《传感器概述》PPT课件 (2)
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传感器概论.ppt
学习纪律： 考试要求：笔试＋实验＋平时作业 教师答疑： 联系方式：陈光柱，cgzhu@
压力传感器
光栅传感器
气体传感器
热电偶
CCD传感器 无线传感器
光纤传感器
本书需要掌握的内容
掌握传感器的共性性质 掌握主要传感器的工作原理及特性 掌握传感器的信号调理电路设计 掌握传感器的应用选择 具有初步设计传感器结构的能力
第1章 传 感 器 概 述
1.1 传感器的组成和分类 1.2 传感器的重要性 1.3 传感器技术的发展
/chgq/chap111/cgq001.htm 具体参考书： 1. 传感器与应用电路设计 ,科学出版社，2002 2. 最新传感器实用手册 ,人民邮电出版社， 2004 3. 传感器实用电路设计与制作 ,科学出版社， 2005
课程学习
实验（4学时）课地点：南湖校区机电学 院楼
显 示 装置
数据处理环节
变送器：将非标准信号转换成标准电信号的仪 器
处于信息采集系统的前端，其性能会影响整个 系统的工作状态和质量
1.3 传感器技术的发展
基础研究的促进：新现象、新材料、新加工技术 集成化、智能化、网络化
课程学习
参考资料： 检索相关主题的资料，网络资料 1. 应用：中国传感器网 2. 学习：东南大学，
图0.1 身体与机器人的对应关系
传感器的定义
传感器是能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。
传感器的作用：把外界输入的非电信号转换成 电信号
传感器又称为敏感元件、检测器、转换器等
说明
1.传感器是测量装置，能完成检测任务 2.它的输入量是某一被测量，可能是物理量，也 可能是化学量、生物量等 3.输出量是某种物理量，这种量要便于传输、转 换、处理、显示等等，这种量可以是气、光、电 量，但主要是电量。 4.输入输出有对应关系，且应有一定的精确度。
压力传感器
光栅传感器
气体传感器
热电偶
CCD传感器 无线传感器
光纤传感器
本书需要掌握的内容
掌握传感器的共性性质 掌握主要传感器的工作原理及特性 掌握传感器的信号调理电路设计 掌握传感器的应用选择 具有初步设计传感器结构的能力
第1章 传 感 器 概 述
1.1 传感器的组成和分类 1.2 传感器的重要性 1.3 传感器技术的发展
/chgq/chap111/cgq001.htm 具体参考书： 1. 传感器与应用电路设计 ,科学出版社，2002 2. 最新传感器实用手册 ,人民邮电出版社， 2004 3. 传感器实用电路设计与制作 ,科学出版社， 2005
课程学习
实验（4学时）课地点：南湖校区机电学 院楼
显 示 装置
数据处理环节
变送器：将非标准信号转换成标准电信号的仪 器
处于信息采集系统的前端，其性能会影响整个 系统的工作状态和质量
1.3 传感器技术的发展
基础研究的促进：新现象、新材料、新加工技术 集成化、智能化、网络化
课程学习
参考资料： 检索相关主题的资料，网络资料 1. 应用：中国传感器网 2. 学习：东南大学，
图0.1 身体与机器人的对应关系
传感器的定义
传感器是能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。
传感器的作用：把外界输入的非电信号转换成 电信号
传感器又称为敏感元件、检测器、转换器等
说明
1.传感器是测量装置，能完成检测任务 2.它的输入量是某一被测量，可能是物理量，也 可能是化学量、生物量等 3.输出量是某种物理量，这种量要便于传输、转 换、处理、显示等等，这种量可以是气、光、电 量，但主要是电量。 4.输入输出有对应关系，且应有一定的精确度。
传感器ppt课件
汽车电子
总结词
传感器在汽车电子中发挥重要作用，提高车 辆安全性能和驾驶体验。
详细描述
现代汽车中，传感器被广泛应用于发动机控 制、底盘控制、车身控制等系统中。通过使 用传感器，车辆可以实现燃油喷射、点火时 刻控制、刹车防抱死等复杂的功能。同时， 传感器还为驾驶者提供诸如车速、转速、水 温等实时信息，帮助驾驶者更好地掌握车辆
