1、7.1 熱電阻式傳感器熱電阻式傳感器7.2 霍爾傳感器霍爾傳感器7.3 壓電式傳感器壓電式傳感器第七章第七章 其它常用傳感器其它常用傳感器學學 習習 要要 求求1 1、學習和了解熱電阻傳感器和霍爾傳感器的義務原理；、學習和了解熱電阻傳感器和霍爾傳感器的義務原理；2 2、掌握熱電阻傳感器和霍爾傳感器的主要參數和特點；、掌握熱電阻傳感器和霍爾傳感器的主要參數和特點；3 3、了解熱電阻傳感器和霍爾傳感器的運用范圍。、了解熱電阻傳感器和霍爾傳感器的運用范圍。4 4、了解壓電式傳感器的義務原理和根本運用。、了解壓電式傳感器的義務原理和根本運用。第一節第一節 熱電阻式傳感器熱電阻式傳感器-利于導電物體的電

2、阻率隨溫度變化的溫度電阻效應。利于導電物體的電阻率隨溫度變化的溫度電阻效應。主要用于溫度以及與溫度有關的參量的丈量。主要用于溫度以及與溫度有關的參量的丈量。 取一只取一只 100W/220V 燈泡，用萬用表丈量其電阻值，可以燈泡，用萬用表丈量其電阻值，可以發現其冷態阻值只需幾十歐姆，而計算得到的額定熱態電阻值發現其冷態阻值只需幾十歐姆，而計算得到的額定熱態電阻值應為應為484 。 第一節第一節 熱電阻式傳感器熱電阻式傳感器按照熱電阻的性質可分為兩大類：按照熱電阻的性質可分為兩大類：金屬熱電阻金屬熱電阻半導體熱電阻半導體熱電阻簡稱簡稱“熱電阻熱電阻簡稱簡稱“熱敏電阻熱敏電阻易提純、復現性好的金屬

3、資料才可用于制造熱電阻易提純、復現性好的金屬資料才可用于制造熱電阻1.1 1.1 熱電阻熱電阻1. 1. 鉑熱電阻鉑熱電阻國際上公認的高精度測溫規范傳感器。國際上公認的高精度測溫規范傳感器。鉑電阻是用很細的鉑絲繞在云母支架上制成。鉑電阻是用很細的鉑絲繞在云母支架上制成。在在0 0630.74630.74范圍內，鉑電阻與溫度的關系可以準確范圍內，鉑電阻與溫度的關系可以準確表示為：表示為：Rt=R0(1+At+Bt2+Ct3)Rt=R0(1+At+Bt2+Ct3)式中式中 A A3.968473.96847103103B B-5.847-5.84710-710-7C C-4.22-4.2210-1

4、210-122. 2. 銅熱電阻銅熱電阻適用于丈量精度要求不高，溫度范圍在適用于丈量精度要求不高，溫度范圍在5050150150的場所。的場所。 銅熱電阻的優點是：銅熱電阻的優點是：1.1.價錢廉價價錢廉價2.2.銅的電阻與溫度幾乎是線性關系，即銅的電阻與溫度幾乎是線性關系，即Rt=R0(1+Rt=R0(1+t)t)3.3.電阻溫度系數較大，電阻溫度系數較大，4.254.254.28) 4.28) 10-310-3 / 銅熱電阻的缺陷是：銅熱電阻的缺陷是：1.1.電阻率較小，體積較大電阻率較小，體積較大2.2.易氧化，運用環境要求高易氧化，運用環境要求高3.3.丈量溫度范圍小丈量溫度范圍小3.

