战场传感器简介 战场的侦察和监视技术是随着战争形式的发展而发展起来的。最早的侦察是指挥员或侦察人员的耳目侦察，侦察距离相当有限。欧洲工业革命后照相机、望远镜的发明和应用，人们获得了对较远的目标进行侦察的技术手段。19世纪末20世纪初，随着电子、航空等近代科学技术的发展，先后出现了无线电侦察技术、雷达侦察技术、航空侦察和潜艇侦察等间接侦察手段，使侦察的范围大大扩展。第二次世界大战后，出现了航天侦察和各种遥感侦察技术，使军事侦察技术发展到了一个新的水平，可以从陆、海、空、天四维空间实施侦察和监视战局。 之后,随着传感器的发展和信息革命的到来，侦察信息的获取和处理又进入了一个全新的时期。海湾战争和科索沃战争充分表明，现代战争是高技术条件下的局部战争，战场态势瞬息万变，精确制导武器大量使用，武器的射程、命中精度和杀伤能力都大大提高，同时伪装、欺骗手段不断变化。因而现代战争对侦察情报的时效性、准确性和连续性提出更高的要求。谁在信息获取技术方面占有优势，谁就将赢得军事行动的主动权。因此，世界各国都在尽最大努力，利用最新的科学技术成果发展先进的军事侦察装备。
在陆海空天四维空间侦察中，地面侦察是不可或缺的一维。这是因为地面侦察在复杂的地形地物条件下甚至是严密伪装的情况下仍能充分发挥其作用，可以弥补光学侦察、无线电侦察和雷达侦察等现代侦察技术存在的盲区。 技术特点 地面战场传感侦察系统被美军称为无人值守地面传感器U G S(Unattended Ground Sensor)，是一种无源被动探测的侦察与监视装备，一直伴随着军事需求而发展。地面战场传感侦察系统最早由美国军方在越战时期推出，成功监测了胡志明小道的动向，并引导空军对其实施了封锁。受此鼓舞，美国国防部国防高级研究计划局(DARPA：D e f e n s e A d v a n c e d R e s e a r c h Projects Agency)和美国国家科学基金委员会(NSF：National ScienceFoundation)联合资助了一系列研究计划，推动了以网络中心战为核心的新军事革命。 2 0 0 3年，美国陆军首席科学家安德鲁斯博士指出，未来作战系统将是一个网络化的、诸兵种合成的战斗系统，由无人值守地面传感器、智能武器系统及无人飞行器等组成，是多个系统组成的集成系统，各系统之间密切协同作战，从而明确了地面战场传感侦察系统在全球信息栅格网(GIG：
上海开放大学《传感器与测试基础》复习 1. 课程教材：《自动检测技术及应用》 梁森 （第2版），机械工业出版社 2. 网上课堂：视频资料，课程ppt 资料，李斌教授主讲 3. 主持教师联系方式： 25653399（周二、五）；xudanli@https://www.doczj.com/doc/689236700.html, 4. 期末考试比例（大约）：单项选择20分；填空20分；多项选择12分；简答题26分；分析设计题22分。 5. 复习样题 一、填空题 1. 传感器的特性一般指输入、输出特性，有动、静之分。静态特性指标的 有 、 、 、 等。（灵敏度、分辨力、线性度、迟滞 误差、稳定性） 2. 对于测量方法，从不同的角度有不同的分类，按照测量结果的显示方式，可以分为 模拟式测量 和 数字式测量 。 3. 对于测量方法，从不同的角度有不同的分类，按照是否在工位上测量可以分为 在线测量 和 离线式测量 。 4. 对于测量方法，从不同的角度有不同的分类，按照测量的具体手段，可以分为 偏位式测量 、 微差式测量 和 零位式测量 。 5.某0.1级电流表满度值100m x mA ，测量60mA 的绝对误差为 ±0.1mA 。 6、服从正态分布的随机误差具有如下性质 集中性 、 对称性 、 有界性 。 7. 硅光电池的光电特性中，当负载短路时，光电流在很大范围内与照度与呈线性关系。 8. 把被测非电量的变化转换成线圈互感变化的互感式传感器是根据 变压器 的基本原理制成的，其次级绕组都用 差动 形式连接，所以又叫差动变压器式传感器。 9、霍尔传感器的霍尔电势U H 为 K H IB 若改变 I 或 B 就能得到变化的霍尔电势。 10、电容式传感器中，变极距式一般用来测量 微小 的位移。 11. 压电式传感器具有体积小、结构简单等优点，但不适宜测量 频率太低 的被测量，特别是不能测量 静态值 。 12、差动电感式传感器与单线圈电感式传感器相比,线性 好 灵感度提高 一 倍、测
2电阻式传感器 电阻式传感器的种类繁多，应用广泛，其基本原理是将被测物理量的变化转换成电阻值的变化，再经相应的测量电路而最后显示被测量值的变化。 电阻式传感器与相应的测量电路组成的测力、测压、称重、测位移、测加速度、测扭矩、测温度等测试系统。目前己成为生产过程检测以及实现生产自动化不可缺少的手段之一。 2.1电位器式传感器 电位器是一种常用的机电元件，广泛应用于各种电器和电子设备中。它主要是一种把机械的线位移或角位移输入量转换为与它成-定函数关系的电阻或电压输出的传感元件来使用。它们主要用于测量压力、高度、加速度等各种参数。 电位器式传感器具有一系列优点，如结构简单、尺寸小、重量轻、精度高、输出信号大、性能稳定并容易实现任意函数。其缺点是要求输入能量大，电刷与电阻元件Z间容易磨损。 电位器的种类很多，按其结构形式不同，可分为线绕式、薄膜式、光电式等；按特性不同，可分为线性电位器和非线性电位器。目前常用的以单圈线绕电位器居多。 空载特性（输出端不接负载或负载为无穷大） 上面讨论的电位器空载特性相当于负载开路或为无穷大时的情况,而一般情况下，电位器接有负载，接入负载时的特性为负载特性，负载特性相对于空载特性的偏差称为电位器的负载误差, 对于线性电位器负载误差即是其非线性误差。 