DIS传感器简介.ppt

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1、DIS 传感器介绍传感器介绍传感器原理传感器原理生活中的传感器生活中的传感器信号信号消息的物理体现，消息的物理体现，是携带消息的运载工具。是携带消息的运载工具。电信号电信号 光信号光信号 声信号声信号 信号之一：信号之一：电电 信信 号号模拟信号模拟信号：时间连续，数值连续。时间连续，数值连续。数字信号数字信号：时间离散，数值离散。时间离散，数值离散。f（t）t t 3 0 2 1 0 3 3 0 0 1 0 2 f（t）模模 拟拟 信信 号号自然界大部分物理量以连续变自然界大部分物理量以连续变化的形式出现，它们在时间和数化的形式出现，它们在时间和数值上连续变化，通常称之为模拟值上连续变化，通

2、常称之为模拟量。量。表示模拟量的电信号称为模拟表示模拟量的电信号称为模拟信号。信号。脑电波脑电波 地震波地震波 声音声音 心电图心电图 模模 拟拟 信信 号号气温变化气温变化 数数 字字 信信 号号还有一类物理量在时间和数值上离散存在，它们还有一类物理量在时间和数值上离散存在，它们的大小，以及每次的增减变化，都是某个最小单位的大小，以及每次的增减变化，都是某个最小单位的整数倍，这一类物理量称为数字量。的整数倍，这一类物理量称为数字量。表示数字量的电信号称为数字信号。表示数字量的电信号称为数字信号。数字电视 数码相机 计算机 SYN1 SYN2 SYN3 SYN4 SYN5 SYN6 工业生产中

3、的工业生产中的数字信号数字信号模拟信号与数字信号的转换模拟信号与数字信号的转换AD转换转换 模拟模拟信号信号（Analog）数字数字信号信号（Digital）0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 音乐音乐(模拟信号）模拟信号）数字信号数字信号 声卡声卡 记录记录 还原还原 DA转换转换 模拟信号如何变成数字信号？模拟信号如何变成数字信号？声音、温度、压力等都是模拟信号（声音、温度、压力等都是模拟信号（Analog），），而计而计算机只能处理二

4、进制数字信号（算机只能处理二进制数字信号（Digital），），为此，必须为此，必须将模拟信号转换成数字信号。将模拟信号转换成数字信号。这种转换称为模这种转换称为模/数转换（数转换（A/D 转换）转换）。转换的过程：转换的过程：采采 样样 量量 化化 编编 码码 模拟信号模拟信号 数字信号数字信号 保保 持持 转转 换换 过过 程程采样时刻采样时刻t 1t 2t 3t 4t 5采样电压采样电压采样采样 量化量化 876543210t量化值/v量化信号量化信号 47224近似值近似值 876543210tUt 1t 2t 3t 4t 54.46.71.92.33.6采集频率越高，误差越小。采集频

5、率越高，误差越小。量化信号量化信号 二进制代码二进制代码取样时刻取样时刻t 1t 2t 3t 4t 5量化量化值值47224量化量化 876543210t量化值/v量化信号量化信号 编码：编码：用二进制数用二进制数 0100 表示表示 4；0111 表示表示 7；0010 表示表示 2；编码编码 01000111001000100100二进制代码二进制代码 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0数字信号数字信号 二进制代码二进制代码 计算机计算机电路中的脉码电路中的脉码调制信号调制信号 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0

6、1 0 0ty（t）数字信号数字信号 这这些些抽抽象象的的二二进进制制代代码码计计算算机机无无法法识识别别，必须转换成物理信号的形式。必须转换成物理信号的形式。通通常常用用低低电电平平表表示示“0”，高高电电平平表表示示“1”的脉冲信号来表示这些代码。的脉冲信号来表示这些代码。A/D 转换完成转换完成y（t）t模拟信号模拟信号 数字信号数字信号 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0ty（t）数字化信息系统数字化信息系统采集器采集器 计算机软件计算机软件 DIS 各种传感器各种传感器 Digital Information System数据采集系统的基本