5、 3. 其它熱電阻其它熱電阻隨著科學技術的開展，對低暖和超低溫的丈量提出了迫切要求。隨著科學技術的開展，對低暖和超低溫的丈量提出了迫切要求。1) 1) 銦電阻高精度低溫電阻銦電阻高精度低溫電阻銦的熔點為銦的熔點為150150，在，在4.24.215K15K溫域內的靈敏度比鉑電阻高溫域內的靈敏度比鉑電阻高1010倍。倍。缺陷是資料軟，復制性很差。缺陷是資料軟，復制性很差。2) 2) 錳電阻錳電阻特點是在特點是在63632K2K低溫范圍內，電阻隨溫度變化很大，靈敏度高。低溫范圍內，電阻隨溫度變化很大，靈敏度高。缺陷是脆性大，難以控制成絲。缺陷是脆性大，難以控制成絲。薄膜型及普通型鉑熱電阻薄膜型及普

6、通型鉑熱電阻小型鉑熱電阻小型鉑熱電阻防爆型鉑熱電阻防爆型鉑熱電阻汽車用水溫傳感器及水溫表汽車用水溫傳感器及水溫表銅熱電阻銅熱電阻學習查學習查“鉑熱電阻分度表鉑熱電阻分度表附錄附錄 鉑熱電阻分度表鉑熱電阻分度表 鉑電阻溫度顯示、變送器鉑電阻溫度顯示、變送器1.2 1.2 半導體熱敏電阻半導體熱敏電阻 由金屬氧化物如錳、鎳、銅和鐵的氧化物粉料按一定配方由金屬氧化物如錳、鎳、銅和鐵的氧化物粉料按一定配方擠壓成型，經過擠壓成型，經過1000100015001500高溫燒結而成。高溫燒結而成。 熱敏電阻的優點是溫度系數大、體積小、熱慣性小。熱敏電阻的優點是溫度系數大、體積小、熱慣性小。 熱敏電阻是非線性

7、電阻。主要表如今電阻值與溫度間呈指數熱敏電阻是非線性電阻。主要表如今電阻值與溫度間呈指數關系；電流隨電壓的變化不服從歐姆定律。關系；電流隨電壓的變化不服從歐姆定律。熱敏電阻的外形、構造及符號熱敏電阻的外形、構造及符號a a圓片型熱敏電阻圓片型熱敏電阻 b b柱型熱敏電阻柱型熱敏電阻 c c珠型熱敏電阻珠型熱敏電阻 d d鎧裝型鎧裝型 e e厚膜型厚膜型 f f圖形符號圖形符號11熱敏電阻熱敏電阻 2 2玻璃外殼玻璃外殼 3 3引出線引出線 4 4紫銅外殼紫銅外殼 5 5傳傳熱安裝孔熱安裝孔 1.3 1.3 半導體熱敏電阻的特性半導體熱敏電阻的特性按半導體電阻隨溫度變化的特性分為三種類型：按半導

8、體電阻隨溫度變化的特性分為三種類型：1 1、負電阻溫度系數熱敏電阻、負電阻溫度系數熱敏電阻 Negative Temperature Coefficient Negative Temperature Coefficient2 2、正電阻溫度系數熱敏電阻、正電阻溫度系數熱敏電阻 Positive Temperature Coefficient Positive Temperature Coefficient3 3、臨界溫度熱敏電阻、臨界溫度熱敏電阻 Critical Temperature Resistor Critical Temperature ResistorR Rt t0 0R Rt t

9、0 0NTCNTCR Rt t0 0PTCPTCCTRCTR熱敏電阻外形熱敏電阻外形 MF12 MF12型型 NTCNTC熱敏電阻熱敏電阻聚脂塑料封裝聚脂塑料封裝熱敏電阻熱敏電阻其他方式的熱敏電阻其他方式的熱敏電阻 玻璃封裝玻璃封裝 NTCNTC熱敏電阻熱敏電阻MF58 型熱敏電阻型熱敏電阻其他方式的熱敏電阻其他方式的熱敏電阻 帶安裝孔的熱敏電阻帶安裝孔的熱敏電阻大功率大功率PTC熱敏電阻熱敏電阻其他方式的熱敏電阻續其他方式的熱敏電阻續 貼片式貼片式NTC熱敏電阻熱敏電阻其他方式的熱敏電阻續其他方式的熱敏電阻續 MF58型珠形高精型珠形高精度負溫度系數熱敏電阻度負溫度系數熱敏電阻MF5A-3型