电位器式传感器应用举例 膜盒电位器式压力传感器测小位移传感器电位器式加速度传感器 1.惯性质量; 2.片弹簧； 3.电位器； 4.电刷； 5.阻尼器； 6.壳体。 6 5 2.2应变片式传感器 问题： 1.什么是应变？什么是应变片？ 2.应变片式传感器是把哪一个非电量转换成电量呢？转换成什么电量呢？如何转换的呢？它们之I'可的关系是什么呢？ 电阻应变片的工作原理是基于电阻应变效应，即在导体产生机械变形时，它的电阻值相应发生变化。 敏感栅由金属细丝绕成栅形，实现应变一电阻转换的传感元件。 基底和盖片的作用是保持敏感栅和引线的几何形状和相 对位置，并且有绝缘作用。一般为厚度0.02?0.05mm的环氧 树脂，酚醛树脂等胶基材料。 引线作用：连接敏感栅和外接导线。 粘结剂作用：将敏感栅固定于基片上，并将盖片与基底粘结在一起；使用时，用粘结剂将应变片粘贴在试件的某一方向和位置，以便感受试件的应变。 电阻应变片主要特性 灵敏系数
目前,被人们所关注传感器的类型: 压力传感器、光电传感器、位移传感器、超声波传感器、温度传感器、湿度传感器、光纤传感器。 一、压力传感器 压力传感器、压力变送器的种类及选用 压力传感器及压力变送器分为表压、绝压、差压等种类。常见0.1、0.2、0.5、1.0等精度等级。可测量的压力范围很宽，小到几十毫米水柱，大的可达上百兆帕。不同种类压力传感器及压力变送器的工作温度范围也不同，常分成0~70℃、-25~85℃、-40~125℃、-55~150℃几个等级，某些特种压力传感器的工作温度可达400~500℃。 压力传感器及压力变送器基于不同的材料及结构设计有着不同的防水性能及防爆等级，接液腔体由于材料、形状的差异可测量的流体介质种类也不同，常分为干燥气体、一般液体、酸碱腐蚀溶液、可燃性气液体、粘稠及特殊介质。压力传感器及压力变送器作为一次仪表需与二次仪表或计算机配合使用，压力传感器及压力变送器常见的供电方式为：DC 5V、12V、24V、±12V等，输出方式有：0~5V、1~5V、0.5~4.5V、0~10mA、 0~20mA、 4~20mA等及Rs232、Rs485等与计算机的接口。 用户在选择压力传感器及压力变送器时，应充分了解压力测量系统的工况，根据需要合理选择，使系统工作在最佳状态，并可降低工程造价。 压力传感器常见精度参数及试验设备 传感器静态标定设备：活塞压力计：精度优于0.05% 数字压力表: 精度优于 0.05% 直流稳压电源: 精度优于0.05%。 传感器温度检验设备：高温试验箱：温度从0℃～+250℃温度控制精度为±1℃，低温试验箱：温度能从0℃～-60℃温度控制精度为±1℃ 传感器静态性能试验项目：零点输出、满量程输出、非线性、迟滞、重复性、零点漂移、超复荷。 传感器环境试验项目：零点温度漂移、灵敏度漂移、零点迟滞、灵敏度迟滞。（检查产品在规定的温度范内对温度的适应能力，此项参数对精度影响极为重要） 压力传感器使用注意事项 压力传感器及压力变送器在安装使用前应详细阅读产品样本及使用说明书，安装时压力接口不能泄露，确保量程及接线正确。压力传感器及压力变送器的外壳一般需接地，信号电缆线不得与动力电缆混合铺设，压力传感器及压力变送器周围应避免有强电磁干扰。压力传感器及压力变送器在使用中应按行业规定进行周期检定。 压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业，简单介绍一些常用传感器原理及其应用：
第一节传感器及其工作原理1课时新授课 教学目标 1．知识与技能 了解什么是传感器，知道非电学量转化为电学量的技术意义； 认识一些制作传感器的元器件，知道这些传感器的工作原理。 2．过程与方法 通过对实验的观察、思考和探究，让学生在了解传感器、熟悉传感器工作原理的同时，经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的观察能力、实践能力和创新思维能力。 3．情感、态度与价值观 体会传感器在生活、生产、科技领域的种种益处，激发学生的学习兴趣，拓展学生的知识视野，并加强物理与STS的联系。通过动手实验，培养学生实事求是的科学态度、团队合作精神和创新意识。 教学重点 认识各种常见的传感器；了解光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件的工作原理。 教学难点 光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件的工作原理。 教学方法 实验法、观察法、归纳法。 教学手段 磁铁、干簧管、各种常见传感器、光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件、多用电表、热水、冷水、台灯、投影仪等 教学过程 一、引入新课 教师：今天我们生活中常用的电视、空调的遥控器是如何实现远距离操纵的？楼梯上的电灯如何能人来就开，人走就熄的？工业生产中所用的自动报警器、恒温烘箱是如何工作的？“非典”病毒肆虐华夏大地时，机场、车站、港口又是如何实现快速而准确的体温检测的？所有这些，都离不开一个核心，那就是本堂课将要学习的传感器。 二、新课教学 1．什么是传感器 演示实验1：如图1所示，小盒子的侧面露出一个小灯泡，盒外没有开关，当把磁铁放到盒子上面，灯泡就会发光，把磁铁移开，灯泡熄灭。