7、结构数据采集系统的基本结构数据采集器 传感器 模拟信号模拟信号 数字信号数字信号 各类信息 02.5V 模拟信号模拟信号 计算机 力压强温度磁场多多路路采采样样开开关关计算机串串行行输输出出口口数数据据存存储储A/D转转换换放大放大传感器微处理器控制微处理器控制 数据采集过程：数据采集过程：一一、信息的转换、信息的转换声音磁场光加速度各各类类传传感感器器压强温度湿度力电信号 非电量物理量 传感器将各类信息转换成模拟传感器将各类信息转换成模拟电量（电压、电流、频率等）电量（电压、电流、频率等）。二二、多路采样、多路采样先对第一通道的信号进行采先对第一通道的信号进行采样和处理，再采集处理第二通样和

8、处理，再采集处理第二通道的信号，周而复始。道的信号，周而复始。1234信号1信号2信号3信号4采样开关采样开关输出信号单片机定时控制三三、信号放大、信号放大将微弱的电压信号进行高精度放大。将微弱的电压信号进行高精度放大。放大放大四四、A/D 转换转换采 样量 化编 码模拟信号模拟信号数字信号数字信号保 持五五、数据存储、数据存储六、信号输出六、信号输出当计算机发出当计算机发出“取数取数”指令时，采集器微处理器内的指令时，采集器微处理器内的数字信号经过数字信号经过USB串行总线进入计算机。串行总线进入计算机。将经过将经过AD转换后的数字信号存储在采集器的微处理转换后的数字信号存储在采集器的微处理

9、器内，等待计算机索取数据。器内，等待计算机索取数据。数据存储数据存储A/D转换转换放大、采样放大、采样计算机计算机外部信息（下一周期）数据采集的最前端数据采集的最前端传感器传感器定义：定义：能感受规定的被测能感受规定的被测量，并按照一定规律量，并按照一定规律转换成有用输出信号转换成有用输出信号的器件或装置。的器件或装置。通常由敏感元件、通常由敏感元件、传感元件和测量电路传感元件和测量电路组成。组成。温度压强磁场传感器模拟信号（02.5V）光电门位 移传感器数字信号力由传感器将力的由传感器将力的大小转换为电信号大小转换为电信号工工作作原原理理：先先通通过过内内部部的的悬悬臂臂梁梁，将将力力学学量

10、量转转换换成成金金属属的的应应变变，然然后后由由传传感感元元件件将将这这种种应应变变转转换换成成电电量量，完完成成“力力电电”的转换。的转换。力学量力学量 敏感元件敏感元件 传感元件传感元件 电学量电学量 悬臂梁悬臂梁力力 传传 感感 器器将力学量转换为电量将力学量转换为电量的装置称为力传感器的装置称为力传感器如何测量力？悬臂梁悬臂梁 受力端受力端固定端固定端F固定端固定端悬悬臂臂梁梁是是一一种种弹弹性性元元件件，其一端固定，另一端受力。其一端固定，另一端受力。在在受受力力时时，悬悬臂臂梁梁的的上上、下下表表面面将将产产生生微微小小的的形形变变（应应变变）：上上表表面面伸伸长长，下下表面压缩。

11、表面压缩。F应变片应变片当当应应变变片片产产生生形形变变时时，金金属属电电阻阻丝丝被被拉拉伸伸或或压压缩缩，它它的的电电阻阻发发生生相相应的变化。应的变化。受力方向受力方向在悬臂梁产生应变的部位在悬臂梁产生应变的部位粘贴应变片，将悬臂梁的应粘贴应变片，将悬臂梁的应变传递到应变片上，从而将变传递到应变片上，从而将悬臂梁的应变转换为电阻的悬臂梁的应变转换为电阻的变化。变化。（电阻应变式）电子计价秤（电阻应变式）电子计价秤悬臂梁悬臂梁应变片应变片固定端固定端力传感器力传感器在电子秤中的应用在电子秤中的应用悬臂梁悬臂梁应变片应变片电子计价秤中的应变片电子计价秤中的应变片应变片的应用（一）应变片的应用（

12、一）将应变片粘贴在弹性元件上，先由弹性元件在外力的作将应变片粘贴在弹性元件上，先由弹性元件在外力的作用下产生应变，然后由应变片将应变转换为电阻的变化，用下产生应变，然后由应变片将应变转换为电阻的变化，通过电路检测出外力的大小。通过电路检测出外力的大小。各种弹性敏感元件各种弹性敏感元件叉车秤钢材秤汽车秤吊钩秤珠宝秤厨房秤黄金秤应变片的应用应变片的应用（二）（二）将应变片粘贴在机械、桥梁、建筑等被测构件上，将应变片粘贴在机械、桥梁、建筑等被测构件上，通过专用的通过专用的“电阻应变仪电阻应变仪”直接测定其工作状态下的应直接测定其工作状态下的应力和变形情况。力和变形情况。对桥梁进行多点测量对桥梁进行多

