9 文鱼大浮 3 第三章常用传感器及其调理电路 罗利文Iwuo@sjtu.edu.cn 上海文通大淫 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY
第三章 常用传感器及其调理电路 ▪ 罗利文 lwluo@sjtu.edu.cn
常用传感器及其调理电路 传感器概述 9 压电传感器 2 金属温度传感器 10 光电传感器 3 热电偶 11 电容式传感器 4 热敏电阻 12 电感式传感器 霍尔传感器 13 差动传感器与测量电桥 6 磁阻传感器* 电场测量探头* 8 电涡流传感器* 上海充通大￥ SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY
常用传感器及其调理电路 1 传感器概述 2 金属温度传感器 3 热电偶 4 热敏电阻 5 霍尔传感器 6 磁阻传感器* 7 电场测量探头* 8 电涡流传感器* 9 压电传感器 10 光电传感器 11 电容式传感器 12 电感式传感器 13 差动传感器与测量电桥
常用传感器及其调理电路 传感器概述 9 压电传感器 金属温度传感器 10 光电传感器 3 热电偶 11 电容式传感器 4 热敏电阻 12 电感式传感器 霍尔传感器 13 差动传感器与测量电桥 6 磁阻传感器 电场测量探头 8 电涡流传感器 上海充通大￥ SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY
常用传感器及其调理电路 1 传感器概述 2 金属温度传感器 3 热电偶 4 热敏电阻 5 霍尔传感器 6 磁阻传感器 7 电场测量探头 8 电涡流传感器 9 压电传感器 10 光电传感器 11 电容式传感器 12 电感式传感器 13 差动传感器与测量电桥
上海文通大￥ SHANGHAI IIAD TONG UNIVERSITY Page.4 传感器 TOUCH SMELL 什么是传感器？ 能感受规定的被测量并按一定的规律转换成可用输出信 号的器件或装置 传感器的特点 √对被测量具有较好的灵敏度和最佳的选择性 EYESIGHT HEARING √输出信号适合远距离传送，如电信号、光信号和气动信号 √输入输出关系有规律，可复现 TASTE Downioad from Dreamstime.com
Page . 4 传感器 什么是传感器？ 能感受规定的被测量并按一定的规律转换成可用输出信 号的器件或装置 传感器的特点 对被测量具有较好的灵敏度和最佳的选择性 输出信号适合远距离传送，如电信号、光信号和气动信号 输入输出关系有规律，可复现
上游文通大学 SHANGHAI IIAD TONG UNIVERSITY Page.5 传感器的地位 传感器 信号调理 模数转化 计算机 显示结果 传感器处于测量系统的最前端，起着获 取信息与转换信息的重要作用。 具有联网能力的传感器是物联网的终端 节点
Page . 5 传感器的地位 传感器处于测量系统的最前端，起着获 取信息与转换信息的重要作用。 具有联网能力的传感器是物联网的终端 节点 传感器 信号调理 模数转化 计算机 显示结果
上海文通大￥ SHANGHAI IIAD TONG UNIVERSITY Page.6 传感器分类 按被测量的 按输出量的 按能量关系 按信号转化 性质分类 性质分类 分类 方式分类 机械量：位移、力、（角） 速度、加速度、重量等； 结构型 电参数型： 转换元件结构参数变化 电气量 电压、电流、功 能量转换型 实现信号转换，常包括 率、频率等； 电阻式，电感式 如热电偶、光电池等。 电容式 敏感元件和变换器 热工量：温度、压力、流 如MEMS加速度传感器 量、液位、物位、流速等 化学量：浓度、粘度、湿度、 气体的组分、液体的组分等： 电量型 物性型 光学量：光强、光通量、 能量控制型 热电式、压电式、 以转换元件物理特性变 辐射能量等 如R、L、C电参数型传感 化实现信号转换 生物量： 血糖、血压、酶 光电式、磁电式等 器。 如热电阻，热电偶 等；