教师提问：盒子里有怎样的装置，才能实现这样的控制？ 学生猜测：盒子里有弹性铁质开关。 师生探究：打开盒子，用实物投影仪展示盒内的电路图（图2），了解元件“干簧管”的结构。探明原因：当磁体靠近干簧管时，两个由软磁性材料制成的簧片因磁化而相互吸引，电路导通，干簧管起到了开关的作用。 教师点拨：这个装置反过来还可以让我们通过灯泡的发光情况，感知干簧管周围是否存在着磁场。 演示实验2：教师出示一只音乐茶杯，茶杯平放桌上时，无声无息，提起茶杯，茶杯边播放悦耳的音乐，边闪烁着五彩的光芒。 教师提问：音乐茶杯的工作开关又在哪里？开启的条件是什么？ 学生猜测：在茶杯底部，所受压力发生改变。 实验探究：提起茶杯，用手压杯的底部，音乐并没有停止。 学生猜测：是由于光照强度的改变。 实验探究：用书挡住底部（不与底部接触），音乐停止，可见音乐茶杯受光照强度的控制。 师生总结：现代技术中，我们可以利用一些元件设计电路，它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。我们把这种元件叫做传感器。它的优点是：把非电学量转换为电学量以后，就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制了。 教师提问：实验1中的干簧管是怎样的传感器，实验2音乐茶杯中所用的元件又是怎样的传感器？
分别列举10种接触、非接触传感器种类及原理 接触式位移传感器： 1位移传感器及其原理：计量光栅是利用光栅的莫尔条纹现象来测量位移的。 “莫尔”原出于法文Moire，意思是水波纹。几百年前法国丝绸工人发现，当两层薄丝绸叠在一起时，将产生水波纹状花样；如果薄绸子相对运动，则花样也跟着移动，这种奇怪的花纹就是莫尔条纹。一般来说，只要是有一定周期的曲线簇重叠起来，便会产生莫尔条纹。计量光栅在实际应用上有透射光栅和反射光栅两种；按其作用原理又可分为辐射光栅和相位光栅；按其用途可分为直线光栅和圆光栅。下面以透射光栅为例加以讨论。透射光栅尺上均匀地刻有平行的刻线即栅线，a为刻线宽，b为两刻线之间缝宽，W=a+b称为光栅栅距。目前国内常用的光栅每毫米刻成10、25、50、100、250条等线条。光栅的横向莫尔条纹测位移，需要两块光栅。一块光栅称为主光栅，它的大小与测量范围相一致；另一块是很小的一块，称为指示光栅。为了测量位移，必须在主光栅侧加光源，在指示光栅侧加光电接收元件。当主光栅和指示光栅相对移动时，由于光栅的遮光作用而使莫尔条纹移动，固定在指示光栅侧的光电元件，将光强变化转换成电信号。由于光源的大小有限及光栅的衍射作用，使得信号为脉动信号。如图 1，此信号是一直流信号和近视正弦的周期信号的叠加，周期信号是位移x的函数。每当x变化一个光栅栅距W，信号就变化一个周期，信号由b点变化到b’点。由于bb’=W，故b’点的状态与b点状态完全一样，只是在相位上增加了2π。 （上海德测电子科技有限公司产品） 2螺杆式空压机压力传感器螺杆式空压机压力传感器:是工业实践中最为常用 的一种传感器，而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也称为压力传感器。 压电传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。其中石英（二氧化硅）是一种天然晶体，压电效应就是在这种晶体中发现的，在一定的温度范围之内，压电性质一直存在，但温度超过这个范围之后，压电性质完全消失（这个高温就是所谓的“居里点”）。由于随着应力的变化电场变化微小（也就说压电系数比较低），所以石
机器人最实用的10种传感器盘点 随着智能化的程度提高，机器人传感器应用越来越多。智能机器人主要有交互机器人、传感机器人和自主机器人3种。从拟人功能出发，视觉、力觉、触觉最为重要，早已进入实用阶段，听觉也有较大进展，其它还有嗅觉、味觉、滑觉等，对应有多种传感器，所以机器人传感产业也形成了生产和科研力量。 内传感器 机器介机电一体化的产品，内传感器和电机、轴等机械部件或机械结构如手臂（Arm）、手腕（Wrist）等安装在一起，完成位置、速度、力度的测量，实现伺服控制。 位置（位移）传感器 直线移动传感器有电位计式传感器和可调变压器两种。角位移传感器有电位计式、可调变压器（旋转变压器）及光电编码器三种，其中光电编码器有增量式编码器和绝对式编码器。增量式编码器一般用于零位不确定的位置伺服控制，绝对式编码器能够得到对应于编码器初始锁定位置的驱动轴瞬时角度值，当设备受到压力时，只要读出每个关节编码器的读数，就能够对伺服控制的给定值进行调整，以防止机器人启动时产生过剧烈的运动。 速度和加速度传感器 速度传感器有测量平移和旋转运动速度两种，但大多数情况下，只限于测量旋转速度。利用位移的导数，特别是光电方法让光照射旋转圆盘，检测出旋转频率和脉冲数目，以求出旋转角度，及利用圆盘制成有缝隙，通过二个光电二极管辨别出角速度，即转速，这就是光电脉冲式转速传感器。此外还有测速发电机用于测速等。 应变仪即伸缩测量仪，也是一种应力传感器，用于加速度测量。加速度传感器用于测量工业机器人的动态控制信号。一般有由速度测量进行推演、已知质量物体加速度所产生动力，即应用应变仪测量此力进行推演，还有就是下面所说的方法： 与被测加速度有关的力可由一个已知质量产生。这种力可以为电磁力或电动力，最终简化为对电流的测量，这就是伺服返回传感器，实际又能有多种振动式加速度传感器。