13、点测量F应变片应变片桥面崇明跃进桥检测崇明跃进桥检测布置应变片布置应变片桥梁加载，检测桥梁的应变桥梁加载，检测桥梁的应变羽毛球馆穹顶结构的测试羽毛球馆穹顶结构的测试对斜拉桥钢索进行应变测试对斜拉桥钢索进行应变测试力传感器量程：-20N+20N；分度：0.01N；可用于测拉力（显示正值）和压力（显示负值）光电门传感器光电门传感器ABA孔发射红外线，孔发射红外线，B孔接收红外线。孔接收红外线。当当A、B之间无挡光物体时，传感器之间无挡光物体时，传感器没有电信号输出；反之有电信号输出。没有电信号输出；反之有电信号输出。这样就把有没有物体挡光，转换成这样就把有没有物体挡光，转换成断续变化的数字信号。断

14、续变化的数字信号。光电管光电管 发光管发光管红外线红外线挡光片挡光片位移传感器位移传感器超声波接收超声波接收超声波发射超声波发射红外线发射红外线发射红外线接收红外线接收工作原理工作原理超声波超声波接收器接收器发射器发射器红外线红外线 超声波到达，停止计时超声波超声波接收器接收器发射器发射器红外线红外线t1红外线红外线接收器接收器发射器发射器超声波超声波t2 红外线到达，开始计时 同时发射距离距离S超声波超声波的速度的速度时间差时间差t2t1超声波超声波红外线红外线S位移传感器量程：0m1.5m；供电电源9V直流电池；无测量盲区；可直接测量显示v-t图线。易与现有实验装置（运动小车、弹簧振子等）

15、组合使用。光电门传感器分度0.01mS；用于测量挡光片（U型、I型）的挡光时间。温度传感器温度传感器温度传感器中的热电阻由铂金属制成。温度传感器中的热电阻由铂金属制成。传感器的金属管内充满导热硅脂，便于外传感器的金属管内充满导热硅脂，便于外界温度通过金属管传递到铂电阻。界温度通过金属管传递到铂电阻。铂电阻铂电阻热电阻温度传感器热电阻温度传感器热电阻分为纯金属电阻和半导体热敏电阻两大类。热电阻分为纯金属电阻和半导体热敏电阻两大类。材 料铂铜温度范围20065050150电阻率0.09810.1060.017温度系数3.923.984.254.28性 能性能稳定、精度高、重复性好近似线性线性、低温

16、测量体积大、热惯性大温度系数越大，灵敏度越高。电阻率大，相同灵敏度下可减小电阻体的尺寸，减小热惯性。铜铂50607080204060801000t R 结结 构构铂金属铂金属 玻玻 璃璃 陶瓷基片陶瓷基片 铂电阻铂电阻金属管金属管导热硅脂导热硅脂外界温度变化通过外界温度变化通过传感器的金属管、导热传感器的金属管、导热硅脂，再通过封装片，硅脂，再通过封装片，最后传递到铂金属，引最后传递到铂金属，引起铂金属的电阻值变化。起铂金属的电阻值变化。温度变化温度变化金属管金属管导热硅脂导热硅脂封装片封装片铂金属铂金属温度传感器在家用电器中的应用温度传感器在家用电器中的应用温度开关温度开关 双金属片双金属片

17、 热敏电阻由半导体材料制成。热敏电阻由半导体材料制成。NTC型热敏电阻型热敏电阻：温度升高，：温度升高，电阻值降低。电阻值降低。热热 敏敏 电电 阻阻热敏电阻用于测量与控制：热敏电阻用于测量与控制：发热电器的恒温控制：发热电器的恒温控制：刚通电时，刚通电时，PTC元件的电阻小，电流大，快速升温。元件的电阻小，电流大，快速升温。温度超过居里点后，电阻陡然增大，类似于关闭电源；当温度下降后，温度超过居里点后，电阻陡然增大，类似于关闭电源；当温度下降后，PTC电阻下降电阻下降 自动恒温。自动恒温。PTC热敏电阻既是加热器又是传感器，起到感温和控温的两种作用。热敏电阻既是加热器又是传感器，起到感温和控