10、熱敏電阻型熱敏電阻熱敏電阻溫度面板表熱敏電阻溫度面板表 熱敏電阻熱敏電阻 LCD熱敏電阻體溫表熱敏電阻體溫表 熱敏電阻用于熱敏電阻用于CPUCPU的溫度丈量的溫度丈量 熱敏電阻用于電熱水器的溫度控制熱敏電阻用于電熱水器的溫度控制 B BI II I第二節第二節 霍爾傳感器霍爾傳感器 - -是基于半導體資料的霍爾效應原理制成的敏感元件。是基于半導體資料的霍爾效應原理制成的敏感元件。1.1 1.1 霍爾效應霍爾效應fLfLfEfEUHUH將一塊通以電流將一塊通以電流I I的導體薄片置于的導體薄片置于磁感應強度為磁感應強度為B B的磁場中，那么的磁場中，那么在垂直于電流和磁場的薄片在垂直于電流和磁場

11、的薄片兩端產生一個正比于電流和兩端產生一個正比于電流和磁感應強度的電勢。磁感應強度的電勢。fLfL洛倫之力洛倫之力fE-fE-電勢電勢UHUH產生的電場力產生的電場力霍爾電勢霍爾電勢UHUHKHIBKHIBKHKH是靈敏是靈敏度系數度系數1.2 1.2 霍爾元件根本檢測電路霍爾元件根本檢測電路1 1、元件電路符號、元件電路符號控制電流極控制電流極霍爾輸出端霍爾輸出端2 2、根本檢測電路、根本檢測電路E EI IU0U01.3 1.3 霍爾元件不等位電勢的補償霍爾元件不等位電勢的補償由于輸出端的不對稱和其它緣由，霍爾元件在外磁場為零由于輸出端的不對稱和其它緣由，霍爾元件在外磁場為零 的情況下，仍

12、有電勢輸出。的情況下，仍有電勢輸出。等效等效補償電路補償電路I IUHUHA AB BC CD DI IUHUHr1r1r3r3r4r4r2r2A AB BC CD DB BRwRwA AD DC CRwRwA AD DC C1.3 1.3 霍爾傳感器的運用霍爾傳感器的運用1. 1. 位移檢測位移檢測N NS SN NS Sx x x x霍爾元件霍爾元件 x x0 0時，時，B B0 0 x x變化時，變化時，B B增大，輸出電勢。增大，輸出電勢。動態范圍動態范圍5mm5mm，分辨率，分辨率0.001mm0.001mm2.2.轉速丈量轉速丈量經過輸出的脈沖數量計算轉速。經過輸出的脈沖數量計算轉

13、速。霍爾特斯拉計高斯計霍爾特斯拉計高斯計 霍爾元件霍爾元件霍爾轉速傳感器在汽車防抱死安裝霍爾轉速傳感器在汽車防抱死安裝ABS中的運用中的運用 假設汽車在剎車時車輪被抱死，將產假設汽車在剎車時車輪被抱死，將產生危險。用霍爾轉速傳感器來檢測車輪生危險。用霍爾轉速傳感器來檢測車輪的轉動外形有助于控制剎車力的大小。的轉動外形有助于控制剎車力的大小。帶有微帶有微型磁鐵型磁鐵的霍爾的霍爾傳感器傳感器霍爾轉速表的其他安裝方法霍爾轉速表的其他安裝方法 只需黑色金屬旋轉體的外表存在缺口或突起，只需黑色金屬旋轉體的外表存在缺口或突起，就可產生磁場強度的脈動，從而引起霍爾電勢的變就可產生磁場強度的脈動，從而引起霍爾電勢的變化，產生轉速信號。化，產生轉速信號。 霍爾元件霍爾元件磁鐵磁鐵霍爾電流傳感器霍爾電流傳感器鐵心鐵心 線性霍爾線性霍爾IC EH=KH IB 霍爾鉗形電流表交直流兩用霍爾鉗形電流表交直流兩用壓舌壓舌豁口豁口第七章小結第七章小結1 1、熱電阻式傳感器