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各种各样的传感器介绍 本文简介：各种各样的传感器介绍在20世纪60年代，汽车上仅有机油压力传感器、油量传感器和水温传感器，它们与仪表或指示灯连接。进入70年代后，为了治理排放，又增加了一些传感器来帮助控制汽车的动力系统，因为同期出现的催化转换器、电子点火和燃油喷射装置需要这些传感器来维持一定的空燃比以控制排放。80年代，防抱死制动
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各种各样的传感器介绍
在20世纪60年代，汽车上仅有机油压力传感器、油量传感器和水温传感器，它们与仪表或指示灯连接。进入70年代后，为了治理排放，又增加了一些传感器来帮助控制汽车的动力系统，因为同期出现的催化转换器、电子点火和燃油喷射装置需要这些传感器来维持一定的空燃比以控制排放。80年代，防抱死制动装置和气囊提高了汽车安全性。今天，传感器已是无处不大。在动力系统中，有用来测定各种流体温度和压力(如进气温度、气道压力、冷却水温和燃油喷射压力等)的传感器；有用来确定各部分速度和位置的传感器(如车速、节气门开度、凸轮轴、曲轴、变速器的角度和速度、排气再循环阀(EGR)的位置等)；还有用于测量发动机负荷、爆震、断火及废气中含氧量的传感器；确定座椅位置的传感器；在防抱死制动系统和悬架控制装置中测定车轮转速、路面高差和轮胎气压的传感器；保护前排乘员的气囊，不仅需要较多的碰撞传感器和加速度传感器，还需要乘员位置、体重等传感器来保证其及时和准确的工作。面对制造商提供的侧量、顶置式气囊以及更精巧的侧置头部气囊，还要增加传感器。随着研究人员用防撞传感器(测距雷达或其他测距传感器)来判断和控制汽车的侧向加速度、每个车轮的瞬时速度及所需的转矩，使制动系统成为汽车稳定性控制系统的一个组成部分。总之，。
老式的油压传感器和水温传感器是彼此独立的，由于有着明确的最大值或最小值的限定，其中一些传感器的实际作用就相当于开关。随着传感器向电子化和数字化方向发展，它们的输出值将得到更多的相关利用。为此，制造商们正在开发和生产更好的传感器。下面介绍一些一些这方面的新产品。
离子检测系统
三菱(Mitsubishi电子公司)正在开发一种车用离子检测系统。这个系统能够通过检测离子来监控发动机每个气缸的燃烧情况。当可燃混合气持续燃烧时，在燃烧峰面附近就会发生电离现象。把一个带偏压的测头放入气缸，就可以测出与电离状况相关的离子流。
这个能反映发动机各种燃烧状况的信息控制系统由带测头的火花塞、装有测试附件的点火线圈及一套处理离子流信号的电子模块构成，它可以判别每个缸的点火、燃烧及爆震情况。进一步的功能将是对发动机的混合气状况加以监控，即根据离子流所显示的燃烧情况来控制每个缸的空燃比。
快速起动的氧传感器
冷车运转时的发动机所排放的CO和HC是最多的，这就要求氧传感器尽快起动进入闭环控制状态。NGK火花塞有限公司研制出一种新型氧传感器，它能在15s内达到闭环控制。通过缩小加热区和降低阻抗，改进了传感器的加热装置。由于采用新材料和新的温控系统，使加热器的寿命与现有类型相近，改善了低温特性。
侧滑传感器
更有利于传感器的设置、信号处理和封装。这种传感器有两个经过显微加工的信号发生器并各自
博世公司开发一种双向传感器，它是由采用压电晶体的线性加速度计组合而成。这样的组合对应着所测加速度方向的基准面，对应于某个基准面的独立信号就能测出相应的作用力。而很高的品质因数Q值使传感器的封装可以在常压下进行。
压电谐振式角速度传感器
三菱电子公司开发的这种传感器为玻璃一硅一玻璃结构，其谐振部分是一个用浸蚀法制成的硅梁。通过外置振荡器激发，其谐振频率约为4KHz。梁的厚度与硅片相同，它的宽度和长度通过浸蚀加工来决定。硅梁和玻璃支架的连接采用了真空下的阳极焊接工艺，以确保其固有频率变化很小。
角速度的变化可根据硅梁振动频率变化引起的梁两侧玻璃支架上金属电极间的电容变化值测出。传感器电路由电容电压(C—V)转换器和同步解调器构成。C—V转换器是一个转换电容的比较器(ASIC)。当测量范围在±200°/s时，非线性为±1%。
高压传感器
Denso公司开发一种浸入式高压传感器。这些传感器可用来检测机油、液压系统、汽油以及空调制冷剂的压力，如制动器的液压控制系统、怠速下的空调机压缩器和动力转向泵、燃油控制系统、悬架控制系统以及自动变速器中的液压换挡系统。这些系统的压力变化在2～20MPa，而传感器可耐压38MPa。