18、温的两种作用。陶瓷暖风机陶瓷暖风机 居里温度开关电阻工作范围PTC热敏电阻热敏电阻曲线陡峭，用于自动控制。曲线陡峭，用于自动控制。电电 压压 传传 感感 器器电压电压转换器转换器12V输入信号输入信号02.5V输出信号输出信号电压传感器是一种电压传感器是一种转换器，它将转换器，它将12V之之间的输入电压转换成为间的输入电压转换成为02.5V对应的输出电对应的输出电压。压。电流传感器电流传感器电压电压放大器放大器02.5V输出信号输出信号1A输入信号输入信号IR电流传感器是一种转换器，电流传感器是一种转换器，它将它将 1A之间的电流转换成之间的电流转换成02.5V对应的输出电压。对应的输出电压。

19、工作原理：工作原理：输入电流输入电流 I 流过电阻流过电阻 R，在在R的两端产生电压的两端产生电压 U，从而，从而将电流转换为电压，再经过后将电流转换为电压，再经过后续电路的放大和转换，输出续电路的放大和转换，输出02.5V之间与输入电流对应的之间与输入电流对应的电压。电压。内阻0.1 微电流传感器微电流传感器电压高倍电压高倍放大器放大器与与转换器转换器02.5V输出信号输出信号1A输入信号输入信号IR微电流传感器是一微电流传感器是一种转换器，它将种转换器，它将1A之之间的电流转换成间的电流转换成02.5V之间对应的电压。之间对应的电压。工作原理：电流工作原理：电流 I 流流过电阻过电阻 R，

20、在，在 R 两端产两端产生生 U，从而将电流转换，从而将电流转换为电压，再经过后续电为电压，再经过后续电路的多次放大和转换，路的多次放大和转换，输出输出02.5V之间与输入之间与输入电流对应的电压。电流对应的电压。声声 传传 感感 器器驻极体驻极体传声器传声器声传感器利用驻极体传声器作为声声传感器利用驻极体传声器作为声电转换元件。电转换元件。驻极体传声器驻极体传声器工作原理工作原理在塑料膜片的一面蒸发上一层金属膜，经高压电场驻极后，在塑料膜片的一面蒸发上一层金属膜，经高压电场驻极后，两个表面分别储存正负电荷，这种材料称为驻极体。两个表面分别储存正负电荷，这种材料称为驻极体。将驻极体振动膜上的金

21、属层作为电极，与固定电极保持一将驻极体振动膜上的金属层作为电极，与固定电极保持一定的距离，中间以空气作为介质，这就构成了平板电容器。电定的距离，中间以空气作为介质，这就构成了平板电容器。电容量容量C=Sd 塑料膜片塑料膜片固定电极固定电极金属膜金属膜驻极体驻极体振动膜振动膜U驻极体传声器工作原理驻极体传声器工作原理当振动膜振动时，振动膜与固定电当振动膜振动时，振动膜与固定电极之间的距离极之间的距离 d 发生改变，使电容量发生改变，使电容量C发生相应的变化。发生相应的变化。此时，由于膜片上的充电电荷来不此时，由于膜片上的充电电荷来不及释放或继续充电，所以电量及释放或继续充电，所以电量Q不变，不变

22、，由由Q=CU可知：电容量可知：电容量C的变化必然的变化必然引起电容器两电极间电压引起电容器两电极间电压U的变化，的变化，从而产生随声波变化而变化的交变电从而产生随声波变化而变化的交变电压压U。C=Sd振动膜振动膜固定电极固定电极d电压电压U 利用MEMS技术的微型传声器150nm低成本高音质的硅微型传低成本高音质的硅微型传声器声器（4mm5mm1.8mm）集成了传声器、放大器和集成了传声器、放大器和调制器。调制器。Micro Electro Mechanical System 微电子机械系统（微电子机械系统（MEMS），是在微电子技术基），是在微电子技术基础上发展起来的集微型机械、微传感器、

