第一篇：傳感器應(yīng)用總結(jié)

傳感器應(yīng)用總結(jié)

信息社會高速發(fā)展的今天，人們對信息的提取、處理、傳輸以及綜合等要求愈加迫切。作為信息提取的功能器件——傳感器同人們的關(guān)系越來越密切。小到智能手機，大到地震海嘯預(yù)警，傳感器廣泛應(yīng)用于社會發(fā)展及人類生活的各個領(lǐng)域。傳感器種類繁多，其原理也各種各樣。傳感技術(shù)是一門知識密集型技術(shù)，它與許多學(xué)科相關(guān)，傳感器技術(shù)已經(jīng)成為各個應(yīng)用領(lǐng)域，特別是電子信息工程、電氣工程、自動控制工程、機械工程等領(lǐng)域中不可缺少的技術(shù)。傳感技術(shù)與信息技術(shù)、計算機技術(shù)并列稱為支撐現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱。下面，我將對所學(xué)傳感器的應(yīng)用做一個簡要的總結(jié)。

傳感器是在非電量測量中，能夠?qū)崿F(xiàn)非電量轉(zhuǎn)化為電量的裝置。傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和測量電路三部分組成，有時還需要加輔助電源。（如圖1）在自動檢測和自動控制環(huán)節(jié)，傳感器是必不可少的，沒有傳感器對數(shù)據(jù)的精確測量，必然不會實現(xiàn)對信號的控制及顯示。因此，傳感器在工業(yè)生產(chǎn)以及日常生活中應(yīng)用廣泛。非電量 敏感元件

非電量

傳感元件

電量

轉(zhuǎn)換電路

電量 熱電偶傳感器

圖1

1.1 N型熱電偶在主蒸汽溫度測量中的應(yīng)用

近年來，N型熱電偶在火電廠得到了廣泛的應(yīng)用。N型熱電偶在中子輻射環(huán)境下具有良好的穩(wěn)定性, 是因為N型熱電偶去除了易蛻變元素Mn、Co等。因此,N型熱電偶具有很好的耐核輻射的能力。在一個機組主蒸汽管道上放一個溫度保護套管，將N型熱電偶放入其內(nèi)部，測量的溫度將其轉(zhuǎn)化為電動勢，通過控制電動勢來控制溫度。

1.2 熱電偶對爆炸產(chǎn)物的熱響應(yīng)應(yīng)用

在炸藥的爆炸過程中，溫度變化極快，數(shù)值極高，且為非穩(wěn)態(tài)傳熱，沖擊波的傳播速度遠大于熱流的傳播速度，熱電偶技術(shù)的迅速發(fā)展為研究瞬態(tài)熱作用提供了簡便可靠的測試方法。熱電偶溫度傳感器將溫度信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，經(jīng)直 流電壓放大器放大后通過A/D 轉(zhuǎn)換電路將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。采集系統(tǒng)將給出電壓值，其變化反映熱電偶溫度值的變化。數(shù)據(jù)采集后對信號加以濾波處理，然后根據(jù)分度表進行溫度轉(zhuǎn)換。

1.3 薄膜熱電偶傳感器測高溫物體表面溫度

薄膜熱電偶(T F T C)作為固體表面溫度傳感器具有許多優(yōu)點，其很小的質(zhì)量使其對表面熱傳導(dǎo)的干擾極小，對于大多數(shù)實際測量而言，被測點的這一熱變化是微乎其微的；由于厚度僅為1um 的薄膜對于多數(shù)對流換熱應(yīng)用來說尺寸很小，所以薄膜熱電偶與被測表面之間的對流換熱變化也極其微小。另一方面，由于自身構(gòu)造上的特點，薄膜熱電偶傳感器可以貼在某些需要測量溫度但又不方便直接測溫的物件上。壓電傳感器

2.1 車輛行駛稱重

壓電傳感器檢測經(jīng)過輪胎施加到傳感器上的壓力，產(chǎn)生成正比的模擬電壓、信號,輸出壓力信號的周期與輪胎停留在傳感器上的時間相同。每當(dāng)一個輪胎經(jīng)過傳感器時，傳感器就會產(chǎn)生一個新的電子脈沖,壓電傳感器在行駛中稱重(WMI)的檢測原理是對受力產(chǎn)生的信號積分。2.2 實現(xiàn)超聲振動系統(tǒng)的頻率自動跟蹤

在振動系統(tǒng)設(shè)計中加入壓電傳感片，壓電傳感片保持與系統(tǒng)諧振。由于壓電效應(yīng)，諧振時壓電傳感片兩端會產(chǎn)生電荷，形成感應(yīng)電壓。這種電壓大小與振動強弱成正比，通過檢測電壓值就能知道振動幅值的大小。感應(yīng)電壓最大值的頻率點即為系統(tǒng)諧振點，通過搜尋感應(yīng)電壓最大值就能實現(xiàn)頻率自動跟蹤。2.3 環(huán)境監(jiān)測

2.3.1壓電石英晶體微天平(QCM)壓電傳感器

當(dāng)一層外來物沉積于石英晶體表面時,晶體的表面質(zhì)量增加,從而引起諧振頻率的變化。

2.3.2 表面聲波(S∧W)壓電傳感器

S∧W壓電傳感器是利用表面聲波原理實現(xiàn)質(zhì)量測定的。當(dāng)ST切型石英晶體中電極的交叉陣列產(chǎn)生局部形變時,后者以機械波傳遞至接受器陣列,發(fā)出的波與任何表面材料的相互作用均能改變S∧W的速度和振幅,于是能定量測定沉 積物的質(zhì)量。

2.4 確保刀具工作在安全振幅范圍內(nèi)

通過壓電傳感片返回的電壓值大小,系統(tǒng)可以推算出刀具的工作振幅。預(yù)先設(shè)定安全振動幅值,限制輸出功率的大小,就能起到保護刀具的作用。實際采用這種措施以后,刀具的工作壽命得到明顯提高。這主要是因為刀具刀齒造成應(yīng)力高度集中,如不限制振幅,空載或輕載時刀具振幅過大,刀齒的應(yīng)力超過了安全許可界限,在超高周疲勞情況下很快就達到疲勞極限,引起刀具斷裂。電阻傳感器

3.1應(yīng)變式壓力傳感器

這種傳感器可以測量氣體或液體壓力。當(dāng)氣體或液體壓力作用在薄板承壓面上時，薄板變形，粘貼在另一面的電阻應(yīng)變片隨之變形，并改變阻值。這時測量電路中電橋平衡被破壞，產(chǎn)生輸出電壓。此外，它還可以用來制造測量高度、密度、速度的儀表。應(yīng)變式壓力傳感器常見的結(jié)構(gòu)有筒式、膜片式和組合式等。3.2 應(yīng)變式加速度傳感器

這種傳感器的基本結(jié)構(gòu)由懸臂梁、應(yīng)變片、質(zhì)量塊、機座外殼組成。懸臂梁（等強度梁）自由端固定質(zhì)量塊，殼體內(nèi)充滿硅油，產(chǎn)生必要的阻尼。當(dāng)殼體與被測物體一起作加速度 a 運動時，質(zhì)量塊因為在慣性作用下保持相對靜止，從而給懸臂梁一個與運動方向相反的作用力，使梁體發(fā)生形變，粘貼在梁上的應(yīng)變片阻值發(fā)生變化，電橋平衡被破壞，電橋輸出電壓。通過測量阻值的變化求出待測物體的加速度。3.3 熱電阻式溫度傳感器 3.3.1 金屬熱電阻傳感器

對于金屬導(dǎo)體而言，在一定的溫度下，物質(zhì)的電阻隨電阻率的變化而變化，可以把溫度對電阻率的影響反映到電阻上，即溫度變化會導(dǎo)致電阻變化，從而測出溫度變化。

3.3.2 半導(dǎo)體熱電阻傳感器

半導(dǎo)體是一種晶態(tài)固體，其原子結(jié)構(gòu)較為特殊，外層的電子運動時既不像金屬導(dǎo)體那樣容易脫離原軌跡，也不像絕緣體那樣束縛的很緊，這就決定了它的導(dǎo)電特性介于金屬導(dǎo)體和絕緣體之間。其導(dǎo)電機理與材料內(nèi)價電子以及摻人的雜質(zhì) 有關(guān)。電阻取決于摻雜的種類和濃度，并隨溫度而變化，通過測量電阻的變化而得到溫度的改變。電感式傳感器

4.1 自感式傳感器

自感式傳感器是利用自感量隨氣隙變化而改變的原理制成的，用來測量位移。自感式傳感器主要有閉磁路變隙式和開磁路螺線管式，它們又都可以分為單線圈式與差動式兩種結(jié)構(gòu)形式。

