图像传感器综述
通过前几篇文章，相信大家可能对数码图像和色彩有了一定的认识。从这篇文章开始，我们将会对大家拍摄使用的“武器”－－数码相机进行全方位的介绍。首先我们来了解一下数码相机的核心部件－－图像传感器。
一、图像传感器的历史
与传统相机不同，数码相机并不是使用胶片来感光，而是使用图像传感器来捕捉图像。图像传感器的历史可以说非常的悠久：早在1873年，当时科学家约瑟·美(Joseph May)及伟洛比·史密夫(WilloughbySmith)就发现了硒元素结晶体感光后能产生电流，这是电子影像发展的开始。以后陆续有组织和学者研究电子影像，发明了几种不同类型的图像传感器。其中重要的发明有20世纪50年代诞生的光学倍增管(Photo Multiplier Tube，简称PMT)和70年代出现的电荷耦合装置(Charge Coupled Device，简称CCD)。
20世纪末，又有三种新型的图像传感器问世了，它们分别是互补氧化金属半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，简称CMOS)、接触式图像传感器(Contact lmage Sensor，简称CIS)和LBCAST传感器系统(Lateral Buried Charge Accumulator, Sensing Transistor Array)。
二、PMT
PMT是最早出现的图像传感器，从五十年代发展到现在，技术已经非常成熟，是目前性能最好的传感器。它就像一个圆柱体小灯泡，直径约一寸，长度约二寸；内置多个电极，将进入的光信号转化为电信号，即使很微弱的光线也可准确补捉。其最高动态范围可达4.2，相对于其它类型只能达到3.2-3.6的传感器，PMT要胜出不少；而且它非常耐用，可以运作十万小时以上。但是由于其造价相当高，只能应用于专业的印刷、出版业扫描仪及工程分析仪等。类似小灯泡的传感器“PMT”
三、CCD
CCD是美国贝尔实验室于1969年发明的，与电脑晶片CMOS技术相似，也可作电脑记忆体及逻辑运作晶片。CCD是一种特殊的半导体材料，由大量独立的感光二极管组成，一般这些感
光二极管按照矩阵形式排列(富士公司的Super CCD除外)。CCD的感光能力比PMT低，但近年来CCD技术有了长足的进步，又由于CCD的体积小、造价低，所以广泛应用于扫描仪、数码相机及数码摄像机中。目前大多数数码相机采用的图像传感器都是CCD。
贝尔实验室研究员Tony.Tyson利用CCD进行天文研究：
索尼F828采用的“4色CCD”：
四、CMOS
CMOS技术已发展了数十年，CPU和内存便是由CMOS组成。但直到1998年它才被用于制作图像传感器。CMOS的优点是结构比CCD简单，耗电量只有普通CCD的1/3左右，而且制造成本比CCD要低。自从佳能公司在专业数码单反相机EOS D30中采用了CMOS以来，已经有越来越多的数码单反相机使用它，目前数码单反相机中几乎有一半采用CMOS作为图像传感器。佳能数码单反相机EOS D30采用的CMOS传感器：
佳能的大部分数码单反相机都是采用了CMOS传感器，适马的SD10也是采用了Foveon X3技术的CMOS，尼康也在今年联合索尼开发出了千万像素级别的CMOS芯片，用在了他们的顶级数码单反相机D2X上。几年前人们还称CMOS是“未来的传感器”，如今CMOS已改变了这种身份，甚至可以和CCD分庭抗礼，我们只能感叹科学技术的日新月异。
尼康D2X上所使用的CMOS：
五、CIS
CIS是一种基于CMOS技术的传感器，由于结构关系，CIS技术通常只用于扫描仪。CIS扫描仪将光源、聚焦镜片及感应器一同固定于一个外罩内，不须调节、预热，所以比CCD扫描仪起动快。CIS扫描仪体积比CCD扫描仪更小，而制造成本也更少。但CIS技术还不成熟，容易产生较大的噪点，所以应用不太广泛。
CIS传感器工作示意图：
六、LBCAST
LBCAST也是一种基于CMOS技术的传感器，这是尼康从1993年开始研发的一种新型传感器。它是被用来作为取代CCD的摄影元件，着眼于CMOS的未来发展，进行了自主改进。和COMS 一样，LBCAST也使用了X-Y图像寻址放大方式来读取信号，这使其色彩的动态范围和色域相对于CCD而言更大，而由于使用了便电压和小的JFET集成电路结构来进行光电信号的传输，则使信噪比相比COMS有了很大的提高，并因此有效控制了图像噪点，而在传输速度上也由于使用了独立的管线流水线而更为迅速。
尼康D2H上采用的LBCAST传感器：
目前，因为LBCAST、CMOS每个像素使用的元件较多，体积尚未缩小到能够用于袖珍相机的地步，所以尚未用于镜头一体型的数码相机。
传感器技术文献综述 学校邕江大学专业 09信息学号 40号姓名赵丽霞 一、摘要 传感器技术是综合多种学科的复合型技术, 是一门正在蓬勃发展的现代化传感器技术。本文通过将所看的传感器相关文献总分为传感器、智能传感器以及无线传感器网络三个类别, 对每一类别进行综述, 分析每类别传感器研究中所存在的不足,探讨了相应的解决方案。 二、关键词:传感器 三、引言 传感器技术是一门正在蓬勃发展的现代化传感器技术, 是涉及微机械与微电子技术、计算机技术、信号处理技术、电路与系统、传感技术、神经网络技术以及模糊控制理论等多种学科的综合性技术, 而该技术也广泛应用到了军事、太空探索、智能家居、农业、医疗等领域。在伴随着“信息时代” 的到来,作为获取信息的重要手段——传感器技术得到飞速发展, 其应用领域越来越广, 人们对其要求越要越高, 需求也越来越迫切。但传感器技术的广泛应用以及飞速发展并不代表着该技术已经成熟, 相反在很多方面它还只是一项新兴的技术, 依然存在很多的问题等待我们去解决。如何能够让我们的传感器装置很快的适应周围的环境, 迅速准确的处理传输客户所需求的信号, 并可以根据客户的要求作出相应的反应以及如何可以尽量的延长传感器装置的生存时间等等。这些问题都是我们在研究传感器技术的过程中所应该解决的问题。 四、传感器 传感器是一种物理装置, 能够探测、感受外界的信号、物理条件 (如光、热、温度、湿度等或化学组成, 并将探知到的信息传递给其他装置。该装置相当我们的人类的眼睛、鼻子、舌头、耳朵以及皮肤等一些感知器官。这样,精确快速地感
