第二章傳感器袁媛4人機(jī)系統(tǒng)的機(jī)能對應(yīng)關(guān)系外界信息感官人腦肢體人體系統(tǒng)傳感器計算機(jī)執(zhí)行器機(jī)器系統(tǒng)Sensor、Transducer“機(jī)電五官”例一：火災(zāi)報警器工作流程煙霧器感受煙霧計算機(jī)報警、噴水機(jī)器系統(tǒng)光傳感器的應(yīng)用——火災(zāi)報警器1、天花板上的火災(zāi)報警器：是利用煙霧對光的散射來工作的2、如圖所示，帶孔的罩子內(nèi)裝有發(fā)光二極管LED、光電三極管(特性：強(qiáng)光下電阻將變小)和不透明的擋板。平時，因擋板的作用，光電三極管收不到LED發(fā)出的光，電阻較大；當(dāng)有煙霧進(jìn)入罩內(nèi)，由于煙霧對光的散射，使部分光線照射到光電三極管上，導(dǎo)致其電阻變小。與之相連的電路檢測到這種變化，就會發(fā)出警報。例二、光敏傳感器

測量光照的強(qiáng)度：太陽光、燭光、白熾燈光、日光燈的燈光等應(yīng)用：路燈自動控制器路燈自動控制器，是天黑自動開燈、天亮自動關(guān)燈的裝置，能節(jié)約勞力、電力和延長燈泡壽命，能自動根據(jù)天氣晴或陰來推后或提前開燈時間。適用于工礦、街道、航標(biāo)等外部照明控制，亦適合電力供應(yīng)緊張地區(qū)的家屬照明在天亮后自動關(guān)斷電源，以節(jié)約生活用電。路燈自動控制器例三：測物體的質(zhì)量EPASBR0APASBR0VEPASBR0VE傳感器應(yīng)用設(shè)計舉例.用如圖示的電磁繼電器設(shè)計一個高溫報警器，要求是：正常情況綠燈亮，有險情時電鈴報警。可供選擇的器材如下：熱敏電阻、綠燈泡、小電鈴、學(xué)生用電源、繼電器、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線。aedcb例四：高溫報警器什么是傳感器？（1）什么是傳感器？（2）傳感器的作用是什么？傳感器是指這樣一類元件：它能夠感知諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量，并把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)化成電壓、電流等電學(xué)量。傳感器的作用是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量，從而實現(xiàn)很方便地測量、傳輸、處理和控制

非電學(xué)量→傳感器→電學(xué)量

角度位移速度壓力溫度濕度聲強(qiáng)光照傳感器電壓電流電阻電容什么是傳感器？14性能凌駕于人的感官之上：（1）測量人體無法感知的量（3）測量范圍寬、精確高、可靠性好（2）惡劣環(huán)境下工作

溫度傳感器：-196℃~1800℃壓力傳感器：0.01psi~10000psi精度：0.1%~0.01%可靠度：8~9級15信息處理電信電話科技測試設(shè)備控制交通控制輸電系統(tǒng)機(jī)床機(jī)器人家用電器照相機(jī)汽車飛機(jī)船舶氣象海洋環(huán)境污染醫(yī)療防火光能利用熱能利用土木建筑農(nóng)林機(jī)械能利用貨幣金融食品111551101034736598161277834313147111707693612621242014需要量傳感器技術(shù)對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著重要的作用。主要應(yīng)用16舉例1、汽車與傳感器傳統(tǒng)：行駛速度、距離、發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)速度、燃料剩余量安全：安全氣囊系統(tǒng)、防盜裝置、防滑控制系統(tǒng)、防抱死裝置、電子變速控制裝置、汽車“黑匣子”環(huán)保：排氣循環(huán)裝置、電子燃料噴射裝置17182、傳感器在機(jī)器人上的應(yīng)用單能機(jī)器人：生產(chǎn)用的自動機(jī)械式（加工、組裝、檢驗）檢測臂的位置和角度傳感器紅旗轎車焊裝生產(chǎn)線隧道鑿巖機(jī)器人19智能機(jī)器人：判斷能力視覺傳感器、觸覺傳感器足球機(jī)器人迎賓機(jī)器人2021