線圈的自感量等于線圈中通入單位電流所產(chǎn)生的磁鏈數(shù)，只要被測非電量能夠引起空氣隙長度或等效截面積發(fā)生變化，線圈的電感量就會隨之變化。自感式傳感器的測量電路用來將電感量的變化轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓或電流信號，以便供放大器進行放大，然后用測量儀表顯示或記錄。自感式傳感器用于測量位移，還可以用于測量振動、應(yīng)變、厚度、壓力、流量、液位等非電量。4.2 差動變壓器式傳感器

差動變壓器式傳感器是把差動變壓器的兩個次級輸出電壓分別整流，然后將整流的電壓或電流的差值作為輸出，這樣二次電壓的相位和零點殘余電壓都不必考慮。

差動整流電路同樣具有相敏檢波作用，兩組（或兩個）整流二極管分別將二次線圈中的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電，然后相加。由于這種測量電路結(jié)構(gòu)簡單，不需要考慮相位調(diào)整和零點殘余電壓的影響，且具有分布電容小和便于遠距離傳輸?shù)葍?yōu)點，因而獲得廣泛的應(yīng)用。但是，二極管的非線性影響比較嚴(yán)重，而且二極管的正向飽和壓降和反向漏電流對性能也會產(chǎn)生不利影響，只能在要求不高的場合下使用。

一般經(jīng)相敏檢波和差動整流后的輸出信號還必須經(jīng)過低通濾波器，把調(diào)制的高頻信號衰減掉，只允許銜鐵運動產(chǎn)生的有用信號通過。

差動變壓器不僅可以直接用于位移測量，而且還可以測量與位移有關(guān)的任何機械量，如振動、加速度、應(yīng)變、壓力、張力、比重和厚度等。4.3 渦流式傳感器

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理，塊狀金屬導(dǎo)體置于變化的磁場中或在磁場中作切割磁力線運動時，導(dǎo)體內(nèi)將產(chǎn)生呈渦旋狀的感應(yīng)電流，此電流叫電渦流，這種現(xiàn) 象稱為電渦流效應(yīng)。

根據(jù)電渦流效應(yīng)制成的傳感器稱為電渦流式傳感器。按照電渦流在導(dǎo)體內(nèi)的貫穿情況，此傳感器可分為高頻反射式和低頻透射式兩類，但從基本工作原理上來說仍是相似的。電渦流式傳感器最大的特點是能對位移、厚度、表面溫度、速度、應(yīng)力、材料損傷等進行非接觸式連續(xù)測量，另外還具有體積小、靈敏度高、頻率響應(yīng)寬等特點，應(yīng)用極其廣泛。

線圈阻抗的變化完全取決于被測金屬導(dǎo)體的電渦流效應(yīng)。

而電渦流效應(yīng)既與被測體的電阻率ρ、磁導(dǎo)率μ以及幾何形狀有關(guān)，又與線圈幾何參數(shù)、線圈中激磁電流頻率?有關(guān)，還與線圈與導(dǎo)體間的距離x有關(guān)。因此，傳感器線圈受電渦流影響時的等效阻抗Z的函數(shù)關(guān)系式為Z=F（ρ，μ，R，x）。

渦流式傳感器的特點是結(jié)構(gòu)簡單，易于進行非接觸的連續(xù)測量，靈敏度較高，適用性強。利用位移x作為變換量，可以做成測量位移、厚度、振幅、振擺、轉(zhuǎn)速等傳感器，也可做成接近開關(guān)、計數(shù)器等。利用材料電阻率?作為變換量，可以做成測量溫度，材質(zhì)判別等傳感器。利用導(dǎo)磁率?作為變換量，可以做成測量應(yīng)力，硬度等傳感器；利用變換量x、?、?等的綜臺影響，可以做成探傷裝置。電容傳感器

5.1電容式位移傳感器

電容式位移傳感器可以實現(xiàn)非接觸測量，用來測量各種導(dǎo)電材料的間隙、長度、尺寸或位置、振動位移等。CapaNCD(非接觸電容位移傳感器)測量原理的基礎(chǔ)在于理想平板電容的構(gòu)成，兩個平板電極由傳感器和相對應(yīng)的被測體組成，當(dāng)恒定的交流電加在傳感器電容上時，傳感器產(chǎn)生的交流電壓與電容電極之間的距離成正比，交流電壓經(jīng)檢波器，與一個可設(shè)置的補償電壓疊加，經(jīng)放大，作為模擬信號輸出。capaNCDT610是一個精密的單通道系統(tǒng),它由電容位移傳感器，傳感器電纜和處理信號的前置器組成，用戶可以在現(xiàn)場用二點線性化方法校準(zhǔn)。這種傳感器的特點是工作時無磨損，免維修、對被測體沒有作用力、具有高的零點穩(wěn)定性和精度、與被測體導(dǎo)電性能以及導(dǎo)電性能變化無關(guān)而且?guī)缀醪皇軠囟扔绊?。capaNCDT610可輸出0～10V的電壓，在犧牲精度的情況下，測量范圍還可 以擴大2～3倍。5.2電容式物位傳感器

電容式物位傳感器有兩個導(dǎo)電極板(通常把容器壁作為一個電極)，由于電極間是氣體、液體或固體而導(dǎo)致靜電容發(fā)生變化，因而可以敏感物位。它的敏感元件有三種形式,即棒狀、板狀和線狀,其工作溫度、壓力主要受絕緣材料的限制。電容式物位傳感器可以采取微機控制，實現(xiàn)自動調(diào)整靈敏度,并具有自診斷功能,同時能夠檢測敏感元件的破損、絕緣性的降低、電纜和電路的故障等，并可以自動報警，實現(xiàn)高可靠性的信息傳遞。由于電容式傳感器無機械可動部分，且敏感元件簡單，操作方便，是目前應(yīng)用最廣的一種物位傳感器。5.3固態(tài)電容式指紋傳感器

傳感器技術(shù)的發(fā)展，人們利用電容式傳感器對指紋進行識別，從而識別人的身份，可靠性大大提高，廣泛應(yīng)用于養(yǎng)老金領(lǐng)取、人事工資管理、銀行柜員身份確認(rèn)等很多場合。目前市場上有兩種固態(tài)指紋傳感器，第一種是單次觸摸型傳感器，要求手指在采集區(qū)進行可靠的觸摸；第二種則需要用手指在傳感器表面擦過，傳感器會采集一套特定的數(shù)據(jù)進行快速分析和認(rèn)證。這兩種指紋傳感器都是利用指紋中凸起的部分置于傳感器電容像素電極時電容量會有所增加，從而通過檢測增加的電容來進行數(shù)據(jù)采集的。目前這兩種指紋傳感器都得到了廣泛的應(yīng)用。

6光電傳感器

6.1 煙塵濁度監(jiān)測儀

為了消除工業(yè)煙塵污染，首先要知道煙塵排放量，因此必須對煙塵源進行監(jiān)測、自動顯示和超標(biāo)報警。煙道里的煙塵濁度是用通過光在煙道里傳輸過程中的變化大小來檢測的。如果煙道濁度增加，光源發(fā)出的光被煙塵顆粒的吸收和折射增加，到達光檢測器的光減少，因而光檢測器輸出信號的強弱便可反映煙道濁度的變化。

6.2感煙傳感器(火災(zāi)報警器的一部分)由紅外發(fā)光二極管及光電三極管組成，但二者不在同一平面上(有一定角度)。在無煙狀態(tài)時，光電三極管接收不到紅外線；當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，產(chǎn)生大量煙霧，煙霧粒子進入感煙傳感器時，由于紅外線受煙霧粒于折射作用，光電三極管接收到紅外線，給出煙霧報警信號。6.3 光控大門

光控大門需要要用到一種電子元件——干簧繼電器，它由干簧管和繞在干簧管外的線圈組成。當(dāng)線圈內(nèi)有電流時，線圈產(chǎn)生的磁場使密封在干簧管內(nèi)的兩個鐵質(zhì)簧片磁化，兩個簧片在磁力作用下由原來的分離狀態(tài)變成連接狀態(tài)，線圈內(nèi)沒有電流時，磁場消失，瓷片在彈力的作用下，回復(fù)到分離狀態(tài)。把光敏電阻裝在大門上汽車燈光能照到的地方，把帶動大門的電動機接在干簧管的電路中，那么夜間汽車開到大門前，燈光照射光敏電阻時，干簧繼電器接通電動機電路，電動機帶動，大門打開。6.4 液位檢測