将传感器输出的信号通过数据采集系统进行 采集，并将其转换为计算机能够处理的数字 信号。
数据处理
采集到的数字信号需要进行数据处理，包括 数据分析和处理、数据存储和检索等，以便 得到有用的信息和结果。
04
传感器在自动化中的应用
工业自动化
要点一
总结词
传感器在工业自动化中应用广泛，提高生产效率和产品质 量。
05
传感器的发展趋势与挑战
新材料与新技术的应用
纳米材料
随着纳米材料的发展，传感器正朝着纳米级精度和灵 敏度的方向发展，提高传感器的响应速度和准确性。
新型传感器材料
新型传感器材料如碳纳米管、石墨烯等具有优异的物理 、化学性能，为传感器设计提供了更多的选择和可能性 。
智能化与微型化趋势
智能化
智能化传感器能够通过算法和数据处理技术对感知数据进行处理、分析和解释，提高传感器输出的准确性和可靠 性。
压电式传感器
总结词
高精度、响应快、适合动态测量
详细描述
压电式传感器利用压电效应原理，通过检测压电材料的电压变化来检测物理量，如压力、加速度等。 由于其具有高精度、响应快、适合动态测量等优点，因此在振动、冲击、噪声等测量领域得到广泛应 用。
磁性传感器
总结词
高灵敏度、宽测量范围、易于实现小型化和集成化
传感器基本知识ppt课件
区别
可编辑课件PPT
18
铁磁材料裂纹检测
N
S
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19
三、霍尔接近传感器和接近开关
在霍尔器件背后偏置一块永久磁体，并将它们和相应的处 理电路装在一个壳体内，做成一个探头，将霍尔器件的输 入引线和处理电路的输出引线用电缆连接起来，构成霍尔 接近传感器。 霍尔线性接近传感器主要用于黑色金属的自控计数，黑色 金属的厚度检测、距离检测、齿轮数齿、转速检测、测速 调速、缺口传感、张力检测、棉条均匀检测、电磁量检测、 角度检测等。
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26
❖ (2)电动车到达B点以后进人“弯道区”，沿 圆 弧引导线到达C点。C点下埋有边长为 15cm的正方形薄铁片，要求电动车到达C点 检测到薄铁片后在C点处停车5秒，停车期间 发出断续的声光信息; (3)电动车在光源的引导下，通过障碍区进人 停车区并到达车库。电动车必须在两个障碍 物之间通过且不得与其接触; (4)电动车完成上述任务后应立即停车。停车 后，能准确显示电动车全程行驶时间。
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5
【电涡流传感器应用】
一：电涡流涂层厚度仪
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6
电涡流涂层厚 度仪原理
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7
二、电涡流式通道安全检查门
安检门的内部设置有发射线
圈和接收线圈。当有金属物体通
过时，交变磁场就会在该金属导
体表面产生电涡流，会在接收线
圈中感应出电压，计算机根据感
应电压的大小、相位来判定金属
霍尔接近传感器的外形图
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20
当磁性物件移近霍尔开关时，开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应 而使开关内部电路状态发生变化，由此识别附近有磁性物体存在，进而 控制开关的通或断。这种接近开关的检测对象必须是磁性物体。 霍尔接 近开关主要用于各种自动控制装置，完成所需的位置控制，加工尺寸控 制、自动计数、各种计数、各种流程的自动衔接、液位控制、转速检测 等等。霍尔开关具有无触电、低功耗、长使用寿命、响应频率高等特点， 内部采用环氧树脂封灌成一体化，所以能在各类恶劣环境下可靠的工作。
