項目一傳感器及檢測技術認識可編輯課件項目一傳感器及檢測技術認識可編輯課件1Contents傳感器概述1檢測技術概述2測量誤差與數據處理3傳感器的基本特性

4可編輯課件Contents傳感器概述1檢測技術概述2測量誤差與數據2傳感器概述

我國國家標準（GB/T7665—2005）對傳感器的定義是：“傳感器是能夠感受規定的被測量并按照一定規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成。”可編輯課件傳感器概述我國國家標準（GB/T76653傳感器的組成按照定義傳感器由敏感元件和轉換元件組成。其中，敏感元件是指傳感器中能直接感受或響應被測量的部分；轉換元件是指傳感器中將敏感元件感受或響應的被測量轉換成適于傳輸或測量的電信號部分。由于傳感器的輸出信號一般都很微弱，因此需要有信號調理與轉換電路對其進行放大、運算調制等。

可編輯課件傳感器的組成按照定義傳感器由敏感元件和轉換元件組成。可編輯4傳感器的應用1．在工業自動化生產中的應用

2．在機器人上的應用

3．在航空航天中的應用

4．軍事上的應用

5．在汽車工業中的應用

6．在智能家居中的應用

7．通信電子產品中的應用

8．醫療衛生中的應用

可編輯課件傳感器的應用1．在工業自動化生產中的應用可編輯課件5自動檢測系統的組成在自動檢測系統中各部分的功能如下：傳感器：把被測非電量轉換成為與之有確定對應關系，且便于應用的某些物理量（主要是電量）的測量裝置。測量電路：把傳感器輸出的變量變換成電壓或電流信號，使之能在輸出單元的指示儀上指示或記錄儀上記錄；或者能夠作為控制系統的檢測或反饋信號。輸出單元：指示儀、記錄儀、累加器、報警器、數據處理電路等。可編輯課件自動檢測系統的組成在自動檢測系統中各部分的功能如下：可編輯6測量過程測量過程是一個比較的過程。測量就是被測變量與其相應的標準單位進行比較，從而獲得一個確定的量值。檢測系統中的傳感器就是對自動控制系統中的溫度、壓力、液位、流量、機械量等參數與其相應的測量單位進行比較的工具。

可編輯課件測量過程測量過程是一個比較的過程。測量就是被測變量與其相應7誤差的基本概念在測量過程中，由于測量儀器本身不可能絕對準確，以及測量方法和測量條件限制等方面的原因，都會使測量結果存在一定的差距，這種測量值與被測參數真實值之間的差異就稱為測量誤差。由于被測參數的真實值實際上是測不到的，所以一切測量都具有誤差，誤差自始至終存在于所有測量之中。可編輯課件誤差的基本概念在測量過程中，由于測量儀器本身不可能絕對準確8測量誤差的分類按照測量誤差產生的原因以及誤差的性質分類:

系統誤差（又稱規律誤差）偶然誤差（又稱隨機誤差）疏忽誤差（又稱粗大誤差）

按照測量誤差的表示方法:

絕對誤差相對誤差引用誤差可編輯課件測量誤差的分類按照測量誤差產生的原因以及誤差的性質分類:9傳感器的基本特性傳感器的靜態特性

傳感器的靜態特性是指被測量的值處于穩定狀態時的輸出輸入關系。只考慮傳感器的靜態特性時，輸入量與輸出量之間的關系式中不含有時間變量。衡量靜態特性的重要指標是精度、線性度、靈敏度，遲滯和重復性等。傳感器的動態特性

傳感器的動態特性是指其輸出對隨時間變化的輸入量的響應特性。當被測量隨時間變化，是時間的函數時，則傳感器的輸出量也是時間的函數，其間的關系要用動態特性來表示。

可編輯課件傳感器的基本特性傳感器的靜態特性可編輯課件10項目小結

主要知識點歸納如下：1．傳感器是能夠感受規定的被測量并按照一定規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成。2．根據傳感器的功能要求，它一般由敏感元件、轉換元件、轉換電路三部分組成。3．檢測技術就是以研究檢測與控制系統中信息的提取、信息轉換及處理的理論和技術為主要內容的一門應用技術學科。4．自動檢測系統主要由傳感器、測量電路和輸出單元組成。5．測量值與被測參數真實值之間的差異就稱為測量誤差。由于被測參數的真實值實際上是測不到的，所以一切測量都具有誤差，誤差自始至終存在于所有測量之中。6．按照測量誤差產生的原因以及誤差的性質可以分為系統誤差、偶然誤差和疏忽誤差三類。7．誤差的表示方法有三種，分別是絕對誤差、相對誤差和引用誤差。8．傳感器的靜態特性是指被測量的值處于穩定狀態時的輸出輸入關系。衡量靜態特性的重要指標是精度、線性度、靈敏度，遲滯和重復性等。可編輯課件項目小結主要知識點歸納如下：可編輯課11項目二化工生產過程中傳感

器的應用可編輯課件項目二化工生產過程中傳感

12Contents傳感器在溫度檢測系統中的應用1傳感器在壓力檢測系統中的應用2傳感器在流量檢測系統中的應用3傳感器在液位檢測系統中的應用4可編輯課件Contents傳感器在溫度檢測系統中的應用1傳感器在壓力檢13任務一傳感器在溫度檢測系統中的應用1．了解溫度測量的主要方法和分類；2．掌握熱電偶溫度計的結構和原理；3．掌握熱電阻溫度計的結構和原理；4．了解溫度變送器的特點；5．會溫度傳感器的選用和安裝。可編輯課件任務一傳感器在溫度檢測系統中的應用1．了解溫度測量的主要方14溫度傳感器

測溫方式溫度計種類優點缺點使用范圍／℃接觸式溫度傳感器玻璃液體溫度計結構簡單、使用方便、測量準確、價格低廉容易破損、讀數麻煩、一般只能現場指示，不能記錄與遠傳-100～100（150）有機液體0～350（-30～650）水銀雙金屬溫度計結構簡單、機械強度大、價格低、能記錄、報警與自控精度低、不能離開測量點測量，量程與使用范圍均有限0～300（-80～600）壓力式溫度計結構簡單、不怕震動、具有防爆性、價格低廉、能記錄、報警與自控精度低、測量距離較遠時，傳感器的滯后性較大、一般離開測量點不超過10米0～500（-50～600）液體型0～100（-50～200）蒸汽型電阻溫度計測量精度高，便于遠距離、多點、集中測量和自動控制結構復雜、不能測量高溫，由于體積大，測點溫度較困難-150～500（-200～600）鉑電阻0～100（-50～150）銅電阻-50～150（180）鎳電阻-100～200（300）熱敏電阻熱電偶溫度計測溫范圍廣，精度高，便于遠距離、多點、集中測量和自動控制需冷端溫度補償，在低溫段測量精度較低-20～1300（1600）鉑銠10－鉑0～1000（1200）鎳鉻－鎳硅-40～800（900）鎳鉻－銅鎳-40～300（350）銅－銅鎳非接觸式測溫傳感器光學高溫計攜帶用、可測量高溫、測溫時不破壞被測物體溫度場測量時，必須經過人工調整，有人為誤差，不能作遠距離測量，記錄和自控900～2000（700～2000）輻射高溫計測溫元件不破壞被測物體溫度場，能作遠距離測量、報警和自控、測溫范圍廣只能測高溫，低溫段測量不準，環境條件會影響測量精度，連續測高溫時須作水冷卻或氣冷卻100～2000（50～2000）可編輯課件溫度傳感器測溫溫度計種類優點缺點使用范圍／℃接觸式玻璃液體15熱電偶

