课程设计任务书
一、主要内容：
1、电路设计：触摸式报警器电路，声光控节能灯电路，红外传感器应用电路，霍尔元件应用电路，光纤传感器应用电路，温度检测应用电路，压电传感器应用电路，电容、电阻、电感、气体检测、激光、超声波、生物等传感器应用电路，其他传感器应用电路。其中触摸式报警器电路、声光控节能灯电路为必选电路，其余几项中任选10项，共完成12项传感器应用电路的设计。
2、对所设计的电路进行答辩。
二、基本要求：
课程设计共对12项电路进行设计；每一项要求说明所用传感器的基本工作原理、画出应用电路电路图、写明电路工作原理、注明元器件选取参数、进行方案比较。
三、主要参考资料：
[1] 黄贤武，郑筱霞.传感器原理与应用[M].电子科技大学出版社,2004.
[2] 杨洋.图解趣味电子制作—电子电路设计与制作[M].科学出版社,2005,8.
目录
1、触摸式报警器设计 (1)
2、声光控节能灯电路设计 (2)
3、自动洗手器电路设计 (3)
4、接触燃烧式气敏传感器设计 (5)
5、表面粗糙度测量仪设计 (7)
6、蓝宝石光纤瞬态高温传感器设计 (8)
7、甲醛气体检测仪设计 (9)
8、NE555构成的超声波液位指示电路设计 (11)
9、电阻应变式力传感器制作的数显电子秤电路图设计 (12)
10、水开报警器设计 (14)
11、总结 (16)
参考文献 (17)
1、触摸式报警器设计
1.1、传感器基本工作原理
以下是一个触摸式报警器，电路平时是不工作，而一旦触发即发出报警声，直至主人前来关闭方可解除报警。
1．2、电路图
图（1）触摸式报警器电路图
1.3、电路工作原理
见上面的原理图，三极管BG1和BG2等组成模拟开关电路，平时两管处于截止状态，当有人触及金属板A时，两管就迅速导通。三极管BG3和BG4等组成互补音频振荡器，在BG1和BG2管截止时，振荡器停振。BG1及BG2管一旦导通，振荡器立即起振，扬声器中马上发出持续不断的报警声。按钮开关SW为报警解除开关，当SW按下后，三极管BG1和BG2截止，振荡器也停止振荡.
1.4、元器件选取参数
表1 触摸式报警器元件参数表
编号名称型号数量
R1 电阻1MΩ 1
R2 电阻82K 1
R3 电阻1K 1
C1 电解电容47u 1
C2 瓷片电容0.039uF 1 BG1,BG4 三极管9015 2
BG2,BG3 三极管9014 2
SW 开关小型开关 1 Speaker 扬声器8Ω 1
A 金属片自制 1
1.5、方案比较
优点：利用声波发射及接收原理，在屏幕上有X、Y轴向发射器及接收它们实现电信号与声波之间的转换，当人体触摸屏幕的时候，通过该点的波信号被阻挡，其波形形成一个衰减，控制器通过分析接收到的衰减信号而确认被触摸的位置,它的表面没有涂层,所以透光率高，基材采用钢化玻璃，保证了它的使用寿命。
缺点：但受其反应原理的限制，表面声波触摸屏表面必须保持清洁使用时会受尘埃的影响。
2、声光控节能灯电路设计
2.1、传感器基本工作原理
根据光敏电阻在强光和弱光下的阻值大小不同，从而改变脉冲震荡器的频率，进而改变调光速度
2.2、应用电路电路图I
图（2）声光控节能灯电路图
2.3、电路工作原理
光控自动调光灯电路原理图如图所示。脉冲振荡器中光敏电阻器RL的作用是通过光敏电阻器阻值的变化，改变脉冲振荡器的振荡频率。当光线较弱时，光敏电阻器RL电阻值较大，脉冲振荡器的振荡频率较低，调光速度也慢；当光线变强时，光敏电阻器RL的电阻值变小，脉冲振荡器的振荡频率变高，调光速度变快。
2.4、元器件选取参数
ICl选用NE555、μA555或SL555等时基集成电路；IC2选用十进计数／分频器。其他元器件均无特殊要求，可按图所标型号及参数进行选用.
2.5、方案比较
IC2的输出控制端只使用了5个端，即Q0~Q4。而且将输出端通过电位器RP2直接去触发单向晶闸管。这样安排的目的是使在较亮的环境光线下开灯，能很快使灯光达到最亮。另一方面又在RP2的前端增设了一只高容量的电容器C4，这样就增加了在环境较暗条件下开灯时的延时时间。这样的设计作到了2种不同环境下开灯的兼顾。
3、自动洗手器电路设计
3.1、传感器基本工作原理
热释电红外传感器和热电偶都是基于热电效应原理的热电型红外传感器。不同的是热释电红外传感器的热电系数远远高于热电偶，其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成，其极化随温度的变化而变化。为了抑制因自身温度变化而产生的干扰该传感器在工艺上将两个特征一致的热电元反向串联或接成差动平衡电路方式，因而能以非接触式检测出物体放出的红外线能量变化并将其转换为电信号输出。热释电红外传感器在结构上引入场效应管的目的在于完成阻抗变换。
3.2、应用电路电路图
图（3）自动洗手器原理图
3.3、电路工作原理
电路中，电源电路由电容器cl、C2、电阻器Rl、稳压二极管vs和整流二极管VD1组成；红外检测控制电路由电阻器R2一R7、电容器C3一C5、二极管VD2、晶体管vi、V2、热释电红外传感器集成电路ici和时基集成电路IC2组成；控制执行电路由光祸合器VLC和电磁阀YV组成。交流220V电压经cl降压、vs 稳压、VDI整流及C2滤波后，为红外检测控制电路提供6V直流电压平时，vi和V2处于截止状态，IC2和VLC不工作，其内部的光控晶闸管处于截止状态，YV 处于断电状态。当人体接近icl时，ici的输出端（OUT)将输出高电平，使vi 和V2饱和导通，IC2通电工作，其3脚输出高电平，使VLC内部的发光二极管点亮，光控晶闸管导通，YV通电开始放水。与此同时，C4通过R5缓慢放电，使
IC2的2脚和6脚电压不断上升。当定时时间结束(IC2的6脚电压升至4V以上）时，IC2内电路翻转，3脚输出低电平，使VLC内电路截止，YV断电停止工作。若在定时时间未结束时，而人体离开Ici一定距离时，则icl的输出端变为低电平，使vt和V2截止，ici和YV断电停止工作。
3.4、元器件选取参数
cl选用耐压值为400V以上的CBB电容器；
C2一C4均选用耐压值为16V的铝电解电容器。
VDI选用I N4007型硅整流二极管；
VD RI一R7选用1/4W金属膜电阻器或碳膜电阻器。
2选用1 N4148型硅开关二极管。
vs选用lw、6.2V的硅稳压二极管，例如1 N4735等型号。
vi选用S9013或3 DG6型硅NPN晶体管；
V2选用S8550或3DG8550型硅PNP晶体管。
ici选用SD02或P228、LN-206等型号的热释电红外传感器集成电路；
IC2选用NE555型时基集成电路。
VLC选用MOC3041型光藕合器。
3.5、方案比较
优点：本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小，隐蔽性好。价格低廉
缺点：容易受各种热源、光源干扰。人体红外辐射容易被遮挡，不易被探头接收。环境温度与人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降，有时造成短时失灵。
4、接触燃烧式气敏传感器设计
4.1、传感器基本工作原理
气敏传感器是用来检测气体浓度和成分的传感器，它对于环境保护和安全监督方面起着极重要的作用半导体气敏传感器是利用待测气体与半导体(主要是金属氧化物)表面接触时，产生的电导率等物性变化来检测气体。按照半导体与气体相互作用时产生的变化只限于半导体表面或深入到半导体内部，可分为表面控制型和体控制型。第一类，半导体表面吸附的气体与半导体间发生电子授受，结果使半导体的电导率等物性发生变化，但内部化学组成不变；第二类，半导体与气体的反应，使半导体内部组成(晶格缺陷浓度)发生变化，而使电导率改变。按照半导体变化的物理特性，又可分电阻型和非电阻型两类。电阻型半导体气敏
