傳感器技術(shù)及應(yīng)用

前言

　　前言　　隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療器械、航空航天、軍工制造等各個(gè)領(lǐng)域現(xiàn)代化的發(fā)展，傳感器技　　術(shù)已經(jīng)深入到各個(gè)方面，傳感器已經(jīng)代替了人類的眼、耳、口、鼻的知覺，代替了人類未能做到的感知，學(xué)習(xí)傳感器及傳感器技術(shù)是職業(yè)學(xué)校電工電子類專業(yè)及其相關(guān)類專業(yè)學(xué)生的必修課程?！　”緯木帉憶_破傳統(tǒng)觀念，探索新的教學(xué)方法，改革教材內(nèi)容，使本教材的教學(xué)實(shí)施與中職學(xué)生的職業(yè)綜合能力需求的知識(shí)及技能培養(yǎng)緊密相結(jié)合。本書是根據(jù)內(nèi)容及相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，按照工作過程系統(tǒng)化課程的開發(fā)理念編寫而成的。在職業(yè)學(xué)校開設(shè)的電氣技術(shù)、機(jī)電技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、電子與信號(hào)技術(shù)等專業(yè)課程，均與“傳感器技術(shù)及應(yīng)用”密切關(guān)聯(lián)。職業(yè)教育的目的是培養(yǎng)學(xué)生的綜合職業(yè)能力，是面向全體學(xué)生的技能型教育，而綜合職業(yè)能力是在工作過程中不斷積累逐步形成的。為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的綜合職業(yè)能力，本書采用工作任務(wù)形式進(jìn)行編寫，只要學(xué)生動(dòng)手完成本書中的各項(xiàng)工作任務(wù)，學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)也就完成了。在編寫本書時(shí)，我們對(duì)每個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)進(jìn)行了有目的的選擇和設(shè)計(jì)，使學(xué)習(xí)任務(wù)密切聯(lián)系生產(chǎn)、生活實(shí)際，并盡量使學(xué)生在完成工作任務(wù)中不僅獲得與實(shí)際工作過程有著緊密聯(lián)系的帶有經(jīng)驗(yàn)性質(zhì)的知識(shí)，而且獲得成功感，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，并能增強(qiáng)電工電子技能競(jìng)賽的信心。本書的每個(gè)工作任務(wù)均聯(lián)系實(shí)際、由淺入深。在本書的指導(dǎo)下，學(xué)生可以通過自己動(dòng)手進(jìn)行實(shí)踐訓(xùn)練，掌握傳感器技術(shù)及應(yīng)用的知識(shí)和技能。本書中介紹的工作任務(wù)是生產(chǎn)、生活中的傳感器及傳感器應(yīng)用案例，使學(xué)生真正做到“做中　　學(xué)、學(xué)中做”。全書圍繞職業(yè)學(xué)校電子及相關(guān)專業(yè)的學(xué)生綜合職業(yè)能力的培養(yǎng)，圍繞傳感器及傳感器技術(shù)與應(yīng)用內(nèi)容，利用行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)中的任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法展開編寫。本書內(nèi)容包括溫度、光電、磁敏、力電、氣敏及濕敏傳感器及應(yīng)用，并介紹相關(guān)知識(shí)。　　本書由全國(guó)職業(yè)院校技能大賽中職組電工電子競(jìng)賽項(xiàng)目電子產(chǎn)品裝配與調(diào)試比賽首席評(píng)委高級(jí)教師聶輝海任主編，高級(jí)教師林紅華、特級(jí)教師陳紅云和高級(jí)教師蘇炳漢參編、電子工程師劉一流對(duì)電路數(shù)據(jù)進(jìn)行核實(shí)，主編聶輝海對(duì)全書進(jìn)行統(tǒng)稿。　　本書可作為電工電子類相關(guān)專業(yè)實(shí)訓(xùn)的教學(xué)用書，也可作為參加全國(guó)職業(yè)院校技能大賽電工電子項(xiàng)目電子產(chǎn)品裝配與調(diào)試比賽系統(tǒng)學(xué)習(xí)與訓(xùn)練之用?！　”緯械膫鞲衅骷夹g(shù)及應(yīng)用材料由廣州優(yōu)嵌電子科技有限公司提供，在此謹(jǐn)對(duì)此書出版提供幫助的單位和個(gè)人表示衷心感謝?！　∮捎诰幷咚接邢?，書中錯(cuò)誤與不足在所難免，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正?！　【?者　　2012.6