熱電偶是工程上應用最廣泛的溫度計之一，在溫度測量中占有重要的地位。它構造簡單，使用方便，具有較高的準確度、穩定性及復現性，溫度測量范圍寬，常用的熱電偶從-50℃～1600℃均可連續測量，某些特殊熱電偶最低可測到-269℃，最高可達2800℃。可編輯課件熱電偶熱電偶是工程上應用最廣泛的溫度計之16熱電偶的安裝（1）為使熱電偶能正常工作，滿足熱電偶結構要求；（2）引線與外接線連接要牢固；（3）對于管道安裝通常使工作端處于管道中心線管道直徑區域內；（4）管道較細，宜采用斜插，管徑小于80的管道可以采用擴大管；（5）測量爐膛溫度時，應避免熱電偶與火焰直接接觸，避免安裝在爐門旁或與加熱物體距離過近之處。在高溫設備上測溫時，為防止保護套管彎曲變形，應盡量垂直安裝。（6）熱電偶的接線盒引出線孔應向下，以防因密封不良而使水汽、灰塵等落入接線盒中，影響測量。（7）為減少測溫滯后，可在保護外套管與保護管之間加裝傳熱良好的填充物。

可編輯課件熱電偶的安裝可編輯課件17熱電偶典型安裝方法可編輯課件熱電偶典型安裝方法可編輯課件18熱電阻傳感器

熱電阻傳感器分為金屬熱電阻和半導體熱電阻兩大類，一般把金屬熱電阻稱為熱電阻，而把半導體熱電阻稱為熱敏電阻。熱電阻廣泛用來測量-200℃～850℃范圍內的溫度，少數情況下，低溫可測量至1K，高溫達1000℃。熱電阻測溫電路由熱電阻、連接導線及顯示傳感器組成。熱電阻也可與溫度變送器連接，轉換為標準電流信號輸出。可編輯課件熱電阻傳感器熱電阻傳感器分為金屬熱電阻和半導19熱電阻結構可編輯課件熱電阻結構可編輯課件20熱電阻的安裝方法（1）首先應測量好熱電阻法蘭或者螺紋螺牙的尺寸，加工配套好法蘭或者螺紋底座。（2）要根據法蘭或者螺紋底座的尺寸，在需要測量的管道上開孔。（3）焊接法蘭或者螺紋座時，把法蘭座或者螺紋底座插入已開好孔內，把法蘭座或者螺紋底座與被測量的管道焊接好。（4）把熱電阻用螺栓緊固或者螺紋旋進已焊接好的螺紋底座。（5）按照接線圖將熱電偶或熱電阻的接線盒接好線，并與表盤上相對應的顯示傳感器連接，注意接線盒不可與被測介質管道的管壁相接觸，保證接線盒內的溫度不超過100℃范圍。接線盒的出線孔應防因密封不良，水汽灰塵等沉積造成接線端子短路。（6）安裝的位置，應考慮檢修和維護方便。可編輯課件熱電阻的安裝方法（1）首先應測量好熱電阻法蘭或者螺紋螺牙的21溫度變送器溫度變送器是將熱電偶、熱電阻等測溫元件檢測到的熱電勢、電阻等信號，經過穩壓濾波、運算放大、非線性較正、V/I轉換、恒流及反向保護等變換電路，轉換成與溫度成線性關系的4～20DC或1～5VDC標準信號輸出的傳感器。可編輯課件溫度變送器溫度變送器是將熱電偶、熱電阻等測溫元件檢測到的熱22任務小結主要知識點歸納如下：1．溫度是表征物體冷熱程度的物理量，溫標是表示溫度數值的標尺。2．溫度傳感器可分為兩大類，即接觸法測溫傳感器和非接觸法測溫傳感器。3．必需由兩種不同材料才能構成熱電偶；如果熱電偶兩結點溫度相同，則回路總的熱電動勢必然等于零，溫差越大，熱電動勢越大。4．熱電偶產生熱電勢的條件是兩熱電極材料不同，兩接點溫度不同。熱電動勢的大小只與材料和結點溫度有關，與熱電偶的尺寸形狀無關。5．使用熱電偶時要采用補償導線，當冷端溫度不是0℃時，為了保證測量精度，需要進行冷端溫度補償。6．熱電阻常用的材料為鉑和銅，使用熱電阻時為了避免導線電阻的影響，一般要采用三線制接法。7．溫度變送器是將測溫元件檢測的信號，變換為4～20DC或1～5DC標準信號輸出的傳感器。可編輯課件任務小結可編輯課件23任務二傳感器在壓力檢測系統中的應用1．了解壓力單位及測壓儀表分類；2．掌握彈簧管壓力表的結構和原理；3．掌握常用差壓變送器的結構和原理；4．了解智能差壓變送器的特點；5．會使用典型壓力計；6．會差壓變送器的選用和安裝。可編輯課件任務二傳感器在壓力檢測系統中的應用1．了解壓力單位及測壓儀24作用力作用面積壓力的產生壓力是指均勻垂直的作用在單位面積上的力，壓力在工業中用字母P表示。壓力可以表示為：可編輯課件作用力作用面積壓力的產生壓力是指均勻垂直的作用在單位面積上的25根據國際單位制（SI）規定，壓力的單位為帕斯卡，簡稱帕（Pa），1帕為1牛頓每平方米。即：1Pa=1N/m2。帕所代表的壓力較小，工程上經常使用千帕（KPa）和兆帕（MPa）。1MPa=1×106Pa可編輯課件根據國際單位制（SI）規定，壓力的單位為帕斯卡，26壓力傳感器1．液柱式壓力傳感器2．彈性式壓力傳感器3．電氣式壓力傳感器

4．活塞式壓力傳感器可編輯課件壓力傳感器1．液柱式壓力傳感器可編輯課件27液柱式壓力傳感器U型管液柱式壓力傳感器

液柱式壓力計是以流體靜力學原理來測量壓力的儀表。一般采用水銀或水為工作液，用U型管、斜管或單管進行測量，常用于低壓、負壓或壓力差的測量。可編輯課件液柱式壓力傳感器U型管液柱式壓力傳感器液柱式28彈性式壓力傳感器彈簧管壓力表結構和外形

彈性式壓力計是將被測壓力轉換成彈性元件變形的位移進行測量的儀表，常用的有彈簧管式、膜片式、膜盒式和波紋管式等壓力計。具有結構簡單、使用可靠、讀數清楚、價格低廉、測量范圍廣等優點。可編輯課件彈性式壓力傳感器彈簧管壓力表結構和外形彈性式29

彈性式壓力計測壓的敏感元件為彈性元件，它也經常用來作為氣動單元組合儀表的基本組成元件。彈性元件可編輯課件彈性式壓力計測壓的敏感元件為彈性元件，它也經30

被測壓力由接頭通入，迫使彈簧管的自由端產生位移，通過拉桿使扇形齒輪作逆時針偏轉，同時指針通過同軸的中心齒輪的帶動而作順時針偏轉，在面板的刻度標尺上顯示出被測壓力的數值。游絲用來克服因扇形齒輪和中心齒輪間的傳動間隙而產生的儀表變差。改變調整螺釘的位置（即改變機械傳動的放大系統），可以實現壓力表量程的調整。彈簧管壓力表結構可編輯課件被測壓力由接頭通入，迫使彈簧管的自由端產生位31差壓變送器智能式差壓變送器電容式差壓變送器擴散硅差壓變送器312可編輯課件差壓變送器智能式差壓變送器電容式差壓變送器擴散硅差壓變送器3321、電容式差壓變送器

電容式差壓變送器包括差動電容傳感器和變送器電路兩部分，變送器電路包括高頻振蕩器、振蕩控制電路、放大器及量程調整電路等。

可編輯課件1、電容式差壓變送器電容式差壓變送器包括差動33

電容式壓力傳感器的測量原理是將彈性元件的位移轉換為電容量的變化。以測壓膜片作為電容器的可動極板，它與固定極板組成可變電容器。當被測壓力變化時，測壓膜片產生位移而改變兩極板間的距離，測量相應的電容量變化，可知被測壓力值。電容式差壓變送器工作原理可編輯課件電容式壓力傳感器的測量原理是將彈性元件的位移轉34

硅杯壓阻傳感器結構圖2、擴散硅差壓變送器

擴散硅差壓變送器采用硅杯壓阻傳感器作為敏感元件，它具有體積小、重量輕、結構簡單和穩定性好的優點，精度也很高。可編輯課件硅杯壓阻傳感器結構圖2、擴散硅差壓變送器擴353、智能式差壓變送器

