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1、面向全国大学生电子设计竞赛系列教材21世纪高等学校电子信息类专业核心课程工程型规划教材传感器应用技术（课件素材）项目1 传感器的认知1.1 传感器简介1.1.1 传感器定义1.1.2 传感器的分类1.1.3 传感器的组成图1-1 传感器的组成框图1.1.4 传感器的应用1.2 传感器的特性1.2.1 传感器的静态特性图1-2 非线性误差图1-3 迟滞特性1.2.2 传感器的动态特性1.3 传感器选型1.3.1 传感器的命名及代号图1-4 传感器代号表示格式1.3.2 传感器的选择原则1.4 传感器的标定与校准1.4.1 传感器的静态标定图1-5 测力传感器静态标定系统1.4.2 传感器的动态标
2、定图1-6 比较法动态标定原理框图1.5 传感器技术的发展趋势思考题项目2 智能温度测量仪2.1 智能温度测量仪的设计要求2.2 必备知识2.2.1 温度测量原理2.2.2 温度传感器的分类2.2.3 几种常用的温度传感器图2-1 热电偶原理图图2-2 接触电势原理图图2-3 温差电势原理图图2-4 AB闭合回路图2-5 热电偶安装图图2-6 热电偶图2-7 热电偶测温仪框图图2-8 热敏电阻器图2-9 PT100常用测温电路图图2-10 IC温度传感器图2-11 DS18B20引脚分布图图2-12 DS18B20的内部结构图图2-13 单片机与DS18B20硬件连接图2.3 智能温度测量仪的
3、设计与实现2.3.1 构思智能温度测量仪的方案选择图2-14 系统框图2.3.2 设计智能温度测量仪的软硬件设计图2-15 主控模块电路图2-16 温度采集模块的电路图2-17 语音和功放模块图2-18 显示电路图2-19 按键电路图2-20 电源模块电路图2-21 程序流程图2.3.3 实现智能温度测量仪的组装调试2.3.4 运行智能温度测量仪的测试与性能分析2.4 扩充知识数字温度传感器的选择思考题项目3 角度测量仪3.1 角度测量仪的设计要求图3-1 帆板控制系统示意图3.2 必备知识3.2.1 电位器角度传感器图3-2 电位器角度传感器的结构3.2.2 倾角传感器图3-3 “固体摆”式
4、倾角传感器原理图图3-4 “液体摆”式倾角传感器原理图3.2.3 光栅角度传感器图3-5 光栅图3-6 莫尔条纹图3-7 切向光栅图3-8 环形莫尔条纹图3-9 径向光栅图3-10 圆弧形莫尔条纹图3-11 光栅角度传感器结构图3.2.4 光电编码器图3-12 光电编码器原理图图3-13 增量式光电编码器的组成3.3 角度测量仪的设计与制作3.3.1 构思角度测量仪的方案选择图3-14 倾角为零加速度的分解示意图图3-15 加速度传感器角度测量原理图3-16 角度传感器WDD35D04实物图3.3.2 设计角度测量仪的软硬件设计图3-17 系统总体框图图3-18 角度检测电路图3-19 风扇驱
5、动电路图3-20 主程序流程图3.3.3 实现角度测量仪的组装调试3.3.4 运行角度测量仪的性能分析3.4 扩充知识磁阻式角度传感器图3-21 磁阻效应原理图图3-22 KMZ41内部结构图图3-23 KMZ41产生的两路正弦输出信号图3-24 UZZ9001和KMZ41构成的数字输出的角度检测电路图3-25 SPI串行总线的时序波形思考题项目4 数字测力计4.1 数字测力计的设计要求4.2 必备知识4.2.1 电阻应变片式测力传感器图4-1 变换力的弹性敏感元件图4-2 变换压力的弹性敏感元件图4-3 电阻应变片的结构1覆盖层 2敏感栅 3引线 4基底 L敏感栅长 D敏感栅宽图4-4 金属
6、电阻应变片图4-5 半导体应变片结构示意图图4-6 直流电桥电路图4-7 直流电桥调零测量电路图4-8 直流电桥的连接方式图4-9 补偿应变片的温度补偿4.2.2 压电式测力传感器图4-10 晶体的压电效应图4-11 石英晶体外形图4-12 石英晶体受力与电荷极性示意图图4-13 压电陶瓷材料的极化图4-14 压电元件的等效电路图4-15 电压放大器电路图4-16 电荷放大器电路图4-17 压电式单向测力传感器结构图4.2.3 压阻式测力传感器图4-18 温度误差补偿图4-19 压阻式测力传感器的结构图4.3 数字测力计的设计与制作4.3.1 构思数字测力计的方案选择图4-20 数码管显示方案