內(nèi)容概要

傳感器及其技術(shù)應(yīng)用，對(duì)于現(xiàn)代工業(yè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、國(guó)防軍事、醫(yī)療環(huán)保、能源交通、防災(zāi)救災(zāi)和人們的日常生活具有特別重要的意義和作用。
《傳感器技術(shù)及應(yīng)用》由聶輝海主編，按照工作過程系統(tǒng)化課程開發(fā)理念編寫而成，讀者只要完成書中介紹的工作任務(wù)，就可以基本了解和掌握傳感器及其技術(shù)應(yīng)用。本書密切圍繞中等職業(yè)電子專業(yè)教育及電子相關(guān)行業(yè)傳感器技術(shù)及應(yīng)用的內(nèi)容及相關(guān)知識(shí)點(diǎn)、技能點(diǎn)編寫。內(nèi)容包括熱電轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換、聲電轉(zhuǎn)換、力電轉(zhuǎn)換、氣電轉(zhuǎn)換、磁電轉(zhuǎn)換等各類傳感器的介紹及應(yīng)用，并詳細(xì)介紹了工作任務(wù)中的案例電路的工作過程、電路特性、安裝電路注意事項(xiàng)及相關(guān)知識(shí)。
《傳感器技術(shù)及應(yīng)用》內(nèi)容豐富、結(jié)構(gòu)合理、操作性強(qiáng)，是教學(xué)、培訓(xùn)和設(shè)計(jì)明智的選擇。本書特別適合中等職業(yè)學(xué)校電子專業(yè)及相關(guān)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)之用，可作為全國(guó)職業(yè)院校技能大賽電工電子項(xiàng)目“電子產(chǎn)品裝配與調(diào)試
”培訓(xùn)教材，也可作為電子技術(shù)愛好者作為參考用書使用。

書籍目錄

緒論 工作任務(wù)說明
  一、傳感器應(yīng)用電路結(jié)構(gòu)模型
  1．傳感器
  2．傳感器的結(jié)構(gòu)作用和特點(diǎn)
  3．傳感器應(yīng)用電路結(jié)構(gòu)
  4．傳感器選擇的一般原則
  二、傳感器應(yīng)用電路實(shí)訓(xùn)任務(wù)建議
工作任務(wù)一 溫度傳感器及應(yīng)用
  一、任務(wù)完成環(huán)境
  1．任務(wù)描述
  2．任務(wù)條件
  二、任務(wù)完成及知識(shí)鏈接
  1．電阻式溫度傳感器
  2．熱電偶溫度傳感器
  3．集成溫度傳感器
  三、任務(wù)小結(jié)
  四、相關(guān)知識(shí)──溫度知識(shí)
  1．什么是溫度
  2．溫度的本質(zhì)
  3．溫度的應(yīng)用
工作任務(wù)二 光電傳感器及應(yīng)用
  一、任務(wù)完成環(huán)境
  1．任務(wù)描述
  2．任務(wù)條件
  二、任務(wù)完成及知識(shí)鏈接
  1．光敏電阻傳感器
  2．光敏二極管（含紅外接收二極管）傳感器
  3．光敏三極管（含紅外接收三極管）傳感器
  4．熱釋電紅外傳感器
  5．光電池傳感器
  6．CCD圖像傳感器
  三、任務(wù)小結(jié)
  四、相關(guān)知識(shí)——光學(xué)知識(shí)
  1．什么是光
  2．光的本質(zhì)
  3．光的應(yīng)用
工作任務(wù)三 磁敏傳感器及應(yīng)用
  一、任務(wù)完成環(huán)境
  1．任務(wù)描述
  2．任務(wù)條件
  二、任務(wù)完成及知識(shí)鏈接
  1．磁敏電阻傳感器
  2．磁敏二極管傳感器
  3．磁敏三極管傳感器
  4．霍爾磁敏傳感器
  5．干簧管磁敏傳感器
  三、任務(wù)小結(jié)
  四、相關(guān)知識(shí)——磁場(chǎng)知識(shí)
  1．什么是磁場(chǎng)
  2．磁場(chǎng)的本質(zhì)
  3．磁場(chǎng)的應(yīng)用
工作任務(wù)四 聲電和振動(dòng)類傳感器及應(yīng)用
  一、任務(wù)完成環(huán)境
  1．任務(wù)描述
  2．任務(wù)條件
  二、任務(wù)完成及知識(shí)鏈接
  1．聲電傳感器
  2．超聲波傳感器
  3．振動(dòng)類傳感器
  三、任務(wù)小結(jié)
  四、相關(guān)知識(shí)——聲音和振動(dòng)
  1．什么是振動(dòng)
  2．聲音的本質(zhì)
  3．振動(dòng)和聲音的應(yīng)用