智能式差壓變送器是由壓力傳感器和微處理器（微機）相結合而成的。它充分利用了微處理器的運算和存儲能力，可對檢測的數據進行處理，包括對測量信號的調理（如濾波、放大、A/D轉換等）、數據顯示、自動校正和自動補償等。

可編輯課件3、智能式差壓變送器智能式差壓變送器是由壓力傳36壓力計選用儀表類型量程范圍選用儀表精度儀表型號可編輯課件壓力計選用儀表類型量程范圍選用儀表精度儀表型號可編輯課件37壓力計安裝測壓點的選擇引壓管的敷設加裝隔離裝置加裝緩沖器加裝減振裝置及固定裝置

安裝可編輯課件壓力計安裝測壓點的選擇引壓管的敷設加裝隔離裝置加裝緩沖器加裝38任務小結主要知識點歸納如下：1.壓力傳感器簡稱為壓力計，按照其轉換原理的不同，大致可分為四大類：液柱式壓力傳感器、彈性式壓力傳感器、電氣式壓力傳感器、活塞式壓力傳感器。2.彈性式壓力傳感器測壓的敏感元件為彈性元件。彈性元件主要有膜片、膜盒、波紋管和彈簧管。3.彈簧管壓力表是利用彈簧管將壓力信號轉換為位移信號測量的。如果再加入霍爾元件，還可以將位移信號轉換為電勢信號。4.電容式差壓變送器采用差動電容作為檢測元件，將輸入差壓作用于差動電容的電極板，使其產生位移，從而使差動電容器的電容量發生變化。5.擴散硅差壓變送器是采用硅杯壓阻傳感器作為敏感元件，它利用壓力使硅片電阻發生變化而檢測壓力差值。6.通過壓力表檢驗的實訓練習了解壓力表在使用中的校驗方法。可編輯課件任務小結主要知識點歸納如下：可編輯課件39任務三傳感器在流量檢測系統中的應用1．了解流量的概念和流量計的分類；2．掌握差壓式流量計的結構及特點；3．理解常用流量計的結構及特點。4.會差壓式流量計的選型與安裝方法；5.會使用常用流量計。可編輯課件任務三傳感器在流量檢測系統中的應用1．了解流量的概念和流量40流量檢測

基本概念1.流量的概念2.流量單位與關系流量計分類1.速度式流量計2.容積式流量計3.質量式流量計流量計原理與應用1.差壓式流量計2.轉子流量計3.電磁流量計4.渦街流量計5.渦輪流量計6.超聲波流量計7.橢圓齒輪流量計8.質量流量計可編輯課件流量檢測可編輯課件41流量的基本概念

單位時間內流過管道某一截面的流體數量，稱為瞬時流量。在某一段時間間隔內流過管道某一截面的流體量的總和，即瞬時流量在某一段時間內的累積值，稱為總量或累積流量。工程上講的流量常指瞬時流量。流量瞬時流量累積流量體積流量質量流量流量可編輯課件流量的基本概念流量瞬時流量累積流量體積流量質量42

體積流量Q：單位時間內通過某截面的流體的體積，單位為m3/s；質量流量M：單位時間內通過某截面的流體的質量，單位為Kg/s；如果流體的密度為ρ，則質量流量和體積流量的關系為：

M=Qρ如以t表示時間，則流量和總量之間的關系是:流量的基本概念可編輯課件體積流量Q：單位時間內通過某截面的流體的體積，單位為m343流量計分類速度式流量計容積式流量計質量式流量計123可編輯課件流量計分類速度式流量計容積式流量計質量式流量計123可編輯課44速度式流量計是通過測量流體在管路內已知截面流過的流速大小實現流量測量的。它是利用管道中流量敏感元件（如孔板、轉子、渦輪、靶子、非線性物體等）把流體的流速變換成壓差、位移、轉速、沖力、頻率等對應的信號來間接測量流量的。差壓式、轉子、渦輪、電磁、渦街和超聲波等流量計都屬于速度式流量計。速度式流量計可編輯課件速度式流量計是通過測量流體在管路內已知截面流過的流速大小實現45

容積式流量計相當于一個容器，根據已知容積的容室在單位時間內所排出流體的體積來測量流體的瞬時流量和總量。常用的有橢圓齒輪、旋轉活塞式和刮板等流量計。容積式流量計可編輯課件容積式流量計相當于一個容器，根據已知容積46

質量流量計是以測量流體流過的質量為依據的流量計。質量流量計分直接式和間接式兩種。間接質量流量計是根據質量流量與體積流量的關系，測出體積流量再乘被測流體的密度，如工程上常用的采取溫度、壓力自動補償的補償式質量流量計。直接式質量流量計是直接測量流體質量流量的流量計，如熱式、慣性力式、動量矩式質量流量計等。直接法測量具有不受流體的壓力、溫度、粘度等變化影響的優點。質量式流量計可編輯課件質量流量計是以測量流體流過的質量為依據47流量計原理與應用差壓式流量計

差壓式流量計又稱節流式流量計，是基于流體流動的節流原理，利用管路內的節流裝置，將管道中流體的瞬時流量轉換成節流裝置前后的壓力差。可編輯課件流量計原理與應用差壓式流量計差壓式流量計又稱節48

流體在有節流裝置（節流裝置中間有個圓孔，孔徑比管道內徑小）的管道中流動時，在節流裝置前后的管壁處，流體的靜壓力產生差異的現象稱為節流現象。

節流現象可編輯課件流體在有節流裝置（節流裝置中間有個圓孔，孔徑比49

差壓式流量計的安裝包括節流裝置的安裝、引壓管的安裝和三閥組的安裝，當測量腐蝕性（或因易凝固不適宜直接進入差壓計）的介質流量時，還需要安裝隔離罐。差壓式流量計的安裝可編輯課件差壓式流量計的安裝包括節流裝置的安裝、引壓管50

轉子流量計

轉子流量計是變面積式流量計的一種。一般分為玻璃和金屬轉子流量計。金屬轉子流量計是工業上最常用的，對于小管徑腐蝕性介質通常用玻璃材質。可編輯課件

轉子流量計

轉子流量計是變面積式流量計的一種51

轉子流量計由從下向上逐漸擴大的垂直錐形管和轉子組成。被測流體從錐形管下端流入，流體的流動沖擊著轉子，并對它產生一個作用力（這個力的大小隨流量大小而變化）；當被測流體流動時對轉子的作用力，正好等于轉子在流體中的重量時,轉子受力處于平衡狀態而停留在某一高度。轉子在錐形管中的位置高度，與所通過的流量有著相互對應的關系。測量原理可編輯課件轉子流量計由從下向上逐漸擴大的垂直錐形管和轉52垂直安裝保證足夠的直管段介質含有雜質要加過濾器高溫或結晶介質要加夾套保溫測量氣體要保證足夠的管道壓力安裝可編輯課件垂直安裝保證足夠的直管段介質含有雜質要加過濾器高溫或結晶介質53電磁流量計

電磁流量計是用來測量導電液體體積流量的儀表。由于其獨特的優點，電磁流量計目前已廣泛地被應用于工業過程中各種導電液體的流量測量，如各種酸、堿、鹽等腐蝕性介質；電磁流量計各種漿液流量測量，形成了獨特的應用領域。可編輯課件電磁流量計

電磁流量計是用來測量導電液體體積流54

電磁流量計是根據法拉弟電磁感應定律測量導電性液體的流量。在電磁流量計中的管道外面上下兩端的兩個電磁線圈產生恒定磁場。當有一定電導率的流體在管道中流動時就切割磁力線。產生的感應電動勢與流量成線性關系，便可通過測量感應電動勢來間接測量被測流體的流量。電磁流量計測量原理可編輯課件電磁流量計是根據法拉弟電磁感應定律測量導電性液55渦街流量計