这种传感器使用一种树脂胶而不是通常使用的金属和玻璃来封装，以形成足够大的油分子通道，实现了外型和元件间封尺寸的优化设计。包括压力感应元件和放大电路在内的所有元件都集中在一块芯片上。
直热式检测装置
GM研发中心正在试验使用一种直热式检测系统来抑制后排末成年人座椅(RFIS)处的侧量气囊展开。将乘员席表面的温度与驾驶员座椅表现温度加以对比，若两者不同且与预定值差异较大，则气囊的展开就会受到抑制。乘员席的温度由安置在座椅表面的热敏电阻来测定，可采用直热式或非直热式热敏电阻。
实际上这种抑制系统可采用多种检测方式，当直热式探测器的工作不够可靠时，可采用其他方式来提高该系统的可靠性。曾有人建议配置别的传感器，如测量体重、电容、振动，使用超声波、微波、光学及红外线等。还有人建议为一个抑制系统配置多种检测装置，使其工作更加可靠。
机油粘度传感器
何时更换机油一般是根据厂家规定的时间或里程来进行。少数厂家采用了更先进的方式，通过记录发动机转速和温度来计算换油间隔。Lucas
Varity公司正在研制一种压电振动式粘度传感器，其工作原理与振动式粘度计相近——振子(球型、片状或棒式)在受到粘滞阻尼时其振频会发生衰变。因此，依靠不同形状的振子，就可以测出粘度和密度的一些参数。有一种振动式粘度计的振子是石英棒，它能被激发扭振，通过测量与液体粘度相对应的振幅和谐振频宽，就可以确定粘度(准确地说应是粘度和密度的综合值)。可见，振动式粘度计是通过测量液体所传递的切变波形来确定粘度的一种装置。然而，由于传感元件与液体的接触处切变波形会产生畸变而导致测试值与液体的对应关系较差。
粘度传感器设置了一种界面来改善传感元件与液体之间的接触关系，其原理与我们熟知的应用于生物医学和海洋船舶上的超声波换能器相似。
传感器的核心是一个压电转换器，在它两侧施加电压时，就会产生切向运动。电极是用金属蒸发沉积法布置在压电晶体表面，然后整体涂上一层绝缘层。
一台扫频仪通过振荡器所产生的交变电压来确定传感元件的谐振频率。因为在谐振时，传感元件的电阻达到最大值，随着液体粘度的变化，这个蜂值也相应变化，并通过峰值检测电路转化为电压信号。
绝缘层的厚度根据所测粘度的范围来确定，因为从液体界面处反射回来的切变波必须被绝缘层全部吸收，所以绝缘层的厚度大约是四分之一个波长。
磁敏式速度传感器
SST技术有限公司开发了一种一体化的传感器，它是把高磁阻(GMR)材料与半导体装置合为一体的磁敏式速度传感器。高磁阻材料的特点是随磁场的变化其电阻值也发生变化。半导体装置是由制作在同一块BICMOS电路板上的信号处理器和电压调节器所构成。先将高磁阻材料喷镀在BICMOS板基上，采用光刻腐蚀工艺将其制成电阻，通过铝箔把其连入BICMOS电路，再周边镀上一层合金以聚集磁力线。
这种传感器是双极型结构，通过电平转换输出一个方波形脉冲信号，其输出频率与软磁信号轮齿的回转频率是相同的，而励磁机构是一块永久磁铁。由于传感器的信号处理电路是直流耦合式，所以可处理零速状态。而其具有高灵敏度使之在较大气隙下也能工作。
采用上述技术的ABS传感器具有零速处理、输出信号在两电平之间变化的双极型结构，脉冲频率与信号轮齿或磁极的回转频率相同的特点。在允许温度和工作频率范围内，其频宽比为(50±10)%，轮齿模数2.5时，气隙特性可达3mm。
篇2：20XX_20XX高中物理第4章电磁波与现代通信4.3信息的获取——传感器学业达标测评沪科版
2018_2019高中物理第4章电磁波与现代通信4.3信息的获取——传感器学业达标测评沪科版 本文关键词：电磁波，达标，测评，传感器，学业
2018_2019高中物理第4章电磁波与现代通信4.3信息的获取——传感器学业达标测评沪科版 本文简介：4.3信息的获取——传感器(建议用时：45分钟)1．下列物理量中是电学量的是()A．压力B．声音C．温度D．电流【解析】压力、声音、温度等都是非电学量，而电流是电学量．故选D.【答案】D2．空调实际利用了下面哪种传感器()A．压力传感器B．温度传感器C．光传感器D．磁传感器【解析】空调器中利用温度和
2018_2019高中物理第4章电磁波与现代通信4.3信息的获取——传感器学业达标测评沪科版 本文内容：
4.3
信息的获取——传感器
(建议用时：45分钟)
1．下列物理量中是电学量的是(
)
A．压力
B．声音
C．温度
D．电流
【解析】
压力、声音、温度等都是非电学量，而电流是电学量．故选D.