在液體未升到發(fā)光二極管及光電三極管平面時，紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線不會被光電三極管接收；當(dāng)液位上升到發(fā)光二極管及光電三極管平面時，出于液體的折射，光電三極管接收到紅外信號由此獲得液位信號。6.5電影放音

拍攝電影時的配音，是把聲音信號轉(zhuǎn)換為光信號，用明暗不同的條紋記錄在膠片邊緣的聲帶上。在放映電影時，光源發(fā)出的光通過移動的聲帶后發(fā)生了強弱的變化，并被光電管所接收，光電管把強弱變化的光相應(yīng)地轉(zhuǎn)變?yōu)閺娙踝兓碾娏?，?jīng)放大器放大后，由揚聲器放出聲音。6.6 轉(zhuǎn)速測量

在工業(yè)生產(chǎn)中，對轉(zhuǎn)速的檢測應(yīng)用的非常多，尤其是在電機控制領(lǐng)域，將光電傳感器應(yīng)用到轉(zhuǎn)速測量里是運用將轉(zhuǎn)速變換成光通量的變化，再經(jīng)過光電元件轉(zhuǎn)換成電量的變化即可得到轉(zhuǎn)速的原理。

首先在被測的轉(zhuǎn)動軸上裝上光電編碼器，它是由光柵盤和光電檢測裝置組成，編碼器隨軸轉(zhuǎn)動，當(dāng)光線通過編碼器的夾縫時，光電檢測裝置就會產(chǎn)生一個電脈沖，轉(zhuǎn)軸連續(xù)轉(zhuǎn)動，光電元件就輸出一列與轉(zhuǎn)速成正比的電脈沖數(shù)。在孔X或齒Y數(shù)一定時，脈沖數(shù)就和轉(zhuǎn)速成正比。如果調(diào)制盤上的孔數(shù)為x，測量的時間為t 秒，脈沖數(shù)為N，此時被測轉(zhuǎn)速為n(r/min)為：n=60N/xt。

7霍爾傳感器

7.1 霍爾式汽車點火器

這種點火器與傳統(tǒng)點火器不同,具有點火能量高、高速點火可靠、故障率低、耗油省等優(yōu)點?；魻柺诫娮狱c火系統(tǒng)主要由點火信號發(fā)生器、電子點火組件、點火線圈、點火開關(guān)和蓄電池等組成。點火信號是由分電器中的霍爾傳感器提供的。將開關(guān)型霍爾傳感器固定在分電器外殼內(nèi)側(cè)，當(dāng)分電器的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時,就帶動葉片一起轉(zhuǎn)動，葉片里面有磁鐵,且葉片上開有窗口,因此霍爾器件所處磁場的磁場強度大小是突變的，其輸出電壓也突變,輸出為脈沖信號。當(dāng)汽車氣缸中的活塞運行到達上止點時，霍爾電路輸出低電平，從而改變了電流方向而流入霍爾電路，故晶體管截止。儲存在電感中的磁能就在電路中振蕩起來,形成200V以上的交流電壓。此電壓經(jīng)點火線圈升壓后產(chǎn)生高壓電送至相應(yīng)氣缸的火花塞產(chǎn)生電火花，點燃氣缸中的燃油。隨著汽車發(fā)動機旋轉(zhuǎn),上述過程周而復(fù)始。7.2磁場的測量

由霍爾效應(yīng)可知，當(dāng)控制電流I0保持不變時,霍爾電勢UH與所感受到的磁感應(yīng)強度B成比例關(guān)系，所以，霍爾傳感器所處位置的磁感應(yīng)強度不同,輸出的電壓值就不同。根據(jù)輸出電壓的大小可測出磁感應(yīng)強度的值。將霍爾傳感器放置在不同的位置，由于磁感應(yīng)強度不同，將輸出不同的電壓信號。7.3位移的測量

霍爾電勢與位移量x成線性關(guān)系，并且霍爾電勢的極性反映了元器件位移方向。同時還表明,當(dāng)x=0時，U=0。利用這一特點可把作微量移動的物體與霍爾傳感器固定在一起，當(dāng)物體在均勻變化的磁場中相對B=0的位置(磁場的中心)發(fā)生x的位移量時霍爾傳感器輸出一定的電壓信號,根據(jù)信號的大小和方向可測出物體移動的大小和方向。7.4不等位電勢測量

測量不等位電勢時,按照不等位電勢的概念進行,使得霍爾元件位于同極性相對放置兩塊永久磁鋼的正中間,不使用電氣零位(RW1為零),直接測量霍爾元件的輸出電壓,約40mV。

第二篇：傳感器原理及應(yīng)用課程總結(jié)

緒論 傳感器定義：傳感器是將各種非電量按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于處理和傳輸?shù)牧硪环N物理量的裝置。

組成：敏感元轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)換元件（調(diào)制作用），測量電路

分類：按輸入量分類，按測量原理分類，按結(jié)構(gòu)型和物理型分類【第2頁】

第一章

靜態(tài)特性：傳感器在被測量的各個值處于穩(wěn)定狀態(tài)時，輸出量和輸入量之間的關(guān)系稱為穩(wěn)態(tài)特性。

Y=a0+a1X+a2X2+…+anXn 【第4頁 公式1-1 線性度：在規(guī)定條件下，傳感器校準(zhǔn)曲線與擬合直線間最大偏差裕滿量程（F·S）輸出值的百分比稱為線性度。δL=±ΔYmax/YF·S×100％

靈敏度：指到達穩(wěn)定工作狀態(tài)時輸出變化量與引起次變化的輸入變化量之比。

【第7頁 公式1-2】 動態(tài)特性：指傳感器對隨時間變化的輸入量的響應(yīng)特性。（傳感器的動態(tài)特性是傳感器的輸出值能夠真實地再現(xiàn)變化著的輸入量能力的反映。）【第10~11頁，0，1，2階數(shù)學(xué)模型】 幅頻特性，相頻特性【第13~15頁】

對系統(tǒng)響應(yīng)測試時，常采用正弦和階躍兩種輸入信號。這是由于任何周期函數(shù)都可以用傅里葉級數(shù)分解為各次諧波分量，并把它近似地表示為這些正弦量之和。而節(jié)約信號則是最基本的瞬變信號。

第二章（應(yīng)變傳感器 與 壓阻式傳感器相聯(lián)系）

金屬應(yīng)變片，特點：1.精度高，測量范圍廣。2.頻率響應(yīng)特性好。3.結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，質(zhì)量輕。4.可在高（低）溫、告訴、高壓、強烈震動、強磁場及核輻射和化學(xué)腐蝕等惡劣條件下正常工作。5.易于實現(xiàn)小型化，固態(tài)化。6.價格低廉，品種多樣，便于選擇。

缺點：大應(yīng)變狀態(tài)時明顯非線性，半導(dǎo)體傳感器非線性嚴(yán)重；輸出信號微弱，抗干擾能力差；不能顯示應(yīng)力場中應(yīng)力梯度變化。

金屬絲：應(yīng)變系數(shù)【第20頁 公式2-6】

金屬應(yīng)變片：【第23頁 公式2-7】 橫向效應(yīng)：金屬應(yīng)變片由于敏感柵的兩端為半圓弧形的橫柵，測量應(yīng)變時，構(gòu)件的軸向應(yīng)變ε使敏感柵電阻發(fā)生變化，其橫向應(yīng)變εr也將使敏感柵半圓弧部分的電阻發(fā)生變化，應(yīng)變片的這種既受軸向應(yīng)變影響，又受橫向應(yīng)變影響而引起電阻變化的現(xiàn)象稱為橫向效應(yīng)。溫度誤差：溫度漂移→溫度誤差→因環(huán)境溫度改變而引起電阻變化的兩個主要因素：其一是應(yīng)變片的電阻絲具有一定溫度系數(shù)；其二是電阻絲材料與測試材料的線膨脹系數(shù)不同。