受外界的信号就是迅速正确作出反应实施行动的前提条件。现在的物理传感器、生物传感器都是力图解决感知、精确以及快速这三个难题。例如气体流量监测就有很多种的感知方法,但每种方法都存在着精确以及反应速率方面的问题, 所以还需要不断的改进。然而,有很多的问题大自然已经很好的为我们解决了, 我们应该取其精华。因此, 我认为仿生传感器一定会解决很多传感器方面的问题。 模仿沙漠蚂蚁利用太阳偏振光在沙漠中很好的辨别方向机理设计了偏振测角传感器。在我们的生活中, 大自然还有很多聪明的发明, 这些都可以应用到我们现在所讨论的传感器技术中。比如鲸鱼、鸽子能够探测到地球微弱的磁场并根据其来确定旅行路线; 双髻鲨能都根据探测到微弱的生物电来捕食, 在它的双髻上分布着许多微小的孔,传感器也可以设计成与此相同的结构来探测微弱的电磁波, 并可以将此项技术应用到医学中来检测人体的健康;苍蝇的嗅觉特别灵敏,远在几千米外的气味也能嗅到,仿生学家根据苍蝇嗅觉器官的结构和功能,利用活的苍蝇,把非常纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上仿制成一种十分奇特的小型气体分析仪,用来检测舱内气体的成分。此外,还有很多的动物都具有特异功能,可以利用这些大量的自然资源来实现我们对自然界一些信息的需求,可以直接利用动物,降低成本,可以根据研究其特异功能的机制, 改进现在的传感器。 目前的传感器往往仅能感知一种或几种物理量。因此, 要尽量集成传感器的功能。在实际中, 需要检测的物理量往往不是唯一的, 这样就需要多种传感器共同工作来完成对这些物理量的检测, 浪费了大量资源, 比如人力资源——我们要花费大量的时间与精力去部署以及维护这些节点, 通信资源——每个节点都会向基站发送信号, 占用带宽, 容易造成数据拥堵。要求一种传感器可以同时感知多种物理量比较困难, 这样可以将多种传感器固定在同一装置上, 通过程序让它们在分配间隙时间内轮流工作发送数据, 间隙时间越短, 该传感器的整体测量效率也就越高。但如果对测量的实时性要求不高的话, 一个传感器装置就可以达到预期效果。也可以在监测区域分布多个的装置, 编制程序, 使在同一时刻能够测量到多种物理量。 五、智能传感器
传感器的目前现状与发展趋势 吴伟 1106032008 材控2班 摘要：传感器是高度自动化系统乃至现代尖端技术必不可少的一个关键组成部分。传感器技术是世界各国竞相发展的高新技术，也是进入21 世纪以来优先发展的十大顶尖技术之一。传感器技术所涉及的知识领域非常广泛，其研究和发展也越来越多地和其他学科技术的发展紧密联系。本文首先介绍了传感器的基本知识和传感器技术的发展历史。之后，综述了近几年高端前沿的光电传感器技术和生物传感器技术的主要研究状况。最后，展望了现代传感器技术的发展和应用前景。 关键词：传感器技术；传感器；研究现状；趋势 引言 当今社会的发展，是信息化社会的发展。在信息时代，人们的社会活动将主要依靠对信息资源的开发及获取、传输与处理。而传感器是获取自然领域中信息的主要途径与手段，是现代科学的中枢神经系统。它是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受(或响应)与检出功能，并使之按照一定规律转换成与之对应的可输出信号的元器件或装置的总称。传感器处于研究对象与测控系统的接口位置，一切科学研究和生产过程所要获取的信息都要通过它转换为容易传输和处理的电信号。如果把计算机比喻为处理和识别信息的“大脑”，把通信系统比喻为传递信息的“神经系统”，那么传感器就是感知和获取信息的“感觉器官”。 传感器技术是现代科技的前沿技术，发展迅猛，同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大支柱，许多国家已将传感器技术列为与通信技术和计算机技术同等重要的位置。现代传感器技术具有巨大的应用潜力，拥有广泛的开发空间，发展前景十分广阔。 1 传感器的基本知识
1.1 传感器的定义和组成 广义地说，传感器是指将被测量转化为可感知或定量认识的信号的传感器。从狭义方面讲，感受被测量，并按一定规律将其转化为同种或别种性质的输出信号的装置。传感器一般由敏感元件、转换元件、测量电路和辅助电源四部分组成，其中敏感元件和转换元件可能合二为一，而有的传感器不需要辅助电源。 1.2 传感器技术的基本特性 在测试过程中，要求传感器能感受到被测量的变化并将其不失真地转换成容易测量的量。被测量有两种形式：一种是稳定的，称为静态信号；一种是随着时间变化的，称为动态信号。由于输入量的状态不同，传感器的输入特性也不同，因此，传感器的基本特性一般用静态特性和动态特性来描述。衡量传感器的静态特性指标有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、分辨率和漂移等。影响传感器的动态特性主要是传感器的固有因素，如温度传感器的热惯性等，动态特性还与传感器输入量的变化形式有关。 2 传感器技术的发展历史与回顾 传感器技术是在20世纪的中期才刚刚问世的。在那时，与计算机技术和数字控制技术相比，传感技术的发展都落后于它们，不少先进的成果仍停留在实验研究阶段，并没有投入到实际生产与广泛应用中，转化率比较低。在国外，传感器技术主要是在各国不断发展与提高的工业化浪潮下诞生的，并在早期多用于国家级项目的科研研发以及各国军事技术、航空航天领域的试验研究。然而，随着各国机械工业、电子、计算机、自动化等相关信息化产业的迅猛发展，以日本和欧美等西方国家为代表的传感器研发及其相关技术产业的发展已在国际市场中逐步占有了重要的份额。 我国从20世纪60年代开始传感技术的研究与开发，经过从“六五”到“九五”的国家攻关，在传感器研究开发、设计、制造、可靠性改进等方面获得长足的进步，初步形成了传感器研究、开发、生产和应用的体系，并在数控机床攻关中取得了一批可喜的、为世界瞩目的发明专利与工况监控系统或仪器的成果。但从总体上讲，它还不能适应我国经济与科技的迅速发展，我国不少传感器、信号