23、微执行器、础上发展起来的集微型机械、微传感器、微执行器、信号处理、智能控制于一体的新兴科学领域。信号处理、智能控制于一体的新兴科学领域。MEMS 主要包括微传感器、微执行器和各类微系主要包括微传感器、微执行器和各类微系统，现在已成为世界各国投入大量资金研究的热点。统，现在已成为世界各国投入大量资金研究的热点。MEMS属于微米级属于微米级的加工，比传统的机的加工，比传统的机械加工尺寸要小，而械加工尺寸要小，而比比“纳米技术纳米技术”要大要大的范围。的范围。MEMS技术技术显微照片显微照片标尺：标尺：500m利用MEMS技术的微型机械微小机器人微小机器人微型继电器微型继电器42.51.3mm喷墨打

24、印机的喷嘴喷墨打印机的喷嘴 光强度分布传感器光强度分布传感器光的干涉和衍射光的干涉和衍射电荷耦合器件电荷耦合器件（CCD）CCD CCD以电荷作为信号，以电荷作为信号，不同于其它器件以电流或不同于其它器件以电流或电压为信号。电压为信号。一个完整的一个完整的CCD器件由器件由光敏元、转移栅、移位寄光敏元、转移栅、移位寄存器以及辅助电路组成。存器以及辅助电路组成。CCD（Charge Coupled Device）CCD图像传感器示意图图像传感器示意图1、光敏二极管、光敏二极管对光信号进行取样对光信号进行取样，产生与入射光成线性，产生与入射光成线性关系的光电荷，关系的光电荷，将光的强弱转换为相应的

25、信号电荷，并存将光的强弱转换为相应的信号电荷，并存储在储在光敏二极管下面的半导体材料中光敏二极管下面的半导体材料中。2、打开转移栅，使各光敏二极管下面积累的、打开转移栅，使各光敏二极管下面积累的信号电荷信号电荷转转移到移到移位寄存器对应的单元移位寄存器对应的单元中。中。3、移位寄存器在驱动时钟的作用下，将信号电荷顺次转移位寄存器在驱动时钟的作用下，将信号电荷顺次转移到输出端，移到输出端，经放大和经放大和A/D转换，输出数字信号。转换，输出数字信号。输出输出光敏二极管光敏二极管转移栅转移栅移位寄存器移位寄存器一个像素一个像素电电子子线线路路光电二极管光电二极管 电容器电容器 转移栅转移栅电容器电

26、容器 光光 照照 移位寄存器移位寄存器硅片硅片放大放大AD转换转换数字信号数字信号专业扫描仪专业扫描仪目前很多扫描仪、传真机产品中使用接触式图像传感器（CIS），），其工作原理与CCD类似，但结构简单、价格低廉。传真机传真机线阵型线阵型CCD的应用的应用摄像机内的摄像机内的CCD数码照相机数码照相机CCD芯片芯片面阵型面阵型CCD图象传感器图象传感器光电鼠标中的图象传感器光电鼠标中的图象传感器当鼠标移动时，其移动轨迹通过图象传当鼠标移动时，其移动轨迹通过图象传感器，形成一组高速拍摄的连贯图像，鼠感器，形成一组高速拍摄的连贯图像，鼠标内的数字微处理器对图像特征点位置的标内的数字微处理器对图像特征

27、点位置的变化进行分析，判断鼠标的移动方向和移变化进行分析，判断鼠标的移动方向和移动距离，从而完成光标的定位。动距离，从而完成光标的定位。图象传感器图象传感器CMOS芯片芯片 嫦娥一号卫星嫦娥一号卫星拍摄月球三维影像的拍摄月球三维影像的CCD立体相机立体相机 勇气号火星车的勇气号火星车的CCD 卫星上的卫星上的CCD 9千千6百万像素百万像素 加速度传感器加速度传感器传感器内有一个用传感器内有一个用弹簧片支撑的质量块，弹簧片支撑的质量块，可以上下活动。可以上下活动。固定电极固定电极1与质量块与质量块之间构成电容之间构成电容C1质量块与固定电极质量块与固定电极2之间构成电容之间构成电容C2C1C2

28、固定电极固定电极1质量块质量块固定电极固定电极2电容式加速度传感器的工作原理先将加速度的变化转换成质量块的位移，先将加速度的变化转换成质量块的位移，然后将位移转换成电容量的变化，最后将电然后将位移转换成电容量的变化，最后将电容量转换成电压信号。容量转换成电压信号。C1C2d1d2加速度加速度位移位移电容量电容量电压电压三维加速度传感器三维加速度传感器信号处理电路信号处理电路加速度测试单元加速度测试单元显微镜下，显微镜下，利用利用MEMS技术加工的技术加工的 芯片芯片三维加速度传感器结构三维加速度传感器结构当框架作上下运动时，质量块当框架作上下运动时，质量块2、4不动，质量块不动，质量块1、3产