【公式2-16，17，18】（補償方式？）

應(yīng)變極限：【第25頁 公式2-11】與測量電路聯(lián)系起來看 測量電路：電橋： 相鄰相異，相對相同【第30頁 公式2-27】

應(yīng)用：看書后習(xí)題【第332頁】

第三章

電容表達式：C=ε0εrS/dε=ε0εr

三種類型：變面積型，變介質(zhì)介電常數(shù)型，變間距型【第46頁】

變間距型，采用差動式電容傳感器，使靈敏度提高已被，而且使非線性誤差可以減小一個數(shù)量級。線性度極大減少？【第49頁】 測量電路：【第53頁 圖3-10】

差動脈沖寬度調(diào)制電路：分析【第55頁】

誤差分析：寄生分布電容，邊緣效應(yīng)【第59頁】

邊緣效應(yīng)：邊緣效應(yīng)的影響相當(dāng)于傳感器并聯(lián)一個附加電容，引起了傳感器的靈敏度下降和非線性增加。消除方法：增大初始電容C0，即增大極板面積，減小極板間距，加裝等位環(huán)。寄生分布電容：一般電容傳感器的電容值很小，如果激勵電源頻率較低，則電容傳感器的容抗很大。因此，對傳感器絕緣電阻要求很高；另一方面?zhèn)鞲衅鞒袠O板間電容外，極板與周圍物體也產(chǎn)生電容聯(lián)系，這種電容稱為寄生電容。寄生電容極不穩(wěn)定，導(dǎo)致傳感器特性不穩(wěn)定，產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。措施：靜電屏蔽，將電容器極板放置在金屬殼體內(nèi)，并將殼體與大地相連。電極引出線也必須用屏蔽線，屏蔽線外套要求接地良好。

第四章

電渦流傳感器

電渦流傳感器工作原理：當(dāng)被測物體與傳感器間的距離d改變時，傳感器的Q值和等效阻抗Z、電L均發(fā)生變化，越是把位移量轉(zhuǎn)化為電量。

為何說被測導(dǎo)體是傳感器一部分：1.無被測導(dǎo)體，不發(fā)生電渦流效應(yīng)，必要條件。2.被測導(dǎo)體變化，傳感器特性也變化。

如何測，測量參數(shù)，影響因素【第89頁】

第五章

壓電式傳感器是一種典型的有緣傳感器。

壓電效應(yīng)：某些電介質(zhì)，當(dāng)沿著一定方向?qū)ζ涫┝Χ顾冃螘r，內(nèi)部就產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在他的兩個表面上產(chǎn)生符號相反的電荷；當(dāng)外力去掉后，又重新恢復(fù)不帶電狀態(tài)。壓電陶瓷和晶體有何不同，有極性為何不顯電性 電致伸縮效應(yīng) 正負壓電效應(yīng)

測量電路：原理 【第105頁】

內(nèi)部泄露：傳感器內(nèi)部不可能沒有泄露，外電路負載也不可能無窮大，只有外力以較高頻率不斷地作用，傳感器的電荷才能得以補充，從這個意義上講，壓電晶體不適合于靜態(tài)測量。電壓放大器【第106頁 圖5-17 公式5-18】模值，峰峰值，理想輸出

電荷放大器

壓電加速度傳感器【第110頁】阻尼系數(shù)，固有頻率

第六章

數(shù)字式傳感器：直接采用數(shù)字式傳感器可將被測參數(shù)直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出【第114頁】 光柵式傳感器：由照明系統(tǒng)、光柵副和光電接收元件組成。

摩爾條紋形成【第120頁】

辨向原理：如果能夠在物體正向移動時，將得到的脈沖數(shù)累加，而物體反向移動時可從已累加的脈沖數(shù)中減去反向移動的脈沖數(shù)，這樣就能得到正確的測量結(jié)果。

細分技術(shù)【第123頁】 光柵傳感器特性

第八章 霍爾效應(yīng)，霍爾系數(shù)【第167頁】

為何選N型材料：輸出電勢小，受溫度影響小，線性度較好 磁敏傳感器溫度補償：【第173頁】半導(dǎo)體材料的電阻率、遷移率和載流子濃度等隨溫度變化的緣故。因此，霍爾元件性能參數(shù)，如內(nèi)阻、霍爾電勢等都將隨溫度變化。為減少霍爾元件溫度誤差，可：1.選溫度系數(shù)小的材料。2.采用恒溫措施。3.采用恒流源供電。4.采用補償電路 為何尺寸，外形有要求？ 測量電路，概念，兩種符號，各種特性，形狀系數(shù)，不等位電勢

光敏傳感器

光電效應(yīng)

外光電效應(yīng)：在光線作用下，物體內(nèi)的電子逸出物體表面，向外發(fā)射的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)。內(nèi)光電效應(yīng)：受光照的物體導(dǎo)電率發(fā)生變化，活產(chǎn)生光生電動勢的效應(yīng)叫內(nèi)光電效應(yīng) 各種元件的基本特性，原理 負載，功率的選擇

應(yīng)用【第367頁 例8-5】

光電傳感器的類型及應(yīng)用【第201頁】

類型劃分，按原理，按測量量（連續(xù)，斷續(xù)）

光纖傳感器 特點，原理，計算公式，結(jié)構(gòu)，分類

特點：1.電絕緣2.抗電磁干擾3.非侵入性4.高靈敏度5.容易實現(xiàn)隊被測信號的遠距離監(jiān)控 原理：斯奈爾定理：當(dāng)光由光密物質(zhì)射出至光疏物質(zhì)時，發(fā)生折射，其折射角大于入射角。

【第245頁】

結(jié)構(gòu)：發(fā)送器、敏感元件、光接收器、信號處理系統(tǒng)以及光纖構(gòu)成公式E=Asin(ωt+ ?)

第三篇：傳感器的應(yīng)用論文

文獻檢索與科技論文寫作

結(jié) 課 作 業(yè)

姓名：安 班級： 學(xué)號： 濱

2013級本科三班

201315110101

光纖溫度傳感器的設(shè)計

光纖溫度傳感器的設(shè)計

論文分析：

意義：光纖傳感技術(shù)是一門新興的應(yīng)用物理技術(shù)，它在石油、通信、化工檢測以及各種參量測量方面具有許多獨特的優(yōu)點，有廣闊的應(yīng)用前景。近年來，光纖技術(shù)已逐漸滲透到各研究領(lǐng)域，其應(yīng)用范圍日漸廣泛。隨著光纖傳感系統(tǒng)在國防軍事、航空航天、工礦企業(yè)、土木建筑、能源環(huán)保、生物醫(yī)學(xué)、計算測量、自動控制等各領(lǐng)域的應(yīng)用，對光纖傳感系統(tǒng)的性能也不斷提出新的要求。光纖溫度傳感器特別適用于易燃易爆的工作環(huán)境，從而彌補了傳統(tǒng)的點溫度傳感器的不足。主要內(nèi)容及研究思路：本文從光纖的基礎(chǔ)入手，首先介紹了光纖的基礎(chǔ)知識，然后結(jié)合傳感器引入了光纖溫度傳感器的定義，分類及工作原理。本課題研究的是一種非功能性光纖溫度傳感器，它是利用高度敏感的雙金屬片作為感溫元件，金屬片的變化改變了光纖的通光強度。

目標(biāo)：光纖溫度傳感器可以達到不但測溫對象廣，從監(jiān)測相對低溫的生物過程到監(jiān)測高溫的發(fā)動機零件，而且測量準(zhǔn)確度、靈敏度高，抗電磁能力強，傳輸距離遠，使用壽命長，價格相對低廉，使用更加經(jīng)濟。今后光纖溫度傳感器研究方向?qū)M一步提高傳感器的精度、可靠性；提高抗干擾能力、穩(wěn)定性，并簡化器件結(jié)構(gòu)，降低成本。

光纖溫度傳感器的設(shè)計

目 錄

第1章 前 言

1.1選題背景及研究意義 1.2光纖傳感器國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1.3光纖傳感器及其組成與分類 1.4本論文的主要內(nèi)容 第2章 光纖溫度傳感器理論 2.1光纖基礎(chǔ)知識介紹 2.2熱敏元件雙金屬片工作原理 2.3光纖探頭的原理

2.4纖端光場的光強分布函數(shù)選取

2.5光纖溫度傳感器的特點及應(yīng)用 第3章 光纖溫度傳感器系統(tǒng)組成與實驗步驟 3.1 實驗原理

3.2實驗主要設(shè)備和材料 3.3實驗搭建與調(diào)試 第4章 實驗結(jié)果分析

4.1 位移光強曲線的測定及其與理論曲線的對比 4.2 溫度光強曲線的測定及出現(xiàn)的問題和解決辦法 4.3 測溫曲線的選取及傳感器測溫范圍的確定 第5章 結(jié)論與展望

5.1 實驗結(jié)論

5.2光纖溫度傳感器存在的不足和展望 參考文獻 致謝

光纖溫度傳感器的設(shè)計

第1章 前言

1.1 選題背景及研究意義

1.2光纖傳感器國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.2.1 國外研究現(xiàn)狀

1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

1.3 光纖傳感器及其組成與分類

1.4 本論文的主要內(nèi)容

本文所采用的溫度變換器為U型雙金屬片，依據(jù)雙金屬片的位置隨溫度的變化而變化的原理，利用雙金屬片的縱向位置改變來調(diào)制光纖探頭接收到的光強，從而實現(xiàn)溫度對光強的間接調(diào)制。與傳統(tǒng)的指針式雙金屬片溫度計相比，本傳感器具有快速、靈敏、便于實現(xiàn)與計算機接口連接等優(yōu)點。研究從基本的概念入手。

