色彩传感器又叫颜色识别传感器或颜色传感器，它是将物体颜色同前面已经示教过的参考颜色进行比较来检测颜色的传感器，当两个颜色在一定的误差范围内相吻合时，输出检测结果。
色彩传感器在终端设备中起着极其重要的作用，比如色彩监视器的校准装置；彩色打印机和绘图仪；涂料、纺织品和化妆品制造，以及医疗方面的应用，如血液诊断、尿样分析和牙齿整形等。
色彩传感器系统的复杂性在很大程度上取决于其用于确定色彩的波长谱带或信号通道的数量。此类系统种类繁多，从相对简单的三通道色度计到多频带频谱仪不一而足。
感测色彩的传统做法是采用把三至四个光电二极管组合在一块芯片上的结构，而将红、绿、蓝滤色器置于光电二极管的表面（通常将两个蓝滤色器组合在一起以补偿硅片对于蓝光的低灵敏度）。
独立的跨阻抗放大器将每个光电二极管的输出馈送到具有8～12 位典型分辨率的A/D 转换器中。A/D 转换器的输出随后被馈送至一个微控制器或其他类型的数字处理器中。
这种方法的主要优点是灵活性高，因为能够使放大器的增益和带宽以及A/D 转换器的速度和分辨率适合具体应用的要求，从而可以对设计进行调整以实现性能与成本的折中。
获得这种灵活性所付出的代价是增加了设计复杂性，另外也使模拟电路的电路板布局变得非常苛刻。该方案的主要应用包括：工业控制中需要短暂响应时间的高速过程检验，或因光照条件不定而要求随意调节增益和速度的应用。
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传感器的应用实例 学习目标： １、知道传感器应用的一般模式. ２、理解电子秤的原理----力传感器的应用. ３、理解话筒的原理----声传感器的应用. ４、理解电熨斗的原理----温度传感器的应用. 5、会设计简单的有关传感器应用的控制电路. 自主学习： 一、力传感器的应用-----电子秤 1.电子秤理有＿＿＿＿＿＿片、电压放大器、模数转换器微处理器和数字显示器等器件.电阻应变片受到力的作用时,它的＿＿＿＿会发生变化,把应变片放在合适的电路中,他能够把物体＿＿＿＿这个力学量转换为＿＿＿＿这个电学量,因而电子秤是＿＿＿＿的应用. 2.工作原理:如图6-2-1所示,弹簧钢制成的梁形元件右端固定,在梁的上下表面各贴一个应变片,在梁的自由端施力F,则梁发生弯曲,上表面拉伸,下表面压缩, 上表面应变片的 电阻＿＿＿,下表面应变片的电阻变小.F越大, 弯曲形变＿＿＿, 应变片的阻值变化就越大. 如果让应变片中通过的电流保持恒定,那末上面应变片两端的电压 变大, 下面应变片两端的电压变小. 传感器把这两个电压的差值输 出.外力越大, 输出的电压差值也就, ＿＿＿ 6-2-1 二、声传感器的应用----话筒 1、话筒是一种常用的＿＿＿＿,其作用是把＿＿＿＿转换成＿＿＿＿. 话筒分为＿＿＿＿,＿＿＿＿,＿＿＿＿等几种. 2、电容式话筒:原理:是绝缘支架,薄金属膜和固定电极形成一个电容器,被直流电源充电.当声波使膜片振动时,电容发生变化,电路中形成变化的电流,于是电阻R两端就输出了与声音变化规律相同的电压. 3.驻极体话筒:它的特点是＿＿＿＿,＿＿＿＿,＿＿＿＿,＿＿＿＿.其工作原理同电容式话筒,只是其内部感受声波的是＿＿＿＿. 三、温度传感器的应用-----电熨斗 1.在电熨斗中,装有双金属片温度传感器,其作用是＿＿＿＿,当温度发生变化时, 双金属片的＿＿＿＿不同,从而能控制电路的通断 2.电熨斗的自动控温原理: 常温下,上、下触点是接触的,但温度过高时,由于双金属片受热膨胀系数不同,上部金属膨胀＿＿＿＿,下部金属膨胀＿＿＿,则双金属片向下弯曲,使触点分离,从而切断电源,停止加热.温度降低后, 双金属片恢复原状,重新接通电源,从而保持温度不变. 典型例题： 例1 用如图6-2-2所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度.该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个有力敏电阻组成的压力传感器.用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0㎏的滑块，滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器a、b 上其压力大小可以直接从传感器的液晶显示屏上读出.现将装置沿运动方向固定在汽车上, 传感器b在前,a在后.汽车静止时, 传感器a、b的 示数均为10N（取g=10m／s2） 若传感器a示数为14N，b的示数为6.0N,求此时 汽车的加速度和方向?