【答案】
D
2．空调实际利用了下面哪种传感器(
)
A．压力传感器
B．温度传感器
C．光传感器
D．磁传感器
【解析】
空调器中利用温度和湿度传感器分别“感觉”室内的温度和湿度的变化，故选B.
【答案】
B
3．火灾报警器使用的是(
)
A．光传感器
B．温度传感器
C．红外线传感器
D．超声波传感器
【解析】
火灾时烟雾会使光线发生变化，引起传感器报警．
【答案】
A
4．交通警察用来检测驾驶员酒精含量的检测器使用的传感器是(
)
A．温度传感器
B．压力传感器
C．湿度传感器
D．气体传感器
【解析】
交通警察用检酒器检测驾驶员呼气中酒精含量，使用了气体传感器．
【答案】
D
5．(多选)如图4-3-2是一个自动门的红外线传感器安装示意图，下列说法正确的是(
)
图4-3-2
A．当人进入位置“＋”时，传感器会启动门
B．当人进入位置零时，电动门停止运动
C．当人在位置“＋”、位置零以外时，门关闭
D．此红外线传感器只能在白天应用
【解析】
利用红外线传感器可进行非接触测量，自然界几乎所有的物体都能辐射波长在0.76～1
000
μm的红外线，因此被广泛应用．人体能发射波长一定的红外线，当人走进传感器控制区域时，传感器就会工作，由于人体的温度大体恒定，故不管白天、晚上，所发射的红外线是一样的，都能使用．
【答案】
ABC
6．用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转换为电信号的过程．下列属于这类传感器的是(
)
A．红外报警装置
B．走廊照明灯的声控开关
C．自动洗衣机中的压力传感装置
D．电饭煲中控制加热和保温的温控器
【答案】
A
7．(多选)如图4-3-3，R1是一个热敏电阻，下列说法正确的是(
)
【导学号：17592050】
图4-3-3
A．当R1处温度升高时，电压表电压升高
B．当R1处温度升高时，电压表电压降低
C．当R1处温度降低时，电压表电压没有明显变化
D．当R1处温度降低时，电压表电压降低
【解析】
当R1处温度升高时，R1的阻值减小，电路中总电阻减小，电流增大，所以电压表示数升高，反之降低．
【答案】
AD
8．演示位移传感器的工作原理如图4-3-4所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P，通过电压表显示的数据来反映物体位移的大小x，假设电压表是理想的，则下列说法正确的是(
)
图4-3-4
A．物体M运动时，电源内的电流会发生变化
B．物体M运动时，电压表的示数会发生变化
C．物体M不动时，电路中没有电流
D．物体M不动时，电压表没有示数
【解析】
电阻完全接入电路，所以电流不受M位移的影响，而电压表与一部分电阻并联，当M向右运动时，电表示数增大；当M向左运动时，电表示数减小，当M不动时，在电阻中间位置仍会有电压值．
【答案】
B
9．将普通光敏电阻R、数字电流表A
、电源E按图连接，闭合开关S，当太阳光直接照射光敏电阻R时，电流表示数为I1；当用课本挡住直射到光敏电阻R上的太阳光时，电流表示数为I2；当用黑纸把光敏电阻R完全包裹起来时，电流表示数为I3，则I1________I2________I3.(填“>”“＝”或“>
电磁继电器
继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路)，通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流、较低的电压去控制较大的电流、较高的电压的一种“自动开关”．故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用．