光纖溫度傳感器的設(shè)計

第2章 光纖溫度傳感器理論

2.1光纖基礎(chǔ)知識介紹

2.1.1 光纖的結(jié)構(gòu)和分類

2.1.2 光纖的傳輸原理

2.2熱敏元件雙金屬片工作原理

2.2.1 雙金屬片彎曲機理及其選取

2.2.2 雙金屬片得到選取及其補償和調(diào)制機理

光纖溫度傳感器的設(shè)計

2.2.3雙金屬片溫度變換對位移的補償機理及其位移的計算

2.3光纖探頭的原理

2.3.1 光纖反射式調(diào)制原理及與光強分布的關(guān)系

2.3.2 光纖傳輸信號準(zhǔn)共路理論

2.4纖端光場的光強分布函數(shù)選取

2.5光纖溫度傳感器的特點及應(yīng)用

光纖溫度傳感器的設(shè)計

第3章 光纖溫度傳感器系統(tǒng)組成與實驗步驟

3.1 實驗原理

3.2實驗主要設(shè)備和材料

3.3實驗搭建與調(diào)試

3.3.1 LED光源I-P特性曲線測試

3.3.2 反射式光纖位移傳感實驗

3.3.3 光纖溫度傳感器實驗

光纖溫度傳感器的設(shè)計

第4章 實驗結(jié)果分析

4.1 位移光強曲線的測定及其與理論曲線的對比

4.2 溫度光強曲線的測定及出現(xiàn)的問題和解決辦法

4.3 測溫曲線的選取及傳感器測溫范圍的確定

光纖溫度傳感器的設(shè)計

第5章 結(jié)論與展望

5.1 實驗結(jié)論

5.2光纖溫度傳感器存在的不足和展望

光纖溫度傳感器的設(shè)計

參考文獻

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致 謝

第四篇：傳感器的應(yīng)用教案

傳感器的應(yīng)用教案

【教學(xué)目標(biāo)】 1.知識與技能:(1)、了解傳感器應(yīng)用的一般模式;(2)、理解應(yīng)變式力傳感器的應(yīng)用――電子秤的工作原理。(3)、理解聲傳感器的應(yīng)用――話筒的工作原理。

4、理解溫度傳感器的應(yīng)用――電熨斗的工作原理(5)、會設(shè)計簡單的有關(guān)傳感器應(yīng)用的控制電路。2.過程與方法: 通過實驗結(jié)合物理學(xué)的知識,探究電子秤、話筒、電熨斗等的工作原理,從而了解力傳感器、聲傳感器和溫度傳感器的一般應(yīng)用,進一步總結(jié)出傳感器應(yīng)用的一般模式。

3.情感、態(tài)度與價值觀 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)動手能力,提高創(chuàng)新意識,提高物理理論知識與實際相結(jié)合的綜合實踐能力。

【教學(xué)重點】:各種傳感器的應(yīng)用原理及結(jié)構(gòu)?！窘虒W(xué)難點】:各種傳感器的應(yīng)用原理及結(jié)構(gòu)?！窘虒W(xué)方法】:PPT課件,演示實驗,講授

【教學(xué)用具】:小型電子秤,話筒,電熨斗、示波器?！窘虒W(xué)過程】

一、引入新課

師:上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了傳感器及其工作原理。傳感器是能夠感知諸如力、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,或轉(zhuǎn)化為電路通斷的一類元件。請大家回憶一下光敏電阻、熱敏電阻、霍爾元件各是把什么物理量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的元件? 學(xué)生思考后回答:光敏電阻將光學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個電學(xué)量。熱敏電阻將溫度這個熱學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個電學(xué)量?；魻栐汛鸥袘?yīng)強度這個磁學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個電學(xué)量。這節(jié)課我們來學(xué)習(xí)傳感器的應(yīng)用

二、進行新課

1、傳感器應(yīng)用的一般模式

師:閱讀教材開頭幾段,然后合上書,在練習(xí)本上畫出傳感器應(yīng)用的一般模式示意圖。提示:一般情況下,傳感器產(chǎn)生的信號非常微弱,要想觸發(fā)控制電路,此信號必須進一步放大才可以,所以需要放大電路,即放大器。

生:閱讀教材并在練習(xí)本上畫出傳感器應(yīng)用的一般模式示意圖。

師:下面學(xué)習(xí)幾個傳感器應(yīng)用的實例。2.力傳感器的應(yīng)用----電子秤

師:閱讀教材61頁最后一段,思考并回答問題。

(1)電子秤使用的測力裝置是什么?它是由什么元件組成的?(2)簡述力傳感器的工作原理。

(3)應(yīng)變片能夠把什么力學(xué)量轉(zhuǎn)化為什么電學(xué)量? 生:閱讀教材,思考并回答問題。

生1:電子秤的測力裝置是力傳感器,它是由一個金屬梁和兩個應(yīng)變片一起組成了測力部分。

生2:在金屬梁沒有力的情況下,金屬梁處于水平狀態(tài),梁的上下應(yīng)變片的長度沒變且相等,兩應(yīng)變片的電阻大小也相等,當(dāng)給金屬梁施加豎直向下的力時,金屬梁會向下彎曲,使得金屬梁上面的應(yīng)變片被拉長,電阻變大,兩端電壓也變大,而下邊的應(yīng)變片被擠壓收縮,電阻變小,兩端的電壓也減小,使得兩應(yīng)變片兩端電壓值不相等,存在差值,控制電路就通過這個差值,經(jīng)過放大電路將差值信號放大,再在顯示器上顯示出數(shù)字,即力F的大小。生3:應(yīng)變片能夠?qū)⑿巫冞@個力學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個電學(xué)量。

師:總結(jié)點評,結(jié)合板畫強調(diào)講解應(yīng)變片測力原理。3.聲傳感器的應(yīng)用-----話筒

師:閱讀教材62頁有關(guān)內(nèi)容,思考并回答問題。(1)話筒的作用是什么?(2)說明動圈式話筒的工作原理和工作過程。

(3)說明電容式話筒的工作原理和工作過程。這種話筒的優(yōu)點是什么?(4)駐極體話筒的工作原理是什么?有何優(yōu)點? 生:閱讀教材,思考并回答問題。

生1:話筒的作用是把聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號。

生2:動圈式話筒的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。膜片接收到聲波后引起振動,連接在膜片上的線圈隨著一起振動,線圈在永磁體的磁場里振動從而產(chǎn)生感應(yīng)電流(電信號),感應(yīng)電流的大小和方向都變化,振幅和頻率的變化都由聲波決定,這個信號電流經(jīng)擴音器放大后傳給揚聲器,從揚聲器中就發(fā)出放大的聲音。

生3:電容式話筒的工作原理:利用電容器充放電形成的充放電電流。薄金屬膜M和固定電極N形成一個電容器,被直流電源充電.當(dāng)聲波使膜片振動時,電容發(fā)生變化,電路中形成變化的電流,于是電阻R兩端就輸出了與聲音變化規(guī)律相同的電壓.優(yōu)點:保真度好。

生4:駐極體話筒的原理同電容式話筒,只是其內(nèi)部感受聲波的是駐極體塑料薄膜.優(yōu)點:體積小,重量輕,價格便宜,靈敏度高,工作電壓低。

師:指出:駐極體話筒利用了電介質(zhì)的極化現(xiàn)象:將電介質(zhì)放入電場中,在前后兩個表面上會分別出現(xiàn)正電荷與負電荷的現(xiàn)象.某些電介質(zhì)在電場中被極化后,去掉外加電場,仍然會長期保持被極化的狀態(tài),這種材料稱為駐極體.師:演示實驗: 按照如圖所示的連接駐極體話筒的工作電路,話筒的輸出端經(jīng)過隔直電容接到示波器。對著話筒喊話,觀察示波器的熒光屏上的波形,再用另外一人同樣對話筒喊話,比較兩次聲音產(chǎn)生的波形有什么不一樣。上述過程,就是話筒將聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號的過程。生:觀察實驗現(xiàn)象?，F(xiàn)象:不同的聲波信號,熒光屏上顯示的波形不同。說明話筒產(chǎn)生的電信號是由接收到的聲波控制的。4.溫度傳感器的應(yīng)用---電熨斗