第1章绪论 1.1论文的背景 颜色识别兴起的时间较晚，但在实时检测系统及自动控制方面具有重要意义，单片机及微机的引入提高了颜色识别的速度及智能化程度。国内与国外尚存在较大差距，识别的精度，灵敏度，颜色范围，快速性成为颜色识别的主要问题。深入研究传统颜色识别系统十分必要，同时对国外先进的颜色识别仪器进行了解，可以在某种程度上给我们以启示。 1.2颜色识别的应用及意义 颜色识别在现代生产中的应用越来越广泛，无论是遥感技术，工业过程控制，材料分拣识别，图像处理，产品质检，机器人视觉系统，还是某些模糊的探测系统都需要对颜色进行探测，而颜色传感器的飞速发展，生产过程中长期由人眼起主导作用的颜色识别工作将越来越多地被颜色传感器所替代。为这上述应用的自动化实现提供了可能。1.3 颜色识别的国内外研究现状及发展前景 颜色识别是新兴的测控技术，普通的工业应用如材料分拣，商标识别等已广泛应用。但高精密的颜色识别技术仍掌握在少数发达国家如美国,日本手中。我国在机器人视觉系统方面已取得了举世瞩目的成就，但在摄取数码影像，高分辨率的颜色识别方面仍缺乏自主研发的能力。 随着颜色传感器的广泛应用，颜色识别技术已成为仪器自动化，智能化的重要组成部分，发展前景十分广阔。 1.4 论文的构成及研究内容 本文首先在对传统的颜色识别技术的了解下，研究了以下内容： 1. 颜色识别的基本原理及常识。 2. 色敏传感器的介绍及识别颜色的原理，并对现在市面上使用的颜色传感器进行 分类。 3. 识别单色光的识别系统的精密放大器的模拟电路仿真及单通道A/D转换。 4. 识别全色光的识别系统的I-V变换设计及三通道数据采集显示的设计与仿真。 5. 自设计的利用电压比较器识别颜色的基本原理及相应仿真。 6. TCS230介绍及设计基于TCS230与51单片机的颜色识别系统与仿真。
《色彩的对比》案例分析色彩也有对比，这是人美版四年级上册中《色彩的对比》一课，本课我采用欣赏观察的形式进行导入，体现了以学生为主体的教学原则。学生的主体是在教师主导的引导下来体现的。从课题不难看出，这是一节极为抽象的教学任务，要依靠学生的感觉和实际生活中的感受来判断、分析色彩的对比，对于小学四年级学生来说这是很难理解。当然，本节课教师也有更为方便的讲课方式，教师直接告诉学生那些色彩是对比色，学生记住了就行了，但是这样的教学学生只能学到死知识，如果长此以往，学生的知识会越学越死，只会学到死知识。新课标要求教师摒弃以教为主的传统教学，教师在教学中充当的应该是引导者和参与者的角色。只有根据学生实际情况，能够达到培养学生的兴趣及审美能力设置的教学内容和教学方法，才是有生命活力的课堂。课是载体-----课堂上的教学活动是通过这个载体展示出来的，过程是由一些版块组成的，那么我们就需要用一根线把它们串联起来。怎样用好这根线串，这就是我们上课的艺术！教学应是双边活动，既然是学生的美术课，当然是为了满足他们美术方面的需求，为何不予其所求，舍其多余的呢，这样学生学得开心，学生体验到了平等、民主、友情，不仅对课本有了初步的了解，同时也增强了学习的乐趣和信心，这对以后的教学做到了很好的铺垫作用。我是这样设计这节课： 一、初步感受色彩的对比
请同学们观察教师板画的两种大小不同的花，从中感受对比的涵义，学生兴趣很高。 师：请同学们认真观察一下这两朵花，谁来说说谁是大的谁是小的？你谁怎么得出结论的？ 生：学生进行讨论，得出结论，教师最后总结。 师：那么，颜色有没有对比呢？ 生：有。 师：出示，红、绿同学们可以感受到什么。 生：强烈。 师：所以我们称它们为对比色。 二、欣赏感受色彩的对比 师：在我们学习新课以前我想请同学们欣赏一些图片，你们来说说自己特殊的感受。 生：踊跃地参加。 师：同学们的感受真特别，有自己的独特的感受，现在你们来读一读这些词语，你觉得这些词语都表示什么？
TCS3200颜色传感器测试实验 TCS3200颜色传感器是一款全彩的颜色检测器，包括了一块TAOS TCS3200RGB感应芯片和4个白光LED灯，TCS3200能在一定的范围内检测和测量几乎所有的可见光。它适合于色度计测量应用领域。比如彩色打印、医疗诊断、计算机彩色监视器校准以及油漆、纺织品、化妆品和印刷材料的过程控制。 通常所看到的物体颜色，实际上是物体表面吸收了照射到它上面的白光(日光)中的一部分有色成分，而反射出的另一部分有色光在人眼中的反应。白色是由各种频率的可见光混合在一起构成的，也就是说白光中包含着各种颜色的色光(如红R、黄Y、绿G、青V、蓝B、紫P)。根据德国物理学家赫姆霍兹(Helinholtz)的三原色理论可知，各种颜色是由不同比例的三原色(红、绿、蓝)混合而成的。 由上面的三原色感应原理可知，如果知道构成各种颜色的三原色的值，就能够知道所测试物体的颜色。对于TCS3200D 来说，当选定一个颜色滤波器时，它只允许某种特定的原色通过，阻止其它原色的通过。例如：当选择红色滤波器时，入射光中只有红色可以通过，蓝色和绿色都被阻止，这样就可以得到红色光的光强；同理，选择其它的滤波器，就可以得到蓝色光和绿色光的光强。通过这三个光强值，就可以分析出反射到TCS3200D传感器上的光的颜色。 TCS3200D传感器有红绿蓝和清除4种滤光器，可以通过其引脚S2和S3的高低电平来选择滤波器模式，如下图。