元件是利用敏感材料接触气体时，其阻值变化来检测气体的成分或浓度；非电阻型半导体气敏元件是利用其他参数，如二极管伏安特性和场效应晶体管的阈值电压变化来检测被测气体
4.2、应用电路电路图
接触燃烧式气敏传感器结构与电路原理
图（4）接触燃烧式气敏传感器结构及电路图
4.3、电路工作原理
典型的接触式燃烧式气敏传感器结构与电路原理图如图2所示。氧化催化剂中埋设有白金等金属线，工作时金属圈中通电流使温度保持在300～600℃，当可燃气体接触传感器表面时会发生燃烧，所产生的热量使金属丝进一步温度升高，致使电阻值增大，导致电桥失衡产生输出。不同种类不同浓度的可燃气体燃烧产生的热量不同，对应不同的电路输出。
4.4、元器件选取参
接触燃烧式气体传感器的检测元件一般为铂金属丝（也可表面涂铂、钯等稀有金属催化层），使用时对铂丝通以电流，保持300℃～400℃的高温，此时若与可燃性气体接触，可燃性气体就会在稀有金属催化层上燃烧，因此铂丝的温度会上升，铂丝的电阻值也上升；通过测量铂丝的电阻值变化的大小，就知道可燃性气体的浓度
4.5、方案比较
优点：对气体选择性好，线性好，受温度、湿度影响下，响应快。
缺点：对低浓度的可燃性气体的气体敏感度低，敏感元件受到催化剂的侵
害后其特性锐减，金属丝易断。
5、表面粗糙度测量仪设计
5.1、传感器基本工作原理
由铁心和线圈构成的将直线或角位移的变化转换为线圈电感量变化的传感器，又称电感式位移传感器。这种传感器的线圈匝数和材料导磁系数都是一定的，其电感量的变化是由于位移输入量导致线圈磁路的几何尺寸变化而引起的。当把线圈接入测量电路并接通激励电源时，就可获得正比于位移输入量的电压或电流输出螺管插铁型电感传感器它由螺管线圈和与被测物体相连的柱型衔铁构成。其工作原理基于线圈磁力线泄漏路径上磁阻的变化。衔铁随被测物体移动时改变了线圈的电感量。这种传感器的量程大，灵敏度低，结构简单，便于制作5.2、应用电路电路图
图（5）传统表面粗糙度测量仪工作原理框图
5.3、电路工作原理
传感器的线圈与测量线路是直接接入平衡电桥的，线圈电感量的变化使电桥失去平衡，于是就输出一个和触针上下的位移量成正比的信号，经电子装置将这一微弱电量的变化放大、相敏检波后，获得能表示触针位移量大小和方向的信号。所以，在测量之前，必须调整指零表，使其处于零位。噪声滤波的目的在于剔除一些干扰信号，如电气元件的噪声所引起的虚假信号。大量的测试表明，高于400Hz 的信号即不是被测表面粗糙度所引的信号，必须从总信号中加以剔除。经过噪声滤波和波度滤波以后，剩下来的就是与被测表面粗糙度成比例的信号，再经平均表放大器后，所输出的电流I与被测表面轮廓各点偏离中线的高度y的绝对值成正比，然后经积分器完成的积计算，得出Ra值，由指零表显示出来。
5.4、元器件选取参数
这种仪器适用于测定0.02-10μm的Ra值，其中有少数型号的仪器还可测定更小
的参数值，仪器配有各种附件，以适应平面、内外圆柱面、圆锥面、球面、曲面、以及小孔、沟槽等形状的工件表面测量。测量迅速方便，测值精度高。测量范围较小，Ra值的范围一般为0.02-10μm左右。
5.5、方案比较
传统表面粗糙度测量仪存在以下几个方面的不足：测量参数较少，一般仅能测出Ra、Rz、Ry等少量参数；测量精度较低，测量范围较小，Ra值的范围一般为0.02-10μm左右；测量方式不灵活，例如：定长度的选取，滤波器的选择等；测量结果的输出不直观。
为了克服传统表面粗糙度测量仪的不足，应该采用计算机系统对其进行改进：从相敏整流输出的模拟信号，经过放大及电平转换之后进入数据采集系统，计算机自动地将其采集的数据进行数字滤波和计算，得到测量结果，测量结果及轮廓图形在显示器显示或打印输出。
6、蓝宝石光纤瞬态高温传感器设计
6.1、传感器基本工作原理
该系统由蓝宝石黑体温度传感器、ST连接器、锥形石英光纤、耦合器、滤光片、光纤和光电探测器组成。利用温度传感器传输信号。
6.2、应用电路电路图
图（6）温蓝宝石瞬态高温传感器原理图
6.3、电路工作原理
当蓝宝石黑体温度传感器靠近某高温辐射源时，热容很小的黑体温度传感器迅速达到热平衡，由黑体辐射理论可知，其开始向蓝宝石光纤辐射热信号。热量辐射信号经过锥形光纤和普通光纤长距离传输后接到光电探测器。蓝宝石黑体温度传感器与锥形光纤通过ST连接器相连，而带通滤光片的耦合器则将锥形光纤同普通石英光纤连接并进行滤光。这里，采用锥形光纤的目的是为了提高蓝宝石
黑体温度传感器输出信号的传输效率。我们选用带有尾纤和ST接头的硅混合集成FET-PIN光电接收器件作为光电探测器
6.4、元器件选取参数
光谱响应范围0.5mm～1.1mm；暗电流小于400mV；响应度大于2500mV/m;脉冲相应时间小于3.5ms；高可靠性ST接头，牢固的同轴封装。光电探测器的输出信号可接示波器或数据采集装置。
6.5、方案比较
优点：适用1000℃以上至1800℃。在常温环境下热电动势非常小，不需补偿导线耐氧化、耐腐浊性良好。耐热性与机械强度较R型优良。
缺点：在中低温域之热电动势极小，600℃以下测定温度不准确。热电动势值小,热电动势之直线性不佳，价格高昂。
7、甲醛气体检测仪设计
7.1、传感器基本工作原理
我们所使用的电化学传感器属于恒电位电解式传感器。定电位电解式传感器是目前测毒类现场最广泛使用的一种技术，在此方面国外技术领先，因此此类传感器大都依赖进口。前置放大器与传感器电极的连接，在电极之间施加了一定的电位，使传感器处于工作状态。气体与的电解质内的工作电极发生氧化或还原反应，在对电极发生还原或氧化反应，电极的平衡电位发生变化，变化值与气体浓度成正比。
7.2、应用电路电路图
图（7）甲醛气体检测仪等效电路图
7.3、电路工作原理
控制电位电解型传感器的基本原理是通过外电路控制一定电位使被测物质在工作电极上发生氧化还原反应，反应产生的电流与被测物的浓度成正比。对十电流型传感器，最好是选择极限扩散平台内电位作为控制电位。极反映速率受分析物质从外部进入传感器室的介质所限制。此时，进入传感器室的电活性物质在电极表面100%发生了电化学反应，该传感器同时也可作为库仑计。如果扩散过程的速率比电极表面发生电化学的反应速率快，那么反应电流则受电极动力学控制。
7.4、元器件选择
这种情况下，反应电流的表达式如下所示:
K代表标准速率常数，n、 m代表反应级数，、η分别代表介质系数和电极反应的过电势。理论上，如果反应物向电极表面的传导远远慢于其它步骤，那么极限电流应是与电极电位无关。相反，如果电催化反应速率是所有步骤中最慢的，则极限电流应与被分析物质所有扩散过程等参数无关。
7.5、方案比较
优点：单一有毒气体检测仪是一种最新设计的可以分别灵活配置十多种不同气体传感器的单一气体检测仪器. 该仪器操作简单,持久耐用,反映灵敏,气体浓度,并在仪器显示屏上显示气体浓度值。
缺点：断电时不能进行自我保护，没有完善的自我诊断功能。
8、NE555构成的超声波液位指示电路设计
8.1、传感器基本工作原理
超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大,超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应.