开放大学《传感器与测试基础》复习 1. 课程教材：《自动检测技术及应用》 梁森 （第2版），机械工业 2. 网上课堂：视频资料，课程ppt 资料，斌教授主讲 3. 主持教师联系方式： 25653399（周二、五）；https://www.doczj.com/doc/689236700.html, 4. 期末考试比例（大约）：单项选择20分；填空20分；多项选择12分；简答题26分；分析设计题22分。 5. 复习样题 一、填空题 1. 传感器的特性一般指输入、输出特性，有动、静之分。静态特性指标的 有 、 、 、 等。（灵敏度、分辨力、线性度、迟滞 误差、稳定性） 2. 对于测量方法，从不同的角度有不同的分类，按照测量结果的显示方式，可以分为 模拟式测量 和 数字式测量 。 3. 对于测量方法，从不同的角度有不同的分类，按照是否在工位上测量可以分为 在线测量 和 离线式测量 。 4. 对于测量方法，从不同的角度有不同的分类，按照测量的具体手段，可以分为 偏位式测量 、 微差式测量 和 零位式测量 。 5.某0.1级电流表满度值100m x mA ，测量60mA 的绝对误差为 ±0.1mA 。 6、服从正态分布的随机误差具有如下性质 集中性 、 对称性 、 有界性 。 7. 硅光电池的光电特性中，当负载短路时，光电流在很大围与照度与呈线性关系。 8. 把被测非电量的变化转换成线圈互感变化的互感式传感器是根据 变压器 的基本原理制成的，其次级绕组都用 差动 形式连接，所以又叫差动变压器式传感器。 9、霍尔传感器的霍尔电势U H 为 K H IB 若改变 I 或 B 就能得到变化的霍尔电势。 10、电容式传感器中，变极距式一般用来测量 微小 的位移。 11. 压电式传感器具有体积小、结构简单等优点，但不适宜测量 频率太低 的被测量，特别是不能测量 静态值 。 12、差动电感式传感器与单线圈电感式传感器相比,线性 好 灵感度提高 一 倍、测
目录 1.常用传感器分类 (1) 1.1生活常见类 (1) 1.2光电类传感器 (2) 1.3力学方面传感器 (3) 1.4 其他常见方面的传感器 (4) 2传感器功能分类 (5) 2.3电阻式传感器 (5) 2.4. 变频功率传感器 (5) 2.5称重传感器 (6) 2.6电阻应变式传感器 (6) 2.7压阻式传感器 (6) 2.8热电阻传感器 (6) 2.9 激光传感器 (6) 2.10. 霍尔传感器 (6) 2.11无线温度传感器 (6) 2.12智能传感器 (7) 2.13光敏传感器 (7) 2.14生物传感器 (7) 2.15 位移传感器 (7) 2.16. 压力传感器 (8) 2.17. 24GHz雷达传感器 (8) 2.18 液位传感器 (8) 2.18.1、浮球式液位传感器 (8) 2.18.2、浮简式液位传感器 (8) 2.18.3、静压或液位传感器 (8) 1.常用传感器分类 1.1生活常见类 DS18b20温度传感器 作用：检测温度 湿度传感器： 检测湿度 温湿度传感器 作用：检测室内温度跟湿度 烟雾传感器 作用：检测烟雾浓度
作用：安卓手机上的的屏幕旋转 防水型DS18B20 作用：防水也可测温度 声音检测传感器 作用：可以用于声控灯，配合光敏传感器做声光报警，以及声音控制，声音检测的 驻极体话筒传感器 作用：声控开关 煤气传感器 作用：预防火灾 1.2光电类传感器 超声波传感器 作用：测距离 红外避障传感器 作用：避障 反射式光电管RP220 作用：可应于小车、机器人等黑白线寻迹 光敏电阻P1201-04传感器 作用：可见光控制电阻阻值 U型光电传感器 作用：常用于工件计数、测量电机的转速、电机转的圈数 红外接收头HS0038 作用：可应于红外信号检测 CHQ1838传感器 作用：接收红外线 红外光电传感器 作用：光电开关，红外光电开关的种类很多，有镜反射式、漫反射式、槽式、对射式和光纤式等。 接触传感器 作用：识别障碍物 开环式电流传感器 作用：测量磁场 闭环式电流传感器 作用：测量磁场 霍尔开关传感器 作用：可用于电机测速/位置检测等场地，主要作为开关使用 防跌落传感器 作用：饭跌落 防碰撞传感器： 作用：防碰撞
霍尔位移传感器外形编号HK外观尺寸 M12×1*50可检测物体永磁铁检测距离埋入式：0-15mm额定工作电压4.5~10.5VDC功耗检测时：≤20mA…<4mA；无检测时：≤20mA负载电阻电流型：0~300Ω；电压型：≥2.2KΩ输出电流型：4~20mA；电压型：0~5V允许电压波动≤5%输出信号PNP模拟线形误差≤1.5%温度飘移≤0.01mm/℃重复精度≤1%环境温度 -40℃~150℃外壳材料金属防护等级 IP67 BURKERT宝德液位传感器技术参数：测量范围：1Hz~45KHz输出方式：低电平有效，驱动能力不小于15mA 输出信号：波形：矩形波幅值：高电平接近供电电源，低电平≤0.5V供电电源：(4.5~24)VDC，(12~18)V最值每转脉
冲数：与贴的磁片数量一致检测距离：≤4mm 正常工作条件温度：-20℃~+80℃相对湿度：不大于85%大气压力：86KPa~106KPa周围无爆炸性、腐蚀性气体□外形及开孔尺寸总长：L+21.9(不包括输出导线) 外螺纹：M12×1螺纹有效长度：L，L=50，75，100mm输 出导线：2m 极限参数参数符号量值单位电源电压V CC ：4.5-24 V磁感应强度B 不限mT输出反向击穿电压V ce 40 V输出低电平电流I OL 25 mA工作环境温度T A -40~150℃高 温贮存温度T S 150℃磁场 低噪音模拟信号路径可通过新的滤波引脚设置器件带宽 5 μs 输出上升时间，对应步进输入电流80 千赫带宽总输出误差为 1.5%（当TA = 25°C时）小型低厚度SOIC8 封装1.2 mΩ 内部传导电阻引脚1-4 至5-8 之间2.1 VRMS 最小绝缘电压 5.0 伏特，单电源操作66 至185 mV/A 输出灵敏度输出电压与交流或直流电流成比例出厂时精确度 校准极稳定的输出偏置电压近零的磁滞电源电压的成比例输出