師:溫度傳感器是應(yīng)用最廣泛的傳感器之一,它能把溫度的高低轉(zhuǎn)變成電信號,通常是利用物體的某一物理性質(zhì)隨溫度的變化而改變的特性制成的.電熨斗就是靠溫度傳感器來控制溫度的。實驗:取一個報廢的日光燈啟輝器,去掉外殼,敲碎氖泡的玻璃,可以看到一個U型的雙金屬片,雙金屬片的旁邊有一根直立的金屬絲,兩者構(gòu)成一對觸點,常溫下觸點是分離的,用火焰靠近金屬片,可以看到雙金屬片的形狀變化,與金屬絲接觸,熄滅火焰,雙金屬片逐漸恢復(fù)原狀,兩個觸點分離。把這個啟動器用到溫控開關(guān),可以控制小燈泡的亮和滅。生:做實驗,觀察實驗現(xiàn)象。

師:電熨斗就裝有雙金屬片溫度傳感器。這種傳感器的作用是控制電路的通斷。

投影:電熨斗結(jié)構(gòu)圖(如圖所示)思考與討論:(1)常溫下,上、下觸點應(yīng)是接觸的還是分離的?當(dāng)溫度過高時,雙金屬片將怎樣起作用?(2)熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設(shè)定不同的溫度,這是如何使用調(diào)溫旋鈕來實現(xiàn)的? 參考答案:(1)常溫下,上、下觸點應(yīng)是接觸的,但溫度過高時,由于雙金屬片受熱膨脹系數(shù)不同,上部金屬膨脹大,下部金屬膨脹小,則雙金屬片向下彎曲,使觸點分離,從而切斷電源,停止加熱.溫度降低后,雙金屬片恢復(fù)原狀,重新接通電路加熱,這樣循環(huán)進行,起到自動控制溫度的作用.(2)熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設(shè)定不同的溫度,此時可通過調(diào)溫旋鈕調(diào)節(jié)升降螺絲,升降螺絲帶動彈性鋼片升降,從而改變觸點接觸的難易,達到控制在不同溫度的目的.拓展:溫度傳感器的另一應(yīng)用----電冰箱的溫控裝置

如圖所示是某種電冰箱內(nèi)溫度控制器的結(jié)構(gòu),銅質(zhì)的測溫泡1,細管2和彈性金屬膜盒3連成密封的系統(tǒng),里面充有氯甲烷盒它的蒸汽,構(gòu)成一個溫度傳感器,膜盒3為扁圓形,右表面固定,左表面通過小柱體與彈簧片4連接,盒中氣體的壓強增大時,盒體就會膨脹,測溫泡1安裝在冰箱的冷藏室中。

5、6分別是電路的動觸點盒靜觸點,控制制冷壓縮機的工作,拉簧7的兩端分別連接到彈簧片4盒連桿9上。連桿9的下端是裝在機箱上的軸。凸輪8是由設(shè)定溫度的旋鈕控制的,逆時針旋轉(zhuǎn)時凸輪連桿上端右移,從而加大對彈簧7的拉力。自動控溫原理:如圖所示是某種電冰箱內(nèi)溫度控制器的結(jié)構(gòu),銅制的測溫泡

1、細管2和彈性金屬膜盒3連通成密封的系統(tǒng),里面充有氯甲烷和它的蒸汽,構(gòu)成了一個溫度傳感器,膜盒為扁圓形,右表面固定,左表面通過小柱體與彈簧片4連接,盒中氣體的壓強增大時,盒體就會膨脹,測溫泡1安裝在冰箱的冷藏室中。

5、6分別是電路的動觸點和靜觸點,控制制冷壓縮機的工作,拉簧7的兩端分別連接到彈簧片和連桿9上,連桿9的下端裝在機箱上的軸,凸輪8是由設(shè)定溫度的旋鈕控制的,逆時針旋轉(zhuǎn)時凸輪連桿上端右移,從而加大對彈簧7的拉力。當(dāng)冷藏室里的溫度升高時,1、2、3中的氯甲烷受熱膨脹,彈性金屬膜盒3的左端膨脹,推動彈簧片4向左轉(zhuǎn)動,使5、6接觸,控制的壓縮機電路開始工作制冷,當(dāng)溫度下降到一定程度,氯甲烷受冷收縮,5、6又分開,制冷結(jié)束,直到下次溫度升高再重復(fù)上述過程。溫度設(shè)定原理:將凸輪8逆時針旋轉(zhuǎn),凸輪將連桿9向右頂,使得彈簧7彈力增大,此時要將5、6觸點接通,所需要的力就要大些,溫度要高一些,即溫控擋應(yīng)低一些(例如1級),順時針旋轉(zhuǎn)凸輪8,控制的溫度低一些,控溫擋要高一些。

(三)典型例題 例1.用如圖所示的裝置可以測量汽車在水平路面上做勻加速直線運動的加速度.該裝置是在矩形箱子的前、后壁上各安裝一個由力敏電阻組成的壓力傳感器.用兩根相同的輕彈簧夾著一個質(zhì)量為2.0 kg的滑塊可無摩擦滑動,兩彈簧的另一端分別壓在傳感器a、b上,其壓力大小可直接從傳感器的液晶顯示屏上讀出.現(xiàn)將裝置沿運動方向固定在汽車上,傳感器b在前,傳感器a在后.汽車靜止時,傳感器a、b在的示數(shù)均為 10 N(取g10 m/s2).(1)若傳感器a的示數(shù)為 14 N、b的示數(shù)為6.0 N,求此時汽車的加速度大小和方向.(2)當(dāng)汽車以怎樣的加速度運動時,傳感器a的示數(shù)為零.分析:傳感器上所顯示出的力的大小,即彈簧對傳感器的壓力,據(jù)牛頓第三定律知,此即為彈簧上的彈力大小,亦即該彈簧對滑塊的彈力大小.解:(1)如圖所示,依題意:左側(cè)彈簧對滑塊向右的推力 F114N,右側(cè)彈簧對滑塊的向左的推力 F26.0 N.滑塊所受合力產(chǎn)生加速度a1,根據(jù)牛頓第二定律有 得4 m/s2 a1與F1同方向,即向前(向右).(2)a傳感器的讀數(shù)恰為零,即左側(cè)彈簧的彈力,因兩彈簧相同,左彈簧伸長多少,右彈簧就縮短多少,所以右彈簧的彈力變?yōu)镹?；瑝K所受合力產(chǎn)生加速度,由牛頓第二定律得,a210m/s2,方向向左.例

2、如圖5是電容式話筒的示意圖,它是利用電容制作的傳感器,話筒的振動膜前面鍍有薄薄的金屬層,膜后距膜幾十微米處有一金屬板,振動膜上的金屬層和這個金屬板構(gòu)成電容器的兩極,在兩極間加一電壓U,人對著話筒說話時,振動膜前后振動,使電容發(fā)生變化,導(dǎo)致話筒所在電路中的其它量發(fā)生變化,使聲音信號被話筒轉(zhuǎn)化為電信號,其中導(dǎo)致電容變化的原因可能是容器兩板間的(A)(A)距離變化(B)正對面積變化(C)介質(zhì)變化(D)電壓變化

【課堂總結(jié)】 本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下幾個問題: 力傳感器的應(yīng)用---電子秤

聲傳感器的應(yīng)用---話筒

溫度傳感器的應(yīng)用---電熨斗 力傳感器是把力信號轉(zhuǎn)換成電信號;聲傳感器是把聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號,而溫度傳感器往往是用來進行自動控制.【布置作業(yè)】課本P58-59 1、2、3 【板書設(shè)計】 第二節(jié):傳感器的應(yīng)用

一、傳感器應(yīng)用的一般模式示意圖

二、力傳感器的應(yīng)用---電子秤

三、聲傳感器的應(yīng)用----話筒

四、溫度傳感器的應(yīng)用---電熨斗

【教學(xué)反思】

思維方法是解決問題的靈魂,是物理教學(xué)的根本;親自實踐參與知識的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)鍵,離開了思維方法和實踐活動,物理教學(xué)就成了無源之水、無本之木。學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花,水中月。

第五篇：傳感器的軍事應(yīng)用

傳感器在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用

什么是傳感器：

傳感器就是能感知外界信息并能按一定規(guī)律將這些信息轉(zhuǎn)換成可用信號的裝置；簡單說傳感器是將外界信號轉(zhuǎn)換為電信號的裝置。所以它由敏感元器件（感知元件）和轉(zhuǎn)換器件兩部分組成，有的半導(dǎo)體敏感元器件可以直接輸出電信號，本身就構(gòu)成傳感器。敏感元器件品種繁多，就其感知外界信息的原理來講，可分為：①物理類，基于力、熱、光、電、磁和聲等物理效應(yīng)。②化學(xué)類，基于化學(xué)反應(yīng)的原理。③生物類，基于酶、抗體、和激素等分子識別功能。通常據(jù)其基本感知功能可分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類。傳感器的分類：