TCS3200D有可编程的彩色光到电信号频率的转换器，当被测物体反射光的红、绿、蓝三色光线分别透过相应滤波器到达TAOS TCS3200RGB感应芯片时，其内置的振荡器会输出方波，方波频率与所感应的光强成比例关系，光线越强，内置的振荡器方波频率越高。TCS3200传感器有一个OUT引脚，它输出信号的频率与内置振荡器的频率也成比例关系，它们的比率因子可以靠其引脚S0和S1的高低电平来选择，如下图。 这个测试实验，我把TCS3200传感器OUT引脚输出信号频率与其内置振荡器频率比率因子设为2%，有了输出频率比例因子，但是如何通过OUT引脚输出信号频率来换算出被测物体由三原色光强组成的RGB颜色值呢？这还需进行白平衡校正来得到RGB比例因子才行！ 白平衡校正方法是：把一个白色物体放置在TCS3200颜色传感器之下，两者相距10mm左右，点亮传感器上的4个白光LED灯，用Arduino控制器的定时器设置一固定时间1s，然后选通三原色的滤波器，让被测物体反射光中红、绿、蓝三色光分别通过滤波器，计算1s时间内三色光对应的TCS3200传感器OUT输出信号脉冲数（单位时间的脉冲数包含了输出信号的频率信息），再通过正比算式得到白色物体RGB值255与三色光脉冲数的比例因子。有了白平衡校正得到的RGB比例因子，则其它颜色物体反射光中红、绿、蓝三色光对应的TCS3200输出信号1s内脉冲数乘以R、G、B比例因子，就可换算出了被测物体的RGB标准值了。 现在谈谈，如何进行TCS3200各控制引脚与Arduino控制器的硬件连线问题，下图分别是TCS3200传感器和其连线图。
传感器在生活中的应用 班级：09电信2班学号：00 姓名：夏善来 传感器是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如烟雾），并将探知的信息传递给其他装置或器官。国家标准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转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。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。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。“传感器”在新韦式大词典中定义为： “从一个系统接受功率，通常以另一种形式将功率送到第二个系统中的器件”。根据这个定义，传感器的作用是将一种能量转换成另一种能量形式，所以不少学者也用“换能器－Transducer”来称谓“传感器－Sensor”。功能 常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟： 光敏传感器——视觉声敏传感器——听觉 气敏传感器——嗅觉化学传感器——味觉 压敏、温敏、流体传感器——触觉 而随着科学技术的飞速发展，特别是微电子加工技术、计算机技术及信息处理技术的发展，人们对信息资源的需要日益增长，于是，作为提供信息的传感技术及传感器就越来越引起人们的重视。而综合各种先进技术的传感器技术也进入到一个飞速发展的阶段。 动车追尾事件发生后，传感器作为各种机械、设备装置中的一个不起眼小小原器件，成为了人们议论的热点话题，引起了人们的重点关注。传感器除了在交通、国防、科技和工农业生产中应用外，传感器还贴进了我们的日常生活的方方面面，下面就来介绍在我们生活周围的一些关于传感器方面的应用。 一. 传感器在自动门中的应用： 当人们接近门的时候，传感器识别人体的红外微波传递给驱动系统将门开启，在人离开后再将门自动关闭。传感器是自动门控制系统的眼睛，通过传感器感应天线到行人或活动物体。将此信号转换成无源干触点短路信号传输给自动门
Arduino uno + Color sensor（颜色传感器） TCS230识别颜色的原理： TCS230这种可编程的彩色光到频率转换器适合于色度计测量应用领域，如彩色打印、医疗诊断、计算机彩色监视器校准以及油漆、纺织品、化妆品和印刷材料的过程控制和色彩配合。本文以TCS230 在液体颜色识别中的应用为例，介绍它的具体使用。在开始介绍TCS230 的颜色识别前，先来了解一些光与颜色的知识。 2、三原色的感应原理 通常所看到的物体的颜色，实际上是物体表面吸收了照射到它上面的白光(日光)中的一部分有色成分，而反射出的另一部分有色光在人眼中的反应。白色是由各种频率的可见光混合在一起构成的，也就是说白光中包含着各种颜色的色光(如红R、黄Y、绿G、青V、蓝B、紫P)。根据德国物理学家赫姆霍兹(Helinholtz)的三原色理论可知，各种颜色是由不同比例的三原色(红、绿、蓝)混合而成的。 3、TCS230识别颜色的原理 由上面的三原色感应原理可知，如果知道构成各种颜色的三原色的值，就能够知道所测试物体的颜色。对于TCS230 来说，当选定一个颜色滤波器时，它只允许某种特定的原色通过，阻止其它原色的通过。例如：当选择红色滤波器时，入射光中只有红色可以通过，蓝色和绿色都被阻止，这样就可以得到红色光的光强；同理，选择其它的滤波器，就可以得到蓝色光和绿色光的光强。通过这三个值，就可以分析投射到TCS230 传感器上的光的颜色。 4、白平衡和颜色识别原理 白平衡就是告诉系统什么是白色。从理论上讲，白色是由等量的红色、绿色和蓝色混合而成的；但实际上，白色中的三原色并不完全相等，并且对于TCS230 的光传感器来说，它对这三种基本色的敏感性是不相同的，导致TCS230 的RGB 输出并不相等，因此在测试前必须进行白平衡调整，使得TCS230 对所检测的“白色”中的三原色是相等的。进行白平衡调整是为后续的颜色识别作准备。在本装置中，白平衡调整的具体步骤和方法如下：将空的试管放置在传感器的上方，试管的上方放置一个白色的光源，使入射光能够穿过试管照射到TCS230 上；根据前面所介绍的方法，依次选通红色、绿色和蓝色滤波器，分别测得红色、绿色和蓝色的值，然后就可计算出需要的三个调整参数。 当用TCS230 识别颜色时，就用这三个参数对所测颜色的R 、G 和B 进行调整。这里有两种方法来计算调整参数：①依次选通三种颜色的滤波器，然后对TCS230的输出脉冲依次进行计数。当计数到255 时停止计数，分别计算每个通道所用的时间。这些时间对应于实际测试时TCS230 每种滤波器所采用的时间基准，在这段时间内所测得的脉冲数就是所对应的R 、G 和B 的值。②设置定时器为一固定时间(例如10ms )，然后选通三种颜色的滤波器，计算这段时间内TCS230 的输出脉冲数，计算出一个比例因子，通过这个比例因子可以把这些脉冲数变为255。在实际测试时，使用同样的时间进行计数，把测得的脉冲数再乘以求得的比例因子，然后就可以得到所对应的R 、G 和B 的值 使用本模块的结果都是基于白平衡而工作的！ 模块上有10个引脚，其中GND和LED这两个引脚是用跳线帽直接连在一起的。剩下的就是有VCC、GND、OE、S0、S1、S2、S3、OUT！ 现说一下这个颜色传感器模块与Arduino UNO 连在一起的接法！ Arduino UNO Color Sensor
