电阻为710M。5、精度高。有I、J、K、L、M五档，M档精度最高，误差为±0.3℃。二、光电传感器（1）光谱光波：波长为10—106nm的电磁波可见光：波长380—780nm紫外线

6、：波长10—380nm，波长300—380nm称为近紫外线波长200—300nm称为远紫外线波长10—200nm称为极远紫外线，红外线：波长780—106nm波长3μm（即3000nm）以下的称近红外线波长超过3μm的红外线称为远红外线。1、概述光谱分布如图所示颜色紫蓝青绿黄橙红波长（nm）430～380450～430500～450570～500600～570630～600780～630光电效应是指物体吸收了光能后转换为该物体中某些电子的能量，从而产生的电效应。光电传感器的工作原理基于光电效应。光电效应分为外光电效

7、应和内光电效应两大类。外光电效应在光线的作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应。向外发射的电子叫做光电子。基于外光电效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。（2）光电效应当光照射在物体上，使物体的电阻率ρ发生变化，或产生光生电动势的现象叫做内光电效应，它多发生于半导体内。根据工作原理的不同，内光电效应分为光电导效应和光生伏特效应两类：A.光电导效应在光线作用，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，而引起材料电导率的变化，这种现象被称为光电导效应。基于这种效应的光电器件有光敏电阻。内光电效应过

8、程：当光照射到半导体材料上时，价带中的电子受到能量大于或等于禁带宽度的光子轰击，并使其由价带越过禁带跃入导带，如图，使材料中导带内的电子和价带内的空穴浓度增加，从而使电导率变大。导带价带禁带自由电子所占能带不存在电子所占能带价电子所占能带Eg材料的光导性能决定于禁带宽度，对于一种光电导材料，总存在一个照射光波长限λ0，只有波长小于λ0的光照射在光电导体上，才