10.3 传感器 教学讲义 -2023-2024学年高一下学期（中职）物理（高教版·第3版）《电工电子技术与技能》

【课题】 10.3 传感器 【教学目标】 了解传感器的基本原理及其应用。 【教学重点】 传感器的基本原理。 【教学难点】 传感器的应用。 【教学过程】 【一、复习】 变颜器的应用。 【二、引入新课】 自动门、声控灯的控制。 【三、讲授新课】 10.3.1传感器 传感器：将非电能转换成电能的器件称为传感器，若转换为标准信号（如4mA~20mA),则这 种传感器称为变送器。 传感器是测量装置，它的输入量是某一被测量，可以是物理量，也可以是化学量等，它的输出量 是某种物理量，这种物理量应该是便于传输、转换、处理、显示，这种量可以是气、光、电物理量， 主要是电物理量。输出量和输入量之间有准确的对应关系，且应有较高的精度。 10.3.2传感器的组成 传感器的组成框图如图107所示。 被测量敏感元件 电量传感元件电参量测显转换电路电量， 图10.7传感器组成的框图 (1)敏感元件的作用：是直接感受被测量的元件，即被测量通过敏感元件转换成与被测量有确定关 系，且易于转换的非电量。 (2)传感元件的作用：也称为转换元件，是将敏感元件输出的非电量转换成电参数再进行输出。 (3)测量转换电路的作用：将常规元件输出的电参量转换成易于处理的电压、电流或频率量。 10.3.3传感器的分类 传感器的分类如表10.1所示。 表10.1 传感器的分类 应用 温度测量 场合 力检测 液位检测 位置传感 线位移检测 角位移检测 电阻线性位移 金属热电阻传感器 电阻应变片 传感器 电容传感器 金属物体近 传感器 距离传感器 旋转角编码器 传感器 光栅位移传感器 类型 磁性物体位 热电偶传感器 压电传感器 磁性位移传感器 超声波传感器 置传感器 旋转变压器 热敏电阻传感器 电感传感器 光电传感器 容栅位移传感器 10.3.4传感器的应用 1液位检测 液位检测可以使用电容液位传感器或超声波传感器实现。电容液位传感器是利用被测物质的不同 介电常数将液位变化转换成电容变化进行测量的。 电容传感器分为三类：变极距式、变面积式、变介电常数式。 电容液位或料位检测传感器属于变介电常数式。如图10.9为电容液位传感器的原理图。 (a)同轴双金属管 (b)金属管外套聚四氟乙烯套管式 图10.9电容液位传感器 在图10.9()中，当被测绝缘液体的液面在同轴双金属管的两个电极之间上下变化时，引起两 个电极间不同介电常数介质（上面是空气，下面为非导电液体）高度的变化，从而导致总电容的变化。 图109(b)所示为测量导电液体液位的电容传感器示意图，当被测介质是导电的液体时，内电 极应采用金属管外套聚四氟乙烯套管式电极，外电极就是容器内的导电介质本身。 2金属材料厚度测量 电容测厚仪可用来测量金属材料的厚度，图1010所示为测量厚度的电容测厚仪示意图。 轧辊 电容极板 金属带材 传动轮 传动轮 图10.10电容测厚仪 在被测金属带材的上下两侧各放置一块面积相等且与带材距离相等的极板，这样极板与带材就形 成了两个电容器。把两块极板用导线连接起来就成为一个极板，而金属带材就是电容器的另一个极板。 如果带材厚度发生变化，则引起电容的变化。用交流电桥将电容的变化检测出来并经过放大，即可由 电容测厚仪显示出带材厚度的变化。 【四、小结】 1.了解传感器的作用及组成。 2.了解传感器的分类及应用。 【五、习题】 一、是非题：3、4：三、填空题：5。 2