渦街流量計主要用于工業管道介質流體的流量測量，如氣體、液體、蒸氣等多種介質。渦街流量計有模擬標準信號，也有數字脈沖信號輸出，容易與計算機等數字系統配套使用，是一種比較先進、理想的流量計。可編輯課件渦街流量計

渦街流量計主要用于工業管道介質流體56

渦街流量計是根據卡門渦街原理測量流量的流量計。在流體中設置非流線型漩渦發生體，則從漩渦發生體兩側交替地產生有規則的漩渦，流量與漩渦產生的頻率成正比，只要測得漩渦頻率就可以得到流量。渦街流量計測量原理可編輯課件渦街流量計是根據卡門渦街原理測量流量的流量計57管道口徑介質性質選型工作壓力工作溫度可編輯課件管道口徑介質性質選型工作壓力工作溫度可編輯課件58遠離振動源和電磁干擾保證足夠的直管段介質流向與箭頭一致盡量采用豎直安裝密封圈中心位于管道中心安裝可編輯課件遠離振動源和電磁干擾保證足夠的直管段介質流向與箭頭一致盡量采59渦輪流量計

渦輪流量計具有安裝方便、測量精度高、可耐高壓、反應快、可測脈動流量、刻度線性及量程寬等特點，輸出信號為電頻率信號，便于遠傳，不受干擾，且便于數字顯示，可直接與計算機配合進行流量積算和控制。它廣泛應用于石油、化工、電力等行業。可編輯課件渦輪流量計

渦輪流量計具有安裝方便、測量精度高60

當流體通過管道時，沖擊渦輪葉片，對渦輪產生驅動力矩，使渦輪克服摩擦力矩和流體阻力矩而產生旋轉。渦輪的旋轉角速度與流體流速成正比。渦輪流量計測量原理1－渦輪；2－導流器；3－磁電感應轉換器；4－外殼；5－前置放大器可編輯課件當流體通過管道時，沖擊渦輪葉片，對渦輪產生驅61變送器的電源線采用金屬屏蔽線保證足夠的前后直管段介質流向與箭頭一致磁感應部分不能碰撞介質不潔凈時，要加過濾器安裝可編輯課件變送器的電源線采用金屬屏蔽線保證足夠的前后直管段介質流向與箭62超聲波流量計

超聲波流量計具有不阻礙流體流動的特點，可測流體種類很多，不論是非導電的流體、高粘度的流體、漿狀流體，只要能傳輸超聲波的流體都可以進行測量。超聲波流量計可用來對自來水、工業用水、農業用水、化工生產管道流量等進行測量。可編輯課件超聲波流量計超聲波流量計具有不阻礙流體流動的特63

超聲波在流體中傳輸時，在靜止流體和流動流體中的傳輸速度是不同的，利用這一特點可以求出流體的速度，再根據管道流體的截面積，便可知道流體的流量。超聲波流量計測量原理可編輯課件超聲波在流體中傳輸時，在靜止流體和流動流體中的64橢圓齒輪流量計

橢圓齒輪流量計是直讀累積式儀表，它屬于容積式流量計，用于精密的連續或間斷的測量管道中液體的體積流量。橢圓齒輪流量計的測量精度較高，壓力損失較小，安裝使用也較方便。它特別適合于重油、聚乙烯醇、樹脂等粘度較高介質的流量測量。可編輯課件橢圓齒輪流量計

橢圓齒輪流量計是直讀累積式儀表65

當流體從一側流入橢圓齒輪流量計時，流體推動橢圓齒輪轉動，橢圓齒輪每轉一周所排出的被測介質量為固定值，只要測出橢圓齒輪的旋轉速度，便可知道被測介質的流量。橢圓齒輪流量計測量原理可編輯課件當流體從一側流入橢圓齒輪流量計時，流體推動橢圓66質量流量計

質量流量是指單位時間內，流經封閉管道截面處流體的質量。用來測量質量流量的儀表統稱為質量流量計。質量流量計的主要特點是可直接測量質量流量，與被測介質的溫度、壓力、粘度、密度變化無關。可編輯課件質量流量計

質量流量是指單位時間內，流經封閉管67

科氏力流量計是一種利用流體在振動管中流動而產生與質量流量成正比的科里奧利力的原理來直接測量流量的儀表。電磁驅動器使傳感器以其固有頻率振動，而流量的導入使U形傳感器在科里奧利的作用下產生一種扭曲，在它的左右兩側產生一個相位差，根據科里奧利效應，該相位差與質量流量成正比。科氏力質量流量計測量原理

U形管測量原理圖可編輯課件科氏力流量計是一種利用流體在振動管中流動而產68安裝

質量流量計可安裝在水平或垂直管道上。安裝方向取決于應用場合。一些幾何形狀的質量流量計（直管除外）在某種安裝方向下會聚集一些固體物或氣相物。如果必須垂直安裝且流體自上而下流動，必須采取措施保證氣體不能從傳感器入口管道進入傳感器。可編輯課件安裝質量流量計可安裝在水平或垂直管道上。安裝方69主要知識點歸納如下：1．差壓式流量計是利用節流現象進行流量測量的，常用的節流元件有孔板、噴嘴和文丘里管。當孔板使用日久，入口邊緣被磨損后，會引起傳感器指示值偏低。2．利用浮子靜止的高度與流量之間的關系進行測量的流量計，可以分為玻璃轉子流量計和金屬轉子流量計。3．渦輪流量計是一種將流量轉換為電脈沖信號輸出的流量計。4．電磁流量計是利用電磁感應原理進行測量的。電磁流量計的測量導管內沒有可動部件和節流元件，因而壓力損失很小，但導電率低的介質，如氣體、蒸汽等流量不能用電磁流量計進行測量。5．渦街流量計是根據卡曼渦街原理測量流量的流量計。漩渦頻率的檢測方法有熱敏檢測法、電容檢測法、應力檢測法、超聲檢測法等方法。它沒有移動部件，也沒有污垢問題。6．超聲波流量計具有不阻礙流體流動的特點，可測流體種類很多，不論是非導電的流體、高粘度的流體、漿狀流體，只要能傳輸超聲波的流體都可以進行測量。7．橢圓齒輪流量計是一種容積式流量計，它對被測流體的粘度變化不敏感，特別適合于測量高粘度的流體，并且測量精度較高，壓力損失較小。8．質量流量計是以測量流體流過的質量為依據的流量計。質量流量計分直接式和間接式兩種。任務小結可編輯課件主要知識點歸納如下：任務小結可編輯課件70任務四傳感器在液位檢測系統中的應用1．了解物位的概念及物位傳感器分類；2．掌握差壓式液位計的結構及特點；3．理解電容式物位計的結構及特點；4．理解超聲波液位計的結構及特點；5.理解雷達液位計的結構及特點。可編輯課件任務四傳感器在液位檢測系統中的應用1．了解物位的概念及物位71物位的基本概念物位是液位、料位和界面的總稱。液位指各種容器設備中液體介質液面的高低；料位指固體或顆粒狀物料的堆積高度；界面指兩種不溶液體介質的分界面的高低。根據具體用途分為液位計、料位計和界面計。液位、料位和界位示意圖可編輯課件物位的基本概念物位是液位、料位和界面的總稱。液位指各種容器設72物位傳感器主要類型

(1)直讀式(2)浮力式

(3)差壓式(4)電學式(5)核輻射式

(6)聲學式

(7)其它形式如微波式（雷達液位計）、激光式、射流式、光學式等。可編輯課件物位傳感器主要類型(1)直讀式可編輯課件73差壓式液位計

利用容器中的液位改變時，液柱產生的差壓也相應變化。利用壓力或差壓變送器可以很方便地測量液位，而且能輸出標準電流信號。差壓式液位計測量原理差壓式液位計原理圖可編輯課件差壓式液位計利用容器中的液位改變時，液柱產生74法蘭式差壓變送器