单位代码01 学号 分类号TN7 密级 文献综述 关于红外报警器的综述 院（系）名称信息工程学院 专业名称电子信息工程 学生姓名 指导教师 2013年3月20日
关于红外线报警器的综述 摘要 随着社会的发展，科学技术的进步和安全防范意识的增强，人们越来越注重自身所处的环境是否安全。当家中无人或者仅有老人孩子在家时，必须考虑家庭成员生命和财产的绝对安全。目前，许多住宅小区的安防主要依靠安装防盗窗、防盗门以及人工防范。这样不仅有碍美观，不符合防火的要求，而且不能有效地防止坏人的侵入。报警器的应用类型非常多，但热释电红外线报警器是最广泛的，因为它的制作简单、成本低，安装比较方便，而且防盗性能比较稳定，抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。这种防盗器安装隐蔽，不易被盗贼发现，具有较高的应用价值。 本文简要通过对红外报警器组成的个个模块进行分析，介绍了红外报警器的两种常见方式即：主动式和被动式，进而又分析了两种方式的选择原则，最后有对红外线报警器的发展前景进行了预测。 关键词：红外线，热释电传感器，报警器，单片机
引言 随着社会经济的飞速发展和人民生活水平的不断提高，人们对其住宅的要求也越来越高，表现在不仅希望拥有舒适、温馨的住所，而且对安全性、智能性等方面也提出了更高的要求。相反地，经济的快速增长也带来了相当大的负面社会效应，城乡、区域收入差距进一步拉大，流动人口也开始迅速增加，盗窃、入室抢劫等刑事案件也呈现出了增长趋势，人们越来越渴望有一个安全生活的空间，但是犯罪分子的作案手段越来越高明，他们甚至采用一些高科技的作案手段，使得以往那种依靠安装防盗门窗、或靠人防的防范方式越来越不能满足人们日常防范的要求。这时，传统的家庭住宅显然己经远远不能满足人们的需求。人们迫切需要一种智能型的家庭防盗报警系统，能可靠的进行日常安全防范工作，及时发现各种险情并通知户主，以便将险情消灭在萌芽状态，这样人们便可安心工作，同时也保证了居民的生命财产不受损失。于是有关家庭、办公室和仓库等处的安全防范和自动报警系统的开发研制日益被科研单位和生产厂家所重视，现在市场上也出现了各种名目繁多的报警装置，但多由于可靠性较差、功能单一或造价高而难于普及。 而随着电子通讯技术的飞速发展，单片微机以其具有体积小、价格低、集成度高、性价比高等突出优点已在工业控制、智能仪表、数控机床、数据采集以及各种家用电器等方面得到了广泛应用。因此利用单片机和一些简单的外围器件来开发一种适合于家庭的低价位、运行可靠的智能型安全防范报警系统安全防范系统，对室内出现入室盗窃等自动发出报警信息并通知户主进行及时处理已经势在必行。 报警器的类型多种多样，例如：红外监控无线报警器,超声波防盗报警器,红外线防盗报警器，高灵敏红外报警器，触摸式延时防盗报警器, 触摸式防盗报警器,红外报警器, 红外线声光报警器等。 红外线作为一种不可见光，有很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。所以在众多报警器的分类方式中，红外线报警器由于简单实用，抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠而被广泛应用。红外报警器直接决定系统的灵敏度与稳定性，是整个系统品质的保障，红外防盗报警器又称红外探测器。中国安防厂商在这些年，无论在技术的掌握与生产能力的提升上，均有明显的改善，这都归功于中国厂商的产品设计和生产技术，并致力于降低成本，使中国安防产品开始得到厂商们的认可，加上低价对于甲方有着重要的吸引力，使得本国产品在市场上成长迅速。虽然本国产品的品质仍与进口产品有段差距，但在用户对安防产品不熟悉的情况下，中国安防产品扔
传感器技术综述 Luqingsong@https://www.doczj.com/doc/0b17312046.html, 摘要：本文简介了传感器技术的原理、分类和应用，以位移传感器为例概述了传感器技术的研究现状，在此基础上分析了我国传感器技术发展中存在的问题和解决方法，分析了传感器技术的发展方向。 关键词：传感器技术应用研究发展方向 1传感器 传感器是一种检测装置，一般由敏感元件、传感元件和其他辅助件组成，有时也将信号调节也转换电路、辅助电源作为传感器的组成部分。能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器通常可以按照一系列方法进行分类。根据用途分类，传感器常以测别的物理量命名，如位移传感器、速度传感器、温度传感器、压力传感器等；根据工作原理分类，传感器可以依据工作原理进行命名，如振动传感器、磁敏传感器、生物感器等；按输出信号，可分为模拟传感器和数字传感器等；还可按照传感器的制造工艺、构成、作用形式等进行分类。[1] 随着微电子技术、微机械加工技术、光电科学以及当代生物科学等高新技术的推动下，传感器己经从过去单一功能转变为功能多样、科技含量高的新型产品。传感器技术是当前代表国家综合科研水平的重要技术，传感器技术的具体应用是传感器技术转化的重要途径和方法。其所涉及的知识领域非常广泛，研究和发展也越来越多地和其他学科技术的发展紧密联系。 2主要传感技术分类[2][5] 2.1光电传感技术 光电式传感器是以光为测量媒介、以光电器件为转换元件的传感器，它具有非接触、响应快、性能可靠等卓越特性。随着光电科技的飞速发展，光电传感器己成为光电传感器己成为各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，并在传感器应用中占据着重要的地位，其中在非接触式测量领域更是扮演者无法替代的角色。光电传感器工作时，光电器件负责将光能(红外辐射、可见光及紫外辐射)信号转换为电学信号。光电器件不仅结构简单、经济性好，且具有响应快、可靠性强等优势，在自动控制、智能化控制等方面应用前景十分广阔。此外，光电传感器除了对光学信号进行测量，还能够对引起光源变化的构件或其它被测量进行