8.2、应用电路电路图
图（8）超声波液位指示电路图
8.3、电路工作原理
超声波发射电路由555、R1、W1、C1和超声波发射头UCM40T组成。超声波接收电路由与发射头相匹配的接收头UCM40R、级联放大器BG1和BG2、检测电路组成。当液面接近接收头时，电压表偏转角增大，且液面离得越近，对应的偏转角越大。由于超声波具有不受被测液体的浓度和导电性能影响的特性，因此本电路要比一般的接触式液位显示电路要优越，精度会更高。
8.4、元器件选择
主要技术指标：
检测距离： 1、2、3、5米盲区0.25米超声波工作频率 75KHZ重复精度： 0.5%输出速度： 5次/秒波束角（-6DB）：15°工作电压：12-15VDC（纹波<200mVp-p）工作电流：<100MA输出：数字信号：RS232 / RS485 工作温度： -30-70℃(带温度补尝)防护等级（前端）：IP65材质：不锈钢（外壳）
8.5、方案比较
优点：采用超声波回波测距原理，运用精确的时差测量技术，检测传感器与目标物之间的距离，采用本厂开发的小角度，小盲区超声波传感器，具有测量准确，无接触，防水，防腐蚀，低成本等优点，可应于液位，物位检测，特有的液位，料位检测方式，可保证在液面有泡沫或大的晃动。
缺点：不易检测到回波的情况下有稳定的输出。
9、电阻应变式力传感器制作的数显电子秤电路图设计
9.1、传感器基本工作原理
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
9.2、应用电路电路图
图（9）数显电子秤电路图
9.3、电路工作原理
数显电子秤电路原理如图所示，其主要部分为电阻应变式传感器R1及IC2、IC3组成的测量放大电路，和IC1及外围元件组成的数显面板表。
传感器R1采用E350~ZAA箔式电阻应变片，其常态阻值为350O。测量电路将R1产生的电阻应变量转换成电压信号输出。IC3将经转换后的弱电压信号进行放大，作为A／D转换器的模拟电压输入。IC4提供l．22V基准电压，它同时经R5、R6及RP2分压后作为A/D转换器的参考电压。3-1/2位A/D，转换器ICL7126的参考电压输人正端，由RP2中间触头引入，负端则由RP3的中间触头引入。两端参考电压可对传感器非线性误差进行适量补偿。
9.4、元器件选择
IC1选用ICL7126集成块；IC2、IC3选用高精度低温标精密运放OP-07;IC4选用LM385－1．2V集成块。传感器RI选用E350－ZAA箔式电阻应变片，其常态阻值为350O，。各电阻元件宜选用精密金属膜电阻。RPI选用精密多圈电位器，RP2、RP3经调试后可分别用精密金属膜电阻代替。
电容中C1选用云母电容或瓷介电容。
9.5、方案比较
优点：在受到应力作用时，其电阻会发生相应的变化，因此可制做测力传感器，广泛应用于自动衡器及力、速度等的测量。
缺点：直流激励电压不能过大，以免造成应变片自热损坏。由于进行位移测量时，测微头要从水平位置移动到最大位置，又恢复到零，再从水平位置移动到负的最大位置。因此容易造成零点偏移。
10、水开报警器设计
10.1、传感器基本工作原理
湿敏传感器是能够感受外界湿度变化，并通过器件材料的物理或化学性质变化，将湿度转化成有用信号的器件。
湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度。
湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酪酸醋酸纤维等。当环境湿度发生改变时，湿敏电容的介电常数发生变化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿度成正比
10．2、应用电路电路图
图（10）水开报警器电路图
10.3、电路工作原理
电路如下图所示，三极管BG2,BG3及电阻R2和电容C2等组成一音频振荡器，改变电容C2的容量，可以改变振荡器音调的高低。三极管BG1及电阻R1，二极管D等组成一电子开关电路，控制振荡电路的工作。二极管D由插头引出，作为感温元件，同时也相当于BG1的偏置电阻。在常温下，二极管D处于反偏而截止，使三极管BG1也截止。温度升高时，D的反向电阻变小，漏电流增大。当温度升高到一定程度时，三极管BG1达到一定偏压而导通，电源经三极管BG1加至音频振荡电路，振荡器起振，扬声器发出报警声。因此，只要设法将D放在水壶壶嘴内，调整电阻R1的值，使得壶水在烧开时，BG1导通，电路起振，扬声器发出报警声
10.4、元器件选择
三极管BG1-BG3选用一般通用的管子即可。二极管D可以用IN4148。安装时，将D置于一个长度和粗细合适，一端封闭的铜管内，并注意两者的绝缘，管脚通过引线接到插头上。装配无误后，就可以开始调试了。先将三极管BG1的E,C极短接，调整电阻R2的值，使音频振荡器起振，然后将组装好的传感头（D）插入开水中，调整电阻R1的值，使三极管BG1导通，音频振荡电路工作，扬声器发声即可.
10.5、方案比较
优点：在各种气体环境下稳定性好、响应时间短、寿命长、有互换性、耐污染和受温度影响小等。微型化、集成化及廉价是湿敏器件的发展方向。
缺点：湿敏材料易不同程度地受到腐蚀和老化，从而丧失其原有的性质；再
者，湿信息的传递必须靠水对湿敏器件直接接触来完成，因此湿敏器件只能直接暴露于待测环境中，不能密封。湿敏元件的线性度及抗污染性差，在检测环境湿度时，湿敏元件要长期暴露在待测环境中，很容易被污染而影响其测量精度及长期稳定性。这方面没有干湿球测湿方法
11、总结
本次实习要求设计十种传感器。用所学的知识在网上搜集资料，所要求的电路进行了设计。
1、通过本次实习，我认识了很多传感器，同时也认识到了传感器在现代社会上各个领域应用之广泛，大到航天，小到我们日常生活，它无出不在。
2、通过本次实习，我对传感器有了更深的理解，不再只是表面上的认识，而是原理的深入分析。
3、根据任务要求对相关参数进行了计算，并对方案进行了比较。
参考文献
[1] 刘国钧，陈绍业，王凤翥.图书馆目录[M].北京：高等教育出版社，1957.15-18.
[2] 刘润华,刘立山.模拟电子技术[J].自动化,2003.10-13.
[3] 1刘希芳，王君.力学传感器原理[k].地质出版社，1993.12-15.
[4] 王君，凌振宝.传感器原理及应用[L].吉林大学，2002.23-25.
[5] 张西副.传感器（第三版）[L].北京：机械工业出版社，20001.12-14.
[6] 袁夕光.传感器手册[M].北京:高等教育出版社,2002.15-18.