在實際應用中，如果被測介質具有腐蝕性或者含有結晶顆粒以及黏度大、易凝結時，為了防止變送器引壓管被堵塞或腐蝕，一般要采用法蘭式差壓變送器

。可編輯課件法蘭式差壓變送器在實際應用中，如果被測介質具75

法蘭式差壓變送器原理圖可編輯課件法蘭式差壓變送器原理圖可編輯課件76電容式物位計電容式液位計

電容兩極板之間的介質發生變化時，電容量的大小也會發生變化。因此，可通過在電容兩個極板之間介質高度的變化，引起電容量變化的現象來測量液位、料位和兩種不同液體的分界面。電容式液位計是根據圓筒電容器原理進行工作的。

電容式液位計測量原理圖

可編輯課件電容式物位計電容式液位計電容式液位計測量原理圖可編輯課件77如果被測介質為導電性液體時，電極要用絕緣物（如聚乙烯）覆蓋作為中間介質，而液體和外圓筒一起作為外電極。導電液體的液位測量如圖所示。在液體中插入一根帶絕緣套管的電極。由于液體是導電的，容器和液體可視為電容器的一個電極，插入的金屬電極作為另一電極，絕緣套管為中間介質，三者組成圓筒形電容器。可編輯課件如果被測介質為導電性液體時，電極要用絕緣物（如聚乙烯）覆蓋作78電容式料位計用電容式料位計可以測量固體塊狀顆粒體及粉料的料位。當罐內放入被測物料時，由于被測物料介電常數的影響，傳感器的電容量將發生變化，電容量變化的大小與被測物料在罐內高度有關，且成比例變化。檢測出這種電容量的變化就可測定物料在罐內的高度。可編輯課件電容式料位計用電容式料位計可以測量固體塊狀顆粒體及粉料的料79超聲波液位計超聲波液位計是由微處理器控制的數字物位傳感器。在測量中脈沖超聲波由傳感器（換能器）發出，聲波經物體表面反射后被同一傳感器接收，轉換成電信號。并由聲波的發射和接收之間的時間來計算傳感器到被測物體的距離。可編輯課件超聲波液位計超聲波液位計是由微處理器控制的數字物位傳感器。在80單換能器超聲波液位計結構示意圖雙換能器超聲波液位計結構示意圖

可編輯課件單換能器超聲波液位計結構示意圖雙換能器超聲波液位計結構示意圖81雷達液位計雷達液位計和超聲波液位計一樣，也是采用非接觸式測量方法。雷達液位計和超聲波液位計的主要區別是：超聲波液位計用的是聲波，雷達液位計用的是電磁波。相比于超聲波，微波傳播具有：定向傳播、準光學特性、傳輸特性好、對微波吸收與介質的介電常數成比例的特點。可編輯課件雷達液位計雷達液位計和超聲波液位計一樣，也是采用非接觸式測量82雷達液位計工作原理雷達液位計的基本工作原理是：發射—反射—接收。雷達液位計的天線以波束的形式發射極窄的微波脈沖（電磁波信號），這些以光速運行的電磁波經被測對象表面反射回來的回波信號仍由天線接收，電磁波從發射到接收的時間與到液面的距離成正比。可編輯課件雷達液位計工作原理雷達液位計的基本工作原理是：發射—反射—83雷達液位計的安裝注意事項

（1）雷達液位計天線的軸線應與液位的反射表面垂直。天線平行于測量槽壁，利于微波的傳播。（2）槽內的攪拌閥、槽壁的黏附物和階梯等物體，如果在雷達液位計的信號范圍內，會產生干擾的反射波，影響液位測量。在安裝時要選擇合適的安裝位置，以避免這些因素的干擾。安裝位置距槽壁距離應大于30，以免將槽壁上的虛假信號誤做回波信號。（3）喇叭型的雷達液位計的喇叭口要超過安裝孔的內表面一定的距離（>10）。棒式液位計的天線要伸出安裝孔，安裝孔的長度不能超過100。對于圓型或橢圓型的容器，應裝在離中心為（為容器半徑）距離的位置，不可裝在圓型或橢圓型的容器頂的中心處，否則雷達波在容器壁的多重反射后，匯集于容器頂的中心處，形成很強的干擾波，會影響準確測量。（4）對液位波動較大的容器的液位測量，可采用附帶旁通管的液位計，以減少液位波動的影響。（5）接管直徑應小于或等于屏蔽管長度（100或250）。可編輯課件雷達液位計的安裝注意事項（1）雷達液位計天線的軸線應與液位84主要知識點歸納如下：1．物位測量包括液位、料位和界面的測量。物位檢測傳感器種類很多，按照工作原理可以分為直讀式、浮力式、差壓式、電學式、輻射式、聲學式、微波式、光學式等幾種類型。2．差壓式液位計是利用差壓變送器構成液位顯示和控制系統，應用時要考慮零點遷移的問題。3．為了解決測量具有腐蝕性或含有結晶顆粒以及黏度大、易凝固等液體液位時引壓管線被腐蝕、被堵塞的問題，應使用在導壓管入口處加隔離膜盒的法蘭式差壓變送器。法蘭式差壓變送器按結構形式可以分為單法蘭和雙法蘭兩種。4．利用物料介電常數恒定時，極間電容正比于物位的原理，可構成電容式物位計。其特點時無可動部件，與物料密度無關，但要求物料的與空氣的介電常數差別很大，且需用高頻電路。5．雷達液位計和超聲波液位計都采用非接觸式測量方法。雷達液位計和超聲波液位計的主要區別是：超聲波液位計用的是聲波，雷達液位計用的是電磁波。任務小結可編輯課件主要知識點歸納如下：任務小結可編輯課件85項目三自動化生產線中傳感器的應用可編輯課件項目三自動化生產線中傳感器的應用可編輯課件86Contents光電式傳感器及其應用1電感傳感器及其應用2電容傳感器及其應用3磁性傳感器及其應用4可編輯課件Contents光電式傳感器及其應用1電感傳感器及其應用287光電式傳感器及其應用

光電式傳感器是以光電器件作為轉換元件的傳感器。光電效應和光電器件

光電器件是將光能轉換為電能的一種傳感器件，它是構成光電式傳感器最主要的部件。光電效應是指光照在某些物質上時，物質的電子吸收光子的能量而發生相應的電效應現象。可編輯課件光電式傳感器及其應用光電式傳感器是以光電器件作為88光電效應和光電器件1．光電管當光電管的陰極受到適當波長的光線照射時便發射電子，電子被帶正電位的陽極所吸引，在光電管內就有電子流，在外電路中便產生了電流。

光電管和光電倍增管的結構可編輯課件光電效應和光電器件1．光電管可編輯課件89光電效應和光電器件2．光敏電阻光敏電阻又稱光導管，它幾乎都是用半導體材料制成的光電器件。

光敏電阻的結構光敏電阻的工作原理圖可編輯課件光電效應和光電器件2．光敏電阻可編輯課件90光電效應和光電器件光敏電阻的基本特性（1）伏安特性在一定照度下，流過光敏電阻的電流與光敏電阻兩端的電壓的關系稱為光敏電阻的伏安特性。

光敏電阻的伏安特性可編輯課件光電效應和光電器件光敏電阻的基本特性可編輯課件91光電效應和光電器件光敏電阻的基本特性（2）光譜特性光敏電阻的相對光敏靈敏度與入射波長的關系稱為光譜特性，亦稱為光譜響應。

光敏電阻的光譜特性可編輯課件光電效應和光電器件光敏電阻的基本特性可編輯課件92光電效應和光電器件光敏電阻的基本特性（3）溫度特性溫度變化影響光敏電阻的光譜響應，同時，光敏電阻的靈敏度和暗電阻都要改變，尤其是響應于紅外區的硫化鉛光敏電阻受溫度影響更大。

光敏電阻的光譜溫度特性可編輯課件光電效應和光電器件光敏電阻的基本特性可編輯課件93光電效應和光電器件3.光敏二極管和光敏三極管

光敏二極管的結構與一般二極管相似。它裝在透明玻璃外殼中，其PN結裝在管的頂部，可以直接受到光照射。光敏三極管也成為光敏晶體管，它與一般晶體管結構很相似，具有兩個PN結，只是它的發射極一邊做得很大，以擴大光的照射面積。