图像传感器综述 通过前几篇文章，相信大家可能对数码图像和色彩有了一定的认识。从这篇文章开始，我们将会对大家拍摄使用的“武器”－－数码相机进行全方位的介绍。首先我们来了解一下数码相机的核心部件－－图像传感器。 一、图像传感器的历史 与传统相机不同，数码相机并不是使用胶片来感光，而是使用图像传感器来捕捉图像。图像传感器的历史可以说非常的悠久：早在1873年，当时科学家约瑟·美(Joseph May)及伟洛比·史密夫(WilloughbySmith)就发现了硒元素结晶体感光后能产生电流，这是电子影像发展的开始。以后陆续有组织和学者研究电子影像，发明了几种不同类型的图像传感器。其中重要的发明有20世纪50年代诞生的光学倍增管(Photo Multiplier Tube，简称PMT)和70年代出现的电荷耦合装置(Charge Coupled Device，简称CCD)。 20世纪末，又有三种新型的图像传感器问世了，它们分别是互补氧化金属半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，简称CMOS)、接触式图像传感器(Contact lmage Sensor，简称CIS)和LBCAST传感器系统(Lateral Buried Charge Accumulator, Sensing Transistor Array)。 二、PMT PMT是最早出现的图像传感器，从五十年代发展到现在，技术已经非常成熟，是目前性能最好的传感器。它就像一个圆柱体小灯泡，直径约一寸，长度约二寸；内置多个电极，将进入的光信号转化为电信号，即使很微弱的光线也可准确补捉。其最高动态范围可达4.2，相对于其它类型只能达到3.2-3.6的传感器，PMT要胜出不少；而且它非常耐用，可以运作十万小时以上。但是由于其造价相当高，只能应用于专业的印刷、出版业扫描仪及工程分析仪等。类似小灯泡的传感器“PMT” 三、CCD CCD是美国贝尔实验室于1969年发明的，与电脑晶片CMOS技术相似，也可作电脑记忆体及逻辑运作晶片。CCD是一种特殊的半导体材料，由大量独立的感光二极管组成，一般这些感
1-1衡量传感器静态特性的主要指标。说明含义。 1、线性度——表征传感器输出-输入校准曲线与所选定的拟合直线之间的吻合（或偏离）程度的指标。 2、回差（滞后）—反应传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程过程中输出-输入曲线的不重合程度。 3、重复性——衡量传感器在同一工作条件下，输入量按同一方向作全量程连续多次变动时，所得特性曲线间一致 程度。各条特性曲线越靠近，重复性越好。 4、灵敏度——传感器输出量增量与被测输入量增量之比。 5、分辨力——传感器在规定测量范围内所能检测出的被测输入量的最小变化量。 6、阀值——使传感器输出端产生可测变化量的最小被测输入量值，即零位附近的分辨力。 7、稳定性——即传感器在相当长时间内仍保持其性能的能力。 8、漂移——在一定时间间隔内，传感器输出量存在着与被测输入量无关的、不需要的变化。 9、静态误差（精度）——传感器在满量程内任一点输出值相对理论值的可能偏离（逼近）程度。 1-2计算传感器线性度的方法，差别。 1、理论直线法：以传感器的理论特性线作为拟合直线，与实际测试值无关。 2、端点直线法：以传感器校准曲线两端点间的连线作为拟合直线。 3、“最佳直线”法：以“最佳直线”作为拟合直线，该直线能保证传感器正反行程校准曲线对它的正负偏差相等 并且最小。这种方法的拟合精度最高。 4、最小二乘法：按最小二乘原理求取拟合直线，该直线能保证传感器校准数据的残差平方和最小。 1-3什么是传感器的静态特性和动态特性？为什么要分静和动？ （1）静态特性：表示传感器在被测输入量各个值处于稳定状态时的输出-输入关系。 动态特性：反映传感器对于随时间变化的输入量的响应特性。 （2）由于传感器可能用来检测静态量（即输入量是不随时间变化的常量）、准静态量或动态量（即输入量是随时间变化的变量），于是对应于输入信号的性质，所以传感器的特性分为静态特性和动态特性。 1—4 传感器有哪些组成部分？在检测过程中各起什么作用？ 答：传感器通常由敏感元件、传感元件及测量转换电路三部分组成。 各部分在检测过程中所起作用是：敏感元件是在传感器中直接感受被测量，并输出与被测量成一定联系的另一物理量的元件，如电阻式传感器中的弹性敏感元件可将力转换为位移。传感元件是能将敏感元件的输出量转换为适于传输和测量的电参量的元件，如应变片可将应变转换为电阻量。测量转换电路可将传感元件输出的电参量转换成易于处理的电量信号。 1-5传感器有哪些分类方法？各有哪些传感器？ 答：按工作原理分有参量传感器、发电传感器、数字传感器和特殊传感器；按被测量性质分有机械量传感器、热工量传感器、成分量传感器、状态量传感器、探伤传感器等；按输出量形类分有模拟式、数字式和开关式；按传感器的结构分有直接式传感器、差分式传感器和补偿式传感器。 1-6 测量误差是如何分类的？ 答：按表示方法分有绝对误差和相对误差；按误差出现的规律分有系统误差、随机误差和粗大误差按误差来源分有工具误差和方法误差按被测量随时间变化的速度分有静态误差和动态误差按使用条件分有基本误差和附加误差按误差与被测量的关系分有定值误差和积累误差。 1-7 弹性敏感元件在传感器中起什么作用？ 答：弹性敏感元件在传感器技术中占有很重要的地位，是检测系统的基本元件，它能直接感受被测物理量（如力、位移、速度、压力等）的变化，进而将其转化为本身的应变或位移，然后再由各种不同形式的传感元件将这些量变换成电量。 1-8. 弹性敏感元件有哪几种基本形式？各有什么用途和特点？ 答：弹性敏感元件形式上基本分成两大类，即将力变换成应变或位移的变换力的弹性敏感元件和将压力变换成应变或位移的变换压力的弹性敏感元件。 变换力的弹性敏感元件通常有等截面轴、环状弹性敏感元件、悬臂梁和扭转轴等。实心等截面轴在力的作用下其位移很小，因此常用它的应变作为输出量。它的主要优点是结构简单、加工方便、测量范围宽、可承受极大的载荷、缺点是灵敏度低。空心圆柱体的灵敏度相对实心轴要高许多，在同样的截面积下，轴的直径可加大数倍，这样可提高轴的抗弯能力，但其过载能力相对弱，载荷较大时会产生较明显的桶形形变，使输出应变复杂而影响精度。环状敏感元件一般为等截面圆环结构，圆环受力后容易变形，所以它的灵敏度较高，多用于测量较小的力，缺点是圆环加工困难，环的各个部位的应变及应力都不相等。悬臂梁的特点是结构简单，易于加工，输出位移(或应变)大，灵敏度高，所以常用于较小力的测量。扭转轴式弹性敏感元件用于测量力矩和转矩。 变换压力的弹性敏感元件通常有弹簧管、波纹管、等截面薄板、波纹膜片和膜盒、薄壁圆筒和薄壁半球等。弹簧管可以把压力变换成位移，且弹簧管的自由端的位移量、中心角的变化量与压力p成正比，其刚度较大，灵敏度较小，但过载能力强，常用于测量较大压力。波纹管的线性特性易被破坏，因此它主要用于测量较小压力或压差测量中。 Z-1 分析改善传感器性能的技术途径和措施。