大庆石油学院课程设计成绩评价表课程名称传感器课程设计
题目名称触摸式报警器
学生姓名刘洁学号060601240105 指导教
师姓名
曹广华
宋金波
职称
教授
序号评价项目指标满分评分
1 工作量、工作态
度和出勤率
按期圆满的完成了规定的任务，难易程度和工
作量符合教学要求，工作努力，遵守纪律，出
勤率高，工作作风严谨，善于与他人合作。
20
2 课程设计质量课程设计选题合理，计算过程简练准确，分析
问题思路清晰，结构严谨，文理通顺，撰写规
范，图表完备正确。
45
3 创新工作中有创新意识，对前人工作有一些改进或
有一定应用价值。
5
4 答辩能正确回答指导教师所提出的问题。30 总分
评语：
指导教师：曹广华宋金波2009 年06月20 日
传感器项目 规划设计方案规划设计/投资分析/实施方案
摘要 传感器作为现代信息产业的重要神经触角，是新技术革命和信息社会 的重要技术基础，广泛应用于各行各业。目前世界发达国家都大力布局传 感技术产业，中国的传感器市场发展很快，但本土高端传感器技术与世界 发达国家水平相比仍存在明显差距，很多核心技术都掌握在国外企业的手里，因此还有较大的提升空间。传感器是信息社会的重要技术基础，它 也是当前各发达国家竞相发展的技术。目前，活跃在国际市场上的仍然是 德国、日本、美国等国家。相比而言，我国的传感器产业发展较慢，80%以 上的传感器都依靠进口。我国物联网发展一直无法突破，缺乏“感知能力”正是一个重要原因。传感器产业的发展大体可分三个阶段：20世纪50 年代伊始，结构型传感器出现;20世纪70年代开始，固体型传感器逐渐发 展起来;20世纪末开始，智能型传感器出现并得到快速发展。到2025年，物联网带来的经济效益将在2.7万亿到6.2万亿美元之间，其中传感器作 为物联网技术最重要的数据采集入口，将迎来广阔的发展空间。流量传 感器、压力传感器、温度传感器占据最大的市场份额。我国对MEMS传 感器的研究虽然起步较晚，但重视程度深，投入力度大，出台了多项政策 文件，从关键技术研发、产业应用等多角度大力支持MEMS传感器的发展。 近年来，我国MEMS传感器持续保持快速增长。从产业链来看，我国智 能传感器产业生态也逐渐趋于完备，设计制造，封测等重点环节均有骨干 企业布局。这些传感器的生产企业主要集中在长三角地区，并逐渐形成以
北京、上海、南京、深圳、沈阳和西安等中心城市为主的区域空间布局。从企业分布来看，传感器企业主要分布在华东地区、京津及东北地区、珠三角地区、中西部地区四大产业聚集区。其中，华东地区传感器企业数量最多，后面是珠三角地区、京津及东北地区、中西部地区。此外，传感器产业伴随着物联网的兴起，在其它区域，如陕西、四川和山东等地也逐步发展起来。目前，我国国内供给能力不足，跨国公司占据超过60%的市场份额，特别是高端产品几乎全靠进口补给，80%的芯片依赖国外;剩余的份额也只要集中在几家上市公司手中，占领国内MEMS市场的40%以上;国内MEMS企业中70%的是中小企业，产品主要集中在中低端。中国MEMS 传感器市场的起步和发展与中国3C产品(包括计算机、通信和消费类电子产品)及汽车电子产品保持快速增长、全球电子整机产业向中国转移密切相关，而智能手机又是3C产品中MEMS传感器应用最为集中的领域，因此中国MEMS传感器的市场构成以汽车电子和智能手机相关传感器为主。分行业来看，消费电子目前是中国MEMS传感器最大的应用领域，其次是工业控制和汽车电子，三者合计占据总市场份额的75%以上。未来几年，伴随着新产品和新应用在汽车电子、以智能手机和平板电脑为代表的3C产品和医疗电子中进一步渗透，压力传感器、加速度传感器、微机械陀螺和麦克风等4类重要传感器之外，主要应用于医疗电子的生物微流控系统和应用于智能手机的微镜阵列的市场份额也将进一步增加。物联网、云计算、大数据、人工智能应用的兴起，推动传感技术由单点突破向系统化、体系化
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?
燕山大学 课程设计说明书题目：电容式纸张厚度传感器的设计 学院（系）：电气工程学院 年级专业： 09级仪表一班 学号： 学生姓名： 指导教师：童凯 教师职称：副教授
燕山大学课程设计（论文）任务书 院（系）：基层教学单位： 学号0901******** 学生姓名陈志浦专业（班级）09仪表一班设计题目电容式纸张厚度传感器的设计 设计技术参数1测量范围0-2mm；2输出电压0-10V；3极板间距4mm； 4灵敏度； 5精度。 设计要求1学习掌握电容传感器的相关知识；2设计电容厚度传感器的极板； 3设计电容传感器的转换电路； 4电容厚度传感器的硬件调试； 5撰写报告、完成答辩。 工作量第18-19周（完成资料查阅、方案设计、电路仿真、硬件调试、测试及误差分析等内容） 工作计划设计时间共10天。 第1-2天资料查阅（图书馆及网络）；理论工作原理学习。第3-4天设计方案制定。 第5-6天电路仿真，各器件选型。 第7-8天传感器硬件调试。 第9-10天撰写报告，完成答辩。 参 考 资 料 张玉龙等。传感器电路设计手册。中国计量出版社。1989年 指导教师签字基层教学单位主任签字 说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。
燕山大学课程设计评审意见表指导教师评语： 工作态度认真 较认真 不认真 理论分析 正确完善 较为合理 一般 较差 方法设计 完善 合理 一般 较差 成绩： 指导教师： 2011年6月25 日答辩小组评语： 原理 清晰 基本掌握 了解 不清楚 设计结论 正确 基本正确 不正确 成绩： 评阅人： 2011年6月25 日课程设计总成绩： 答辩小组成员签字： 赵彦涛、程淑红、林洪斌 2011年6月25 日
泡沫液位传感器课程设计 摘要：泡沫是一种特殊的两相流形态，其力学、热学、光学等多种性能均与单相气体或液体有很大区别，由于泡沫的形成机理多样、性质变化复杂，至今尚无完善的研究理论体系，泡沫的液位测量在国内外也是一个空白，本文主要设计了一种液位控制器，它以8051作为控制器，通过8051单片机和模数转换器等硬件系统和软件设计方法，实现具有液位检测报警和控制双重功能，并对液位值进行显示，一种基于传热原理的测量泡沫液位的传感器，介绍了传感器的构造和原理，以及测量误差和动态响应的计算分析。 关键词：泡沫；液位检测；传感器；两相流； Abstract：The foam is a special phase com pared w ith liqu id and gas．It ha s m any dif f erent cha r acters in m ech anics，therm oties，photology and soon，For different methods to generate fo amsand its special mechanism，even today there have not created a perfect theory system to deal with foam mediums．Foam level meas urement is also nearly to be all unreachable field by now．A kind of foam level sensor based on thermoties theory has be endeveloped，Introduces its structure 、principle 、analyses error and dynam icresponse of sensor． Key Words ： Foam ；Level Detecting ；Sensor；8051Single chip microcomputer；
传感器项目 可行性方案 规划设计/投资分析/产业运营