29、生相反的产生相反的前后位移。前后位移。当框架作左右运动时，质量块当框架作左右运动时，质量块1、3不动，质量块不动，质量块2、4产生相反的产生相反的前后位移。前后位移。当框架作前后运动时，当框架作前后运动时，4个质个质量块均产生位移。量块均产生位移。外形：外形：641.4（mm）AB质量块（活动电极）质量块（活动电极）斜支撑斜支撑固定电极固定电极活动电极活动电极向右运动，间隙向右运动，间隙加大，电容减小加大，电容减小向左运动，间隙减小，电容加大向左运动，间隙减小，电容加大斜支撑斜支撑活动电极的位移活动电极的位移AB活动电极活动电极固定电极固定电极固定电极固定电极安全气囊冲击系统安全气囊冲击系统照

30、相机照相机防抖动系统防抖动系统 硬盘防震系统硬盘防震系统 加速度传感器应用加速度传感器应用照相机防抖动系统照相机防抖动系统一、电子防抖：一、电子防抖：通过提升通过提升ISO感光度或缩短曝光时间来感光度或缩短曝光时间来增加相片清晰度。增加相片清晰度。二、光学防抖：二、光学防抖：1、镜片防抖、镜片防抖镜头中的对焦镜产生镜头中的对焦镜产生相对移动，对光路进行矫正相对移动，对光路进行矫正。2、机身防抖、机身防抖CCD框架产生相对移框架产生相对移动，对成像落点进行矫正动，对成像落点进行矫正。CCD框架框架移动移动Wii 运动运动游戏机游戏机 网球比赛网球比赛压压 强强 传传 感感 器器压强传感器采用压阻

31、压强传感器采用压阻式压力传感元件。式压力传感元件。它是利用单晶硅的压它是利用单晶硅的压阻效应制成的器件。阻效应制成的器件。当它受到气体压力时，当它受到气体压力时，半导体应变片的电阻率半导体应变片的电阻率发生变化，从而输出电发生变化，从而输出电压变化。压变化。压力传感元件压力传感元件压阻效应、压阻效应、半导体应变片半导体应变片当半导体材料受到外力作用时，其电阻率会发当半导体材料受到外力作用时，其电阻率会发生变化，这种现象称为半导体的压阻效应。生变化，这种现象称为半导体的压阻效应。压强传感器使用半导体应变片。压强传感器使用半导体应变片。对半导体材料而言，当应变片变形时，主要是对半导体材料而言，当应

32、变片变形时，主要是发生改变，而发生改变，而 L 和和 S 的变化相对很小，可以忽的变化相对很小，可以忽略不计。略不计。半导体应变片的灵敏度比金属应变片高半导体应变片的灵敏度比金属应变片高50100倍。倍。压力传感元件压力传感元件真空室真空室基片基片硅膜片硅膜片气压气压硅杯硅杯侧视图应变片应变片应变片应变片硅膜片硅膜片接线点接线点应变片分布图应变片分布图用单晶硅制成硅杯，其中间部分形成硅膜片，用单晶硅制成硅杯，其中间部分形成硅膜片，在硅膜片上制作在硅膜片上制作 4片电阻值相等的应变片。片电阻值相等的应变片。当气体作用于硅膜片时，硅膜片产生形变，当气体作用于硅膜片时，硅膜片产生形变，并使并使 4片

33、应变片产生应变。片应变片产生应变。测量电路测量电路R1R2R4R3电源+B点电源A点当硅膜片形变时，外圈的应变片被拉伸，当硅膜片形变时，外圈的应变片被拉伸，R1和和R4的电阻值的电阻值变大；而内圈的应变片受到压缩，变大；而内圈的应变片受到压缩，R2和和R3的电阻值变小。的电阻值变小。电桥中电桥中R1和和R4电阻变大，电阻变大，R2和和R3电阻变小，电桥失去平衡，电阻变小，电桥失去平衡，输出与气体压力成正比的电压信号输出与气体压力成正比的电压信号U=IR。R1R2UAR3R4UIRUB稳定电流 IR1R2R3R4F侧视图：血压计血压计传感器传感器气阀气阀气泵气泵放气管放气管三通管三通管接传感器接