生物传感器综述
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生物传感器课程论文 论文题目：生物传感器技术在环境分析 与检测方面的应用研究进展专业: 分析化学 姓名:雷杰 学号：120１5１305２9 指导教师：晋晓勇 时间：２０1５年1０月23日
生物传感器技术在环境分析与检测方面的应用研究进展 摘要：生物传感器作为一类新兴传感器,它是以生物分子敏感元件,将化学信号、热信号、光信号转换成电信号或者直接产生电信号予以放大输出,从而得到检测结果。文章综述了生物传感器在环境监测,包括水环境、大气环境等领域的应用和最新进展,并展望了环境监测生物传感器的发展前景及发展方向。 关键词:生物传感器技术；环境分析检测;
０.前言 生物传感器这门课属于分析化学和生物化学的一门交叉学科，它涉及到生物化学、电化学等多个基础学科。就目前生物传感器研究的历史阶段，它仍然处于十分活跃的研究阶段,生物传感器的研究逐渐变得专业化、微型化、集成化、也有一些生物相容的生物传感器,生物可控和智能化的传感器制成[1]。基于生物传感器的基本结构和性能，从它的选择性,稳定性，灵敏度和传感器系统的集成化发展的特点和趋势,科研人员主要研究生物传感器在医疗、食品工业和环境监测等方面,它的发展对生产生活都有极大影响，尤其是生物传感器专一性好、易操作、设备简单、可现场检测、便携式、测量快速准确、适用范围广,从而深受研究者的青睐。本文主要概述了近三年来生物传感器在环境分析与检测方面的应用研究，从而对以后生物传感器技术的研究有所帮助与借鉴。 1.生物传感器技术 1.1生物传感器的组成及工作原理 生物传感器主要是由生物识别和信号分析两部分组成。生物识别部分是由具有分子识别能力的生物敏感识别元件构成,包括细胞、生物素、酶、抗体及核酸。信号分析部分通常叫换能器。它们的工作原理一般是根据物质电化学、光学、质量、热量、磁性等,物理化学性质将被分析物与生物识别元件之间反应的信号转变成易检测、量化的另一种信号,比如电信号、焚光信号等,再经过信号读取设备的转换过程，最终得到可以对分析物进行定性或定量检测的数据[2]。 生物传感器识别和检测待测物的工作原理:首先,待测物分子与识别元素接触；然后,识别元素把待测物分子从样品中分离出来；接着,转换器将识别反应相应的信号转换成可分析的化学或物理信号;最后，使用现代分析仪器对输出的信号进行相应的转换，将输出信号转化为可识别的信号。生物传感器的各个部分包括分析装置、仪器和系统也由此构成。生物传感器中的识别元素决定了传感器的特异性,是生物定性识别的决定因素；识别元素与待测分子的亲合力，以及换能器和检测仪表的精密度，在很大程度上决定了传感器的灵敏度和响应速度。
浅谈传感器技术在汽车领域的应 用 院系信息工程系 专业 年级 学生姓名 指导教师
目录 1 摘要 1.1 汽车传感器举足轻重 1.2 国内传感器生产水平低 1.3 汽车上的主要传感器 1.4 汽车传感器的发展趋势 2 传感器类型 2.1里程表传感器 2.2安全气囊传感器 2.3 速度传感器 3 基本原理和发展 致谢 参考文献
1 摘要汽车传感器发展综述 在20世纪60年代，汽车上仅有机油压力传感器、油量传感器和水温传感器，它们与仪表或指示灯连接。 进入70年代后，为了治理排放，又增加了一些传感器来帮助控制汽车的动力系统，因为同期出现的催化转换器、电子点火和燃油喷射装置需要这些传感器来维持一定的空燃比以控制排放。80年代，防抱死制动装置和气囊提高了汽车安全性。 今天，传感器有用来测定各种流体温度和压力（如进气温度、气道压力、冷却水温和燃油喷射压力等）的传感器；有用来确定各部分速度和位置的传感器（如车速、节气门开度、凸轮轴、曲轴、变速器的角度和速度、排气再循环阀（EGR）的位置等）；还有用于测量发动机负荷、爆震、断火及废气中含氧量的传感器；确定座椅位置的传感器；在防抱死制动系统和悬架控制装置中测定车轮转速、路面高差和轮胎气压的传感器；保护前排乘员的气囊，不仅需要较多的碰撞传感器和加速度传感器。面对制造商提供的侧量、顶置式气囊以及更精巧的侧置头部气囊，还要增加传感器。随着研究人员用防撞传感器（测距雷达或其他测距传感器）来判断和控制汽车的侧向加速度、每个车轮的瞬时速度及所需的转矩，使制动系统成为汽车稳定性控制系统的一个组成部分。 老式的油压传感器和水温传感器是彼此独立的，由于有着明确的最大值或最小值的限定，其中一些传感器的实际作用就相当于开关。随着传感器向电子化和数字化方向发展，它们的输出值
` 气体传感器的发展概况 和发展方向 玛日耶姆·图尔贡 107551600545 Word文档
