传感器资料

传感器原理及应用复习资料1.传感器由敏感元件、转换元件、基本电路三部分组成； 被测量 敏感元件 转换元件 基本电路 电量输出①敏感元件感受被测量;②转换元件将响应的被测量转换成电参量（电阻、电容、电感）;③基本电路把电参量接入电路转换成电量;④核心部分是转换元件,决定传感器的工作原理。

2. 传感器的基本特性：①静态特性：当输入量（X ）为静态或变化缓慢的信号时，输入输出关系称静态特性。

静态特性主要包括：线性度、迟滞、重复性、灵敏度、漂移和稳定性②动态特性：当输入量随时间（频率）变化时，输入输出关系称动态特性。

影响传感器动态特性除固有因素外，还与输入信号的形式有关,在对传感器进行动态分析时一般采用标准的正弦信号和阶跃信号。

A.输入信号按正弦变化时，分析动态特性的相位、振幅、频率，称频率响应；B.输入信号为阶跃变化时，对传感器随时间变化过程进行分析，称阶跃响应（瞬态响应）.频率响应 阶跃响应3.电阻应变式传感器是将被测的非电量转换成电阻值的变化，再经转换电路变换成电量(电流、电压)输出。

金属电阻应变片的基本原理基于电阻应变效应：即导体在外力作用下产生机械形变时阻值发生变化。

通过弹性元件可将位移、压力、振动等物理量通过应力变化，并转换为电阻的变化进行测量，这是应变式传感器测量应变的基本原理。

4.直流电桥总结：单臂电桥输出电压11R R 4E U ∆•= 电压灵敏度4E K u =半桥差动电路全桥差动电路5. 电桥线路补偿：被测试件位置上安装一个补偿片处于相同的温度场；等臂电桥输出U0 与桥臂参数的关系为()2B 310R R -R R A U=。

如果 R1R3 = RBR4，电桥平衡时输出为零；若R1、RB 温度系数相同，当无应变而温度变化时ΔR1 = ΔRB ，电桥为平衡状态；当有应变时，R1有增量ΔR1，ΔR1=R1k0ε，补偿片无变化，ΔRB = 0；电桥输出为 U0 ∝R1R3 k0ε；可见此时电桥的输出电压与温度无关。