一、引言 目前,我国传感器行业规模仍然较小,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物性型传感器的研发，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。 二、传感器行业发展趋势及展望 目前，传感器行业呈现八大发展趋势，即传感器的产业化发展模式、传感器产品全面、协调、持续发展、企业生产规模(年生产能力)向规模经济发展、生产格局向专业化方向发展、传感器大生产技术向自动化方向发展、企业的重点技术改造向引进技术的消化吸收与自主创新的方向转变、企业经营要加快从国内市场为主向国内与国外两个市场相结合的国际化方向发展、企业将向“大、中、小并举”、“集团化、专业化生产共存”的格局发展。但是，由于经济发展水平和生产研发资金的限制，我国传感器行业总体技术水平还是相对比较落后的，规模和应用领域都较小。今天活跃在国际传感器市场上的仍然是德国、日本、美国、俄国等老牌工业国家的企业。在这些国家里，传感器的应用范围很广，许多厂家的生产都实现了规模化，有些企业的年生产能力已达到几千万只甚至几亿只。相比之下，中国传感器的应用范围还比较窄，更多的应用仍然停留在工业测量与控制等基础应用领域。 可以预见，未来中国传感器市场的总需求将继续扩大。国内品牌将通过增加投资、合资等方式逐步渗透到高端市场。而中低端产品出口将成为国内品牌厂商的选择。国外新技术输人和应用技术将会带动市场需求向更个性化、分散化的方向发展，国内厂商之间的并购与整合也将很快形成趋势。 三、传感器原理与结构概述 1、传感器原理 无线传感器的组成模块封装在一个外壳内，在工作时，它将由电池或振动发电机提供电源，构成无线传感器网络节点。它可以采集设备的数字信号通过无线传感器网络传输到监控中心的无线网关，直接送入计算机，分析处理。如果需要，无线传感器也可以实时传输采集的整个时间历程信号。监控中心也可以通过网关把控制、参数设置等信息无线传输给节点。数据调理采集处理模块把传感器输出的微弱信号经过放大，滤波等调理电路后，送到模数转换器，转变为数字信号，送到主处理器进行数字信号处理，计算出传感器的有效值，位移值等。 （原理图） 无线通讯模块采用基于IEEE802.15.4标准的无线协议进行数据传输。IEEE802.15.4主要针对工业，建筑，传感器的无线数据采集和监控，油田，电力，矿山和物流管理等应用领域。它具有低功耗，传输可靠性高，抗干扰能力强，网络容量大，能够自动组网等特点。
传感器复习提纲 第1章概述 1．现代信息技术的三大支柱是什么？ 传感器技术、通信技术与计算机技术 2. 什么是传感器？传感器定义有哪3个含义？ 从广义的的角度来说，可以把传感器定义为：一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。 从狭义角度对传感器的定义是：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。 我国国家标准对传感器的定义是：能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件和装置。 3．传感器的总体发展趋势是什么？现代传感器有哪些特征，采用什么物理量输出？ 发展趋势主要体现在这样几个方面：发展、利用新效应；开发新材料；提高传感器性能和检测范围；微型化与微功耗；集成化与多功能化；传感器的智能化；传感器的数字化和网络化。 特征：集成化、数字化、多功能化、微（小）型化、智能化、网络化和光机电一体化的方向发展，具有高精度、高性能、高灵敏度、高可靠性、高稳定性、长寿命、高信噪比、宽量程和无维护等特点。 输出： 4．传感器基本结构，由哪几个部分组成？分别起到什么作用？ 传感器一般由敏感元件、转换元件和基本电路三部分组成。 敏感元件感受被测量，转换元件将响应的被测量转换成电参量，基本电路
把电参量接入电路转换成电量。 5．了解传感器的分类方法。有哪三大类？ 按照我国传感器分类体系表，传感器分为物理量传感器、化学量传感器以及生物量传感器三大类。 6．了解传感器的图形符号，其中符号内容代表什么含义。 7．一个自动检测系统的组成包括哪几部分，画出结构框图。 第2章传感器的基本特性 （静态特性；传递函数；动态特性） 1．传感器的性能参数反映了传感器的什么关系？ 2．静态特性：特性参数有哪些？（线性度、迟滞、重复性、灵敏度、分辨率、稳定性），各种参数代表什么意义，描述了传感器的哪些特征？ 线性度是表征实际特性与拟合直线不吻合的参数。 迟滞用来描述传感器在正反行程期间特性曲线不重合的程度。 重复性是指在相同条件下，输入量按同一方向做全量程多次测量时，所得传感器输出特性曲线不一致的程度。 灵敏度是指传感器在稳定工作状态下，输出微小变化增量与引起此变化的输入微小变量的比值。 分辨率是指当传感器的输入从非零值缓慢增加时，在超过某一增量时，输出发生可观测的变化，这个输入增量称为传感器的分辨率，即最小输入增量。 稳定性表示传感器在一较长时间内保持性能参数的能力，故又称长期稳定性。3．传递函数：传感器的传递函数在数学上的定义是什么？