2003年9月，全球現(xiàn)場直播埃及金字塔世界最古老石棺的考古挖掘進(jìn)程，可能揭開古埃及金字塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)之謎。小機(jī)器人挑戰(zhàn)法老咒語，代替科學(xué)家勇探胡夫金字塔內(nèi)部秘道?！敖鹱炙握摺保?×1×1，地面探測雷達(dá)、超聲波傳感器（測石頭厚度）。“金字塔漫游者”簡介“金字塔漫游者”造價約20萬美元，有美國“irobot”公司設(shè)計制造。它長30厘米，寬12厘米，高度可在11厘米至28厘米之間調(diào)節(jié)，重量僅2.7千克。它裝配有可用來測量巖石厚度的超聲波傳感器、世界上最小的地面探測雷達(dá)系統(tǒng)、力度測量儀、導(dǎo)電傳感器以及一個由視覺纖維構(gòu)成的高分辨率光纖攝像鏡頭?！拔宕蠓▽殹薄敖鹱炙握摺睋碛形宕蠓▽殻海薄⒊暡▊鞲衅?。它可以用來測量巖石的厚度，以確定石塊到底是厚度有限的“門”，還是一塊在通道內(nèi)封住去路的巨石。２、世界上最小的地面探測雷達(dá)系統(tǒng)。它通過靈敏的探頭發(fā)送的電磁波可穿透超過９０厘米的混凝土，根據(jù)電磁波穿透巖石的速度精確測出巖石的密度及厚度結(jié)構(gòu)圖。也就是說，如果這扇石門后面果真存在其他的遠(yuǎn)古遺跡，如除“國王殯室”和“王后殯室”之外的第三大墓室，一幅大致的金字塔秘密通道“素描”圖將呈現(xiàn)在世人面前。３、力度測量儀。它可以測試南通道的石門在施以壓力的情況下能否移動及移動的方向。同時，在測試過程中，運用其他設(shè)備在巖石和通道壁之間尋找縫隙以便讓光纖攝像鏡頭通過。４、一個由視覺纖維構(gòu)成的高分別率光纖攝像鏡頭。它可以從石門下方的凹槽進(jìn)入通道內(nèi)部進(jìn)行拍攝。工作人員將通過連接到機(jī)器人身上的控制線路操縱“金字塔漫游者”的活動。５、導(dǎo)電傳感器。它將用于測試石門上的銅把手，檢測上面是否帶有某種電路裝置。243、傳感器在醫(yī)療及人體醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用醫(yī)用電子學(xué)醫(yī)用傳感器：人體內(nèi)部溫度、血液、呼吸流量、腫瘤、心音、腔內(nèi)壓力、心腦電波4、傳感器與航空及航天飛行器：控制在預(yù)定軌道上速度、加速度、飛行距離測量陀螺儀、陽光傳感器、星光傳感器、地磁傳感器周圍環(huán)境、內(nèi)部設(shè)備監(jiān)控、本身狀態(tài)255、傳感器與環(huán)境保護(hù)環(huán)境監(jiān)測儀器26溫濕度、露點探頭、CO2探頭、大氣壓力傳感器濕度傳感器濕度傳感器276、傳感器與遙感技術(shù)飛機(jī)及航天飛行器：近紫外線、可見光、遠(yuǎn)紅外線、微波船舶：超聲波傳感器微波紅外接收傳感器紅外線分布差異礦藏埋藏地區(qū)地面溫度傳感器概述溫度傳感器的分類按原理分類金屬熱電阻式半導(dǎo)體熱敏電阻式熱電偶式其它按用途分類水溫傳感器空氣溫度傳感器進(jìn)氣、排氣溫度傳感器其它熱電阻式溫度傳感器熱電阻效應(yīng)物質(zhì)的電阻率隨其本身溫度變化而變化的現(xiàn)象熱電阻式傳感器根據(jù)熱電阻效應(yīng)制成的傳感器一般使用金屬或半導(dǎo)體材料制造分類金屬熱電阻式溫度傳感器常用銅、鉑等金屬材料半導(dǎo)體熱敏電阻式溫度傳感器金屬熱電阻式溫度傳感器金屬的電阻溫度系數(shù)Rt=R0(1+αt)其中：Rt—t℃時的電阻；