传感器在日常生产和生活中的应用 传感器是一种把非电学物理量转变成便于利用的电信号的器件，它是现代信息技术的“感觉器官”。与人的感觉器官相比它具有非常大的优势，正因如此，它被广泛应用在了我们生产生活的各个领域，发挥着非常重要的作用。 标签：传感器；优势；应用 1 传感器的定义 传感器是一种把非电学物理量（如温度、速度、湿度、高度、质量、光照、声音、压力等信号）通过对这种物理量敏感的元件（如热敏电阻、光敏电阻、力敏元件、磁敏元件、味敏元件等）转变成便于利用的电信号（如电流、电压、电阻等）的器件。它是通过感受被测量的变化或者接收输入的物理或化学变量信息，把它按照一定规律或要求转化成所需的电信号输出，以满足信息的传输、显示、记录、处理、存储和控制等要求，是将一种能量转换成另一种能量形式，被测信号的微小变化都会被转化成电信号。它是现代信息技术的“感觉器官”，是人类感观的延伸，是实现自动检测和自动控制的首要环节。 2 传感器的种类 传感器的种类很多，原理各异，分类标准也各不相同。有按其输出信号进行分类的（如模拟传感器、数字传感器等），有按照制造工艺进行分类的（如集成传感器、厚膜传感器等），有按照制作材料来划分的（如金属传感器、陶瓷传感器等），有按照工作原理进行分类的（如电阻式传感器、电感式传感器、光电式传感器、超声波传感器等）。按照其用途来划分，传感器大致可分为：温度传感器、湿敏传感器、压力传感器、光敏传感器、速度传感器、振动传感器、以液面传感器、辐射传感器、能耗传感器等。 3 传感器的应用 传感器是把一种能量转换成另一种能力的装置，把被测信号转化成电信号的装置，它在我们生产、生活和科研方面都有着非常广泛的用途，大到军事、天文方面的应用，小到我们日常生活的煮饭、洗衣等自动化方面的应用。可以说，传感器的应用已经深入到了整个社会生活的方方面面。 （1）传感器在生产中的应用。 在工业自动化生产中，随着现代技术的发展，对安全生产的要求越来越高，对在生产过程中各种量的检测和控制的自动化水平也越来越强，传感器在钢铁、造纸、石化、医药、食品等企业中得到了广泛的应用。如差压传感器在医药方面的應用，光纤传感器在智能复合材料中和热加工生产中的应用，红外传感器在皮带运输机安全警示系统中应用，电涡流传感器在印刷品厚度检测中的应用。距离
颜色传感器TCS230及颜色识别电路 引言 随着现代工业生产向高速化、自动化方向的发展，生产过程中长期以来由人眼起主导作用的颜色识别工作将越来越多地被相应的颜色传感器所替代。例如：图书馆使用颜色区分对文献进行分类，能够极大地提高排架管理和统计等工作；在包装行业，产品包装利用不同的颜色或装潢来表示其不同的性质或用途。目前的颜色传感器通常是在独立的光电二极管上覆盖经过修正的红、绿、篮滤光片，然后对输出信号进行相应的处理，才能将颜色信号识别出来；有的将两者集合起来，但是输出模拟信号，需要一个A/D电路进行采样，对该信号进一步处理，才能进行识别，增加了电路的复杂性，并且存在较大的识别误差，影响了识别的效果。TAOS(Texas Advanced Optoelectronic Solutions)公司最新推出的颜色传感器 TCS230，不仅能够实现颜色的识别与检测，与以前的颜色传感器相比，还具有许多优良的新特性。 1 TCS230芯片的结构框图与特点 TCS230是TAOS公司推出的可编程彩色光到频率的转换器。它把可配置的硅光电二极管与电流频率转换器集成在一个单一的CMOS电路上，同时在单一芯片上集 成了红绿蓝(RGB)三种滤光器，是业界第一个有数字兼容接口的RGB彩色传感器。TCS230的输出信号是数字量，可以驱动标准的TTL或CMOS逻辑输入，因此可直接与微处理器或其他逻辑电路相连接。由于输出的是数字量，并且能够实现每个彩色信道10位以上的转换精度，因而不再需要A/D转换电路，使电路变得更简单。图1是TCS230的引脚和功能框图。 图1中，TCS230采用8引脚的SOIC表面贴装式封装，在单一芯片上集成有64个光电二极管。这些二极管共分为四种类型。其中16个光电二极管带有红色滤波器；16个光电二极管带有绿色滤波器；16个光电二极管带有蓝色滤波器；其余16个不带有任何滤波器，可以透过全部的光信息。这些光电二极管在芯片内是交叉排列的，能够最大限度地减少入射光辐射的不均匀性，从而增加颜色识别的精确度；另一方面，相同颜色的16个光电二极管是并联连接的，均匀分布在二极管阵列中，可以消除颜色的位置误差。工作时，通过两个可编程的引脚来动态选择所需要的滤波器。该传感器的典型输出频率范围从2 Hz~500 kHz，用户还可以通过两个可编程引脚来选择100%、20%或2%的输出比例因子，或电源关断模式。输出比例因子使传感器的输出能够适应不同的测量范围，提高了它的适应能力。例如，当使用低速的频率计数器时，就可以选择小的定标值，使TCS230的输出频率和计数器相匹配。 从图1可知：当入射光投射到TCS230上时，通过光电二极管控制引脚S2、S3的不同组合，可以选择不同的滤波器；经过电流到频率转换器后输出不同频率的方波(占空比是