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：    正溫度系數(shù)熱敏電阻在常溫下，電阻值比較小，只有幾歐姆至幾十歐姆。當(dāng)溫度超過額定值時(shí)，其電阻值在幾秒鐘內(nèi)迅速增大至數(shù)百歐姆至數(shù)千歐姆以上。它在恒溫自動(dòng)控制電路中應(yīng)用比較廣泛，在彩色顯像管中進(jìn)行消磁的電阻也是正溫度系數(shù)熱敏電阻。 負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。 負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻也稱為NTC型熱敏電阻。它的電阻值隨著溫度的升高而降低。利用這一特性可制成測(cè)溫、溫度補(bǔ)償和控溫組件。 負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻是使用錳（Mn）、鈷（Co）、鎳（Ni）、銅（Cu）、鋁（Al）等金屬材料中的3種以上或多種金屬氧化物進(jìn)行粉碎、混合成型并在1200～1500℃高溫常壓下燒結(jié)制成的具有NTC特性的復(fù)合氧化物陶瓷。其標(biāo)稱電阻值、材料常數(shù)、電阻溫度系數(shù)等電氣特性都可以利用材料的組成變化或燒結(jié)溫度的不同而任意改變，從而根據(jù)需要獲得不同的NTC元件。 負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的主要特點(diǎn)是熱響應(yīng)特性好，電阻值高，范圍大（100Ω～1MΩ），靈敏度高、分辨率高，穩(wěn)定性好，體積微型化。 基本參數(shù)： 負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻有較多的參數(shù)，其中我們要特別了解如下。 標(biāo)稱阻值，指環(huán)境溫度在25℃條件下測(cè)得的零功率電阻值。 電阻溫度系數(shù)，環(huán)境溫度變化1℃時(shí)熱敏電阻器電阻值的相對(duì)變化量。知道某一個(gè)型號(hào)熱敏電阻器的電阻溫度系數(shù)后，就可以估算出熱敏電阻器在相應(yīng)溫度下的實(shí)際電阻值。如MF11型負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器的電阻溫度系數(shù)為“-（2.73～3.34）％／℃”的含義是，以基準(zhǔn)溫度25℃為起點(diǎn)，溫度每升高1℃，該熱敏電阻器的阻值則下降（2.73～3.34）％。 B值范圍，是負(fù)溫度系數(shù)電阻器在兩個(gè)溫度下零功率電阻值的自然對(duì)數(shù)之差與這個(gè)溫度倒數(shù)之差的比值。它反映了兩個(gè)溫度之間的電阻變化。 常用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的主要參數(shù)可見附錄A。 原理與應(yīng)用： 負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻在常溫下，電阻值比較大，有的達(dá)到1MΩ。在溫度升高時(shí)，電阻值下降，所以負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻主要用于濕度檢測(cè)、溫度控制、濕度補(bǔ)償?shù)?，廣泛應(yīng)用在復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、空調(diào)器等家用電器中。 （3）熱敏電阻的檢測(cè) 在常溫下（室內(nèi)溫度接近25℃），將萬用表?yè)艿綒W姆擋（視標(biāo)稱電阻值確定擋位），用鱷魚夾代替表筆分別夾住熱敏電阻的兩個(gè)引腳，記下此時(shí)的阻值，并與標(biāo)稱值對(duì)比，兩者相差在±2Ω內(nèi)即為正常；然后用一個(gè)熱源（如通電的電烙鐵）加熱熱敏電阻，觀察萬用表讀數(shù)，此時(shí)會(huì)看到顯示的數(shù)據(jù)（指針會(huì)慢慢移動(dòng)）隨著溫度的升高而變化（正溫度系數(shù)熱敏電阻器阻值會(huì)增大，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器阻值會(huì)減少）。當(dāng)阻值改變到一定的數(shù)值時(shí)，顯示數(shù)據(jù)會(huì)（指針）逐漸穩(wěn)定，此時(shí)說明該熱敏電阻基本正常；若加熱后，阻值無變化，說明其性能不佳。注意不要使熱源與熱敏電阻靠得過近或者直接接觸，以防止將其燙傷。 3）評(píng)價(jià) ①熱電阻傳感器與熱敏電阻傳感器的區(qū)別在什么地方？ ②正溫度系數(shù)熱敏電阻傳感器與負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻傳感器各有什么特點(diǎn)？如何判別正溫度系數(shù)熱敏電阻傳感器和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻傳感器？ ③你已經(jīng)做過熱電阻和正、負(fù)溫度系數(shù)傳感器相關(guān)電路的產(chǎn)品嗎？功能效果如何？試簡(jiǎn)述一下電路的工作過程和傳感器的性能作用。 如果您已經(jīng)做過了電阻式溫度傳感器中介紹的電路的產(chǎn)品，并且有很好的功能，也了解了相關(guān)的傳感器的性能和作用，那么您已經(jīng)完成該部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)了。 2.熱電偶溫度傳感器 熱電偶溫度傳感器是將溫度變化轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑿〉碾妱?dòng)勢(shì)變化量，然后經(jīng)放大后用來控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而達(dá)到控制溫度的目的。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，精確可靠，溫度控制調(diào)節(jié)范圍寬，通常多用于大型自動(dòng)控制系統(tǒng)中對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)。 1）應(yīng)用案例 熱電偶溫度計(jì)電路如圖1—11所示。該電路適用于電鍍工藝流水線及溫度測(cè)量范圍在0～150℃內(nèi)的場(chǎng)合。 安裝電路注意事項(xiàng)： ①按圖制作線路板后，根據(jù)電路圖檢查線路有無開路或短路； ②必須要有合適電路的元器件參數(shù)，為了更好地實(shí)現(xiàn)電路功能，可適當(dāng)調(diào)整電路元器件的參數(shù)： ③配置熱電偶傳感器的質(zhì)量是電路工作和功能準(zhǔn)確的關(guān)鍵，可以選擇不同的熱電偶； ④要按裝配工藝要求進(jìn)行焊接和安裝； ⑤要配置合適的電源電壓，不能隨意變動(dòng)電源的電壓，否則電路不能正常工作； ⑥測(cè)試電路參數(shù)時(shí)要按規(guī)范操作儀器設(shè)備，不得在帶電的情況下進(jìn)行元器件的焊接與安裝。 電路組成和功能作用： 電路由J型熱電偶，具有基準(zhǔn)點(diǎn)補(bǔ)償功能的熱電偶放大集成電路IC2 AD594（它適用于各種型號(hào)的熱電偶），還有IC1的ICL7107COL驅(qū)動(dòng)顯示電路，顯示溫度是由數(shù)碼管TLR325組成的電路。而且可以利用AD594內(nèi)部的熱電偶斷線檢測(cè)電路，三極管VT1及外圍元器件組成的熱電偶斷線報(bào)警電路。

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