传感器项目可行性方案说明 我国传感器行业发展痛点为：关键技术有待突破。国内传感器在高精度、高敏感度分析、成分分析和特殊应用等高端方面与国际水平差距巨大，中高档传感器产品几乎完全从国外进口，绝大部分芯片依赖国外，国内缺 乏对新原理、新器件和新材料传感器的研发和产业化能力；在设计技术、 封装技术、装备技术等方面存在的差距也较大。国内尚无一套有自主知识 产权的传感器设计软件，国产传感器可靠性比国外同类产品低1-2个数量级，传感器封装尚未形成系列、标准和统一接口，部分传感器工艺装备研 发与生产被国外垄断。我国传感器技术的核心及关键技术都有待突破，技 术研发及创新能力亟待提升。企业竞争实力不足。我国的传感器企业虽 然数量众多，但大部分都属于中小型企业，且大都面向中低端领域，基础 薄弱，研究水平不高，整体规模及效益较差。许多企业都是引用国外的芯 片加工，自主创新能力薄弱，自主研发的产品较少，产品结构缺乏合理性，在高端领域几乎没有市场份额。企业的技术实力较弱，很多是与国外合作 或进行二次封装，已经突破的科研成果转化率低，产业发展后劲不足，综 合实力较低。从目前市场份额和市场竞争力指数来看，外资或国际企业仍 占据着有利地位，国内传感器企业的发展面临巨大挑战。国际差距明显。尽管中国传感器制造行业取得长足进步，但与国际发达国家相比仍存在明
显差距。利好政策推动行业快速发展：2014年以来，我国政府出台了多项战略性、指导性政策文件，推动我国传感器及物联网产业向着融合化、创新化、生态化、集群化方向加快发展。2017年5月，工信部聚焦智能终端、物联网、智能制造、汽车电子等重点应用领域，有效提升了中高端产品供给能力，推动了我国智能传感器产业加快发展。总体目标是，到2019年，我国智能传感器产业取得明显突破，产业生态较为完善，涌现出一批创新能力较强的国际先进企业，技术水平稳步提升，产品结构不断优化，供给能力有效提高。在国家政策的大力支持下，本土传感器企业有望提升技术从而摄取更多的市场份额。2017年12月，工信部明确提出要重点发展智能传感器等相关产业，智能传感器技术产品实现突破，支持微型化及可靠性设计、精密制造、集成开发工具、嵌入式算法等关键技术研发，支持基于新需求、新材料、新工艺、新原理设计的智能传感器研发及应用。到2020年，压电传感器、磁传感器、红外传感器、气体传感器等的性能显著提高。在模拟仿真、设计、MEMS工艺、封装及个性化测试技术方面达到国际先进水平，具备在移动式可穿戴、互联网、汽车电子等重点领域的系统方案设计能力。物联网产业发展：一般来说，物联网在结构上通常划分为感知层、网络层和应用层三个部分。其中，感知层作为数据采集的源头，是物联网实现的基础。在感知层，最重要的组件就是各种各样的传感器。在物联网产业的推动下，智能手机、可穿戴、虚拟现实、智能硬件、视频交互与安防监控、机器人、3G/4G通信技术的普及，5G技术
1. 控制要求 某设备要实现一个报警控制功能, 当报警信号成立(BJ=ON) 时, 一方面蜂鸣器鸣叫, 另一方面, 警灯闪烁, 闪烁方式为: 亮2s, 灭1s, 警灯闪烁10 次后, 自动停止报警。 2. 设计步骤 (1) 功能模块划分。从控制要求分析可知, 报警的条件是报警信号(BJ) 成立, 而当报警信号成立后, 要实现三个功能, 即: ①蜂鸣器鸣叫功能: 当BJ=ON 时, 立即进行鸣叫( 长音) 。 ②警灯闪烁功能: 当BJ=ON 时, 立即闪烁, 亮2s, 灭1s 。 ③自动停止报警功能: 警灯闪烁10 次后自动停止报警。 进一步分析可知, 功能模块之间还具有相互联系, 即蜂鸣器和警灯是在BJ=ON 时同时开始工作的; 在警灯闪烁10 次后, 蜂鸣器和警灯同时停止工作。 (2) 功能及端口定义。主要完成PLC 资源的分配及I/O 口接线图。 ① PLC 资源分配。
3. 功能模块梯形图程序设计 功能模块梯形图程序设计, 就是设计各个功能的单独控制程序( 程序段), 这些程序在设计时, 往往采用典型的控制程序再加以一定的修改来获得。 (1) 蜂鸣器鸣叫功能程序设计: 由分析可知, 该程序是一个典型的启停控制电路, 根据经验, 可直接画出其梯形图, 如图7 所示。停止信号先空着, 在程序组合时再进行处理。 2.警灯闪烁功能程序设计: 由分析可知, 该控制程序其实就是一个振荡电路, 可用两个定时器来实现。警灯闪烁与蜂鸣器是同时开始工作的, 所以可用蜂鸣器的驱动输出线圈Y001 作为警灯闪烁开始的信号, 这样可省掉一个警灯闪烁自锁电路( 读者可自行分析), 设计后的梯形图如图8 所示。 (3) 自动停止报警功能程序设计: 由控制要求可知, 当警灯闪烁10 次后实现自动停止报警, 因此, 可用一个计数器对警灯的驱动输出线圈Y002 进行计数, 当计到10 次时, 实现自动停止报警功能。当一次报警结束后, 需要对计数器进行复位, 在此可用报警信号来实现( 即在报警前先对计数器进行复位), 为了防止报警信号的闭合时间超过警灯闪烁的周期而使警灯闪烁次数超过10 次( 读者可自行分析原因), 需对报警信号进行一定的处理后才可用于计数器的复位, 设计后的梯形图如图9 所示；
哈尔滨远东理工学院传感器课程设计小型称重系统设计 姓名： 专业：电子信息工程 学号： 指导教师： 机器人学院 二0一七年六月二十五日
目录 第1章绪论............................................... 错误!未定义书签。 选题背景............................................... 错误!未定义书签。 目的和意义............................................. 错误!未定义书签。第2章设计方案及其论述..................................... 错误!未定义书签。 模型建立及电路原理..................................... 错误!未定义书签。 电路图 (4) 第3章数据图表及分析 (6) 数据图表 (6) 数据分析 (7) 结论 (8)
第1章绪论 选题背景 称重技术自古以来就被人们所重视，作为一种计量手段，广泛应用于工农业、科研、交通、内外贸易等各个领域，与人民的生活紧密相连。电子称重器是电子称重器中的一种，称重器是国家法定计量器具，是国计民生、国防建设、科学研究、内外贸易不可缺少的计量设备，称重器产品技术水平的高低，将直接影响各行各业的现代化水平和社会经济效益的提高。因此，称重技术的研究和称重器工业的发展各国都非常重视。工业生产中，称重传感器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。本实验是利用金属箔式应变片设计一个小型称重装置。硬件部分是在Multisim中仿真设计，使用电压变化进行模拟测量物体重量从而达到实验效果。 目的和意义 1）掌握金属箔式应变片的应变效应，单臂、全桥电桥工作原理和性能。 2）学会建立仿真模型。 3）比较单臂双臂与全桥电桥的不同性能、了解其特点。 4）学会使用全桥电路。 5）了解物体重量与电压的关系效应。 6）了解电路原理。
机器人设计方案 一、设计要求 设计一具有独立前进、转弯、后退、避障、救人等功能的救援机器人。 二、设计任务 1.电子控制组：设计好控制电路及原理图，各类传感器电路及稳压电源，并制作成 独立模块，按程序要求进行调试（超声波、雷达和红外线传感器的感应距离）。 2.机械设计组：设计机器人各部分结构（包括机械手、身躯、底盘）以及各类传感 器模块的安装。 3.程序设计组：按照具体设计要求进行编程及调试、烧录等工作。 三、设计思路 机器人在封闭场地内利用红外线传感器自动搜索安装了红外线发射管的洋娃娃。 一旦发现目标便向目标靠近，途中发现障碍物则侧移距离L或转弯角度a然后继续前进，当机器人与洋娃娃之间距离达到S（此时红外线传感器比超声波传感器或雷达优先级更高）时，触发控制机械臂抓向小人，机械臂的“手指”部分装有压力传感器（或轻触开关代替触觉传感器实现），当抓紧小人时触发单片机控制（入口设一200W 白炽灯光感返回或者程序倒退返回）机器人返回，并翻转电机松开洋娃娃。 四、场地模拟 有一封闭场地并设立一入口， 反转松开小人并复位。 五、机器人运作流程图：
六、 电路模块设计 1.超声波发射电路：