34、传感器气泵袖 带气阀传感器轮胎压力传感器轮胎压力传感器在轮胎内埋设压力传感器（含微控制器），随轮胎一起在轮胎内埋设压力传感器（含微控制器），随轮胎一起转动，自动测量轮胎的气压、温度、转速，并将信息通过转动，自动测量轮胎的气压、温度、转速，并将信息通过无线发送器和仪表板上的读数器传递给驾驶员。无线发送器和仪表板上的读数器传递给驾驶员。轮胎压力监视系统轮胎压力监视系统磁磁 传传 感感 器器磁传感器内的磁敏元件磁传感器内的磁敏元件霍尔元件霍尔元件。霍尔元件是根据霍尔元件是根据霍尔效应霍尔效应原原理制成的磁电传感器，在磁场理制成的磁电传感器，在磁场的作用下，产生相应的电压。的作用下，产生相应的电压。霍

35、尔效应演示霍尔效应演示 在薄片的垂直方向施加磁场，电子除了做定向运动外，还在洛伦兹力的作用下在薄片的垂直方向施加磁场，电子除了做定向运动外，还在洛伦兹力的作用下向薄片的一个侧面偏转，从而形成霍尔电势。向薄片的一个侧面偏转，从而形成霍尔电势。钳形电流表钳形电流表霍尔元件霍尔元件 I 导磁铁芯通电导线电动车的无刷电动机电动车的无刷电动机无刷电动机没有电刷，定子产生旋转磁场带动转子旋转。无刷电动机没有电刷，定子产生旋转磁场带动转子旋转。电机中采用霍尔元件检测转子和定子之间的相对位置，从而电机中采用霍尔元件检测转子和定子之间的相对位置，从而控制电枢电流的换向，维持电动机的正常运转。控制电枢电流的换向，

36、维持电动机的正常运转。光驱中的无刷电机光驱中的无刷电机3个霍尔元件个霍尔元件 由于无刷电动机不产由于无刷电动机不产生电火花及电刷磨损等生电火花及电刷磨损等问题，所以在录像机、问题，所以在录像机、CD唱机、光驱等家用唱机、光驱等家用电器中得到越来越广泛电器中得到越来越广泛的应用。的应用。汽车防抱死汽车防抱死制动系统（制动系统（ABS）用霍尔传感器检测车轮的转速，用霍尔传感器检测车轮的转速，以此控制制动系统，使车以此控制制动系统，使车轮处于稍有转动、接近抱死的制动状态，以使车辆在紧急刹轮处于稍有转动、接近抱死的制动状态，以使车辆在紧急刹车时不致失去方向性和稳定性。车时不致失去方向性和稳定性。霍尔传

37、感器霍尔传感器 霍尔传感器霍尔传感器 测量电路测量电路应变片（应变片（R1、R4）应变片（应变片（R2、R3）悬悬臂臂梁梁的的上上、下下表表面面各各粘粘贴贴2片片应应变变片片，它它们们的的电电阻值相同。阻值相同。当当悬悬臂臂梁梁受受力力时时，梁梁的的上上表表面面伸伸长长，R1、R4电电阻阻值值增增大大；梁梁的的下下表表面面压压缩缩，R2、R3电电阻阻值值减减小小。此此时时UAUB，输出与外力成正比的电压值（模拟信号）。输出与外力成正比的电压值（模拟信号）。FR1R2R3R4UOUTUAUB工作原理工作原理当当A、B之间无挡光物之间无挡光物时，光电管导通，逻辑状时，光电管导通，逻辑状态为态为0；当当A、B间有物体挡光间有物体挡光时，光电管截止，逻辑状时，光电管截止，逻辑状态为态为1。计算机内设置计时器，计算机内设置计时器，当逻辑状态为当逻辑状态为1时，计时器时，计时器开始计时；开始计时；当逻辑状态为当逻辑状态为0时，计时，计时器停止计时，时器停止计时，这样就可测量出物体通这样就可测量出物体通过光电门的时间。过光电门的时间。RRUOUT5v发光管发光管光电管光电管ABCD