光敏二極管結構示意圖和符號光敏三極管的結構示意圖和基本電路可編輯課件光電效應和光電器件3.光敏二極管和光敏三極管可編輯課件94光電效應和光電器件光敏二極管和光敏三極管的基本特性（1）伏安特性圖為硅光敏管在不同照度下的伏安特性曲線。可見，光敏三極管的光電流比相同管型的二極管大上百倍。

可編輯課件光電效應和光電器件光敏二極管和光敏三極管的基本特性可編輯課件95光電效應和光電器件光敏二極管和光敏三極管的基本特性（2）光譜特性光敏二極管和光敏三極管的光譜特性曲線如圖所示。可以看出，硅的峰值波長約為0.9μm，鍺的峰值波長約為1.5μm，此時靈敏度最大，而當入射光的波長增加或縮短時，相對靈敏度也下降。

可編輯課件光電效應和光電器件光敏二極管和光敏三極管的基本特性可編輯課件96光電效應和光電器件光敏二極管和光敏三極管的基本特性（3）溫度特性

光敏三極管的溫度特性是指其暗電流及光電流與溫度的關系。光敏三極管的溫度特性曲線如圖所示。

可編輯課件光電效應和光電器件光敏二極管和光敏三極管的基本特性可編輯課件97光電效應和光電器件4.光電池

光電池是一種直接將光能轉換為電能的光電器件。光電池的工作原理是基于光生伏特效應。

光電池工作原理可編輯課件光電效應和光電器件4.光電池可編輯課件98光電效應和光電器件光電池的基本特性（1）光譜特性

光電池對不同波長的光的靈敏度是不同的。圖為硅光電池和硒光電池的光譜特性曲線。從圖中可知，不同材料的光電池，光譜響應峰值所對應的入射光波長是不同的。可見硅光電池可以在很寬的波長范圍內得到應用。

可編輯課件光電效應和光電器件光電池的基本特性可編輯課件99光電效應和光電器件光電池的基本特性（2）光照特性

光電池在不同光照度下，光電流和光生電動勢是不同的，它們之間的關系就是光照特性。圖為硅光電池的開路電壓和短路電流與光照的關系曲線。從圖中看出，短路電流與光照強度成線性關系，開路電壓與光照度的關系是非線性。因此光把電池作為測量元件時，應把它當作電流源的形式來使用，不能用作電壓源。

可編輯課件光電效應和光電器件光電池的基本特性可編輯課件100光電效應和光電器件光電池的基本特性（3）溫度特性

光電池的溫度特性是描述光電池的開路電壓和短路電流隨溫度變化的情況。光電池的溫度特性如圖所示。從圖中看出，開路電壓隨溫度升高而下降的速度較快，而短路電流隨溫度升高而緩慢增加。由于溫度對光電池的工作有很大影響，因此把它作為測量器件應用時，最好能保證溫度恒定或采取溫度補償措施。

可編輯課件光電效應和光電器件光電池的基本特性可編輯課件101光電效應和光電器件5.光電耦合器件光電耦合器件是由發光元件（如發光二極管）和光電接收元件合并使用，以光作為媒介傳遞信號的光電器件。光電耦合器的發光和接收元件都封裝在一個外殼內，一般有金屬封裝和塑料封裝兩種。耦合器常見的組合形式如圖所示。可編輯課件光電效應和光電器件5.光電耦合器件可編輯課件102光電效應和光電器件6.光電傳感器應用（1）光電式接近開關光電傳感器利用光的各種性質檢測物體的有無和表面狀態的變化等。其中輸出形式為開關量的傳感器為光電式接近開關。光電式接近開關主要由光發射器和光接收器構成。可編輯課件光電效應和光電器件6.光電傳感器應用可編輯課件103光電效應和光電器件6.光電傳感器應用（2）光電式緯線探測器光電式緯線探測器是應用于噴氣織機上，判斷緯線是否斷線的一種探測器。圖為光電式緯線探測器原理電路圖。（3）煙塵濁度監測儀（4）條形碼掃描筆（5）產品計數器（6）測量轉速可編輯課件光電效應和光電器件6.光電傳感器應用可編輯課件104光電式傳感器及其應用

光電式傳感器是以光電器件作為轉換元件的傳感器。紅外傳感器

紅外技術是在最近幾十年中發展起來的一門新興技術。它已在科技、國防和工農業生產等領域獲得了廣泛的應用。可編輯課件光電式傳感器及其應用光電式傳感器是以光電器件作為105紅外傳感器1．紅外輻射紅外輻射俗稱紅外線，它是一種不可見光，由于是位于可見光中紅色光以外的光線，故稱紅外線。它的波長范圍大致在0.76~1000μm，紅外線在電磁波譜中的位置如圖所示。

可編輯課件紅外傳感器1．紅外輻射可編輯課件106紅外傳感器2．紅外探測器紅外傳感器一般由光學系統、探測器、信號調理電路及顯示系統等組成。紅外探測器是紅外傳感器的核心。紅外探測器種類很多，常見的有兩大類：熱探測器和光子探測器。

可編輯課件紅外傳感器2．紅外探測器可編輯課件107紅外傳感器3．紅外傳感器的應用（1）紅外測溫儀

紅外測溫儀是利用熱輻射體在紅外波段的輻射通量來測量溫度的。當物體的溫度低于1000℃時，它向外輻射的不再是可見光而是紅外光了，可用紅外探測器檢測溫度。

紅外測溫儀原理框圖可編輯課件紅外傳感器3．紅外傳感器的應用可編輯課件108紅外傳感器3．紅外傳感器的應用（2）紅外線氣體分析儀

紅外線氣體分析儀是根據氣體對紅外線具有選擇性的吸收的特性來對氣體成分進行分析的。不同氣體的吸收波段（吸收帶）不同，下圖給出了幾種氣體對紅外線的透射光譜。

可編輯課件紅外傳感器3．紅外傳感器的應用可編輯課件109項目小結

主要知識點歸納如下：1．光電傳感器是把光信號轉變成為電信號的器件。光電傳感器一般由光源、光學通路和光電元件三部分組成。2．光電效應是指光照在某些物質上時，物質的電子吸收光子的能量而發生相應的電效應現象。光電效應可以分為外光電效應、內光電效應和光生伏特效應三種。3．光電管、光電倍增管屬于外光電效應類光電器件。光敏電阻屬于內光電效應類光電器件。光電池屬于光生伏特效應類光電器件。4．紅外傳感器一般由光學系統、探測器、信號調理電路及顯示系統等組成。紅外探測器常見的有兩大類：熱探測器和光子探測器。5．光纖傳感器可以分為功能型（傳感型）傳感器和非功能型（傳光型）傳感器兩大類。6．當光線在光纖端面中心的入射角θ小于臨界入射角θC時，光線就不會透射出界面，而全部被反射。光在界面上經無數次反射，呈鋸齒形狀路線在纖芯內向前傳播，最后從光纖的另一端傳出，這就是光纖的傳光原理。7．光纖型傳感器由光纖檢測頭、光纖放大器兩部分組成。8．構成CCD的基本單元是MOS電容器，CCD固態圖像傳感器由感光部分和移位寄存器可編輯課件項目小結主要知識點歸納如下：可編輯課110光電式傳感器及其應用