2.超声波接收电路： 4.红外线接受电路 5.直流电机的驱动电路 6.5V 与12V 直流电源电路 7.压力或触觉传感器 8.步进电机驱动电路（1）：
步进电机驱动电路（2） 环境虚拟到内存以二维数组 存储（一个元素代表一个固 机器行走时记录行走过的位 置（只有正向行走时才记录）。 机器人救援分成三部分：循迹、 救援、返回。循迹又分找到前 和找到后（大概方位）。 4、 个部分流程图如下： 机器人俯视图 可以保证只接受到一个直线放 向的红外线而不被其他方向的 红外线干扰，在机器人前方装 有5个或7个红外线接收头，数目越多搜索越精确。
一：填空题（每空1分） 1.依据传感器的工作原理，传感器分敏感元件，转换元件， 测量电路三个部分组成。 2.金属丝应变传感器设计过程中为了减少横向效应，可采用直线栅式应变计 和箔式应变计结构。 3.根据热敏电阻的三种类型，其中临界温度系数型最适合开关型温度传感器。 4.灵敏度是描述传感器的输出量对输入量敏感程度的特性参数。其定义为：传 感器输出量的变化值与相应的被测量的变化值之比，用公式表示k（x）=Δy/Δx 。 5.线性度是指传感器的输出量与输入量之间是否保持理想线性特性的一 种度量。按照所依据的基准之线的不同，线性度分为理论线性度、端基线性度、独立线性度、最小二乘法线性度等。最常用的是最小二乘法线性度。 6.根据敏感元件材料的不同，将应变计分为金属式和半导体式两大类。 7.应变传感器设计过程中，通常需要考虑温度补偿，温度补偿的方法电桥补偿 法、计算机补偿法、应变计补偿法、热敏电阻补偿法。 8.应变式传感器一般是由电阻应变片和测量电路两部分组成。 9.传感器的静态特性有灵敏度、线性度、灵敏度界限、迟滞差和稳定性。 10.国家标准GB 7665--87对传感器下的定义是：能够感受规定的被测量并按照 一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。 11.传感器按输出量是模拟量还是数字量，可分为模拟量传感器和数字量传感器 =输出量的变化值/输入量的变化12.传感器静态特性的灵敏度用公式表示为：k (x) 值=△y/△x 13.应变计的粘贴对粘贴剂的要求主要有：有一定的粘贴强度；能准确传递应变； 蠕变小；机械滞后小；耐疲劳性好；具有足够的稳定性能；对弹性元件和应变计不产生化学腐蚀作用；有适当的储存期；应有较大的温度适用范围。14.根据传感器感知外界信息所依据的基本校园，可以将传感器分成三大类： 物理传感器，化学传感器，生物传感器。
光电传感器的设计-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
光电传感器的设计 题目：光电传感器的设计 院（系）：信息工程学院 专业：光电信息科学与工程 姓名：褚飞亚 学号： 20 指导教师：张洋洋 2016年6月27号
摘要 随着信息技术的迅猛发展，传感器的应用技术也在飞速发展，新的应用技术呈现出爆炸式的发展。传感器作为作为测控系统中对象信息的入口，作为捕获信息的主要工具，在现代化事业中的重要性已被人们所认识。光电传感器的应用技术为信息科学的一个分支，俗称“电眼”。它是将传统光学技术与现代微电子技术以及计算机技术机密结合的纽带，是获取光信息或借助光提取其他信息的重要手段。现如今汽车成为大多数人必不可少的东西。经常开车的朋友们，应该都有过这样的苦恼每次开车到了单位或者小区大门口都要等门卫来开门或者等其按动电动门的开关,既费时间又费人力,如果巧妙地利用光电传感器就可以实现光控大门。所以借此次课程设计来设计一个光控大门，即把光敏电阻装在大门上并且在汽车灯光能照到的地方,把带动大门的电动机接在干簧管的电路中,那么夜间汽车开到大门前,灯光照射到光敏电阻时,干簧继电器就可以自动接通电动机电路,电动机就能带动大门打开。这样就解决了上述的问题。
目录 1、设计要求...............................................错误!未定义书签。 功能与用途 ............................................................................................. 错误!未定义书签。 指标要求 ................................................................................................. 错误!未定义书签。 2、光电传感器介绍及工作原理 ...............错误!未定义书签。 、光电传感器 ......................................................................................... 错误!未定义书签。 工作原理 ................................................................................................. 错误!未定义书签。 3、方案设计...............................................错误!未定义书签。 4、元件选择和电路设计 ...........................错误!未定义书签。 元件选择 ................................................................................................. 错误!未定义书签。 电路设计 ................................................................................................. 错误!未定义书签。 5、总结.......................................................错误!未定义书签。参考文献.....................................................错误!未定义书签。
传感器项目 规划设计方案 规划设计/投资方案/产业运营
传感器项目规划设计方案说明 传感器最早出现于工业生产领域，主要被用于提高生产效率。随着集 成电路以及科技信息的不断发展，传感器逐渐迈入多元化，成为现代信息 技术的三大支柱之一，也被认为是最具发展前景的高技术产业。正因此， 全球各国都极为重视传感器制造行业的发展，投入了大量资源，目前美国、欧洲、俄罗斯从事传感器研究和生产厂家均在1000家以上。在各国持续推 动下，全球传感器市场保持快速增长。随着全球市场对传感器的需求量不 断增长，传感器市场规模仍将延续增长势头。我国传感器制造行业发展 始于20世纪60年代，在1972年组建成立中国第一批压阻传感器研制生产 单位;1974年，研制成功中国第一个实用压阻式压力传感器;1978年，诞生 中国第一个固态压阻加速度传感器;1982年，国内最早开始硅微机械系统(MEMS)加工技术和SOI(绝缘体上硅)技术的研究。20世纪90年代以后，硅微机械加工技术的绝对压力传感器、微压传感器、呼吸机压传感器、多 晶硅压力传感器、低成本TO-8封装压力传感器等相继问世并实现生产，传 感器技术及行业均取得显著进步。进入21世纪，传感器制造行业开始 由传统型向智能型发展。智能型传感器带有微处理机，具有采集、处理、 交换信息的能力，是传感器集成化与微处理机相结合的产物。由于智能型 传感器在物联网等行业具有重要作用，我国将传感器制造行业发展提到新
