专题四 气敏、湿敏电阻传感器（课件）-山东省职教高考《传感器及应用》（高教版）专题复习讲练测

专题四.气敏、湿敏电阻传感器 《传感器及应用》（高教版） 专题复习讲练测 1 目录 01 考纲解读 03 考题讲解 05 归纳小结 02 知识点梳理 04 课内练习 2 常见考点： 1. 气敏电阻传感器工作原理：气敏电阻传感器通过检测特定气体浓度的变化来改变其电阻值，从而输出相应的电信号。 2. 湿敏电阻传感器工作原理：湿敏电阻传感器的电阻值会随环境湿度变化而变化，通常湿度增加会导致电阻减小。 3. 电感式传感器工作原理：电感式传感器通过检测电感量的变化来测量物理量，如位移、速度等。4.差动变压器式传感器工作原理：通过检测差动变压器的输出电压变化来测量位移。其输出信号与位移成线性关系。 一.考纲解读 3 一.考纲解读 考试要求 01 2.能够解释和应用这些传感器在实际中的典型应用，如烟雾报警器的制作与调试。 02 3.掌握传感器的基本特性，如灵敏度、线性范围以及测量转换电路。 03 1.理解并掌握气敏电阻传感器、湿敏电阻传感器和差动变压器式传感器的工作原理。 4 易考题型： 1. 选择题：理解并掌握气敏电阻传感器、湿敏电阻传感器和差动变压器式传感器的工作原理。 2. 解答题：掌握传感器的基本特性，如灵敏度、线性范围以及测量转换电路。 3. 应用题：能够解释和应用这些传感器在实际中的典型应用，如烟雾报警器的制作与调试。 一.考纲解读 5 知识点思维导图 二.知识点梳理和重点概念复习 6 知识点梳理： 气敏电阻传感器 气敏电阻传感器是一种能把某种气体的成分、浓度等参数转换成电阻变化量再转换为电流、电压信号的传感器，它的传感元件是气敏电阻。气敏电阻一般是用 SnO2、ZnO2或 Fe2O3等金属氧化物粉料并加人少量催化剂及添加剂，按一定比例绕结而成的半导体器件。 表2-5 是几种常用 MQN 型气敏半导体器件的主要特性，它们用来测量可燃性气体。图2-18 是 MQN 型气敏电阻的外形、结构及测量电路。 二.知识点梳理和重点概念复习 7 知识点梳理： 二.知识点梳理和重点概念复习 8 知识点梳理： 湿敏电阻传感器 湿度的检测与控制在现代科研、生产、生活中的地位越来越重要。例如，许多储物仓库在湿度超过某一程度时，物品易发生变质或霉变现象;居室的湿度希望适中;而纺织厂要求车间的相对湿度保持在 (6075)%;在农业生产中的温室育苗、食用菌培养、水果保鲜等都需要对湿度进行检测和控制。湿度有绝对湿度和相对湿度之分。检测湿度的手段很多，如毛发湿度计、干湿球湿度计、微波湿度计、电容湿度计、电阻湿度计等.图 2-19 是陶瓷湿敏电阻传感器的结构、外形及测量转换电路框图，它主要用于测量空气的相对湿度。 二.知识点梳理和重点概念复习 9 知识点梳理： 电感式传感器简述 (1)电感式传感器具有结构简单、分辨率好和测量精度高等一系列优点。它的主要缺点是响应较慢，不宜作快速动态测量。它应用很广，可用来测量位移、压力、振动等参数。 (2)电感式传感器可分为自感式、互感式、电涡流式三大类。自感式传感器是把被测量转换为线圈的自感变化;互感式传感器是把被测量转换为线圈间的互感变化，传感器本身是一个变压器:电涡流式传感器是把被测量转换为线圈的阻抗变化。人们习惯上讲的电感式传感器通常是指自感式传感器，而互感式传感器由于利用了变压器原理，又往往做成差动形式，故常称为差动变压器式传感器。 二.知识点梳理和重点概念复习 10 知识点梳理： 差动变压器式传感器的工作原理 差动变压器的结构原理如图 2-22 所示，它主要由一个线框和一个铁心组成。在线框上绕有一组初级线圈作输人线圈 (或称一次线圈)。在同一线框上另绕两组完全对称的次级线圈作输出线圈(或称二次线圈)，它们反向串联组成差动输出形式。理想差动变压器的原理如图2-23 所示。 二.知识点梳理和重点概念复习 11 知识点梳理： 差动变压器式传感器的基本特性 1.灵敏度 差动变压器的灵敏度是指差动变压器在单位电压励磁下，铁心移动一单位距离时的输出电压:以mV/(mm·V)表示。一般差动变压器的灵做度大于50 mV/(mm·V)。