传感器在生活中的应用 引言 传感器就是能感受外界信号刺激，将被测量信息传出的装置，一般由敏感元件和转换元件组成。随着社会日益进步，机械制造类传感器行业也有了很大发展，随着各行各业发展传感器行业也迎来了新的机遇。 传感器产品的门类品种繁多，用于流程工业的主要有：温度传感器、压力传感器、重量传感器、流量传感器、液位传感器、氧敏传感器,各种力敏传感器、气敏传感器、分析仪表等，用于机械工业的还有：开关类的接近/定位传感器、安全门开关等安全传感器、旋转编码器、视觉传感器、速度传感器、加速度传感器等。 目前国内传感器共分10大类，24小类，6000个品种。而国内品种更多，如美国约有17000种传感器，所以我国发展传感器品种的领域很宽广。 中国传感器的市场近几年一直持续增长，增长速度超过15%，2003年销售额为186亿元，同比增长32.9%；而世界非军用传感器市场1998年为325亿美元，平均增长率为9%，预计2008年将增加到506亿美元。2003年中国传感器应用四大领域为工业及汽车电子产品、通信电子产品、消费电子产品专用设备，其中工业和汽车电子产品占市场份额的33.5%。由于改革开放，我国巨大的市场，引来了各国厂商如西门子、横河、霍尼韦尔、欧姆龙、邦纳等公司，这为最终用户和工业设备制造厂带来了很大的便利，而国内传感器和检测仪表生产虽有发展，但这远不能跟上形势的要求。各国传感器生产和研发的规模在不断扩大，美国约有1300家生产和开发传感器的厂家，100多个研究院所和院校，日本有800家厂商。我国近年建立了传感器技术国家重点实验室、微米/纳米国家重点实验室等研发基地，初步建立了敏感元件和传感器产业，2000年总产量超过13亿只，目前我国已有1688家从事传感器的生产和研发的企业，其中从事MEMS研制生产的已有50多家，到“十五”末期，敏感元件和传感器年总产量已达到20亿只。 我国在参与国际传感器市场竞争方面也走出了新路子，如沈阳仪表科学研究院的“传感器国家研究中心”，已向美国出口力敏传感器芯片40万只。 传感器技术包括敏感机理、敏感材料、工艺设备和计测技术四个方面，约有30多种技术。随着微电子技术的发展，传感器技术发展很快，我国研发的力量尚需大量
传感器及其应用（应用实编稿：张金虎审稿：李勇康 【学习目标】 1．传感器的传感元件是如何将非电学量转化电学量的。 2．传感器的应用模式：如如何实现信的放大、转换显示和执行等。（这些内容限于高中水平只要求了解，不要求理解或掌握） 【要点梳理】 知识点一、温度传感器的应用——电饭锅 1．感温铁氧体 （1）组成：氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末。 （2）特点：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，温度达到约103℃时，失去铁磁性。 （3）居里点：又称居里温度，即指103℃。 2．电饭锅的结构 如图所示： 3．电饭锅的工作原理 开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态，则触点接通，电热板通电加热，水沸腾后，由于锅内水保持100℃不变，故感温磁体仍与永磁体相吸，继续加热，直到饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，温度升至居里点103℃时，感温磁体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源从而停止加热。 要点诠释：如果用电饭锅烧水，在水沸腾后因为水温保持在100℃，故不能自动断电，只有水烧干后，温度升高到103℃才能自动断电。 知识点二、温度传感器的应用——测温仪 1．常见测温元件：热敏电阻、金属热电阻、热电偶及红外线敏感元件等。 2．温度传感器测温仪的优点：可以远距离读取温度的数值，因为温度信变成电信
后可以远距离传输。 知识点三、光传感器的应用 1．机械式鼠标：其内部组成如图所示，包括滚球、滚轴与码盘、红外发射管与红外接收管（光传感器）。 工作原理：鼠标器移动时，滚球的运动通过滚轴带动两个码盘转动，红外接收管就 收到断续的红外线脉冲，输出相应的电脉冲信，计算机分别统计xy、两个方向的脉冲 信，处理后就使屏幕上的光标产生相应的位移。 2．火灾报警器 如图所示为利用烟雾对光的散射来工作的一种火灾报警器。 带孔的罩子内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。平时，光电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态。烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小。与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报。 要点诠释：常见的光传感器：光敏电阻、光电管、光电二极管、光电三极管等。知识点四、常见传感器的应用实例 1．生活中的传感器 （1）与温度控制相关的家用电器：电饭煲、电冰箱、微波炉、空调、消毒碗柜等，都用到温度传感器。 （2）红外传感器：自动门、家电遥控器、生命探测器、非接触红外测温仪以及防盗、防火报警器等。 （3）照相机中的光传感器和家用便携式电子秤的压力传感器。 2．农业生产中的传感器 （1）湿度传感器：判断农田的水分蒸发情况，自动供水或停水。 （2）温度传感器和湿度传感器，可对上百个点进行温度和湿度监测。由于有了十
【产品展示图片】 引脚说明
1、S0 2、S1 3、OE 4、GND 5、VCC 6、OUT 7、S2 8、S3 简要说明 一、尺寸：长34mmX宽26mmX高10mm 二、主要芯片：TCS230 三、工作电压：直流5V 四、输出频率电压0~5V 五、特点： 1、所有的引脚全部引出 2、输出占空比50% 3、采用高亮白色LED灯反射光 4、可直接和单片机连接 5、静态检测被测物颜色 6、检测距离10mm最佳 操作说明请参看我们的优酷视频：https://www.doczj.com/doc/e07619279.html,/龙戈电子 适用场合：单片机学习、电子竞赛、产品开发、毕业设计等等附录： 颜色传感器TCS230及颜色识别电路