电磁继电器一般由电磁铁、衔铁、弹簧片、触点等组成，其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成．只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，衔铁就会在电磁铁吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯．从而带动衔铁的动触点与静触点(常开触点)吸合．当线圈断电后，电磁铁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力下返回原来的位置，使动触点与原来的静触点(常闭触点)吸合．这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的．对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”
篇3：20XX_20XX学年高中物理第三章传感器章末总结学案教科版选修
2018_2019学年高中物理第三章传感器章末总结学案教科版选修 本文关键词：第三章，选修，学年，传感器，教科
2018_2019学年高中物理第三章传感器章末总结学案教科版选修 本文简介：第三章传感器章末总结传感器一、常见敏感元件的特点及应用1．光敏电阻：光敏电阻的阻值与所受光照的强度有关，光照增强阻值减小，光照减弱阻值增大．2．金属热电阻：金属热电阻的电阻率随温度升高而增大．3．热敏电阻：热敏电阻有正温度系数和负温度系数两种．正温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而增大，负温度系数的
2018_2019学年高中物理第三章传感器章末总结学案教科版选修 本文内容：
第三章
传感器
章末总结
传感器
一、常见敏感元件的特点及应用
1．光敏电阻：光敏电阻的阻值与所受光照的强度有关，光照增强阻值减小，光照减弱阻值增大．
2．金属热电阻：金属热电阻的电阻率随温度升高而增大．
3．热敏电阻：热敏电阻有正温度系数和负温度系数两种．正温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而增大，负温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而减小．
4．霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量．
例1
如图1所示是一火警报警器的部分电路示意图．其中R2为用半导体负温度系数热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器．当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I，报警器两端的电压U的变化情况是
(
)
图1
A．I变大，U变大
B．I变大，U变小
C．I变小，U变大
D．I变小，U变小
解析
R2所在处出现火情时，温度升高，则R2的阻值减小．R2↓→R总↓→I干↑→U1↑→U3↓→I↓，故显示器的电流I变小，由U＝E－I干r，I干变大，知U变小，故选项D正确．
答案
D
针对训练
如图2所示是某居民小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻，R2为定值电阻，A、B接监控装置．则(
)
图2
①当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压升高
②当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压降低
③当仅增大R2的阻值时，可增大A、B之间的电压
④当仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压
A．①③
B．①④
C．②③
D．②④
答案
C
解析
R1是光敏电阻，有光照射时，阻值变小，当有人通过而遮蔽光线时，R1的阻值变大，回路中的电流I减小，A、B间的电压U＝IR2减小，故①错误，②正确；由闭合电路欧姆定律得：U＝E－I(R1＋r)，当仅增大R2的阻值时，电路中的电流减小，A、B间的电压U增大，故③正确；当仅减小R2的阻值时，电路中的电流增大，A、B间的电压U减小，故④错误，故应选C.