影响灵敏度的因素有:电源电压和频率，差动变压器一、二次线圈的匝数比，衔铁直径与长度、材料质量，环境温度，负载电阻等。 2.线性范围 理想的差动变压器输出电压应与衔铁位移成线性关系，实际上由于衔铁的直径、长度、材质和线圈骨架的形状、大小的不同等均对线性有直接影响。差动变压器一般线性范围约为线圈骨架长度的 1/10 ~1/4。由于差动变压器中间部分磁场是均匀的且较强，所以只有中间部分线性较好。 二.知识点梳理和重点概念复习 12 知识点梳理： 测量转换电路 差动变压器的电压是交流电压，它与衔铁位移成正比，其输出电压如用交流电压表来测量同样无法判别衔铁移动方向。所以在差动变压器测量转换电路中常采用差动相敏检波电路。但最常用的测量转换电路是比较简单的差动整流电路，几种典型电路如图 2-25 所示。 二.知识点梳理和重点概念复习 13 重点概念复习： 1.气敏电阻传感器：气敏电阻传感器是一种能把某种气体的成分、浓度等参数转换成电阻变化量再转换为电流、电压信号的传感器，它的传感元件是气敏电阻。 2.电感式传感器：电感式传感器具有结构简单、分辨率好和测量精度高等一系列优点。它的主要缺点是响应较慢，不宜作快速动态测量。它应用很广，可用来测量位移、压力、振动等参数。 3.差动变压器：差动变压器主要由一个线框和一个铁心组成。在线框上绕有一组初级线圈作输人线圈 (或称一次线圈)。在同一线框上另绕两组完全对称的次级线圈作输出线圈(或称二次线圈)，它们反向串联组成差动输出形式。 二.知识点梳理和重点概念复习 14 1. 在湿敏电阻传感器中，为了减少温度对湿度测量的影响，可以采取以下哪种措施？ A. 增加传感器的灵敏度 B. 采用温度补偿技术 C. 使用更大的电阻 D. 减少电源电压 解析: 为了减少温度对湿度测量的影响，通常采用温度补偿技术，因此选B。 三.常考习题练习与讲解 选择题 15 2.在气敏传感器的制作过程中，如果需要提高传感器的响应速度，可以采用以下哪种方法？ A. 增加敏感材料的厚度 B. 减少敏感材料的厚度 C. 增大电源电压 D. 增加传感器的尺寸 解析: 减少敏感材料的厚度可以提高传感器的响应速度，因此选B。 三.常考习题练习与讲解 选择题 16 3.差动变压器式传感器的测量转换电路中，最常用的信号处理方法是： A. 信号放大 B. 信号滤波 C. 信号平均 D. 信号调制 解析: 在测量转换电路中，信号放大是最常用的信号处理方法之一，因此选A。 三.常考习题练习与讲解 选择题 17 4.湿敏电阻传感器在实际应用中，如果测量湿度范围超出线性范围，会导致： A. 测量误差增大 B. 传感器损坏 C. 电阻值不变 D. 响应速度变慢 解析: 超出线性范围会导致测量误差增大，因此选A。 三.常考习题练习与讲解 选择题 18 5.在制作气敏传感器的烟雾报警器时，为确保报警器的可靠性，应进行以下哪项操作？ A. 定期校准 B. 增大电源电压 C. 减少元件数量 D. 增加传感器数量 解析: 定期校准可以确保报警器的可靠性，因此选A。 三.常考习题练习与讲解 选择题 19 6.差动变压器式传感器的线性范围扩展方法包括： A. 增加次级线圈的匝数 B. 增大初级线圈的电流 C. 改变次级线圈的位置 D. 增加初级线圈的电压 解析: 线性范围的扩展可以通过调整次级线圈的位置来实现，因此选C。 三.常考习题练习与讲解 选择题 20 7.制作气敏传感器时，为了提高性能，需要考虑哪些因素的匹配？ A) 元件的颜色 B) 环境条件和目标应用 C) 电路的复杂度 D) 传感器的尺寸 解析：气敏传感器的性能受到选择的元件与环境条件及目标应用的匹配程度的影响。因此选B。 三.常考习题练习与讲解 选择题 21 8.电感式传感器主要用于检测哪种物体的位置？ A) 塑料物体 B) 木质物体 C) 金属物体 D) 纸质物体 解析：电感式传感器由于对金属物体的感应性较强，常用于金属物体的位置检测。因此选C。 三.常考习题练习与讲解 选择题 22 1. 差动变压器式传感器适用于需要_______的精确度的测量应用。 答案：高 解析：差动变压器式传感器由于其高精确度的特性，适用于对测量精度要求较高的应用场合。 