《传感器技术及应用 教学课件 ppt 作者 陈文涛 第十章 新型传感器》由会员分享，可在线阅读，更多相关《传感器技术及应用 教学课件 ppt 作者 陈文涛 第十章 新型传感器（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十章 新型传感器,超声波传感器 集成温度传感器 磁敏传感器 光纤传感器,一、超声波的发生 超声波是由超声波发生器产生的。常用的电声型超声波发生器首先产生超声电信号，再通过换能器把高频电信号转换成高频机械振荡。,10.1 超声波传感器,频率在16Hz-20kHz之间, 能为人耳所闻的机械波, 称为声波; 低于16Hz的机械波, 称为次声波；高于20kHz的机械波, 则为超声波。,1.压电式超声波发生器 -利用压电晶体的电致伸缩现象制成,发出超声波频率范围几十kHz-几十MHz。,2.磁致伸缩超声波发生器 -利用某些铁磁材料的磁致伸缩现象制成,共振频率计算公式相同，输出频率范围在几十kHz之内，
2、功率、声强大、耐较高温度。,镍、铁钴钒合金等,二、超声波的接收 超声波是由超声波接收器接收的。 超声波接收器是利用超声波发生器的逆效应制成的。 如超声波作用于压电晶体片，晶片伸缩，产生感应电荷，经电荷放大，可以测出超声波的振动强弱。 如超声波作用于某些铁磁材料，引起材料的导磁率变化，即造成磁场的变化，进而引起线圈的感应电动势变化。测量电势变化，即可测得超声波的振动强弱。 三、超声波的传播特性 超声波传播的两个条件 （1）振荡源 （2）弹性介质 超声波的振荡方式： （1）纵向振荡 （2）横向振荡,纵向振荡,横向振荡,（1）超声波在液体和气体中的传播速度：,（2）超声波在固体中的传播速度：,（3）
3、超声波在通过同种介质时，因介质吸能，传播距离越大，振动强度越弱。,超声波的传播特性：,（4）超声波在通过不同介质时的折射和反射现象：,折 射 角,入 射 角,注意：超声波有一个临界入射角0。 当入射角小于临界入射角是，声波可以折射且反射；入射角等于临界入射角时，为90度；入射角大于临界入射角时，无折射现象只产生反射现象。,四、超声波在自动检测中的应用 1.超声波探伤,（1）穿透法探伤,当工件内部有缺陷时，部分能量被反射穿透能力变差，接收到的能量小。,换能器,2.超声波测液位,3.超声波测厚度,厚度计算:,10.2 集成温度传感器及应用 集成温度传感器由于采用硅半导体集成工艺而制成的，因此亦称硅
4、传感器或单片集成温度传感器。其是利用晶体管PN结的电流电压特性与温度的关系，把感温PN结及有关电子线路集成在一个小硅片上，构成一个小型化、一体化的专用集成电路片。集成温度传感器具有体积小、反应快、线性好、价格低等优点，但由于PN结耐热性能范围的限制，只能用来测150以下的温度。,10.2.1集成温度传感器的测温原理,集成温度传感器基本原理,10.3 磁敏传感器,磁敏传感器属于非接触测量，利用电、磁的相互关系，检测位移、振动、力、转速、加速度、流量、电流、电功率等物理量， 由于在很多情况下，可采用永久磁铁来产生磁场，不需要另外附加驱动能源，因此这一类传感器获得极为广泛的应用。,10.3.1磁敏电
5、阻,1.半导体磁敏电阻,半导体磁敏电阻元件内电流分布 a）纵长方形片结构 b）横长方形结构 c）圆形片结构 d）“弓”字形结构,2.强磁性金属薄膜磁敏电阻,强磁性金属磁敏电阻结构及应用电路 a）三端元件型 b）分压电路型,10.3.2磁敏二极管,磁敏二极管是长“基区”的PN结型的磁电转换元件，它们具有输出信号大、灵敏度高（比霍尔元件大23个数量级）、工作电流小和体积小等特点，比较适合于磁场、转速、探伤等方面的检测和控制。,磁敏二极管,10.3.3 磁敏三极管,磁敏三极管是在磁敏二极管的基础上研制出来的。它的一端为集电极c和发射极e（n+区）、另一端P+区为基极b。,磁敏三极管,10.4 光纤传感器 光纤传感器是上个世纪70年代随着光通技术发展而逐步形成的一门新技术，与传统的传感器技术相比它具有不受电磁干扰、体积小、重量轻、可绕曲、灵敏度高、耐高温、耐腐蚀、电绝缘、防爆性好便于微机连接和遥控。可应用 “位移、速度、加速度、转角、压力、温度、液位、流量、水声、浊度、电流、磁场、电压等物理量的测量。同时还能应用于气体（尤其是可燃性气体）浓度等化学量的检测，在生物医学领域中也有广阔的应用前景。,10.4.1光纤的结构,10.4.2光纤传感器的应用,应变传感器,光纤漩涡流量传感器,