二、传感器的应用
1．传感器的应用
传感器的应用过程包括三个环节：感、传、用．
(1)“感”是指传感器的敏感元件感应信息，并转化为电学量．
(2)“传”是指通过电路等将传感器敏感元件获取并转化的电学信息传给执行机构．
(3)“用”是指执行机构利用传感器传来的信息进行某种显示或某种动作．
2．传感器电路问题的设计思路
处理与传感器有关的电路设计问题时，可将整个电路分解为：
(1)传感器所在的信息采集部分；
(2)转化传输部分(这部分电路往往与直流电路的动态分析有关)；
(3)执行电路．
例2
传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量)，例如热敏传感器，主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻，某热敏电阻RT阻值随温度变化的图线如图3甲所示，图乙是由该热敏电阻RT作为传感器制作的简单自动报警器线路图．问：
图3
(1)为了使温度过高时报警器铃响，c应接在________(填“a”或“b”)处．
(2)若要使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器的滑片P向________移动(填“左”或“右”)．
(3)如果在调试报警器达到最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器的滑片P都不能使报警器工作，且电路连接完好，各电路元件都能处于工作状态，则造成工作电路实际不能工作的原因可能是______________________________________________________________．
解析
热敏电阻RT在温度升高时阻值变小，电路中电流变大，电磁铁磁性增强，把右侧衔铁吸引过来，与a接触，故c应接在a处；为使启动报警的温度提高，则应使电路中电阻更大，这样使报警温度提高，滑片应左移．
答案
(1)a
(2)左
(3)电源提供电压太小，以至于电磁铁磁性太弱或弹簧劲度系数太大
例3
一热敏电阻阻值随温度变化的图像如图4甲所示．请应用这一热敏电阻自行设计一控制电路．当温度高于某一值后红色指示灯亮，则温度低于这一值时绿色指示灯亮．
图4
给你的器材有：如图乙所示的继电器一个(a、b为常闭触点．c、d为常开触点)、热敏电阻一只、滑动变阻器一只、红绿色指示灯各一个、两个独立的电池组、开关两个、导线若干等．
解析
由题图中甲可以看出热敏电阻的阻值随温度升高而减小，是负温度系数的热敏电阻．当温度低于这一值时，热敏电阻的阻值较大，流过电磁铁的电流较小，a、b为常闭触点，连接上绿灯，绿色指示灯亮．当温度高于这一值时，热敏电阻的阻值较小，流过电磁铁的电流较大，c、d被闭合，连接上红灯，红色指示灯亮，滑动变阻器作限流式连接，通过调节满足热敏电阻对某一温度的控制．
答案
设计的控制电路如图所示．
1．(常见敏感元件的特点及应用)
如图5所示，RT为正温度系数热敏电阻，R1为光敏电阻，R2和R3均为定值电阻，电源电动势为E，内阻为r，为理想电压表，现发现电压表示数增大，可能的原因是(
)
图5
①热敏电阻温度升高，其他条件不变
②热敏电阻温度降低，其他条件不变
③光照增强，其他条件不变
④光照减弱，其他条件不变
A．①③
B．①④
C．②③
D．②④
答案
D
解析
电压表示数变大，而R3为定值电阻，说明流经R3的电流增大，由电路结构可知，这可能是由于RT阻值减小或R1阻值增大，由热敏电阻和光敏电阻特性知，可能是由于温度降低或光照减弱，故②、④正确，①、③错误．
2．(传感器的应用)如图6所示是一种水位自动报警器的原理示意图，当杯中的水的水位到达金属块B时，出现的情况是
(
)
图6
A．L1灯亮
B．L2灯亮
C．L1、L2两灯同时亮
D．L1、L2两灯都不亮
答案
B
解析
由电路结构可以看出，当杯中的水的水位到达B时，左端电路被接通，这样螺线管就产生磁场，相当于一个磁铁，对与弹簧相连的衔铁产生吸引作用，使之向下移动，这样L2电路被接通．
3．(传感器的应用)如图7所示为大型电子地磅电路图，电源电动势为E，内阻不计．不称物体时，滑片P在A端，滑动变阻器接入电路的有效电阻最大，电流较小；称物体时，在压力作用下滑片P下滑，滑动变阻器有效电阻变小，电流变大，这样把电流对应的重量值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的重量值．若滑动变阻器上A、B间距离为L，最大阻值等于定值电阻的阻值R0，已知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数为k，则所称物体的重量G与电流大小I的关系为
(
)
图7
A．G＝2kL－
B．G＝kL＋
C．G＝＋kL
D．G＝kL
答案
A
解析
设放上物体后，滑片P向下滑动x，处于平衡．
由受力平衡得：G＝kx①
由闭合电路欧姆定律得：(R0＋R0)I＝E②
由①②得：G＝2kL－.
4．(传感器的应用)用如图8所示的电磁继电器设计一个高温报警器，要求是：正常情况绿灯亮，有险情时电铃报警．可供选择的器材如下：热敏电阻、绿灯泡、小电铃、学生用电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线．
图8
答案
如下图所示．
解析
将热敏电阻、学生用电源、滑动变阻器、开关串联接入继电器的a、b端；将学生用电源与电铃、绿灯泡分别接入c、d、e之间．正常情况时热敏电阻阻值大，ab间电流小，电磁铁磁性弱，c、e接通，绿灯亮，温度升高时，热敏电阻阻值变小，a、b间电流变大，电磁铁磁性变强，吸住衔铁，c、d接通，c、e断开，绿灯灭，电铃响．