光電式傳感器是以光電器件作為轉換元件的傳感器。光纖傳感器

光纖傳感器是20世紀70年代中期發展起來的一門新技術，它是伴隨著光纖及光通信技術的發展而逐步形成的。它能用于溫度、壓力、應變、位移、速度、加速度、磁、電、聲和PH值等各種物理量的測量，具有極為廣泛的應用前景。可編輯課件光電式傳感器及其應用光電式傳感器是以光電器件作為111光纖傳感器1.光纖的結構和傳輸原理（1）光纖的結構光導纖維簡稱為光纖，目前基本上還是采用石英玻璃，其結構如下圖所示。中心的圓柱體叫纖芯（芯子），圍繞著纖芯的圓形外層叫做包層。纖芯和包層主要由不同摻雜的石英玻璃制成。光纖的導光能力取決于纖芯和包層的性質，而光纖的機械強度由保護套維持。可編輯課件光纖傳感器1.光纖的結構和傳輸原理可編輯課件112光纖傳感器1.光纖的結構和傳輸原理（2）光纖的傳光原理光在空間是直線傳播的。在光纖中，光的傳輸限制在光纖中，并隨光纖能傳送到很遠的距離，光纖的傳輸是基于光的全內反射。當光線以各種不同角度入射到光纖纖芯與包層的交界面時，光線在該處有一部分透射，一部分反射。當光纖的直徑比光的波長大很多時，可以用幾何光學的方法來說明光在光纖內的傳播。設有一段圓柱形光纖，如下圖所示，它的兩個端面均為光滑的平面。可編輯課件光纖傳感器1.光纖的結構和傳輸原理可編輯課件113光纖傳感器2.光纖傳感器的應用（1）光纖式光電接近開關光纖型傳感器由光纖檢測頭、光纖放大器兩部分組成，放大器和光纖檢測頭是分離的兩個部分，光纖檢測頭的尾端部分分成兩條光纖，使用時分別插入放大器的兩個光纖孔。光纖傳感器組件如下圖所示。可編輯課件光纖傳感器2.光纖傳感器的應用可編輯課件114光纖傳感器2.光纖傳感器的應用（2）光纖加速度傳感器光纖加速度傳感器的組成結構如下圖所示。它是一種簡諧振子的結構形式。激光束通過分光板后分為兩束光，透射光作為參考光束，反射光作為測量光束。當傳感器感受加速度時，由于質量塊M對光纖的作用，從而使光纖被拉伸，引起光程差的改變。相位改變的激光束由單模光纖射出后與參考光束會合產生干涉效應。可編輯課件光纖傳感器2.光纖傳感器的應用可編輯課件115光纖傳感器2.光纖傳感器的應用（3）光纖溫度傳感器光纖溫度傳感器是目前僅次于加速度、壓力傳感器而廣泛使用的光纖傳感器。下圖為光強調制型傳感器的結構原理圖，它的敏感元件是一個半導體光吸收器，光纖用來傳輸信號。傳感器是由半導體光吸收器、光纖、發射光源和包括光控制器在內的信號處理系統等組成。廣泛應用于高壓電力裝置中的溫度測量等特殊場合。可編輯課件光纖傳感器2.光纖傳感器的應用可編輯課件116任務小結

主要知識點歸納如下：1．光電傳感器是把光信號轉變成為電信號的器件。光電傳感器一般由光源、光學通路和光電元件三部分組成。2．光電效應是指光照在某些物質上時，物質的電子吸收光子的能量而發生相應的電效應現象。光電效應可以分為外光電效應、內光電效應和光生伏特效應三種。3．光電管、光電倍增管屬于外光電效應類光電器件。光敏電阻屬于內光電效應類光電器件。光電池屬于光生伏特效應類光電器件。4．紅外傳感器一般由光學系統、探測器、信號調理電路及顯示系統等組成。紅外探測器常見的有兩大類：熱探測器和光子探測器。5．光纖傳感器可以分為功能型（傳感型）傳感器和非功能型（傳光型）傳感器兩大類。6．當光線在光纖端面中心的入射角θ小于臨界入射角θC時，光線就不會透射出界面，而全部被反射。光在界面上經無數次反射，呈鋸齒形狀路線在纖芯內向前傳播，最后從光纖的另一端傳出，這就是光纖的傳光原理。7．光纖型傳感器由光纖檢測頭、光纖放大器兩部分組成。8．構成CCD的基本單元是MOS電容器，CCD固態圖像傳感器由感光部分和移位寄存器組成。可編輯課件任務小結主要知識點歸納如下：可編輯課117電感傳感器及其應用

電感式傳感器利用電磁感應原理將被測非電量如位移、壓力、流量、振動等轉換成線圈自感量L或互感量M的變化，再由測量電路轉換為電壓或電流的變化量輸出的裝置。

優點：結構簡單，工作可靠，測量精度高，零點穩定，輸出功率較大。缺點：靈敏度、線性度和測量范圍相互制約，傳感器自身頻率響應低，不適用于快速動態測量。可編輯課件電感傳感器及其應用電感式傳感器利用電磁感應原理將118電感傳感器及其應用1.變磁阻式電感傳感器（1）工作原理變磁阻式傳感器的結構如下圖所示。它由線圈、鐵芯和銜鐵三部分組成。鐵芯和銜鐵由導磁材料如硅鋼片或坡莫合金制成，在鐵芯和銜鐵之間有氣隙，氣隙厚度為δ，傳感器的運動部分與銜鐵相連。可編輯課件電感傳感器及其應用1.變磁阻式電感傳感器可編輯課件119電感傳感器及其應用1.變磁阻式電感傳感器（3）測量電路設電感傳感器初始氣隙為δ0，初始電感量為L0，銜鐵位移引起的氣隙變化量為Δδ，L與δ之間是非線性關系，特性曲線如下圖所示。可編輯課件電感傳感器及其應用1.變磁阻式電感傳感器可編輯課件120電感傳感器及其應用1.變磁阻式電感傳感器（3）測量電路交流電橋式測量電路變壓器式交流電橋諧振式測量電路可編輯課件電感傳感器及其應用1.變磁阻式電感傳感器交流電橋式測量電路121電感傳感器及其應用1.變磁阻式電感傳感器（4）變磁阻式傳感器的應用下圖所示是變隙電感式壓力傳感器的結構圖。它由膜盒、鐵芯、銜鐵及線圈等組成，銜鐵與膜盒的上端連在一起。變隙電感式壓力傳感器結構圖變隙式差動電感壓力傳感器可編輯課件電感傳感器及其應用1.變磁阻式電感傳感器變隙電感式壓力傳感122電感傳感器及其應用2.差動變壓器式傳感器（1）工作原理螺線管式差動變壓器結構如圖所示，它由初級線圈，兩個次級線圈和插入線圈中央的圓柱形鐵芯等組成。螺線管式差動變壓器結構差動變壓器等效電路可編輯課件電感傳感器及其應用2.差動變壓器式傳感器螺線管式差動變壓器123電感傳感器及其應用2.差動變壓器式傳感器（2）差動變壓器式傳感器測量電路差動整流電路差動整流電路具有結構簡單，不需要考慮相位調整和零點殘余電壓的影響，分布電容影響小和便于遠距離傳輸等優點，因而獲得廣泛應用。可編輯課件電感傳感器及其應用2.差動變壓器式傳感器可編輯課件124電感傳感器及其應用2.差動變壓器式傳感器（2）差動變壓器式傳感器測量電路相敏檢波電路

可編輯課件電感傳感器及其應用2.差動變壓器式傳感器可編輯課件125電感傳感器及其應用2.差動變壓器式傳感器（3）差動變壓式傳感器的應用差動變壓器式傳感器可以直接用于位移測量，也可以測量與位移有關的任何機械量，如振動、加速度、應變、比重、張力和厚度等。圖為差動變壓器式加速度傳感器的結構示意圖。它由懸臂梁1和差動變壓器2構成。可編輯課件電感傳感器及其應用2.差動變壓器式傳感器可編輯課件126電感傳感器及其應用3.電渦流式傳感器（2）電渦流式傳感器的應用低頻透射式渦流厚度傳感器透射式渦流厚度傳感器原理圖可編輯課件電感傳感器及其應用3.電渦流式傳感器透射式渦流厚度傳感器原127電感傳感器及其應用3.電渦流式傳感器（2）電渦流式傳感器的應用高頻反射式渦流厚度傳感器高頻反射式渦流測厚儀原理圖可編輯課件電感傳感器及其應用3.電渦流式傳感器高頻反射式渦流測厚儀原128電感傳感器及其應用3.電渦流式傳感器（2）電渦流式傳感器的應用電渦流式轉速傳感器電渦流式轉速傳感器工作原理圖可編輯課件電感傳感器及其應用3.電渦流式傳感器電渦流式轉速傳感器工作129電感傳感器及其應用3.電渦流式傳感器（2）電渦流式傳感器的應用電感式接近開關電感式接近開關是利用電渦流效應制造的傳感器。安裝距離注意說明可編輯課件電感傳感器及其應用3.電渦流式傳感器安裝距離注意說明可編輯130任務小結