一 溫度傳感器

溫度傳感器主要由熱敏元件組成。熱敏元件品種教多，市場上銷售的有雙金屬片、銅熱電阻、鉑熱電阻、熱電偶及半導(dǎo)體熱敏電阻等。以半導(dǎo)體熱敏電阻為探測元件的溫度傳感器應(yīng)用廣泛，這是因為在元件允許工作條件范圍內(nèi)，半導(dǎo)體熱敏電阻器具有體積小、靈敏度高、精度高的特點，而且制造工藝簡單、價格低廉。

二 光傳感器

光傳感器主要由光敏元件組成。目前光敏元件發(fā)展迅速、品種繁多、應(yīng)用廣泛。市場出售的有光敏電阻器、光電二極管、光電三極管、光電耦合器和光電池等。

光敏電阻器

光敏電阻器由能透光的半導(dǎo)體光電晶體構(gòu)成，因半導(dǎo)體光電晶體成分不同，又分為可見光光敏電阻（硫化鎘晶體）、紅外光光敏電阻（砷化鎵晶體）、和紫外光光敏電阻（硫化鋅晶體）。當(dāng)敏感波長的光照半導(dǎo)體光電晶體表面，晶體內(nèi)載流子增加，使其電導(dǎo)率增加（即電阻減?。?/p>

三 氣敏傳感器

由于氣體與人類的日常生活密切相關(guān)，對氣體的檢測已經(jīng)是保護和改善生態(tài)居住環(huán)境不可缺少手段，氣敏傳感器發(fā)揮著極其重要的作用。例如生活環(huán)境中的一氧化碳濃度達0.8～1.15 ml/L時，就會出現(xiàn)呼吸急促，脈搏加快，甚至?xí)炟实葼顟B(tài)，達1.84ml/L時則有在幾分鐘內(nèi)死亡的危險，因此對一氧化碳檢測必須快而準(zhǔn)。利用SnO2金屬氧化物半導(dǎo)體氣敏材料，通過顆粒超微細化和摻雜工藝制備SnO2納米顆粒，并以此為基體摻雜一定催化劑，經(jīng)適當(dāng)燒結(jié)工藝進行表面修飾，制成旁熱式燒結(jié)型CO敏感元件，能夠探測0.005%～0.5%范圍的CO氣體。還有許多易爆可燃氣體、酒精氣體、汽車尾氣等有毒氣體的進行探測的傳感器。常用的主要有接觸燃燒式氣體傳感器、電化學(xué)氣敏傳感器和半導(dǎo)體氣敏傳感器等。接觸燃燒式氣體傳感器的檢測元件一般為鉑金屬絲（也可表面涂鉑、鈀等稀有金屬催化層），使用時對鉑絲通以電流，保持300℃～400℃的高溫，此時若與可燃性氣體接觸，可燃性氣體就會在稀有金屬催化層上燃燒，因此鉑絲的溫度會上升，鉑絲的電阻值也上升；通過測量鉑絲的電阻值變化的大小，就知道可燃性氣體的濃度。電化學(xué)氣敏傳感器一般利用液體（或固體、有機凝膠等）電解質(zhì)，其輸出形式可以是氣體直接氧化或還原產(chǎn)生的電流，也可以是離子作用于離子電

極產(chǎn)生的電動勢。

目前國產(chǎn)的氣敏元件有2種。一種是直熱式，加熱絲和測量電極一同燒結(jié)在金屬氧化物半導(dǎo)體管芯內(nèi)；旁熱式氣敏元件以陶瓷管為基底，管內(nèi)穿加熱絲，管外側(cè)有兩個測量極，測量極之間為金屬氧化物氣敏材料，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。

四 力敏傳感器

力敏傳感器的種類甚多，傳統(tǒng)的測量方法是利用彈性材料的形變和位移來表示。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，利用半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)（即對其某一方向施加壓力，其電阻率就發(fā)生變化）和良好的彈性，已經(jīng)研制出體積小、重量輕、靈敏度高的力敏傳感器，廣泛用于壓力、加速度等物理力學(xué)量的測量。

五 磁敏傳感器

目前磁敏元件有霍爾器件（基于霍爾效應(yīng)）、磁阻器件（基于磁阻效應(yīng)：外加磁場使半導(dǎo)體的電阻隨磁場的增大而增加。）、磁敏二極管和三極管等。以磁敏元件為基礎(chǔ)的磁敏傳感器在一些電、磁學(xué)量和力學(xué)量的測量中廣泛應(yīng)用。

在一定意義上傳感器與人的感官有對應(yīng)的關(guān)系，其感知能力已遠超過人的感官。例如利用目標(biāo)自身紅外輻射進行觀察的紅外成像系統(tǒng)（夜像儀），黑夜中可1000米發(fā)現(xiàn)人，2000米發(fā)現(xiàn)車輛；熱像儀的核心部件是紅外傳感器。1991年海灣戰(zhàn)爭中，伊拉克的坦克配置的夜視儀探測距離僅800米，還不及美英聯(lián)軍的一半，黑暗中被打得慘敗是必然的。目前世界各國都將傳感器技術(shù)列為優(yōu)先發(fā)展的高新技術(shù)的重點。為了大幅度提供傳感器的性能，將不斷采用新結(jié)構(gòu)、新材料和新工藝，向小型化、集成化和智能的方向發(fā)展。

傳感器在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用：

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事中的應(yīng)用優(yōu)勢:

(1)可快速部署。由于傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點單個體積較小，通過飛機或炮彈就能直接將傳感器節(jié)點播撒到敵方陣地內(nèi)部，或者是敵我雙方的公共隔離帶，在部署之后節(jié)點之間可以快速進行無線網(wǎng)絡(luò)鏈接，在獲基站所下任務(wù)命令后，迅速收集戰(zhàn)場信息，并及時將所得作戰(zhàn)信息反饋給指揮中心。

(2)可自組織性。傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量的隨機分機的節(jié)點組成的，即使一部分傳感器節(jié)點被敵方破壞，剩下的節(jié)點依然能夠自組織地形成網(wǎng)絡(luò)。而這一點是獨立的衛(wèi)星和地面雷達偵察系統(tǒng)所不能比擬的。傳感器網(wǎng)絡(luò)還可以借助個別具有移動能力的節(jié)點對網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，達到有效消除探測區(qū)域內(nèi)盲點和陰影的效果。

(3)強隱蔽性。傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點體積微小，可悄無聲息地發(fā)送到敵人內(nèi)部，于無聲息處收集戰(zhàn)場信息?！爸悄軌m埃”是上世紀(jì)90 年代末由美國國防部提供資金、加州大學(xué)伯克利分校實施的一項課題，其中所做的傳感器節(jié)點已達到沙粒級別，但是它卻包含了從信息收集、信息處理到信息發(fā)送所必需的全部部件。未來的智能微塵甚至可以懸浮在空中幾個小時，搜集、處理和發(fā)射信息，它能夠僅靠電池工作多年。智能微塵的遠程傳感器芯片能夠跟蹤敵人的軍事行動，可以把大量智能微塵裝在宣傳品、子彈或炮彈中，在目標(biāo)地點撒落下去，形成嚴(yán)密的監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)，敵國的軍事力量和人員、物資的流動自然一清二楚。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用情況

1)戰(zhàn)場偵察與監(jiān)視。

在敵方陣地附近、道路、橋梁、港口等關(guān)鍵地區(qū)部署各種類型的傳感器，了解敵方動向，以及武器裝備的部署情況。分布式傳感器在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用已有幾