气体传感器的发展概况和发展方向 【摘要】本文对气体传感器进行分类，介绍了半导体型气体传感器、电阻型气体传感器、非电阻型气体传感器等几种常见气体传感器的特性、总结了这些气体传感器的工作原理，并阐述这几种气体传感器在日常生活及特殊场合中的应用及其选用时的原则。探讨了气体检测仪器在检测对象、检测围和检测方式上向小型化、智能化、多功能化和通用化等方面不断向前发展的方向。 【关键词】气体传感器；特性；应用；发展方向 一、前言 目前，随着人们环保意识的提高，环境问题日益受到政府和社会关注。环境问题变成了重要的民生问题，影响到人民生活幸福感，甚至环境问题严重威胁群众健康。 近年来生态环境污染状况日趋严重，各种工业废水，废气直接排入水体及空气，造成极为严重的环境污染。影响着人们的正常生活和生存发展，并导致环境污染的气体进行处理是十分急迫的问题。随着科学技术的发展,人们生活水平的提高,对气体传感器的需求已有所不同;同时,随着近年酸雨、温室效应、臭氧层破坏、环境污染等,严重影响了人类的健康和生存,这就给气体传感器提出了新的研究课题和增加了新的研究容和难度。检测气体的种类由原来的还原性气体(H2、 C4、 H10、 CH4等)扩展到毒性气体(CO、NO2、 H2S、NO、NH3、 PH3等)以及食品有关的气体(鱼、肉鲜度(CH3)3、醋酸乙脂等)[1]。气体传感器作为气体检测最基础的部分，为了满足这些需求,气体传感器必须具有较高的灵敏度和选择性,重复性和稳定性要好,而且能批量生产,性能价格要高等。 随着人们环保意识的增强以及各国对有毒气体排放和污染物排放方面的严格立法，各种气体传感器正在得到越来越广泛的应用。目前，随着生命科学、人工智能、材料科学等学科的发展，气体传感器的应用领域越来越广泛，在大气监测、食品工业、汽车尾气快速实时测定、有毒气体检测安全检查和航空航天等方面，越来越多地显示出气体传感器的重要作用[2]。 二、气体传感器的发展概况 2.1气体检测仪 气体检测仪是一种气体泄露浓度检测的仪器仪表工具，主要是指便携式/手持式气体检测仪。主要利用气体传感器来检测环境中存在的气体种类。气体检测的目的是分析各种气体混合物中各组分的含量或其中某一组分的含量。气体检测仪表一般由传感器、信号放大、处理单元、显示单元以及控制单元组成，其中传感器是最关键的部分。 2.2传感器 传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器按其基本效应可分为：物理传感器，化学传感器，生物传感器。按检测对象，化学传感器分为气体传感器、湿度传感器、离子传感器。 物理传感器 传感器生物传感器气体传感器 化学传感器离子传感器 湿度传感器
气体传感器的发展概况 和发展方向 玛日耶姆·图尔贡 107551600545
气体传感器的发展概况和发展方向 【摘要】本文对气体传感器进行分类，介绍了半导体型气体传感器、电阻型气体传感器、非电阻型气体传感器等几种常见气体传感器的特性、总结了这些气体传感器的工作原理，并阐述这几种气体传感器在日常生活及特殊场合中的应用及其选用时的原则。探讨了气体检测仪器在检测对象、检测范围和检测方式上向小型化、智能化、多功能化和通用化等方面不断向前发展的方向。 【关键词】气体传感器；特性；应用；发展方向 一、前言 目前，随着人们环保意识的提高，环境问题日益受到政府和社会关注。环境问题变成了重要的民生问题，影响到人民生活幸福感，甚至环境问题严重威胁群众健康。 近年来生态环境污染状况日趋严重，各种工业废水，废气直接排入水体及空气，造成极为严重的环境污染。影响着人们的正常生活和生存发展，并导致环境污染的气体进行处理是十分急迫的问题。随着科学技术的发展,人们生活水平的提高,对气体传感器的需求已有所不同;同时,随着近年酸雨、温室效应、臭氧层破坏、环境污染等,严重影响了人类的健康和生存,这就给气体传感器提出了新的研究课题和增加了新的研究内容和难度。检测气体的种类由原来的还原性气体(H2、 C4、 H10、 CH4等)扩展到毒性气体(CO、NO2、 H2S、NO、NH3、 PH3等)以及食品有关的气体(鱼、肉鲜度(CH3)3、醋酸乙脂等)[1]。气体传感器作为气体检测最基础的部分，为了满足这些需求,气体传感器必须具有较高的灵敏度和选择性,重复性和稳定性要好,而且能批量生产,性能价格要高等。 随着人们环保意识的增强以及各国对有毒气体排放和污染物排放方面的严格立法，各种气体传感器正在得到越来越广泛的应用。目前，随着生命科学、人工智能、材料科学等学科的发展，气体传感器的应用领域越来越广泛，在大气监测、食品工业、汽车尾气快速实时测定、有毒气体检测安全检查和航空航天等方面，越来越多地显示出气体传感器的重要作用[2]。 二、气体传感器的发展概况 2.1气体检测仪 气体检测仪是一种气体泄露浓度检测的仪器仪表工具，主要是指便携式/手持式气体检测仪。主要利用气体传感器来检测环境中存在的气体种类。气体检测的目的是分析各种气体混合物中各组分的含量或其中某一组分的含量。气体检测仪表一般由传感器、信号放大、处理单元、显示单元以及控制单元组成，其中传感器是最关键的部分。 2.2传感器 传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器按其基本效应可分为：物理传感器，化学传感器，生物传感器。按检测对象，化学传感器分为气体传感器、湿度传感器、离子传感器。 物理传感器 传感器生物传感器气体传感器 化学传感器离子传感器 湿度传感器
[1] 王青云. 基于单片机的温度测量系统[J] 2010，(05). [2] 彭立，张建洲，王少华. 自适应温度控制系统的研制[J]东北师大学报(自然科学版), 1994,(01) . [3] Jack Shandle. 即将来临的32位浪潮——ARM构架在32位微控制器领域的应用[J]单片机与嵌入式系统应用, 2004,(03) . [4] 刘侃,张永泰,刘洛琨. ARM程序设计优化策略与技术[J]单片机与嵌入式系统应用, 2004,(04) . [5] 何立民．从Cygnal 80C51F看8位单片机发展之路．单片机与嵌入式系统应用[M]，2002年，第5期：P5~8 [6] 夏继强. 单片机实验与实践教程. 北京：北京航空航天大学出版社, 2001 [7] 徐惠民、安德宁．单片微型计算机原理接口与应用．第1版[M]．北京：北京邮电大学出版社，1996 [8] 张媛媛,何怡刚,徐雪松. 基于C8051F020的温湿度控制箱设计[J]国外电子元器件, 2004,(10) . [9] 江孝国,王婉丽,祁双喜. 高精度PID温度控制器[J]电子与自动化, 2000,(05) . [10] 于洋. 高低温试验箱微机自动控制系统的设计[J]工业仪表与自动化装置, 2003,(02) . [11] 沈聿农.传感器及应用技术[M].北京:化学工业出版社,2001. [12] 范晶彦.传感器与检测技术应用[M].北京:机械工业出版社,2005. [13] 王俊峰,孟令启.现代传感器应用技术[M].北京:机械工业出版社,2007. [14] 金发庆.