主要知識點歸納如下：1．電感式傳感器以電和磁為媒介，利用磁場變換引起線圈的自感量或者互感量的變化，把非電量轉換為電量的裝置。電感式傳感器可分為自感式、互感式和電渦流式三種。2．差動變壓器式傳感器，銜鐵位于中心位置時輸出電壓為零，而實際上差動變壓器輸出電壓不為零，這個不為零的電壓稱為零點殘余電壓。3．相敏檢波電路可區別差動變壓器測量位移時位移方向還可以消除零點殘余電壓。4．交流電橋的平衡條件為相對橋臂阻抗值乘積相等。半橋電路比單橋電路靈敏度提高一倍，全橋電路是單橋電路靈敏度的4倍。5．把被測的非電量變化轉換為線圈互感量變化的傳感器稱為互感式傳感器。6．根據電渦流效應制成的傳感器稱為電渦流式傳感器。電渦流傳感器可分為高頻反射式和低頻透射式兩類。可編輯課件任務小結主要知識點歸納如下：可編輯課131電容傳感器及其應用電容式傳感器是一種將待測非電量轉換成電容變化量的器件，具有體積小，功耗低，靈敏度高等優點，被廣泛應用于加速度、角速度、壓力等各種非電量的測量。圖為常見電容傳感器外形圖。

電容傳感器外形圖可編輯課件電容傳感器及其應用電容式傳感器是一種將待測非電132電容傳感器及其應用1.電容式傳感器工作原理（1）變極距型電容傳感器變極距型電容式傳感器的ε和A為常數，當傳感器初始極距變化時傳感器的輸出特性不是線性關系，變極距型電容式傳感器只有在極距很小時，才有近似的線性輸出。

一般變極板間距離電容式傳感器的起始電容在20～100pF之間，極板間距離在25～200μm的范圍內，最大位移應小于間距的1/10，故在微位移測量中應用最廣。安裝距離注意說明可編輯課件電容傳感器及其應用1.電容式傳感器工作原理安裝距離注意說明133電容傳感器及其應用1.電容式傳感器工作原理（2）變面積型電容式傳感器變面積型電容傳感器原理結構示意圖如左圖所示。這種形式的傳感器其電容量C與水平位移Δx是線性關系。右圖3.56是電容式角位移傳感器原理圖。可編輯課件電容傳感器及其應用1.電容式傳感器工作原理可編輯課件134電容傳感器及其應用1.電容式傳感器工作原理（3）變介電常數型電容式傳感器左圖是一種變極板間介質的電容式傳感器用于測量液位高低的結構原理圖。右圖是一種常用的結構型式。可編輯課件電容傳感器及其應用1.電容式傳感器工作原理可編輯課件135電容傳感器及其應用2.電容式傳感器的測量電路（1）調頻測量電路調頻測量電路把電容式傳感器作為振蕩器諧振回路的一部分。當輸入量導致電容量發生變化時，振蕩器的振蕩頻率就發生變化。調頻測量電路原理框圖如圖所示。可編輯課件電容傳感器及其應用2.電容式傳感器的測量電路可編輯課件136電容傳感器及其應用2.電容式傳感器的測量電路（2）運算放大器式電路調頻測量電路把電容式傳感器作為振蕩器諧振回路的一部分。當輸入量導致電容量發生變化時，振蕩器的振蕩頻率就發生變化。調頻測量電路原理框圖如圖所示。可編輯課件電容傳感器及其應用2.電容式傳感器的測量電路可編輯課件137電容傳感器及其應用2.電容式傳感器的測量電路（3）二極管雙T型交流電橋如圖所示是二極管雙T型交流電橋電路原理圖。e是高頻電源，它提供幅值為Ui的對稱方波，VD1、VD2為特性完全相同的兩個二極管，R1=R2=R，C1、C2為傳感器的兩個差動電容。當傳感器沒有輸入時，C1=C2。可編輯課件電容傳感器及其應用2.電容式傳感器的測量電路可編輯課件138電容傳感器及其應用2.電容式傳感器的測量電路（3）二極管雙T型交流電橋如圖所示是二極管雙T型交流電橋電路原理圖。e是高頻電源，它提供幅值為Ui的對稱方波，VD1、VD2為特性完全相同的兩個二極管，R1=R2=R，C1、C2為傳感器的兩個差動電容。當傳感器沒有輸入時，C1=C2。可編輯課件電容傳感器及其應用2.電容式傳感器的測量電路可編輯課件139電容傳感器及其應用3.電容式傳感器的應用（1）電容式加速度傳感器如圖所示為差動式電容加速度傳感器結構圖。它有兩個固定極板（與殼體絕緣），中間有一用彈簧片支撐的質量塊，此質量塊的兩個端面經過磨平拋光后作為可動極板（與殼體電連接）。可編輯課件電容傳感器及其應用3.電容式傳感器的應用可編輯課件140電容傳感器及其應用3.電容式傳感器的應用（2）差動式電容測厚傳感器如圖所示為頻率型差動式電容測厚傳感器系統組成框圖。將被測電容C1、C2作為各變換振蕩器的回路電容，振蕩器的其它參數為固定值，等效電路如圖右圖所示。可編輯課件電容傳感器及其應用3.電容式傳感器的應用可編輯課件141電容傳感器及其應用3.電容式傳感器的應用（3）電容式接近開關

電容式接近開關是一種具有開關量輸出的位置傳感器，其外形如圖所示。電容式接近開關不但可以檢測金屬物體，還可以檢測非金屬物體、絕緣的液體或粉狀物等。電容式接近開關常用于自動化生產線上檢測產品流向，控制產品在生產線上的傳輸。可以檢測工件，也可以用于生產線中行程控制和限位保護。可編輯課件電容傳感器及其應用3.電容式傳感器的應用可編輯課件142任務小結

主要知識點歸納如下：1．電容式傳感器利用了將非電量的變化轉換為電容量的變化來實現對物理量的測量。2．電容式傳感器可分為變極距型、變面積型、變介電常數型三類。3．電容轉換電路有調頻電路、運算放大器式電路、二極管雙T型交流電橋、脈沖寬度調制電路等。可編輯課件任務小結主要知識點歸納如下：可編輯課件143磁性傳感器及其應用

在自動化生產線中經常會用到氣缸作為執行機構，但是在生產線工作過程中，需要隨時檢測氣缸活塞的位置，所以需要磁性開關和氣缸配合將活塞的位置信息輸入給控制器。氣缸磁性開關是用來檢測氣缸活塞位置的，即檢測活塞的運動行程的。可編輯課件磁性傳感器及其應用在自動化生產線中經常會用到氣缸144磁性傳感器及其應用1.磁控開關

磁控開關由永久磁鐵和干簧管兩部分組成，如左圖所示。干簧管又稱舌簧管，其構造是在充滿惰性氣體的密封玻璃管內封裝2個或2個以上金屬簧片。

將磁控開關安裝在氣缸的兩端，當隨氣缸移動的磁環靠近感應開關時，感應開關的兩根磁簧片被磁化而使觸點閉合，產生電信號；當磁環離開磁性開關后，舌簧片失磁，觸點斷開，電信號消失。這樣可以檢測到氣缸的活塞位置從而控制相應的電磁閥動作。如右圖所示。可編輯課件磁性傳感器及其應用1.磁控開關可編輯課件145磁性傳感器及其應用2.霍爾式傳感器（1）霍爾效應及霍爾元件

霍爾效應置于磁場中的靜止載流導體，當它的電流方向與磁場方向不一致時，載流導體上平行于電流和磁場方向上的兩個面之間產生電動勢，這種現象稱霍爾效應。該電勢稱霍爾電勢。如圖所示。可編輯課件磁性傳感器及其應用2.霍爾式傳感器可編輯課件