Page . 6 传感器分类 按被测量的 性质分类 机械量： 位移、力、(角) 速度、加速度、重量等； 电气量： 电压、电流、功 率、频率等； 热工量： 温度、压力、流 量、液位、物位、流速等； 化学量： 浓度、粘度、湿度、 气体的组分、液体的组分等； 光学量： 光强、光通量、 辐射能量等； 生物量： 血糖、血压、酶 等； 按输出量的 性质分类 电参数型： 电阻式，电感式 电容式 电量型 热电式、压电式、 光电式、磁电式等 按能量关系 分类 能量转换型 如热电偶、光电池等。 能量控制型 如R、L、C电参数型传感 器。 按信号转化 方式分类 结构型 转换元件结构参数变化 实现信号转换，常包括 敏感元件和变换器 如MEMS加速度传感器 物性型 以转换元件物理特性变 化实现信号转换 如热电阻，热电偶
上游文通大学 SHANGHAI IIAD TONG UNIVERSITY Page.7 传感器的一般组成 被测量 输出量 敏感元件 转换元件 转换电路 → Encapsulation lp-chip bo Wire bond Cap Package substrate CS1 <CS2 Printed circut board Fixed plates 举例：MEMS加速度传感器ADXL203的结构原理
Page . 7 传感器的一般组成 敏感元件 转换元件 转换电路 被测量 输出量 举例：MEMS加速度传感器ADXL203的结构原理
上海文通大学 SHANGHAI IIAD TONG UNIVERSITY Page.8 变送器 什么是变送器？ 分度号： Pt100 程：-10200℃ 02% 将被测量按一定规律转化为标准输出信号的装置 标准输出信号 上：温度变送器实物 下：接线图 ·标准电流信号：4-20mA电流环（长距离传输的抗干扰能力强） 输入：RTD三线制，热电偶两线制 ·标准电压信号：1-5V(DC) (适于传输给多个其它测量环节) 输出：4-20mA电流环 ·标准气动信号20-100kPa 穿线孔 4-20mA Down-lead hole 安装孔 变送器的特点 Fixing hole 1o1o 24VDC 量程调整 +24VDC- Range adjusting 显示，记录 ·输出信号标准化， 而传感器输出一般是非标小信号 零点调整 调节及激机 ZeroAd中ng 测控系统 ·二者都有传感器 Instrument ·变送器常常具有数字通信口，例如RS-232C、RS-485、HART,可以在线设置变送器的测量范围等参数
Page . 8 变送器 什么是变送器？ 将被测量按一定规律转化为标准输出信号的装置 标准输出信号 ▪ 标准电流信号：4－20mA电流环 (长距离传输的抗干扰能力强) ▪ 标准电压信号：1－5V(DC) (适于传输给多个其它测量环节) ▪ 标准气动信号：20－100kPa 变送器的特点 ▪ 输出信号标准化 ，而传感器输出一般是非标小信号 ▪ 二者都有传感器 ▪ 变送器常常具有数字通信口，例如 RS-232C、RS-485、HART，可以在线设置变送器的测量范围等参数 上：温度变送器实物 下：接线图 输入：RTD三线制，热电偶两线制 输出：4-20mA电流环
上游文通大学 SHANGHAI IIAD TONG UNIVERSITY Page.9 电力变送器举例 ·某品牌电压变送器： ·某品牌电流变送器： w 电流变送器 SIN-DJΠ-5 INPUT:DC 0-5A POWER:+24V OUTPUT:DC 0-10v SN:13080104 Vout 回
Page . 9 ▪ 某品牌电压变送器： ▪ 某品牌电流变送器： 电力变送器举例
常用传感器及其调理电路 传感器概述 压电传感器 2 金属温度传感器 10 光电传感器 3 热电偶 11 电容式传感器 热敏电阻 12 电感式传感器 霍尔传感器 13 差动传感器与测量电桥 6 磁阻传感器 电场测量探头 8 电涡流传感器 上海充通大￥ SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY
常用传感器及其调理电路 1 传感器概述 2 金属温度传感器 3 热电偶 4 热敏电阻 5 霍尔传感器 6 磁阻传感器 7 电场测量探头 8 电涡流传感器 9 压电传感器 10 光电传感器 11 电容式传感器 12 电感式传感器 13 差动传感器与测量电桥