传感器技术与应用[M].北京:机械工业出版社,2006. [15] Goldman JM, Petterson MT, Kopotic RJ, Barker SJ.Masimosignal extraction pulse oximetry[J].J Clin Monit Comput.2000;16(7):7 5-83. [16] D. Tulone. On the feasibility of global time estimation under isolation conditions in wireless sensor networks. [17] 王春晖. 环境试验箱中制冷系统的原理分析及优化概述[J]电子质量, 2003,(12) [18] 李建中. 单片机原理及应用[M]西安电子科技大学出版社,2010.(02) [19] 周航慈.单片机应用程序设计技术[M].北京：北京航空航大大学出版社，2005. [20] 何立民.单片机高级教程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2001. [21] 夏继强.单片机实验与实践教程[M].北京：北京航空航天大学出版社, 2001. [22] 徐惠民,安德宁.单片微型计算机原理接口与应用[M]．北京：北京邮电大学出版社，1996. [23] 李广第．单片机基础[M]．北京：北京航空航天大学出版社，1999. [24] 赵晓安. MCS-51单片机原理及应用[M]. 天津：天津大学出版社，2001. [25] 杨清梅,孙建民.传感器与测试技术[M].哈尔滨: 哈尔滨工程大学出版社,2005. [26] 范晶彦.传感器与检测技术应用[M].北京:机械工业出版社,2005. [27] 王俊峰,孟令启.现代传感器应用技术[M].北京:机械工业出版社,2007. [28] 宋文绪,杨帆.自动检测技术[M].北京:高等教育出版社,2000. [1] 王青云. 基于单片机的温度测量系统[J] 2010，(05). [2] 彭立，张建洲，王少华. 自适应温度控制系统的研制[J]东北师大学报(自然科学版), 1994, [3] YD. Tulone. Is it possible to ensure strong data guarantees in highly mobile [4] Jack Shandle. 即将来临的32位浪潮——ARM构架在32位微控制器领域的应用[J]单片机与嵌入式系统应用, 2004,(03) .
山东工商学院 学年论文 题目：传感器技术的研究现状与发展趋势姓名：xxx 学号：200905xxxx 专业：电子信息工程 指导老师：xxx
传感器技术的研究现状与发展趋势 姓名 （山东工商学院信息与电子工程学院，山东烟台 264005） 摘要： 传感器是高度自动化系统乃至现代尖端技术必不可少的一个关键组成部分。传感器技术是世界各国竞相发展的高新技术，也是进入21世纪以来优先发展的十大顶尖技术之一。传感器技术所涉及的知识领域非常广泛，其研究和发展也越来越多地和其他学科技术的发展紧密联系。本文首先介绍了传感器的基本知识和传感器技术的发展历史。之后，综述了近几年高端前沿的光电传感器技术和生物传感器技术的主要研究状况。最后，展望了现代传感器技术的发展和应用前景。 关键词：传感器技术；传感器；研究现状 The Sensor Technology Current Research And Development Trend CHEN Cxxxx-xxx (School of Information and Electronic Engineering, Shandong Institute of Business and Technology, Yantai, 264005,China) Abstract:Sensor is an essential and critical component of highly automated system and cutting-edge technology. Sensor Technique is what many developed countries are competing in. It is also one of the ten top technologies with priority in the 21st century. There are a large amount of areas of knowledge involved in Sensor Technique. Meanwhile, it also has been in close relation with the advance of other fields of technologies. This paper first introduces the basic knowledge of the Sensor and the history of the Sensor Technology .Then it summarizes the main investigation on Sensor Technique of Photoelectric Sensor and Biosensor in recent years .Last,it forecasts the development and future applied fields of the modern Sensor Technology. Key words:Sensor Technique; Sensor; Current Research; trend
传感器综述例题+习题