常见传感器及工作原理传感器是现代科技中不可或缺的一部分，它们负责将物理量转换成电信号或其他可以被处理的形式，从而实现对环境变化的感知和监测。

以下是一些常见传感器及其工作原理的介绍。

1. 温度传感器温度传感器是用来测量环境温度的设备。

它们可以基于不同的工作原理来实现。

其中一种常见的工作原理是热敏电阻。

热敏电阻的电阻值随温度的变化而变化，通过测量电阻值的变化来确定温度。

还有一种常见的工作原理是热电偶。

热电偶利用两种不同金属的热电效应产生电势差，通过测量电势差来确定温度。

2. 湿度传感器湿度传感器用于测量环境的湿度水分含量。

一种常见的湿度传感器是电容式湿度传感器。

它利用物质在不同湿度下的电容变化来测量湿度。

当空气中的湿度增加时，电容值也会增加。

另一种常见的湿度传感器是电阻式湿度传感器。

它利用湿度对电阻值的影响来测量湿度。

3. 光照传感器光照传感器用于测量环境中的光照强度。

一种常见的光照传感器是光敏电阻。

光敏电阻的电阻值随光照强度的变化而变化，通过测量电阻值的变化来确定光照强度。

另一种常见的光照传感器是光电二极管。

光电二极管利用光的能量来产生电流，通过测量电流的变化来确定光照强度。

4. 气体传感器气体传感器用于检测环境中的气体浓度。

一种常见的气体传感器是电化学传感器。

电化学传感器利用气体与电极之间的化学反应来测量气体浓度。

不同的气体会引起不同的化学反应，从而产生不同的电流信号。

另一种常见的气体传感器是光学传感器。

光学传感器利用气体对特定波长的光的吸收程度来测量气体浓度。

5. 压力传感器压力传感器用于测量环境中的压力变化。

一种常见的压力传感器是压阻式传感器。

压阻式传感器利用压力对电阻值的影响来测量压力变化。

当受到压力时，电阻值会发生变化。

另一种常见的压力传感器是压电传感器。

压电传感器利用压力对压电材料的形变产生电荷来测量压力变化。

以上是一些常见传感器及其工作原理的简介。

传感器的应用范围非常广泛，从工业生产到家庭生活都离不开它们。

在制动过程中，各车轮制动未出现趋于抱死 时，ABS不工作，此时制动过程与常规制动 过程完全相同。在制动过程中，当ABS电脑 判定有车轮制动趋于抱死时，就开始对相应 的控制通道进行防抱死控制，将车轮滑移率 控制在最佳范围之间，直至汽车速度很低或 停止。
在制动过程中，如果汽车为高速急转弯，当
汽车的横向加速度达到一定值时，横向加速 度开关中的一对触点就会断开，ABS电脑不 再有蓄电池电压信号，ABS电脑由此判定汽 车横向加速度已超过设定的界限值，就会对 其防抱死控制过程进行修正，使ABS更为有 效地工作
图1 HE-01霍尔转速传感器
图2 霍尔速度传感器的内部结构
❖ 利用霍尔传感器测转速的结果原理如图2所示。 它实际就是利用霍尔开关与电机轴连接的轮 片上粘有多对小磁钢（N.S极），小磁钢越 多，分辨率就越高。霍尔开关固定在小磁钢 附近，轮旋转时，磁钢经过霍尔开关集成电 路时，开关集成器就会产生一个响应的脉冲， 检测出的单位时间的脉冲数，其长度就是轮 轴的转动周期T及其转速n。
1- 2 霍尔元件 （a）外形结构示意图 （b）图形符号
霍尔传感器
霍尔电压传感器
1.2 霍尔传感器的应用
（一）、差动霍尔电路制成的霍尔齿轮传感 器，如图1所示,新一代的霍尔齿轮转速传感 器，广泛用于汽车智能发动机，作为点火定 时用的速度传感器，用于ABS（汽车防抱死
制动系统）作为车速传感器等。
n=1/T
UH
=RH
IB d
K
HIB
霍尔电势正比于激励电流及磁感应强度,其灵敏度与霍尔常数
RH成正比而与霍尔片厚度d成反比。为了提高灵敏度, 霍尔元 件常制成薄片形状。
❖ ABS（Anti-lock Braking System）防抱死 制动系统，它与传统的制动系统协同工作， 是一种安全、有效的制动辅助系统.通过安装 在车轮上的传感器发出车轮将被抱死的信号， 控制器指令调节器降低该车轮制动缸的油压， 减小制动力矩，经一定时间后，再恢复原有 的油压，不断的这样循环（每秒可达5~10 次），始终使车轮处于转动状态而又有最大 的制动力矩。

信息技术包括计算机技术、通信技术和传感器技术，是现代信息产业的三大支柱。

1．什么是传感器？广义：传感器是一种能把特定的信息按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。

狭义：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。

国家标准：定义：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或装置。

2．传感器由哪几个部分组成？分别起到什么作用？传感器一般由敏感元件、转换原件和基本电路组成。

敏感元件感受被测量，转换原件将其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。

传感器的核心部分是转换原件，转换原件决定传感器的工作原理。

3．传感器的总体发展趋势是什么？传感器的应用情况。

传感器正从传统的分立式朝着集成化、数字化、多功能化，微型化、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。

未来还会有更新的材料，如纳米材料，更有利于传感器的小型化。

发展趋势主要体现在这几个方面：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。

4．了解传感器的分类方法。

所学的传感器分别属于哪一类？按传感器检测的范畴分类：物理量传感器、化学量传感器、生物量传感器按传感器的输出信号分类：模拟传感器、数字传感器按传感器的结构分类：结构型传感器、物性型传感器、复合型传感器按传感器的功能分类：单功能传感器、多功能传感器、智能传感器按传感器的转换原理分类：机—电传感器、光—电传感器、热—电电传感器、磁—电传感器电化学传感器按传感器的能源分类：有源传感器、无源传感器国标制定的传感器分类体系表将传感器分为：物理量、化学量、生物类传感器含12个小类：力学量、热学量、光学量、磁学量、电学量、声学量、射线、气体、离子、温度传感器以及生化量、生理量传感器。

1．传感器的性能参数反映了传感器的输入输出关系2．传感器的静态特性是什么？由哪些性能指标描述？主要性能参数的意义是什么1线性度：传感器的输入-输出校准曲线与理论拟合直线之间的最大偏离与传感器满量程输出之比，线性度RL是表征实际特性与拟合直线不吻合的参数拟合方法：理论线性度(理论拟合)、 c、端基线性度(端点连线拟合)d、独立线性度(端点平移)最小二乘法线性度2迟滞：传感器在正、反行程期间输入、输出曲线不重合的现象称迟滞（迟环）。