传感器的发展史 传感器的发展史2019-04-26 11：28传感器的发展史 这是本词条的历史版本，由diany于2009-09-18创建。1微型化(Micro) 为了能够与信息时代信息量激增、要求捕获和处理信息的能力日益增强的技术发展趋势保持一致，对于传感器性能指标(包括精确性、可靠性、灵敏性等)的要求越来越严格；与此同时，传感器系统的操作友好性亦被提上了议事日程，因此还要求传感器必须配有标准的输出模式；而传统的大体积弱功能传感器往往很难满足上述要求，所以它们已逐步被各种不同类型的高性能微型传感器所取代；后者主要由硅材料构成，具有体积小、重量轻、反应快、灵敏度高以及成本低等优点。 1.1由计算机辅助设计(CAD)技术和微机电系统(MEMS)技术引发的传感器微型化 目前，几乎所有的传感器都在由传统的结构化生产设计向基于计算机辅助设计(CAD)的模拟式工程化设计转变，从而使设计者们能够在较短的时间内设计出低成本、高性能的新型系统，这种设计手段的巨大转变在很大程度上推动着传感器系统以更快的速度向着能够满足科技发展需求的微型化的方向发展。 对于微机电系统(MEMS)的研究工作始于20世纪60年代，其研究范畴涉及材料科学、机械控制、加工与封装工艺、电子技术以及传感器和执行器等多种学科，是一个极具前景的新兴研究领域。MEMS的核心技术是研究微电子与微机械加工与封装技术的巧妙结合，期望能够由此而制造出体积小巧但功能强大的新型系统。经过几十年的发展，尤其最近十多年的研究与发展，MEMS技术已经显示出了巨大的生命力，此项技术的有效采用将信息系统的微型化、智能化、多功能化和可靠性水平提高到了一个新的高度。在当前技术水平下，微切削加工技术已经可以生产出来具有不同层次的3D微型结构，从而可以生产出体积非常微小的微型传感器敏感元件，象毒气传感器、离子传感器、光电探测器这样的以硅为主要构成材料的传感/探测器都装有极好的敏感元件。目前，这一类元器件已作为微型传感器的主要敏感元件被广泛应用于不同的研究领域中。 1.2微型传感器应用现状
1.BY-1型土压力传感器 钢弦式表面应变传感器主要用于量测混凝土、钢筋混凝土、钢结构、网状钢结构的表面应变；也可用于已产生微裂的混凝土、钢筋混凝土工程裂缝变化的观测；或用于混凝土应力解除和温度应力的测量。 2.JXW-1型位移传感器 主要用于测试隧道岩层之间、土层之间及其它工程地基基础等受压力后产生的位移量。 3.钢筋应力传感器 除用于量测钢筋混凝土结构中的钢筋应力外还可将其串接起来用于量测隧道及地下结构锚杆的应力分布。 4.孔隙水压力传感器 主要用于测试软基处理和病害水坝整治等工程中的岩石和土壤地下水的流动状态和水压力的大小，并把水压力从所量测的总土压力中分离出来；也可用孔隙水压力传感器量测孔隙水压力的大小和分布。 5.BY-1型土压力传感器 采用双油腔结构形式，它的最大特点是，当传感器受力时，传感器油腔中的液体可使力传递均匀，同时由于弹性敏感元件的变形比弹性传力元件的变形增大若干倍，提高了传感器 的灵敏度。该产品主要用于路基、挡土墙、坝体及隧道等地下结构工程，动静态的测试。 6.基泰VSL570系列振弦式静力水准沉降系统 广泛适用于测量土石坝、港口建设、公路、输（气）油管道、储油罐等基础填方结构的沉降（浮升）。本系统为解决一族多个高程相近监测点的垂直位移及相对沉降变化提供了技术先进的解决方案。数据采集可以用CTY-203型振弦读数仪人工读取，亦可接入其他振弦式自动化测量模块获取。
7.高智能型单点沉降计 属于岩土工程监测设备或岩土工程测试仪器，是位移传感器的一种；单点沉降计是由位移计、测杆、锚头、沉降板组成。钻孔后将单点沉降计埋入土体基础内部，测量锚头与沉降板之间的相对位移变化。单点沉降计主要应用于公路、铁路、水利大堤等各种基础沉降、边坡位移的变形测量。 8.分层沉降计 属于岩土工程监测设备或岩土工程测试仪器，是位移传感器的其中一种；分层沉降计是由多个位移计通过安装套件串联组成。钻孔后将分层沉降计埋设于软土路基，测量软基的分层沉降变形情况。 9.分层沉降仪（沉降磁环） 分层沉降仪是一种地基原位测试仪器。它适用于测量地基、路基、尾矿坝、基坑、堤防等地下各分层沉降量。根据测试数据的变化，可计算出沉降趋势，分析其稳定性，监控施工过程等。分层沉降仪与CX―I型高精度钻孔测斜仪配合使用，是地基原位监测较理想的设备。 工作原理及特点 分层沉降仪所用传感器是根据电磁感应原理设计，将磁感应沉降环预先通过钻孔方式埋入地下待测的各点位，当传感器通过磁感应环时，产生电磁感应信号送至地面仪表显示，同时发出声光报警。读取孔口标记点上对应钢尺的刻度数值，即为沉降环的深度。每次测量值与前次测值相减即为该测点的沉降量。 探头结构牢固，密封性好。钢尺电缆一体化，整机为便携式，重量轻，采用直流电源供电，适合各种野外环境。