随着现代工业生产向高速化、自动化方向的发展，生产过程中长期以来由人眼起主导作用的颜色识别工作将越来越多地被相应的颜色传感器所替代。例如：图书馆使用颜色区分对文献进行分类，能够极大地提高排架管理和统计等工作；在包装行业，产生包装利用不同的颜色和装潢来表示其不同的性质或用途。目前的颜色传感器通常是在独立的光电二极管上覆盖经过修正的红、绿、蓝滤波片，然后对输出信号进行相应的处理，才能将颜色信号识别出来；有的将两者集合起来，但是输出模拟信号，需要一个A/D电路进行采集，对该信号进一步处理，才能进行识别，增加了电路的复杂性，并且存在较大的识别误差，影响了识别的效果。TAOS（Texas Advanced Optoelectronic Solutions）公司最新推出的颜色传感器TCS230，不仅能够实现颜色的识别与检测，与以前的颜色传感器相比，还具有许多优良的新特性。 1 .TCS230芯片的结构框图与特点: TCS230是TAOS公司推出的可编程彩色光到频率的转换器，它把可配置的硅光电二极管与电流频率转换器集成在一个单一的CMOS电路上，同时在单一芯片上集成了红绿蓝（RGB）三种滤光器，是业界第一个有数字兼容接口的RGB彩色传感器，TCS230的输出信号是数字量，可以驱动标准的TTL或CMOS逻辑输入，因此可直接与微处理器或其他逻辑电路相连接，由于输出的是数字量，并且能够实现每个彩色信道10位以上的转换精度，因而不再需要A/D转换电路，使电路变得更简单，图1是TCS230的引脚和功能框图。 图1中，TCS230采用8引脚的SOIC表面贴装式封装，在单一芯片上集成有64个光电二极管，这些二极管分为四种类型，其16个光电二极管带有红色滤波器；16个光电二极管带有绿色滤波器；16个光电二极管带有蓝色滤波器，其余16个不带有任何滤波器，可以透过全部的光信息，这些光电二极管在芯片内是交叉排列的，能够最大限度地减少入射光辐射的不均匀性，从而增加颜色识别的精确度；另一方面，相同颜色的16个光电二极管是并联连接的，均匀分布在二极管阵列中，可以消除颜色的位置误差。工作时，通过两个可编程的引脚来动态选择所需要的滤波器，该传感器的典型输出频率范围从2Hz－500kHz，用户还可以通过两个可编程引脚来选择100％、20％或2％的输出比例因子，或电源关断模式。输出比例因子使传感器的输出能够适应不同的测量范围，提高了它的适应能力。例如，当使用低速的频率计数器时，就可以选择小的定标值，使TCS230的输出频率和计数器相匹配。 从图1可知：当入射光投射到TCS230上时，通过光电二极管控制引脚S2、S3的不同组合，可以选择不同的滤波器；经过电流到频率转换器后输出不同频率的方波（占空比是50％），不同的颜色和光强对应不同频率的方波；还可以通过输出定标控制引脚S0、S1，选择不同的输出比例因子，对输出频率范围进行调整，以适应不同的需求。
生活中的传感器 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。 传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢变得活了起来。通常根据其基本感知功能分为热敏元件、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。 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,如上图所示： 敏感元件直接感受被测量，并输出与被测量有确定关系的物理量信号；转换元件将敏感元件输出的物理量信号转换为电信号；变换电路负责对转换元件输出的电信号进行放大调制；转换元件和变换电路一般还需要辅助电源供电。 传感器的迅速发展和广泛应用为我们的生活带来了许许多多便利。仔细观察，身边的物品，设备大部分都利用了传感器： 楼梯走廊的光控声控灯，利用光敏声敏传感器，白天自动熄灭，夜晚有人走过自动点亮；电子天平，利用压力传感器，无需复杂操作，就能很快称出物体的质量，而且相当精确；手机的触摸屏，利用距离感应器，方便操作；自动开关门，利用微波传感器，当有人靠近时自动开门…… 我校作为工科大学中的精英，在平时的许多细节中都运用了传感器，方便同学们的学习和生活，节约能源。每间自习室中的灯均由热释电传感器控制。打开总开关，在有学生在灯下自习时，灯才会自动点亮，当检测到范围内没有接收到红外线时，灯自动熄灭，极大地节约了电能。 热释电传感器又称人体红外传感器，被广泛应用于防盗报警、来客告知及非接触开关等红外领域。 热释电红外线传感器主要是由一种高热电系数的材料，如压电陶瓷类电介质。这类介质在电极化后能保持极化状态，称为自发极化。自发极化随温度升高而减小，在居里点温度降为零。因此，当这种材料受到红外辐射而温度升高时，表面电荷将减少，相当于释放了一部分电荷，故称为热释电。将它们制成尺寸为2*1mm的探测元件。在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元