的高度，从而催生研发热潮，市场地位凸显。同时，受到汽车、物流、煤 矿安监、安防、RFID标签卡等领域的需求拉动，传感器市场也得到快速扩张。尽管中国传感器制造行业取得长足进步，但与发达国家相比仍存在 明显差距。这种差距体现在：产品品种不全、规格少，新品欠缺;科技创新差，拥有自主知识产权的产品少;工艺装备落后，产品质量差;人才资源匮乏，产业发展后劲不足;统筹规划不足，科研投资强度偏低，科研设备落后，科研和生产脱节;政府重视不够, 对传感器技术重要性的认识滞后于计算机 技术和通讯技术。正因此，美国、日本、德国占据全球传感器市场近七成 份额，而中国仅占到10%左右。企业竞争方面，中国传感器市场七成左 右的份额被多家主要参与全国传感市场的外资企业占据。而我国传感器 制造行业多以中小企业为主，主要集中在长三角地区。2017年，我国规模 以上传感器制造企业数量为298家，比上年增加7家。其中中小型企业数 量占据绝大部分，大型企业数量较小。虽然暂时处于落后，但中国企业 并未毫无追赶机会。例如，在世界范围内传感器增长最快的汽车领域，中 国就已占据着一定地位。数据显示，中国占全球汽车传感器市场份额达到14.20%，仅次于欧洲，超过了美国和日本。总体来说，在传感器系统向 着微小型化、智能化、多功能化和网络化的方向发展下，我国企业仍有弯 道超车的机会，未来有望出现产值超过10亿元的行业龙头和产值超过5000万元的小而精的企业。
《传感器》课程设计题目 一、开始前应解决的问题 1）从有关课程谈起！ 2）统一思想认识，实践的机会，人人把握机遇 3）课程设计是什么？为什么课程设计？如何课程设计？？我们应该怎么做？？？ 二、总体要求 课设题目尽量侧重于传感器检测模块设计！可能有部分题目是偏向系统设计型或理 论研究型，主要是绘制系统原理图、制作传感部分前端电路、实验调试及分析、撰写实验报告等。 三、初拟题目（题目+要求） 1、热电偶温度变送器设计 （1）设计测量温度范围-100~500℃的热电偶传感器 （2）选用合适的热电偶材料，设计测温电路，冷端补偿电路，解决非线性化 等问题 （3）有电路图，选型与有关计算，精度分析等 （4）采用实验室现成的热电偶进行调试 2、多路温度监控系统设计（AD590、LM35D、温敏电阻，至少两路，三人）
（1）选用集成温度传感器设计两路室温检测系统 （2）设计检测电路，及其与单片机的接口电路，采集程序设计（3）有电路图，选型与有关计算，精度分析等 3、温湿度监控系统设计 （1）选用集成温度传感器模块设计室内或仓库的温湿度检测系统（2）设计检测电路，及其与单片机的接口电路，采集程序设计（3）有电路图，选型与有关计算，精度分析等 4、电涡流位移传感器设计 （1）设计电涡流传感器探头 （2）设计电涡流传感器振荡电路，滤波、检波等电路 （3）有电路图，选型与必要的相关计算说明，精度分析及有关调试结果等 5、电涡流裂纹检测系统设计 （1）一有明显裂纹的铜板，要求能检测出裂纹的有无。 （2）设计电涡流传感器探头，电涡流传感器振荡电路，滤波、检波等电路。 （3）有电路图，选型与必要的相关计算说明，精度分析及有关调试结果等。 6、钢丝绳无损检测探头设计 （1）一有明显裂纹的钢丝绳，要求检测出裂纹的有无。 （2）设计电涡流传感器探头，电涡流传感器振荡电路，滤波、检波等电路。
目录 摘要 (1) 一课程设计任务和功能要求 (1) 1.1设计应用背景 (1) 1.2设计原理 (1) 1.3系统结构 (2) 二传感器模块设计 (3) 2.1脉冲信号的获得 (3) 2.2霍尔传感器 (3) 2.3光电传感器 (3) 2.4光电编码器 (4) 2.5三套方案的选择与比较 (4) 三.设计总结 (5) 3.1硬件连接 (5) 3.2实验程序及分析 (6) 3.4原理图 (7) 3.5 PCB原理图 (7) 四.设计总结 (8) 五.参考文献 (9) 六.成员及分工情况 (9) 附录 (9)
摘要 测速是工农业生产中经常遇到的问题，学会使用单片机技术设计测速仪表具有很重要的意义。要测速，首先要解决是采样的问题。在使用模拟技术制作测速表时，常用测速发电机的方法，即将测速发电机的转轴与待测轴相连，测速发电机的电压高低反映了转速的高低。使用单片机进行测速，可以使用简单的脉冲计数法。只要转轴每旋转一周，产生一个或固定的多个脉冲，并将脉冲送入单片机中进行计数，即可获得转速的信息。 关键词：拾取信号光电传感器霍尔传感器光电编码器转速 一课程设计任务和功能要求 任务： 电机转速自动检测 功能要求： 请设计一种电机转速监控装置，能够提供电机转速的电量信息。 1.1设计应用背景 电动机作为风机、水泵、机床等设备的动力，广泛应用于工业、农业、商业、公用设施、制造业等各个领域，在我国，电动机的用电量已经占到社会总用电量的60％以上。我国能源相对缺乏，优质能源严重短缺，同时巨大的能源消耗引起的环境污染已在某种程度上制约了经济的发展，从节约能源，保护环境出发，我国开展了很多节能研究工作电动机作为量大面广的机电产品，降低电动机的损耗、提高电动机的效率已成为节能降耗、降低生产成本、追求经济效益最大化的重要手段，是利国利民的大事。对老式耗能大的电动机必须进行节能改造，因此，研究其节能问题具有非常重要的意义。 1.2设计原理 （1）利用光电开关管做电机转速的信号拾取元件，在电机的转轴上安装一圆盘，在圆盘上挖一小洞，小洞上下分别对应着光发射和光接收开关，圆盘转动一圈即发光电管导通一次，利用此信号作为进行脉冲计数所需。 （2）计数脉冲通过计数电路进行有效的计数，按照设计要求每一秒种都必须对计数器清零一次，因为电路实行秒更新，所以计数器到译码电路之间有锁存
传感器项目规划设计方案 投资分析/实施方案
传感器项目规划设计方案 传感器最早出现于工业生产领域，主要被用于提高生产效率。随着集 成电路以及科技信息的不断发展，传感器逐渐迈入多元化，成为现代信息 技术的三大支柱之一，也被认为是最具发展前景的高技术产业。正因此， 全球各国都极为重视传感器制造行业的发展，投入了大量资源，目前美国、欧洲、俄罗斯从事传感器研究和生产厂家均在1000家以上。在各国持续推 动下，全球传感器市场保持快速增长。随着全球市场对传感器的需求量不 断增长，传感器市场规模仍将延续增长势头。我国传感器制造行业发展 始于20世纪60年代，在1972年组建成立中国第一批压阻传感器研制生产 单位;1974年，研制成功中国第一个实用压阻式压力传感器;1978年，诞生 中国第一个固态压阻加速度传感器;1982年，国内最早开始硅微机械系统(MEMS)加工技术和SOI(绝缘体上硅)技术的研究。20世纪90年代以后，硅微机械加工技术的绝对压力传感器、微压传感器、呼吸机压传感器、多 晶硅压力传感器、低成本TO-8封装压力传感器等相继问世并实现生产，传 感器技术及行业均取得显著进步。进入21世纪，传感器制造行业开始 由传统型向智能型发展。智能型传感器带有微处理机，具有采集、处理、 交换信息的能力，是传感器集成化与微处理机相结合的产物。由于智能型 传感器在物联网等行业具有重要作用，我国将传感器制造行业发展提到新
的高度，从而催生研发热潮，市场地位凸显。同时，受到汽车、物流、煤 矿安监、安防、RFID标签卡等领域的需求拉动，传感器市场也得到快速扩张。尽管中国传感器制造行业取得长足进步，但与发达国家相比仍存在 明显差距。这种差距体现在：产品品种不全、规格少，新品欠缺;科技创新差，拥有自主知识产权的产品少;工艺装备落后，产品质量差;人才资源匮乏，产业发展后劲不足;统筹规划不足，科研投资强度偏低，科研设备落后，科研和生产脱节;政府重视不够, 对传感器技术重要性的认识滞后于计算机 技术和通讯技术。正因此，美国、日本、德国占据全球传感器市场近七成 份额，而中国仅占到10%左右。企业竞争方面，中国传感器市场七成左 右的份额被多家主要参与全国传感市场的外资企业占据。而我国传感器 制造行业多以中小企业为主，主要集中在长三角地区。2017年，我国规模 以上传感器制造企业数量为298家，比上年增加7家。其中中小型企业数 量占据绝大部分，大型企业数量较小。虽然暂时处于落后，但中国企业 并未毫无追赶机会。例如，在世界范围内传感器增长最快的汽车领域，中 国就已占据着一定地位。数据显示，中国占全球汽车传感器市场份额达到14.20%，仅次于欧洲，超过了美国和日本。总体来说，在传感器系统向 着微小型化、智能化、多功能化和网络化的方向发展下，我国企业仍有弯 道超车的机会，未来有望出现产值超过10亿元的行业龙头和产值超过5000万元的小而精的企业。