R0—0℃時的電阻；

α—電阻溫度系數(shù)；銅的電阻溫度系數(shù)：（4.25×10－3～4.28×10－3）℃－1

t—溫度（℃）R0Rt0溫度（℃）電阻（Ω）t金屬熱電阻式溫度傳感器常用種類鉑電阻：適用于-200℃～850℃銅電阻：適用于－50℃～150℃外形半導(dǎo)體熱敏電阻式溫度傳感器由陶瓷半導(dǎo)體材料（金屬氧化物）制成電阻溫度系數(shù)很大,比金屬大10～100倍，所以對溫度很敏感熱敏電阻的種類正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC）負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）臨界溫度系數(shù)熱敏電阻（CTR）半導(dǎo)體熱敏電阻式溫度傳感器半導(dǎo)體熱敏電阻的溫度特性負(fù)溫度系數(shù)、正溫度系數(shù)和臨界溫度系數(shù)特性前者溫度變化范圍較大，后二者只在狹窄溫度范圍內(nèi)電阻有顯著變化1．負(fù)溫度系數(shù)（NTC）2．正溫度系數(shù)（PTC）3．臨界溫度系數(shù)（CTR）

注意縱坐標(biāo)非線性！半導(dǎo)體熱敏電阻式溫度傳感器負(fù)溫度系數(shù)（NegativeTemperatureCoefficient，縮寫NTC）熱敏電阻傳感器溫度升高，電阻值減??；溫度下降，電阻值增加。汽車中用于發(fā)動機(jī)冷卻水溫傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、以及空調(diào)中車內(nèi)外溫度傳感器等的測量。半導(dǎo)體熱敏電阻式溫度傳感器正溫度系數(shù)(PositiveTemperatureCoefficient,縮寫PTC）熱敏電阻當(dāng)溫度升高到某一值（居里點）附近時，電阻急劇增加。應(yīng)用：電流通過元件—溫度升高—電阻急劇增加—電流減小—溫度降低—電阻減小—電流再增大……，從而使溫度保持在一定范圍。也稱為“熱敏開關(guān)”常用于恒溫電器如恒溫電烙鐵、空調(diào)、暖風(fēng)機(jī)等。還可以對電器起過熱保護(hù)作用。汽車上用的PTC溫度傳感器較少半導(dǎo)體熱敏電阻式溫度傳感器臨界溫度系數(shù)（CriticTemperatureCoefficientResistor，縮寫CTR）熱敏電阻在某個臨界溫度時電阻值將急劇變化（降低）具體臨界溫度與半導(dǎo)體材料有關(guān)通常將其用作開關(guān)控制，如溫控報警開關(guān)。半導(dǎo)體熱敏電阻式溫度傳感器主要特點電阻隨溫度顯著變化體積小，結(jié)構(gòu)簡單，價格低在汽車中的應(yīng)用發(fā)動機(jī)冷卻水溫度傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、機(jī)油溫度傳感器和空調(diào)用溫度傳感器主要使用負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻熱電偶式溫度傳感器熱電偶及測溫原理不同材料的接觸電勢：自由電子的擴(kuò)散形成不同溫度的溫差電勢：自由電子從熱端向冷端移動形成圖4-6接觸電勢圖4-7溫差電勢熱電偶式溫度傳感器熱電偶回路總的熱電勢為溫差電勢與接觸電勢的代數(shù)和熱電偶的連接信號很小，需要放大溫差電勢溫差電勢接觸電勢接觸電勢熱冷熱電偶式溫度傳感器特點測量精度高性能穩(wěn)定可靠測量溫度范圍寬：－271℃~2800℃適合遠(yuǎn)距離傳輸和記錄要求冷端溫度恒定應(yīng)用廣泛用于工業(yè)測溫汽車上應(yīng)用較少，主要測量較高溫度，如熱電偶式排氣溫度傳感器。當(dāng)排氣溫度上升到900℃時，報警燈亮，就應(yīng)迅速降低車速或停車，用以保證三元催化裝置的工作壽命。應(yīng)用舉例：發(fā)動機(jī)冷卻水溫傳感器應(yīng)用舉例：發(fā)動機(jī)冷卻水溫傳感器水溫傳感器與ECU的連接應(yīng)用舉例：進(jìn)氣溫度傳感器圖4-15進(jìn)氣溫度傳感器的外形結(jié)構(gòu)1－絕緣套2－塑料外殼3－防水插座4－銅墊圈5－熱敏電阻應(yīng)用舉例：用于水溫表的傳感器水溫表系統(tǒng)的組成組成及工作原理傳感器：半導(dǎo)體熱敏電阻1－加熱用線圈與雙金屬片2－指示部件3－感溫部件4－熱敏電阻熱敏電阻的特性雙金屬片半導(dǎo)體熱敏電阻應(yīng)用舉例：空調(diào)用空氣溫度傳感器傳感器：半導(dǎo)體熱敏電阻式應(yīng)用：汽車空調(diào)系統(tǒng)熱敏電阻作