常见传感器应用介绍

知识点：传感器

一.定义

国家标准化GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量件并按照一定的

规律(数学函数法则)转换成可用信号的器件或装置。

传感器一般由敏感元件、转换元件、变换电路和辅助电源四部分组成。

通常据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、

磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类.

二.热电阻传感器介绍

1.几乎所有物质的电阻率都随本身温度的变化而变化----热电阻效应。

2.根据电阻和温度之间的函数关系，可以将温度变化量转换为相应的电参量，

   从而实现温度的电测量。

3.利用这一原理制成的温度敏感元件称为热电阻。

4.热电阻材料可分为金属热电阻和半导体热电阻。

RTD以0℃阻值作为标称值。如：Pt100

应用恒温箱

温湿度传感器

?PT100温度传感器是一种将温度变量转换为可传送的标准化输出信号的仪表，

是一种稳定性和线性都比较好的铂丝热电阻传感器。可以工作在-200℃至650℃范围。

?工业原理：当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的阻值会随着温度上升

而成匀速增长的。

?其电阻和温度变化的关系式如下：

 R=Ro(1+αT)  其中α=0.00392,Ro为100Ω(在0℃的电阻值),T为摄氏温度。

湿度解析：

相对湿度：

表示空气中的绝对湿度与同温度下的饱和绝对湿度的比值,表示方式为RH，单位为%。

干湿球温度计工作原理:干湿球湿度计由两支规格完全相同的温度计组成，

一支称为干球温度计，其温泡暴露在空气中，用以测量环境温度；另一支称为湿球温

度计，其温泡用特制的纱布包裹起来，并设法使纱布保持湿润，纱布中的水分不断向

周围空气中蒸发并带走热量，使湿球温度下降。水分蒸发速率与周围空气含水量有关，空气湿度越低，水分蒸发速率越快，导致湿球温度越低。可见，空气湿度与干湿

球温差之间存在某种函数关系。干湿球湿度计就是利用这一现象，通过测量干球温度

和湿球温度来确定空气湿度的。

湿度计算:

e =Ew–0.5(t-t1)P/755

H=e/Ew×100

t ：干球读数(?C)

t1 ：湿球读数(?C)

Ew：t’(?C)的水饱和蒸气压

e：所求水蒸气压

P：大气压力

H ：所求相对湿度

三.热电阻应用－音圈温升测试

  以下公式为直流阻抗与温度的关系，可以通过对直流阻抗的测量计算出音圈的温度：

     θ＝(r2/r1-1)(1/α+t)

      θ：音圈的平均温度

      r2: 温度上升后的直流电阻值

      r1: 室温时的直流电阻值

      α:温度系数（音圈的导体广泛使用铜及铝，此类的温度系数差不多相同

      （约0.00426）, 所以公式转化为：θ＝(r2/r1-1)(234.5+t)

四.热电偶传感器

定义：

由两种导体组合而成,将温度转化为热电动势的传感器。

热电偶（thermocouple）它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，

通过电气仪表（二次仪表）转换成被测介质的温度。各种热电偶的外形常因需要而

极不相同，但是它们的基本结构却大致相同，通常由热电极、绝缘套保护管和接线

盒等主要部分组成，通常和显示仪表、记录仪表及电子调节器配套使用。

数据采集仪：

工作原理：

测温原理: 热电偶的测温原理基于热电效应。

热电效应：

将两种不同材料的导体A 和B 串接成一个闭合回路，当两个接点1  和2 的温 度不同时

，如果 T ＞T 0 （如上图12-1热电效应）， 在回路中就会产生热电动势， 在回路中产

生一定大小的电流，此种现象。

热电动势记为EAB ，导体A 、B 称为热电极。接点1 通常是焊接在一起的， 测量时将

它置于测温场所感受被测温度，故称为测量端（或工作端，热 端）。接点 2要求温度

恒定，称为参考端（或冷端）.

热电势＝接触电势+温差电势。

接触电势：

 两种不同的金属互相接触时，由于不同的金属内自由电子的密度不同，在两金属的接

触点处会发生自由电子的扩散现象，自由电子从密度大的金属扩散到密度小的金属，

从而产生接触电势。接触电势的大小与温度有关。

温差电势：

 同一导体的两端温度不同时，高温端的电子能量要比低温端的电子能量大，因而从高

温端跑到低温端的电子数比从低温端的跑到高温端的要多，结果高温端因失去电子而

带正电，低温端因获得多余的电子而带负电，因此，在导体两端便形成温差电势。

温差电势的大小与密度有关。

中间导体定律：

在热电偶回路中接入第三种材料的导体，只要两端的温度相等，该导体接入就不会影

响热电偶回路的总热电动势。

热电偶K线使用注意事项：

1.热电偶热端连接方式有两种：

一般以焊接方式为标准，铆接方式测试时请注意，温度点是以最近的短路点为基准

的，固定热端时一定要注意，需将短路点固定在元器件中心。

2.热电偶热端用瞬干胶固定，一般都是待测试物体的中间，由于胶水散热不是很好，

胶水应该适量。

五.热释电红外（PIR）传感器

热释电红外传感器是一种能检测人或动物发射的红外线而输出电信号的传感器。

工作原理：

       热释电效应是指由于温度的变化而引起晶体表面电荷变化的现象。

（a）在一定温度下产生极化。

（b）两种电荷分别吸引大气中的正负电荷，晶体呈电中性。

（c）温度的变化，使晶体内表面极化电荷减少，外表面电荷不能立即消失，外表面产生电压。当人体进入检测区，人体温度与环境温度有差别，产生温差△T变化时,PIR传感器两个电极产生电荷，形成微弱的电压输出。当人体不动时，则温度没有变化，即没有电压输出。

        凡是温度超过绝对0℃（-273℃）的物体都能产生热辐射（红外光谱），而温度低于1725°C的物体产生的热辐射光谱集中在红外光区域。

        人体温～37度，会发出10um左右的红外线，该红外线通过菲泥尔透镜增强后聚集到热释电传感器上，向外释放电荷，后续电路即可检测。

六.PM2.5传感器

工作原理：

 是根据光的散射原理来开发的，微粒和分子在光的照射下会产生光的散射现象，与此

同时，还吸收部分照射光的能量。当一束平行单色光入射到被测颗粒场时，会受到颗

粒周围散射和吸收的影响，光强将被衰减。如此一来便可求得入射光通过待测浓度场

的相对衰减率。而相对衰减率的大小基本上能线性反应待测场灰尘的相对浓度。光强

的大小和经光电转换的电信号强弱成正比，通过测得电信号就可以求得相对衰减率，

进而就可以测定待测场里灰尘的浓度。

      空气动力学把直径小于10μm能进入肺泡区的粉尘通常也称为呼吸性粉尘。直径

在10μm以上的尘粒大部分通过撞击沉积，在人体吸入时大部分沉积在鼻咽部，而

10μm以下的粉尘可进入呼吸道的深部。而在肺泡内沉积的粉尘大部分是5μm以下的

粉尘。pm2.5细颗粒物直径小，在大气中悬浮的时间长，传播扩散的距离远，且通常

含有大量有毒有害的物质.

相关推荐：

1、GB5226.1-2008 机械电气安全

2、GB19517-2009国家电气设备安全技术规范