十年的歷史。在20 世紀(jì)60 年代的越南戰(zhàn)爭期間，美軍就使用了當(dāng)時被稱為“熱帶樹”的無人值守傳感器網(wǎng)絡(luò)來對付北越的“胡志明小道”。所謂“熱帶樹”實際上是一個震動傳感器和聲傳感器組成的系統(tǒng)，它由飛機投放，落地后插入泥土中，僅露出偽裝成樹枝的無線電天線。當(dāng)人員、車輛等目標(biāo)在其附近行進時，“熱帶樹”便探測到目標(biāo)產(chǎn)生的震動和聲信息，并立即將信息數(shù)據(jù)通過無線電通信發(fā)送給指揮中心。指揮管理中心對信息數(shù)據(jù)進行處理后，得到行進人員、車輛等目標(biāo)的地點位置、規(guī)模和行進方向等信息，然后進行指揮決策。“熱帶樹”越戰(zhàn)中的成功應(yīng)用，促使許多國家戰(zhàn)后紛紛研制和裝備各種無從值守的地面?zhèn)鞲衅飨到y(tǒng)(Unattended Ground Sensors,UGS)。美軍的遠程戰(zhàn)場監(jiān)視傳感器系統(tǒng)(Remotely Mnitorored BattlefieldSensors System,REMBASS)項目已經(jīng)為UGS 的成功使用進行了驗證。REMBASS 使用了遠距離監(jiān)視傳感器，由人工放置在敵人可能經(jīng)過的道路。這些傳感器可以對敵人的活動兩句引起的信號做出響應(yīng)，記錄下諸如地面震動、聲音、紅外和磁場變化等物理量。REMBASS 可以在本地節(jié)點處理傳感器獲取的數(shù)據(jù)，以直接或通過無線中繼設(shè)備把探測、分類的信息傳輸?shù)絺鞲衅鞅O(jiān)視設(shè)備。傳感器監(jiān)視設(shè)備對收到的信息進行解調(diào)、解碼、顯示和記錄，提供敵方活動的完整時間記錄。此外用于戰(zhàn)場偵察監(jiān)視的還有美軍C4KISR計劃中的Smart Sensor Web、靈巧傳感器網(wǎng)絡(luò)通信、戰(zhàn)場環(huán)境偵察與監(jiān)視系統(tǒng)等項目；用于對付狙擊手的槍聲定位系統(tǒng)；用于探測低空飛行器的DSN 系統(tǒng)；用于對電磁信號進行偵察與干擾的“狼群”系統(tǒng)等。

2)戰(zhàn)場態(tài)勢感知。

現(xiàn)代戰(zhàn)爭被人們喻為“感知者的勝利”，在新的軍事競爭背景下，掌控“透明戰(zhàn)場”既是軍事信息技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果，也是當(dāng)今各軍事強國的建設(shè)重點。美國空軍已經(jīng)在戰(zhàn)略計劃制定部門中組建了態(tài)勢感知特別工作組，提高部隊的傳感器分析和數(shù)據(jù)整合能力，并先后研制了快速攻擊識別、探測和報告系統(tǒng)、戰(zhàn)場感知廣域視界傳感器等感知系統(tǒng)。美軍的未來戰(zhàn)斗系統(tǒng)為士兵提供全天候、全天識別目標(biāo)的功能。美軍開展的其他類似項目還包括陸軍“無人值守地面?zhèn)鞲衅魅骸?、海軍“傳感器組網(wǎng)系統(tǒng)”等。特別是自從阿富汗和伊拉克戰(zhàn)爭以來，戰(zhàn)爭樣式具有了更多的網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)成分，即大量采用IP 和WEB 技術(shù)。美國近年來強調(diào)的“網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”、“行動中心戰(zhàn)”和“傳感器到射手”等作戰(zhàn)模式，都特別突出傳感器組網(wǎng)來提高態(tài)勢感知能力，將傳感技術(shù)探測獲得的目標(biāo)信息通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸給武器裝備，為武器裝備射擊提供及時的信息，例如，美軍開始研制的“戰(zhàn)場感知與數(shù)據(jù)分發(fā)”系統(tǒng)就是用來演示和實踐新型作戰(zhàn)模式。

3)戰(zhàn)場目標(biāo)跟蹤

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有微型化終端探測的功能以及自組網(wǎng)的特點，因而在目標(biāo)跟蹤應(yīng)用中的優(yōu)勢越來越明顯，其中：跟蹤更精細，密集部署的微型化傳感器節(jié)點可以對移動目標(biāo)進行精確探測、位置跟蹤和控制，從而可以詳細顯示出移動目標(biāo)的運動情況；跟蹤更可靠，由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的自治、自組織和高密度部署，當(dāng)節(jié)點失效或新的節(jié)點加入，可以在惡劣的環(huán)境中自動配置容錯，使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在跟蹤目標(biāo)時具有較高的可靠性、容錯性和魯棒性；跟蹤更及時，多種傳感器的同步監(jiān)控，使得移動目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)更及時，也更容易實現(xiàn)分布的數(shù)據(jù)處理、多種異構(gòu)傳感器節(jié)點相互之間協(xié)同工作，使得目標(biāo)的跟蹤過程更加全面；跟蹤更隱蔽，由于傳感器節(jié)點體積小，無線傳輸功率小，不易被敵方發(fā)現(xiàn)，因而可以對目標(biāo)實現(xiàn)更隱蔽的跟蹤，同時也方便部署應(yīng)用。

4)核、生、化監(jiān)測

借助于生物和化學(xué)傳感器，可以及旱發(fā)現(xiàn)已方陣地上的生、化污染，可以較為安全地獲取一些核、生、化爆炸現(xiàn)場的詳細數(shù)據(jù)，為已方組織防護提供快速反應(yīng)時間從而減少損失。2002 年5 月，美國Sandia 國家實驗室與美國能源部合作，共同研究能夠盡早發(fā)現(xiàn)以地鐵、車站等場所為目標(biāo)的生化武器襲擊，并及時采取防范對策的系統(tǒng)。它屬于美國能源部恐怖對策項目的重要一環(huán)。該系統(tǒng)集檢測有毒氣體和化學(xué)傳感器和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一體。安裝在車況的傳感器一旦檢測到某種有害物質(zhì)，就會自動向管理中心通報，自動進行引導(dǎo)旅客避難的廣播，并封鎖有關(guān)入口等。該系統(tǒng)除了能夠在專用管理中心進行監(jiān)視外，還可以通過Internet 進行遠程監(jiān)視。

自己的想法：

上課提到小型傳感器后我就在想，可以用他們建成傳感器網(wǎng)絡(luò)，用來檢測一定范圍的敵軍機械化部隊的數(shù)量，該系統(tǒng)能夠散射網(wǎng)到各個地方, 甚至覆蓋整個戰(zhàn)場,運用傳感器檢測金屬或者磁場以偵測運動的高金屬含量目標(biāo), 可用于偵察和定位敵軍坦克和車輛。給予遠程作戰(zhàn)部隊精確坐標(biāo)，可以在較少傷亡的情況下進行精確打擊。如果換成熱感應(yīng)傳感器的話，可以精確定位狙擊手或敵方小股部隊的位置，可以有效防止?jié)B透和刺殺的發(fā)生，好像在伊拉克戰(zhàn)場上美軍已經(jīng)用到了相關(guān)的傳感器來打擊伊拉克的狙擊手。至于課上討論的能源問題，我認(rèn)為采用老師所說的利用地震波來轉(zhuǎn)化為能源的方式可能成本略高，其實就用生物電池就可以了，生物電池也有較強的續(xù)航性，而且成本不高，所以應(yīng)該比較合適。

課后感：

《傳感器》是一門實用性很強的課程，在老師的講述過程中，讓我們很有感想，老師通俗易懂的講課方式，使我們更容易的接受了這一門新課程和一個新的領(lǐng)域。《傳感器》的教學(xué)方式也注定了能更好的被我們掌握，理論與實習(xí)相結(jié)合的方式，我們更全面的認(rèn)識了傳感器。傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，尤其是軍事方面，對于身為國防生的我們，深深的吸引了我的注意，在學(xué)習(xí)和實習(xí)的過程中更有興趣更加主動的去接受這方面的知識。我不僅在上課和實習(xí)期間努力的去學(xué)習(xí)傳感器方面的知識，在課余時間，通過網(wǎng)絡(luò)和圖書館，在傳感器的理論和應(yīng)用方面有了更加的深刻的認(rèn)識。當(dāng)然，這些都離不開老師的教導(dǎo)，是老師認(rèn)真負責(zé)的教授態(tài)度和通俗易懂的講課方式，讓我進入了這一全新的領(lǐng)域。老師不僅在上課期間關(guān)心我們，課余也付出心力去幫助我們學(xué)習(xí)這門課程，耐心的給我們講解不易理解的方面和難題，老師同樣關(guān)心我們的生活，課余的交流也讓我明白了很多為人處世的道理，我明白大學(xué)不僅是學(xué)習(xí)知識的地方，更是學(xué)習(xí)做人的地方，而老師們豐富的閱歷對我們來說更是不可多得的財富，與老師的每一次交流我都受益匪淺。使我在做人做事方面更加成熟老練?？傊?，感謝老師耐心的教導(dǎo)和關(guān)心，謝謝！