第一章绪论 [例题分析] 例题1-1一台精度为0.5级、量程范围600～1200℃的温度传感器，它最大允许绝对误差是多少？检验时某点最大绝对误差是４℃，问此表是否合格？ 解： 根据精度定义表达式100.??=S F Y A A %，并由题意已知Ａ＝0.5％，ＹＦ．Ｓ＝（1200-600）℃，得最多允许误差 △ Ａ＝Ａ·ＹＦ．Ｓ＝0.5％×（1200-600）＝+/-３℃ 此温度传感器最大允许误差位３℃。检验某点的最大绝对误差为４℃，大于３℃，故此传感器不合格。 例题1-2已知电感压力传感器最小检测量为0.5mmH 2O ，测量范围为0～250mmH 2O ，输出电压为0～500m Ｖ，噪声系数Ｃ＝２；另一个电容压力传感器最小检测量为0.5mmH 2O ，测量范围为0～100mmH 2O ，输出电压为0～300m Ｖ，噪声系数Ｃ＝２。问：哪个传感器噪声电平大？大多少？ 解： 根据传感器灵敏度计算式 x y k ??=，得 电感压力传感器 O mmH mV k 21/202500 500=--= 电容压力传感器 O mmH mV k 22/30 1000 300=--= 由最小检测量计算式K CN M =，得噪声电平C KM N =，分别计算结果如下： 电感压力传感器 mV C M K N 5.025 .02111=?== 电容压力传感器 mV C M K N 75.02 5 .03222=?== 答：电容压力传感器噪声电平大。mV N N N 25.012=?-?=?。
例题1-3已知某传感器静态特性方程X e Y =，试分别用切线法、端基法及最小二乘法，在０＜Ｘ＜１范围内拟和刻度直线方程，并求出相应的线性度。 解：（１）切线法：如图1-1所示，在Ｘ＝０处做 切线为拟合直线①KX a Y +=0。 当Ｘ＝０，则Ｙ＝１，得0a ＝１；当Ｘ＝１， 则Ｙ＝ｅ，得10 === ==X X X e dX dY K 。 故切线法刻度直线方程为Ｙ＝１＋Ｘ。 最大偏差m ax Y ?在Ｘ＝１处，则 7182.0)1(1 max =+-=?=X X X e Y 切线法线性度 %8.41%1001 7182 .0%100.max =?-=??= e Y Y S F L δ （2）端基法：在测量两端点间连直线为拟合直线②KX a Y +=0。则0a ＝１， 718.10 11 =--= e K 。得端基法刻度直线方程为Ｙ＝１＋1.718Ｘ。 由 0] 718.1[=-dX X e d x 解得X=0.5413处存在最大偏差 2118.0)718.11(5413 .0max =+-=?=X x X e Y 端基法线性度 %3.12%1001 2118 .0%100.max =?-=??= e Y Y S F L δ （3）最小二乘法：求拟合直线③KX a Y +=0。根据计算公式测量范围分成6等分取n=6,，列表如下：
压力传感器文献综述 摘要：传感器技术是综合多种学科的复合型技术，是一门正在蓬勃发展的现代化传感器技术。本文通过部分文献资料对压力传感器的发展过程、研究现状和发展趋势做一简要介绍。关键词：压力；传感器； 1 压力传感器的发展历程 现代压力传感器以半导体传感器的发明为标志,而半导体传感器的发展可以分为四个阶段(1) 发明阶段(1945 - 1960 年) :这个阶段主要是以1947 年双极性晶体管的发明为标志。此后,半导体材料的这一特性得到较广泛应用。史密斯与1945 发现了硅与锗的压阻效应,即当有外力作用于半导体材料时,其电阻将明显发生变化。依据此原理制成的压力传感器是把应变电阻片粘在金属薄膜上,即将力信号转化为电信号进行测量。此阶段最小尺寸大约为1cm。 (2) 技术发展阶段(1960 - 1970 年) :随着硅扩散技术的发展,技术人员在硅的(001) 或(110) 晶面选择合适的晶向直接把应变电阻扩散在晶面上,然后在背面加工成凹形,形成较薄的硅弹性膜片,称为硅杯。这种形式的硅杯传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高、稳定性好、成本低、便于集成化的优点,实现了金属- 硅共晶体,为商业化发展提供了可能。(3) 商业化集成加工阶段(1970 - 1980 年) :在硅杯扩散理论的基础上应用了硅的各向异性的腐蚀技术,扩散硅传感器其加工工艺以硅的各项异性腐蚀技术为主,发展成为可以自动控制硅膜厚度的硅各向异性加工技术,主要有V 形槽法、浓硼自动中止法、阳极氧化法自动中止法和微机控制自动中止法。由于可以在多个表面同时进行腐蚀,数千个硅压力膜可以同时生产,实现了集成化的工厂加工模式,成本进一步降低。(4) 微机械加工阶段(1980 年- 今) :上世纪末出现的纳米技术,使得微机械加工工艺成为可能。通过微机械加工工艺可以由计算机控制加工出结构型的压力传感器,其线度可以控制在微米级范围内。利用这一技术可以加工、蚀刻微米级的沟、条、膜,使得压力传感器进入了微米阶段。 2 压力传感器国内外研究现状 传感器是新技术革命和信息社会的重要技术基础，是现代科技的开路先锋。美、日、英、法、德和独联体等国都把传感器技术列为国家重点开发关键技术之一。美国长期安全和经济繁荣至关重要的22项技术中就有６项与传感器信息处理技术直接相关。关于保护美国武器系统质量优势至关重要的关键技术，其中８项为无源传感器。。正是由于世界各国普遍重视和投入开发，传感器发展十分迅速。目前，我国传感器行业规模较小，应用范围较窄。为此，我们亟须转变观念，将传感器的研发由单一型传感器的研发，转化为高度集成的新型传感器研发。新型传感器的开发和应用已成为现代系统的核心和关键，它将成为21世纪信息产业新的经济增长点。改革开放30年来，我国传感器技术及其产业取得了长足进步，主要表现在：建立了传感技术国家重点实验室、微米/纳米国家重点实验室、国家传感技术工程中心等研究开发基地；MEMS、MOEMS等研究项目列入了国家高新技术发展重点；在“九五”国家重科技攻关项目中，传感器技术研究取得了51个品种86个规格新产品的成绩，初步建立了敏感元件与传感器产业；2007年传感器业总产量达到20.93亿只，品种规格已有近6000种，并已在国民经济各部门和国防建设中得到一定的应用。压力传感器的发展动向主要有以下几个方向： 2.1光纤压力传感器 这是一类研究成果较多的传感器,但投入实际领域的并不是太多。光纤传感器基本原理是将光源发出的光经光纤送入调制区,在调制区内,外界被测参数与进入调制区的光相互作用,使光的强度、频率、相位、偏振等发生变化成为被调制的信号光,再经光纤送入光探测器、