电磁感应现象及电磁在生活中的应用 摘要：电磁感应，也称为磁电感应现象是指放在变化磁通量中的导体，会产生电动势。此电动势称为感应电动势或感生电动势，若将此导体闭合成一回路，则该电动势会驱使电子流动，形成感应电流。 电磁反应是一个复杂的过程，其运用到现实生活中的技术（例如：电磁炉、微波炉、蓝牙技术、磁悬浮列车等等）。是经过很多人的探索和努力一步一步走到现在的。 正文： 电磁感应的定义：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫电磁感应现象。本质是闭合电路中磁通量的变化。由电磁感应现象产生的电流叫做感应电流。 电磁感应的发现：1831年8月，法拉第把两个线圈绕在一个铁环上，线圈A 接直流电源，线圈B接电流表，他发现，当线圈A的电路接通或断开的瞬间，线圈B中产生瞬时电流。法拉第发现，铁环并不是必须的。拿走铁环，再做这个实验，上述现象仍然发生。只是线圈B中的电流弱些。为了透彻研究电磁感应现象，法拉第做了许多实验。1831年11月24日，法拉第向皇家学会提交的一个报告中，把这种现象定名为“电磁感应现象”，并概括了可以产生感应电流的五种类型：变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。法拉第之所以能够取得这一卓越成就，是同他关于各种自然力的统一和转化的思想密切相关的。正是这种对于自然界各种现象普遍联系的坚强信念，支持着法拉第始终不渝地为从实验上证实磁向电的转化而探索不已。这一发现进一步揭示了电与磁的内在联系，为建立完整的电磁理论奠定了坚实的基础。 电磁感应是指因磁通量变化产生感应电动势的现象。电磁感应现象的发现，乃是电磁学中伟大的成就之一。它不仅让我们知道电与磁之间的联系，而且为电与磁之间的转化奠定了基础，为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路，在实用上有重大意义。电磁感应现象的发现，标志着一场重大的工业和技术革命的到来。事实证明，电磁感应在电工、电子技术、电气化、自动化方面的广泛应用对推动社会生产力和科学技术的发展发挥了重要的作用。 若闭合电路为一个n匝的线圈，则又可表示为：式中n为线圈匝数，ΔΦ为磁通量变化量，单位Wb ，Δt为发生变化所用时间，单位为s.ε为产生的感应电动势，单位为V。 磁通量：设在匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面，磁场的磁感应强度为B，平面的面积为S。(1)定义：在匀强磁场中，磁感应强B与垂直磁场方向的面积S的乘积，叫做穿过这个面的磁通量。 (2)公式：Φ＝BS 当平面与磁场方向不垂直时： Φ＝BS⊥＝BScosθ（θ为两个平面的二面角） (3)物理意义
TCS3200颜色传感器是一款全彩的颜色检测器，包括了一块TAOS TCS3200RGB 感应芯片和4个白光LED灯，TCS3200能在一定的范围内检测和测量几乎所有的可见光。它适合于色度计测量应用领域。比如彩色打印、医疗诊断、计算机彩色监视器校准以及油漆、纺织品、化妆品和印刷材料的过程控制。 通常所看到的物体颜色，实际上是物体表面吸收了照射到它上面的白光(日光)中的一部分有色成分，而反射出的另一部分有色光在人眼中的反应。白色是由各种频率的可见光混合在一起构成的，也就是说白光中包含着各种颜色的色光(如红R、黄Y、绿G、青V、蓝B、紫P)。根据德国物理学家赫姆霍兹(Helinholtz)的三原色理论可知，各种颜色是由不同比例的三原色(红、绿、蓝)混合而成的。 由上面的三原色感应原理可知，如果知道构成各种颜色的三原色的值，就能够知道所测试物体的颜色。对于TCS3200D 来说，当选定一个颜色滤波器时，它只允许某种特定的原色通过，阻止其它原色的通过。例如：当选择红色滤波器时，入射光中只有红色可以通过，蓝色和绿色都被阻止，这样就可以得到红色光的光强；同理，选择其它的滤波器，就可以得到蓝色光和绿色光的光强。通过这三个光强值，就可以分析出反射到TCS3200D传感器上的光的颜色。 TCS3200D传感器有红绿蓝和清除4种滤光器，可以通过其引脚S2和S3的高低电平来选择滤波器模式，如下图。 TCS3200D有可编程的彩色光到电信号频率的转换器，当被测物体反射光的红、绿、蓝三色光线分别透过相应滤波器到达TAOS TCS3200RGB感应芯片时，其内置的振荡器会输出方波，方波频率与所感应的光强成比例关系，光线越强，内置的振荡器方波频率越高。TCS3200传感器有一个OUT引脚，它输出信号的频率与内置振荡器的频率也成比例关系，它们的比率因子可以靠其引脚S0和S1的高低电平来选择，如下图。
传感器在我们生活中的应用 传感器（英文名称：transducer/sensor ）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。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器狭义的定义为：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件或装置。传感器的广义定义：“凡是利用一定的物质（物理、化学、生物）法则、定理、定律、效应等进行能量转换与信息转换，并且输出与输入严格一一对应的器件或装置均可称为传感器” 。信息化的21 世纪，离开不了传感器，传感器的应用领域非常的广泛，电子计算机、生产自动化、现代信息、军事、交通、化学、环保、能源、海洋开发、遥感、宇航等等。下面对一些常用的传感器做简单的介绍。 1．传感器与家用电器 现代家用电器中普遍应用着传感器。传感器在电子炉灶、自动电饭锅、吸尘器、空调器、电子热水器、热风取暖器、风干器、报警器、电樊斗、电风扇、游戏机、电子驱蚊器、洗衣机、洗碗机、照像机、电冰箱、彩色及平板电视机、录像机、录音机、收音机、影碟机及家庭影院等方面得到了广泛的应用。随着人们生活水平的不断提高，对提高家用电器产品的功能及自动化程度的要求极为强烈。为满足这些要求，首先要使用能检测模拟量的高精度传感器，以获取正确的控制信息，再由微型计算机进行控制，使用家用电器更加方便、安全、可靠，并减少能源消耗，为更多的家庭创造一个舒适的生活环境。目前，家庭自动化的蓝 图正在设计之中，未来的家庭将由中央控制装置的微型计算机，通过各种传感器代替人监视家庭的各种状态，并通过控制设备进行着各种控制。家庭自动化的主要内容包括：安全监视与报警、空调及照明控制、耗能控制、太阳光自动跟踪、家务劳动自动化及人身健康管理等。家庭自动化的实现，可使人们有更多的时间用于学习、教育或休息娱乐。 2．传感器在医疗及人体医学上的应用 随着医用电子学的发展，仅凭医生的经验和感觉进行诊断的时代将会结束。