《温度传感器概述》课件
2 温度传感器种类
温度传感器的种类包括热电传感器、热敏电阻传感器、晶体管传感器、晶体谐振传感器 和光学式传感器等多种类型。
温度传感器的应用
领域应用
温度传感器广泛应用于工业控制、家用电器、汽车、 医疗设备和气象领域等。
物联网中的应用
在物联网中，温度传感器被用于智能家居、智能农 业、环境监测和能源管理等。
温度传感器的工作原理
热电传感器
利用不同金属导体的温差来 产生电压信号。
热敏电阻传感器
根据电阻与温度之间的关系 来测量温度变化。
晶体管传感器
通过晶体管的温度特性来检 测温度变化。
晶体谐振传感器
利用晶体谐振频率对温度进行测量。
光学式传感器
利用光学原理来感知温度变化。
温度传感器的。
3 微电子技术
微电子技术的发展将进一步推动温度传感器的小型化、高性能化和低功耗化。
总结
重要作用
温度传感器在许多领域中发挥了重要的作用，为工业、家居和物联网等提供了不可或缺的数 据支持。
需注意的问题
温度传感器的种类、工作原理、性能指标和选型都是需要注意的问题，确保选择最适合的传 感器。
未来发展
温度传感器的未来发展前景广阔，无线传输技术、光学传感技术和微电子技术将驱动其进一 步创新与突破。
应用环境选型
考虑使用环境的特殊性，选择 能够适应环境条件的温度传感 器。
精度要求选型
根据应用场景的精度要求，选 择具备足够精度的温度传感器。
温度传感器的未来发展趋势
1 无线传输技术
温度传感器的无线传输技术将会得到进一步的发展，实现更方便的数据采集和监测。
2 光学传感技术
光学传感技术可能成为未来温度传感器的重要方向，具备更高的测量精度和更大的应用 潜力。
温度传感器的种类包括热电传感器、热敏电阻传感器、晶体管传感器、晶体谐振传感器 和光学式传感器等多种类型。
温度传感器的应用
领域应用
温度传感器广泛应用于工业控制、家用电器、汽车、 医疗设备和气象领域等。
物联网中的应用
在物联网中，温度传感器被用于智能家居、智能农 业、环境监测和能源管理等。
温度传感器的工作原理
热电传感器
利用不同金属导体的温差来 产生电压信号。
热敏电阻传感器
根据电阻与温度之间的关系 来测量温度变化。
晶体管传感器
通过晶体管的温度特性来检 测温度变化。
晶体谐振传感器
利用晶体谐振频率对温度进行测量。
光学式传感器
利用光学原理来感知温度变化。
温度传感器的。
3 微电子技术
微电子技术的发展将进一步推动温度传感器的小型化、高性能化和低功耗化。
总结
重要作用
温度传感器在许多领域中发挥了重要的作用，为工业、家居和物联网等提供了不可或缺的数 据支持。
需注意的问题
温度传感器的种类、工作原理、性能指标和选型都是需要注意的问题，确保选择最适合的传 感器。
未来发展
温度传感器的未来发展前景广阔，无线传输技术、光学传感技术和微电子技术将驱动其进一 步创新与突破。
应用环境选型
考虑使用环境的特殊性，选择 能够适应环境条件的温度传感 器。
精度要求选型
根据应用场景的精度要求，选 择具备足够精度的温度传感器。
温度传感器的未来发展趋势
1 无线传输技术
温度传感器的无线传输技术将会得到进一步的发展，实现更方便的数据采集和监测。
2 光学传感技术
光学传感技术可能成为未来温度传感器的重要方向，具备更高的测量精度和更大的应用 潜力。
《传感器培训》课件
总结词
工作原理
应用领域
优点
缺点
利用电磁感应原理检测 物理量的传感器
电感式传感器利用电磁 感应原理，通过检测线 圈的自感或互感变化来 检测物理量，如位移、 角度、速度等。线圈的 电感变化与被测物理量 之间存在一定的关系。
广泛应用于位移、角度 、速度测量等领域。
结构简单、稳定性好、 测量精度高。
易受外界磁场干扰，需 要采取磁屏蔽措施。
压电式传感器
01 总结词
02 工作原理
03 应用领域
04 优点
05 缺点
利用压电效应检测物理量 的传感器
压电式传感器基于压电效 应，当受到外力作用时， 压电材料会产生电荷或电 压变化，通过测量这个变 化可以获得相应的物理量 值。
广泛应用于压力、加速度 、振动等测量领域。