新课程高考物理传感器复习训练题 1、关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是 A.应变片是由多用半导体材料制成 B.当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之，变小 C.传感器输出的是应变片上的电压 D.外力越大，输出的电压差值也越大 2、演示位移传感器的工作原理如右图示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆p，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小x。假设电压表是理想的，则下列说法正确的是 A．物体M运动时，电源内的电流会发生变化 B．物体M运动时，电压表的示数会发生变化 C．物体M不动时，电路中没有电流 D．物体M不动时，电压表没有示数 3、唱卡拉OK用的话筒，内有传感器。其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号。下列说法正确的是 A．该传感器是根据电流的磁效应工作的 B．该传感器是根据电磁感应原理工作的 C．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变 D．膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势 4、用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程。下列属于这类传感器的是 A．红外报警装置B．走廊照明灯的声控开关 C．自动洗衣机中的压力传感装置D．电饭煲中控制加热和保温的温控器 6、下列元件利用了光传感器的是（） A．火灾报警器B．电饭锅 C．测温仪D．加速度计 7、下列说法正确的是（） A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号 B．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器作用是控制电路的通断
声控楼道路灯电路图 单向可控硅PCR606J引脚图及外形图 分立元件声光控灯电路图 [图]声控楼道路灯电路图元器件清单： R1 220K R2 18K
R3 27K R4 18K R5 3M R6 200 R7 470K R8 750K C1 22μf 50v C2 22μf 50v C3 0.01μf C4 22μf 50v Q1 S9014 Q2 S9014 Q3 C945 SCR单向可控硅 PCR606J D1 1N4007 D2 1N4007 D3 1N4007 D4 1N4007 MC 驻极体话筒
LDR 光敏电阻 负载功率小于40W 静态功耗0.2W 提问人的追问2010-12-23 17:05 能具体的说一下原件的功能及原理吗？ 团队的补充2010-12-23 17:26 1.声控开关／这里你指的是红外感应开关回路， 2.太阳能电源为直流或者交流输入电压单元 3.定时器串起并作互锁模式 4.昼夜交叉时间定时器作辅助功能 5.双电源保护模式也是互锁模式 6.三极管用于电路电压放大功能，二极管作滤波整流桥或者单向开关指示灯，电容作通交流阻直流． 提问人的追问2010-12-23 17:31 我要用蓄电池供电，蓄电池没电时自动换220V的家用电源供电该怎么实现？ LED灯制作电路图 20
[ 标签：, ] 90个灯珠，分三组。每个灯珠------需要3.2V电压，15mA电流。求解： C1,C2,R1,R2,R3.各需要多少的规格和参数。希望解题人回答完善具体，最好写上步骤。在此先谢上了。 回答:2 人气:124 解决时间:2011-03-11 12:09 满意答案 好评率：100% 提问人的追问2011-03-09 21:39 为什么C2 R3 R2 可以不用？可以解释下么？谢谢！ 团队的补充2011-03-09 21:44
设计题（20分，每个10分） 1．依据已学知识设计一光纤位移传感器（要求画出框架图，并解释位移与输出信号的关系） 2．依据已学知识设计一种加速度传感器（要求画出结构图并注明所用的敏感元件） 3．用所学知识设计出一种压力传感器，说明他的工作原理？ P103 图4.10 光纤测压传感器或者P151 图6.26 对中套管 光纤 厚的膜片 0.254 mm 膜片管 2 . 7 6 9 3 . 9 3 7 4 . 8 2 6 4．光纤干涉仪有较高的灵敏度，具有非常大的动态范围等优势。利用集成
电路技术和目前的电光技术起来，请画出集成的迈克尔逊(Michelson)干涉仪，并写出具体部件。 激光器光探测器3 dB耦合器 反射的光纤端面 换能器 5．依据已学知识设计一硒蒸发膜湿度传感器（标明电极） 图见书本P187 页 6．用热释电传感器设计一个热释电报警器? 7．CCD图像传感器的工作原理？ 8．依据已学知识设计一容器内液体重量传感器 9．依据已学知识设计一种热释电传感器（要求画出结构图并注明所用的敏感元件）
10． 画出你所认知的一种光电式传感器，要求注明结构 如图是光电管 11． 设计微弯光纤传感器104页 12． 依据已学知识设计一种筒式压力传感器（要求画出结构图并注明所用的敏感元件） 13． 依据已学知识设计一应变式感器（要求画出结构图并注明所用的敏感元件） 补偿片 工作片
应变电阻1和4沉积在杆的凹面处 应变电阻2和3沉积在杆的凸面处 14．依据已学知识，设计一个用差动变压式加速度传感器来测量某测试台平台振动的加速度（只画出原理图） 15．依据所学知识，设计一种实现自相关检测传感器（只画出原理图） 16．依据已学知识设计一种零差法检测的光纤相位传感器（要求只画出框架图）
§X6.2传感器的应用实例(一) 班级姓名学号 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, ＿＿＿ 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.
模拟电子技术课程设计任务书 姓名：院（系）：信息系 专业：班级： 课程设计题目：传感器测量系统的设计 课程设计要求：设计一个放大器系统，当电阻值变化±1%时，放大电路能够产生±6V的输出电压。要求偏差为0时输出为0，偏差为1%时输出为6V，偏差为-1%时输出为-1V，误差不超过±2%。 设计任务总述：对设计题目进行分析，根据设计的要求先确定基准电压源：为测量电桥提供一定精度要求的7.0V基准电压，然后修改电路，进行参数计算.，测量当电阻值变化±1%时，放大电路能够产生±6V的输出电压；要求偏差为0时输出为0，偏差为1%时输出为6V，偏差为-1%时输出为-6V，误差不超过±2%；最后电路仿真实验。 工作计划及安排： 熟悉课题要求，查找相关资料；甄选资料的相关内容，初步确定设计方案；寻找参考电路,修改电路，进行参数计算.调试（仿真），如不成功，返回第2步整理数据; 撰写课程设计报告。 成绩 指导教师签字___________________ 年月日
摘要： 设计一个放大器系统，当电阻值变化±2%时，放大电路能 够产生±8V 的输出电压。要求偏差为0时输出为0，偏差为2%时输出为8V ，偏差为-2%时输出为-8V ，误差不超过±5%。 一、电路结构及原理说明： 该电路由四部分组成：基准电压源电路、测量电桥电路、放大电路、电平转移电路。 电路框图如下所示： 1．基准电压源：为测量电桥提供一定精度要求的7.5V 基准电压，采用5.6V 稳压管与同相比例运算电路结合实现。 2．测量电桥电路：当电桥的所有阻值都相同时，输出电压为零。当有一电阻发生变化时将会有电压输出。此电路可以等效为传感器测量电路，测取的温度变化量并将其转化成电压变化。 3.放大电路： 放大电路用于将测温桥输出的微小电压变化（ΔV ）放大，使其满足性能要求。放大电路采用两个同相电压跟随器（作为输入缓冲器）与两级放大器组成，其中第一级放大器为差动放大器，第二级放大器为可以方便调节的反相比例运算电路。 4.电平转移电路： 二、测量电路和参数计算 基准电压源 测量电桥 放大电路 电平转移电路