2.在制作烟雾报警器时，_______对传感器的选择至关重要，直接影响报警器的检测效果。 答案：传感器材料 解析：传感器材料的选择直接影响到烟雾报警器的检测效果和灵敏度。 三.常考习题练习与讲解 填空题 23 3.差动变压器式传感器的应用范围涵盖_______的测量和控制。 答案：温度、压力、液位等 解析：差动变压器式传感器可以用于温度、压力、液位等多种物理量的测量和控制。 4.气敏电阻传感器常用于_______领域的气体检测。 答案：工业、环境监测 解析：气敏电阻传感器在工业和环境监测领域常用于气体检测和监测。 三.常考习题练习与讲解 填空题 24 1. 差动变压器式传感器的线性范围越宽，其测量精度越高。（ ） 答案：正确 解析：线性范围越宽，意味着传感器在更大范围内保持线性度，从而提高测量精度。 三.常考习题练习与讲解 判断题 2.气敏电阻传感器的响应时间对其性能没有影响。（ ） 答案：错误 解析：气敏电阻传感器的响应时间对其性能有重要影响，快速响应是检测及时性的关键。 三.常考习题练习与讲解 判断题 3.差动变压器式传感器主要用于测量温度的变化。（ ） 答案：错误 解析：差动变压器式传感器主要用于测量位移和振动，而不是温度变化。 4.电感式传感器的输出信号可以直接用于控制工业设备。（ ） 答案：错误 解析：电感式传感器的输出信号通常需要经过信号处理和转换才能用于控制工业设备。 三.常考习题练习与讲解 判断题 1.电感式传感器主要用于检测什么？ 解析：电感式传感器主要用于检测金属物体的位置、位移或振动等参数。通过测量电感值的变化，可以推断出目标物体的状态。 四.课内练习与讲解 2.差动变压器式传感器的工作原理是什么？ 解析：差动变压器式传感器的工作原理是基于变压器的原理，通过测量初级线圈和次级线圈之间的感应电动势差异来检测目标量的变化。这种传感器具有高灵敏度和良好的线性特性。 四.课内练习与讲解 3.差动变压器式传感器的基本特性包括哪些？ 解析：差动变压器式传感器的基本特性包括灵敏度和线性范围。灵敏度反映了传感器对输入量变化的响应程度，而线性范围则描述了传感器输出与输入之间保持线性关系的范围。 四.课内练习与讲解 4.在差动变压器式传感器中，如何提高其灵敏度？ 解析：提高差动变压器式传感器的灵敏度可以通过优化变压器的结构设计、选择合适的磁性材料和线圈参数等方式来实现。此外，还可以采用信号处理技术来增强传感器的灵敏度。 四.课内练习与讲解 5.差动变压器式传感器有哪些应用场景？ 解析：差动变压器式传感器广泛应用于工业自动化、机械制造、航空航天等领域。例如，在机械加工中，它可以用于测量工件的位移和振动；在航空航天领域，它可以用于监测飞行器的姿态和位置变化。由于其高精度和高可靠性，差动变压器式传感器在许多重要领域都发挥着关键作用。 四.课内练习与讲解 本节课我们系统学习了气敏电阻传感器、湿敏电阻传感器及差动变压器式传感器的基本原理和应用。首先，了解了气敏电阻传感器和湿敏电阻传感器的工作机制，分别通过气体浓度和湿度变化影响电阻值，并探讨了它们在烟雾报警器等实际中的应用。制作烟雾报警器的过程中，我们掌握了元件选择、制作和调试的方法。其次，简述了电感式传感器的基本原理及其在工业测量中的应用。最后，深入解析了差动变压器式传感器的工作原理、灵敏度、线性范围及其测量转换电路，明确其在精密测量和自动化控制中的重要性。本节课通过理论与实践结合，增强了对传感器技术的理解与应用能力。 五.课程小结 重点复习知识点： 1.气敏电阻传感器：气敏电阻传感器是一种能把某种气体的成分、浓度等参数转换成电阻变化量再转换为电流、电压信号的传感器，它的传感元件是气敏电阻。 2.电感式传感器：电感式传感器具有结构简单、分辨率好和测量精度高等一系列优点。它的主要缺点是响应较慢，不宜作快速动态测量。它应用很广，可用来测量位移、压力、振动等参数。 3.差动变压器：差动变压器主要由一个线框和一个铁心组成。在线框上绕有一组初级线圈作输人线圈 (或称一次线圈)。在同一线框上另绕两组完全对称的次级线圈作输出线圈(或称二次线圈)，它们反向串联组成差动输出形式。 五.课程小结 感谢观看 $$