测量技术概述 信息获取是信息流地一环； 获取信息是仪器科学地基本任务； 仪器仪表是信息工业地源头； 检测基本概念： 确定被测对象地属性和量值为目地地全部操作 检测过程： 信号采集、信号处理、信号显示、信号输出 检测方法分类： . 直接测量（绝对测量、相对测量）间接测量 . 开环测量与闭环测量 . 偏差法、零位法、微差法 现代检测技术发展趋势： 智能化、虚拟化、网络化、微型化、软测量技术 传感器概述 什么是传感器？ 传感器是能感受规定地被测量并按照一定地规律将其转换成可用输出信号地器件或装置. 传感器地输出信号通常是电量； 通常传感器由敏感元件和转换元件组成； 传感器地分类方法： 按被测参数分类, 如温度压力、位移、速度等 按传感器地工作原理分类, 如应变式、电容式、压电式、磁电式等静态特性： 指被测量地值处于稳定状态时地输出输入关系.只考虑传感器地静态特性时, 输入量与输出量之间地关系式中不含有时间变量.文档来自于网络搜索 重要指标是线性度、灵敏度, 迟滞和重复性、分辨率与阈值、稳定性、静态误差等. 传感器地校准与标定：传感器地标定分为静态标定和动态标定. 动态特性： 指其输出对随时间变化地输入量地响应特性.当被测量随时间变化,是时间地函数时, 则传感器地输出量也是时间地函数,其间地关系要用动态特性来表示.一个动态特性好地传感器, 其输出将再现输入量地变化规律, 即具有相同地时间函数.文档来自于网络搜索 传感器地输入量随时间变化地规律是各种各样地, 下面在对传感器动态特性进行分析时，采用最典型、最简单、易实现地正弦信号和阶跃信号作为标准输入信号.文档来自于网络搜索对于正弦输入信号, 传感器地响应称为频率响应或稳态响应对于阶跃输入信号, 则称为传感器地阶跃响应或瞬态响应.文档来自于网络搜索 传感器地瞬态响应是时间响应，在研究传感器地动态特性时, 有时需要从时域中对传感器地响应和过渡过程进行分析.这种分析方法是时域分析法文档来自于网络搜索 应变式传感器 概述： 应变式传感器是电阻式传感器地一种，电阻式传感器主要是使用传感器阻值地变化来检测被测量 工作原理： 电阻应变片地工作原理是基于应变效应, 即在导体产生机械变形时, 它地电阻值相应发生变化.
传感器的作用和地位 人们为了从外界获取信息，必须借助于人类特有的感官系统。而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。为适应这种情况，就需要传感器。因此可以说，传感器是人类五官的重新定义。 现今世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。 在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。 在基础学科研究中，传感器更具有突出的地位。现代科学技术的发展，进入了许多新领域：例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙，微观上要观察小到cm的粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到s的瞬间反应。此外，还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁砀等等。显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破。一些传感器的发展，往往是一些边缘学科开发的先驱。 传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。 由此可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用，是十分明显的。世界各国都十分重视这一领域的发展。相信不久的将来，传感器技术将会出现一个飞跃，达到与其重要地位相称的新水平。 传感器的分类 可以用不同的观点对传感器进行分类：它们的转换原理(传感器工作的基本物理或化学效应)；它们的用途；它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。 根据传感器工作原理，可分为物理传感器和化学传感器二大类： 传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的微小变化都将转换成电信号。 化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。
产品名称： T JH-1称重传感器 规 格： 3,5,10,20,30,50,100,150kg 产品备注： 传统产品，成熟可靠，特有的T 型过载保护装置，抗过载能力强。可 选择一体化标准信号输出，如4-20mA 或0-5V 三线制放大器。适用于 皮带秤、配料秤等。 产品类别： 称重传感器系列 传感器 用途与特点 ⊙特有的T 型过载保护装置，抗过载能力强。 ⊙适用于皮带秤、配料秤等。 ⊙可选择一体化标准信号输出，三线制，0～10mA 、4～20mA 或0～5V 输出。 量程 3,5,10,20,30,50,100,150kg 技术参数
产品名称：T JH-2B平行梁传感器 规格：200,300,500,700，1000kg 产品出厂时经过四角调整，保证其在规定的受载平面内各点输出一致，产品备注： 可用于制造由单支传感器构成的各种形式的电子秤、专用秤。 产品类别：称重传感器系列 传感器用途与特点 最大秤台平面650×650mm 经四角误差修正，保证在额定受载平面内各点输 出一致。 适用于固体、液体流动秤、人体秤、配料秤、案 秤及精细化工配比秤。 量程、规格、外形及安装尺寸 200，300，500，700，1000kg 技术参数
产品编号：10200104716 产品名称：T JH-2A平行梁传感器 规格：100,200,300,500,700kg 产品备注：产品出厂时经过四角调整，保证其在规定的受载平面内各点输出一致，可用于制造由单支传感器构成的各种形式的电子秤、专用秤 产品类别：称重传感器系列传感器用途与特点 最大秤台平面600×600mm 经四角误差修正，保证在额定受载平面内各点输出一致。 适用于固体、液体流动秤、人体秤、配料 秤、案秤及精细化工配比秤。 量程、规格、外形及安装尺寸 100，200，300，500，700kg 技术参数