灵敏度高、响应速度快、 测量精度高。
传感器的原理与技术
02
传感器的物理原理
01
传感器的基本概念
传感器是一种能够感知物理、化学或生物量并将其转换 为可测信号的装置。
02
传感器的物理效应
传感器的工作原理基于各种物理效应，如压阻效应、霍 尔效应、热电效应等。
03
传感器的灵敏度与分辨率
灵敏度是指传感器输出变化量与输入变化量的比值，分 辨率则是指传感器能够检测到的最小输入变化量。
面。
校准方法
为了减小误差和提高测量精度，需 要对传感器进行校准和标定，常用 的校准方法包括零点校准、量程校 准和线性校准等。
校准周期与维护
校准周期的长短取决于传感器的使 用环境和频率，同时需要定期对传 感器进行维护和保养。
常用传感器介绍
03
电阻式传感器
总结词
第五章第2节霍尔传感器介绍PPT课件
卡形电流计的结构44霍尔电流传感器演示霍尔电流传感器演示铁心线性霍尔ic45在霍尔器件背后偏置一块永久磁体并将它们和相应的处理电路装在一个壳体内做成一个探头将霍尔器件的输入引线和处理电路的输出引线用电缆连接起来构成霍尔接近传感霍尔线性接近传感器主要用于黑色金属的自控计数黑色金属的厚度检测距离检测齿轮数齿转速检测测速调速缺口传感张力检测棉条均匀检测电磁量检测角度检测46当磁性物件移近霍尔开关时开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化由此识别附近有磁性物体存在进而控制开关的通或断
虽然温度升高了ΔT，为使霍尔电势不变，补偿电路必须满 足温升前、 后的霍尔电势不变，即UH0=UH，则
KH0IH0B=KHIHB
（5）
有
KH0IH0=KHIH
（6）
-
27
KH=KH0(1+αΔT)
IH0
Rp0Is Rp0 Ri0
IHR R pp Is R i R p0(1 R p0 (1 T ) R T i0()1 Is T )
Rp0()Ri0
-
31
3．采用温度补偿元件（如热敏电阻、电阻丝）
这是一种常用的温度误差的补偿方法，尤其适用于锑化铟 材料的霍尔元件，图5-11示出了几种不同连接方式的例子。
热敏电阻Rt具有负温度系数，电阻丝具有正温度系数。图 a、b、c中霍尔元件材料为锑化铟，其霍尔输出具有负温度系
数。图d为用Rt补偿霍尔输出具有正温度系数的温度误差。使 用时要求这些热敏元件尽量靠近霍尔元件，使它们具有相同
功率放大器A3为后级，它不仅切断共模干扰的传输，还将双 端输入方式变换成单端输出方式，以满足负载的需要
-
13
霍尔传感器输出电压是交流的情况： C1漏电流小，C2漏电流大- ，其差表现为偏移电压。 14
虽然温度升高了ΔT，为使霍尔电势不变，补偿电路必须满 足温升前、 后的霍尔电势不变，即UH0=UH，则
KH0IH0B=KHIHB
（5）
有
KH0IH0=KHIH
（6）
-
27
KH=KH0(1+αΔT)
IH0
Rp0Is Rp0 Ri0
IHR R pp Is R i R p0(1 R p0 (1 T ) R T i0()1 Is T )
Rp0()Ri0
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31
3．采用温度补偿元件（如热敏电阻、电阻丝）
这是一种常用的温度误差的补偿方法，尤其适用于锑化铟 材料的霍尔元件，图5-11示出了几种不同连接方式的例子。
热敏电阻Rt具有负温度系数，电阻丝具有正温度系数。图 a、b、c中霍尔元件材料为锑化铟，其霍尔输出具有负温度系
数。图d为用Rt补偿霍尔输出具有正温度系数的温度误差。使 用时要求这些热敏元件尽量靠近霍尔元件，使它们具有相同
功率放大器A3为后级，它不仅切断共模干扰的传输，还将双 端输入方式变换成单端输出方式，以满足负载的需要
-
13
霍尔传感器输出电压是交流的情况： C1漏电流小，C2漏电流大- ，其差表现为偏移电压。 14
传感器介绍PPT课件
原理。
例题：（新教材 2003天津理综）如图，当电键K断开时，用光
子能量为的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零。合上电键，