7、图4-21 LCD显示方案图4-22 FPGA控制方案4.3.2 设计数字测力计的软硬件设计图4-23 INA126电路图图4-24 INA126引脚图图4-25 LM331的内部功能图图4-26 LM331的引脚图图4-27 压频转换电路图4-28 LM331实现A/D转换框图图4-29 主程序流程图图4-30 V/F信号处理流程图图4-31 显示程序流程图图4-32 键盘控制程序流程图4.3.3 实现数字测力计的组装调试4.3.4 运行数字测力计的性能分析4.4 扩充知识扭矩传感器图4-33 电阻应变式扭矩传感器图4-34 光电式扭矩传感器思考题图4-35 直流应变电桥项目5 液位检测仪5
8、.1 液位检测仪的设计要求5.2 必备知识5.2.1 电容式液位传感器图5-1 常见的电容式液位传感器图5-2 电容器示意图图5-3 平板电容式传感器图5-4 变面积式电容传感器的结构及原理图5-5 同心圆柱式电容器图5-6 电容式液位计(介质非导电)图5-7 同轴双层电极电容式液位计5.2.2 超声波液位传感器图5-8 常见的超声波液位传感器图5-9 单探头超声波液位计5.2.3 微波液位传感器图5-10 微波传感器图5-11 微波液位计5.3 液位检测仪的设计制作5.3.1 构思液位检测仪的方案选择图5-12 电容式液位检测系统的总体框图5.3.2 设计液位检测仪的系统设计图5-13 传感
9、器原理图图5-14 运算放大器测量电路原理图图5-15 比例放大电路图5-16 ADC0809与单片机的接口电路图5-17 控制电路电路图图5-18 MC14499设计的LED显示器动态显示接口电路图5-19 系统设计流程图5.3.3 实现液位检测仪的组装调试5.3.4 运行液位检测仪的测试与性能分析5.4 扩充知识光学液位传感器图5-20 常见的光学传感器思考题项目6 数字湿度计6.1 数字湿度计的设计要求6.2 必备知识图6-1 常见湿度传感器6.2.1 陶瓷湿度传感器图6-2 常见的陶瓷湿度传感器图6-3 MgCr2O4TiO2湿敏元件结构6.2.2 高分子湿度传感器图6-4 常见的高分
10、子传感器6.2.3 其他常见的几种湿度传感器6.2.4 湿度传感器的应用及特点6.3 数字湿度计的设计与制作6.3.1 构思数字湿度计的方案选择图6-5 湿度计原理框图6.3.2 设计数字湿度计的软硬件设计图6-6 单片机主控电路图6-7 HS1101的湿度测量电路图6-8 蜂鸣者报警电路图6-9 1602液晶显示模块电路原理图图6-10 系统设计总图图6-11 主程序流程图图6-12 测湿度子程序流程图图6-13 液晶显示模块程序流程图6.3.3 实现数字湿度计的组装调试6.3.4 运行数字湿度计的性能分析6.4 扩充知识6.4.1 气敏传感器图6-14 常见气敏传感器6.4.2 烟雾传感器
11、图6-15 常见的烟雾传感器思考题项目7 位移检测仪7.1 位移检测仪的设计要求图7-1 位移测量装置原理示意图7.2 必备知识7.2.1 电阻式传感器图7-2 电位器式传感器的外形及电压转换原理图7.2.2 电阻应变片式位移传感器7.2.3 电容式位移传感器7.2.4 电感式位移传感器图7-3 常见的电感式位移传感器图7-4 自感式传感器结构图图7-5 单边式变气隙式自感式传感器的结构原理图图7-6 螺管型电感传感器7.2.5 磁栅式位移传感器图7-7 磁栅式传感器图7-8 磁栅的组成1磁尺 2尺基 3磁性薄膜 4铁心 5磁头图7-9 磁栅传感器示意图图7-10 磁信号与静态磁头输出信号波形
12、图7.2.6 光栅式位移传感器图7-11 常见的光栅式位移传感器图7-12 光栅位移传感器的结构原理图7.2.7 激光式位移传感器图7-13 激光三角法的工作原理示意图图7-14 车流量检测示意图7.3 位移检测仪的设计与制作7.3.1 构思位移检测仪的方案选择7.3.2 设计位移检测仪的软硬件设计图7-15 总体设置框图图7-16 AD9851与单片机接口电路图7-17 THS4503与前级、后级接口电路图7-18 电机驱动电路图7-19 主程序流程图图7-20 中断子程序流程图图7-21 DDS信号控制流程图7.3.3 实现位移检测仪的组装调试7.3.4 运行位移检测仪的性能分析7.4 扩充知识7.4.1 感应同步器图7-22 常见的感应同步器图7-23 直线式感应同步