检测技术基础——习题1 1、某压力仪表厂生产的压力表满度相对误差均控制在 0.4%~0.6% ，该压力表的精度等级应定为级，另一家仪器商家需要购买压力表，希望压力表的满度相对误差小于 0.9% ，应购买级的压力表。 A、 0.2 B、 0.5 C、1.0 D、 1.5 2、某采购员分别在三家商店购买 100kg 大米、 10kg 苹果、 1kg 巧克力，发现均缺少约 0.5kg ，但 该采购员对卖巧克力的商店意见最大，产生此心理作用的主要因素是。 A、绝对误差 B、示值相对误差 C、满度相对误差 D、精度等级 3、在选购线性仪表时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。这时必须考虑到应尽量使选购的仪 表量程为欲测量的左右为宜。 A、 3 倍 B、10 倍 C、1.5 倍 D、0.75 倍 4、用万用表交流电压档 ( 频率上限仅为 5kHz) 测量频率高达 500kHz 、 10V 左右的高频电压，发 现示值还不到 2V ，该误差属于。用该表直流电压档测量 5 号干电池电压，发现每次示值均为 1.8V ，该误差属于。 A、系统误差 B、粗大误差 C、随机误差 D、动态误差 5、重要场合使用的元器件或仪表，购入后需进行高、低温循环老化试验，其目的是为了。 A、提高精度 B、加速其衰老 C、测试其各项性能指标 D、提高可靠性 6、有一温度计，它的测量范围为0～200℃，精度为0.5级，试求： 1）该表可能出现的最大绝对误差为。 A、 1℃ B、 0.5℃ C、 10℃ D、 200℃2）当示值为20℃时的示值相对误差为，100℃时的示值相对误差为。 A、 2% B、 5％ C、 1％ D、 10％ 7、已知待测拉力约为 70N 左右。现有两只测力仪表，一只为 0.5 级，测量范围为 0 ～ 500N ；另 一只为 1.0 级，测量范围为 0 ～ 100N 。问选用哪一只测力仪表较好？为什么？ 8、欲测240V左右的电压，要求测量示值相对误差的绝对值不大于0.6%，问：若选用量程为250V电压 表，其精度应选级。若选用量程为300V，其精度应选级，若选用量程为500V的电压表，其精度应选级。 9、某个测温仪表测量范围是0-800摄氏度，使用后重新校验,发现最大绝对误差为6摄氏度,此仪表等 级为多少呢? 10、某压力表的测量范围为0~1MPa，精度等级为1级，试问此压力表允许的最大绝对误差是多少？在 校验点（产生最大误差点）理论值为0.5MPa，测得值为0.508MPa问此表是否满足该表精度要求？ 11、随机误差在测量中不可避免，试说明其分布规律？具有哪些特点？（复习测量中三大类误差的特点、 产生原因与处理方法） 12、已知某一阶传感器的传递函数 1 () 1 H s sτ = + ，0.01s τ=，求该传感器输入信号的工作频率范围？ 13、设5次测量某物体的长度，其测量的结果分别为：9.8 10.0 10.1 9.9 10.2（厘米），若忽略粗 大误差和系统误差，试求在99.73％的置信概率下的结果表达。 14、测量电阻R消耗的功率时，可间接测量电阻值R、电阻上的电压U、流过电阻的电流I，然后计算 功率：请给出几种不同的测量方案；假设电阻、电压、电流测量的相对误差分别为γR=±2%，γu=±3%，γI＝±1.5%，试确定最佳测量方案。
一?制动防抱死系统（ABS）概述 ABS是通过安装在各车轮或传动轴上的转速传感器等不断检测各车轮的转速，由计算机计算出当时的车轮滑移率，并与理想的滑移率相比较，做出增大或减小制动器制动压力的决定，命令执行机构及时调整制动压力，以保持车轮处于理想的制动状态。 因此，ABS装置能够使车轮始终维持在有微弱滑移的滚动状态下制动，而不会抱死，达到提高制动效率的目的，同时也提高了刹车时汽车的稳定性及较差路面条件下的汽车制动性能。 二. ABS轮速传感器的功用 检测车轮的速度，并将速度信号输入ABS的电控单元。当齿圈的转速发生变化时，感应电动势的频率也变化。ABS电控单元通过检测感应电动势的频率来检测车轮转速。 用于ABS系统的轮速传感器主磁电式和霍尔式两种。 三. ABS传感器的安装位置 ABS传感器在车轮上的安装位置如下图所示: 转逮传感番在车轮上的安婪位置 四.磁电式ABS传感器 结构如下图所示：
￡凿式极轴b）柱式极轴 车轮转連传感器剖视图 1 ?电裟 2 ?永磁俸 3 ?外売乩感应倔 5 .极轴&齿88 磁电式ABS传感器由永磁体2、极轴5和感应线圈4等组成，极轴头部结构有凿式和柱式两种。 齿圈6旋转时，齿顶和齿隙交替对向极轴。在齿圈旋转过程中，感应线圈内部的磁通量 交替变化从而产生感应电动势，此信号通过感应线圈末端的电缆1输入ABS的电控单元。 当齿圈的转速发生变化时，感应电动势的频率也变化。ABS电控单元通过检测感应电动 势的频率来检测车轮速度。 磁电式ABS传感器结构简单、成本低，但也存在下述缺点： 1?其输出信号的幅值随转速的变化而变化。若车速过慢，其输出信号低于1V，电控单元 就无法检测； 2?其响应频率不高。当转速过高时，传感器的频率响应跟不上； 3.其抗电磁波干扰能力差。 五.霍尔式ABS传感器 霍尔式ABS传感器结构示意图: 1.进淙2■霍尔元件 霍尔式ABS轮速传感器也是由传感头和齿圈组成。传感头由永磁体，霍尔元件和电子电 路组成。 当齿轮位于图示中（a）所示位置时，穿过霍尔元件的磁力线分散，磁场相对较弱；而当齿轮位于图中（b）所示位置时，穿过霍尔元件的磁力线集中，磁场相对较强。 (b)