现在，应用医用传感器可以对人体的表面和内部温度、血压及腔内压力、血液及呼吸流量、肿瘤、血液的分析、脉波及心音、心脑电波等进行高难度的诊断。显然，传感器对促进医疗技术的高度发展起着非常重要的作用。为增进全国人民的健废水平，我国医疗制度的改革，将把医疗服务对象扩大到全民。以往的医疗工作仅局限于以治疗疾病为中心，今后，医疗工作将在疾病的早期诊断、早期治疗、远距离诊断及人工器官的研制等广泛的范围内发挥作用，而传感器在这些方面将会得到越来越多的应用。 3．传感器与环境保护 目前，地球的大气污染、水质污浊及噪声已严重地破坏了地球的生态平衡和我们赖以生存的环境，这一现状已引起了世界各国的重视。为保护环境，利用传感器制成的各种环境监测仪器正在发挥着积极的作用。中国现在的环境受到了极大的污染，主要是工业的发展造成了严重的污染。长江、黄河等水域都有不同程度的污染；空气现在的空气也不新鲜，特别是在有工业的地方，比如说PM2.5 等超标；这些都是通过传感器检测出来的。
压力传感器（压力变送器）的原理及应用 概述：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，下面就简单介绍一些常用传感器原理及其应用 1、应变片压力传感器原理与应用 力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等。但应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。下面我们主要介绍这类传感器。 在了解压阻式力传感器时，我们首先认识一下电阻应变片这种元件。电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是A/D转换和CPU）显示或执行机构。
它由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。根据不同的用途，电阻应变片的阻值可以由设计者设计，但电阻的取值围应注意：阻值太小，所需的驱动电流太大，同时应变片的发热致使本身的温度过高，不同的环境中使用，使应变片的阻值变化太大，输出零点漂移明显，调零电路过于复杂。而电阻太大，阻抗太高，抗外界的电磁干扰能力较差。一般均为几十欧至几十千欧左右。电阻应变片的工作原理 金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。金属导体的电阻值可用下式表示： 式中：ρ——金属导体的电阻率（Ω·cm2/m） S——导体的截面积（cm2） L——导体的长度（m） 我们以金属丝应变电阻为例，当金属丝受外力作用时，其长度和截面积都会发生变化，从上式中可很容易看出，其电阻值即会发生改变，假如金属丝受外力作用而伸长时，其长度增加，而截面积减少，电阻值便会增大。当金属丝受外力作用而压缩时，长度减小而截面增加，电阻值则会减小。只要测出加在电阻的变化（通常是测量电阻两端的电压），即可获得应变金属丝的应变情况。来源: https://www.doczj.com/doc/e07619279.html, 2、瓷压力传感器原理及应用 抗腐蚀的瓷压力传感器没有液体的传递，压力直接作用在瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷在瓷膜片的背面，
颜色传感器原理 我们生活在一个五颜六色的色彩世界中，这个世界因为有色彩，才有了让人流连忘返的“日出江花红胜火，春来江水绿如蓝”。工业生产中色彩的识别也是必不可少的，通过区分不同的颜色，可以实现产品质量的判别，定位，纠偏、计数等功能。 色彩不仅美化了世界，丰富了心灵，对色彩的利用更是实实在在地方便了我们的生活，颜色的应用其实每天都悄悄地从我们的全世界路过，如果仔细观察，就能发现它的蛛丝马迹。我们拿起的牙膏、化妆品，肚子饿时买来的一袋饼干，随手抽出的一张纸巾…… 原来，在这些物品外包装的边缘，都有一个色块，或是蓝色、紫色，或是黑色、红色，那么这个小色块是用来做什么的呢？答案就在下面这张图片上。
这是一台包装设备，设备上装有的色标传感器检测到色块，就会给设备发出命令进行剪切，把牙膏、包装袋等物品剪切成合适的尺寸。同样，配合不同的机械设备就可以实现自动定位、定长、辨色、分切、纠偏、计数等功能。随着国内食品、药品、日用品软包装的迅速发展，此类传感器的需求量与日俱增。 有哪些方案和产品来满足各式各样的颜色检测需求呢？又是如何识别绿色、红色等各种颜色的呢？ NO.1 色标传感器
色标传感器就其原理来说并不是检测颜色，它是通过检测色标对光束的反射、吸收量与周围材料相比的不同而实现检测的，在光标反射光强度和背景的反射光强度之间设定一个开关阀值，来区分检测到的是色标还是背景。 NO.2 光纤传感器 光纤传感器因为本身具有检测头体积超小、光斑小、防爆、抗干扰能力强、玻璃光纤耐高温、耐腐蚀等特点而被泛使用，如果被测物颜色和光纤光源的颜色有合适的匹配，并且使
用同轴光纤时，就也可以用来区分颜色。 例如这只光纤放大器，右侧黄绿色的数字是设置的开关阀值，左侧红色的数字是实时的入射光强度，不同的被测颜色对光纤放大器发出的光吸收情况不同，这个返回光的强度也就不同，所以只要目标颜色与背景颜色差异较大，就可以设置一个合适的开关阀值实现稳定检测，这个原理与色标传感器类似，区别在于使用光纤检测颜色需要我们自己做好光源的颜色选择。相比于色标传感器，光纤同样具有高速检测的优点，响应时间最快可达到10微秒，同时搭配不同的同轴光纤及光纤放大器，使得检测距离更为灵活。 NO.3彩色iVu图像传感器 彩色iVu拥有颜色面积、颜色比较和平均颜色灰度等颜色工具，颜色面积工具用于根据选择的颜色计算面积并对面积合格的斑点做计数；颜色比较工具用于验证ROI内颜色和示教的颜色的匹配度，颜色灰度工具用于输出ROI内图像的RGBI或HSI数值。下图就是使用颜色灰度工具对颜色进行分析的检测结果页面。