调节滑线变阻器，发现当电压表读数小于时，电流表读数仍不为零；
当电压表读数大于或等于时，电流表读数为零。由此可知阴极材料
的逸出功为 (
)
A
A. 1.9eV B. 0.6eV
解：反向截止电压为，
解：a=2kS/m
10
0
10
∴ S=ma/2k
U=U0 Rx / R = U0 S / L
P
=maU0 / 2kL
U
=mU0 a / 2kL∝a
U0
（3）测 力
例题：（风力测定仪）如图所示为一种测定风作用力的仪器原
理图，图中P为金属球，悬挂在一细长裸金属丝下面，O是悬挂点， R0是保护电阻，CD是水平放置的光滑电阻丝，与悬挂小球的细金 属丝始终保持良好接触，无风时细金属丝与电阻丝在C点接触，此 时电路中的电流为I，有风时细金属丝将偏转一角度θ（θ与风力大 小有关），细金属丝与电阻丝在C/点接触，已知风力方向水平向左， OC=h，CD=L，球的质量为M，电阻丝单位长度的电阻为k，电源 内电阻和细金属丝电阻均不计，金属丝偏转θ角时，电流表的示数
1、干簧管 是一种能感知磁场的传感器 2、光敏电阻 电阻随光照的增强而减小 （半导体材料） 3、热敏电阻 一般随温度升高电阻减小 （半导体材料） 4、金属热电阻 温度升高电阻增大 5、电容式位移传感器 6、霍尔元件
如图所示，R1为定值电阻，R2为热敏电阻， L为小灯泡，当温度降低时（ C ）
A、R1两端的电压增大 B、电流表的示数增大 C、小灯泡的亮度变强 D、小灯泡的亮度变弱
传感器的一些基本概念与常识PPT课件
于传输或测量的可用输出信号（一般为电信号）的部分。
3. 信号调理电路：是能把转换元件输出的电信号转换为便于显示、记录、
处理和控制的有用电信号的电路。
类型视转换元件的分类而定，经常采用的有电桥电路、放大器、振 荡器、阻抗变换、补偿及其它特殊电路，如高阻抗输入电路、脉冲调宽 电路等。
4. 辅助电路：通常指电源，即交、直流供电系统。
不重复性一般采用下式的极限误差式表示：
Ex
max10% 0 YFS
式中Δmax——输出最大不重复误差；
YFS ——满量程输出值。
不重复性误差一般属于随机误差性质，按极限误差公式计算不太合理。 不重复性误差可以通过校准测得。根据随机误差的性质，校准数据的离 散程度随校准次数不同而不同，其最大偏差值也不一样。因此，重复性精选PBiblioteka T课件83、传感器分类
精选PPT课件
9
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10
4、传感器的一般特性
一种传感器就是一种系统，一个系统总可以用一个数学方程式或函数来描 述。即用某种方程式或函数表征传感器的输出和输入间的关系和特性。
从传感器的静态输入－输出关系建立的数学模型叫静态模型；
从传感器的动态输入－输出关系建立的数学模型叫动态模型。
误差E z 可按下式计算：
Ez 2Y ~F3S10% 0 式中 为标准偏差，可用贝赛尔公式求得。
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18
迟滞(回差滞环)现象
迟滞特性能表明传感器在正向(输入量增大)行程 和反向(输入量减小)行程期间，辅出-输入特性曲线 不重合的程度。
对于同一大小的输入信号 x ，在 x 连续增大的行 程中，对应某一输出量为 yi ，在 x 连续减小过程中， 对应于输出量为 yd 之间的差值叫做滞环误差，这就 是所谓的迟滞现象。该误差用 E 表示为
3. 信号调理电路：是能把转换元件输出的电信号转换为便于显示、记录、
处理和控制的有用电信号的电路。
类型视转换元件的分类而定，经常采用的有电桥电路、放大器、振 荡器、阻抗变换、补偿及其它特殊电路，如高阻抗输入电路、脉冲调宽 电路等。
4. 辅助电路：通常指电源，即交、直流供电系统。
不重复性一般采用下式的极限误差式表示：
Ex
max10% 0 YFS
式中Δmax——输出最大不重复误差；
YFS ——满量程输出值。
不重复性误差一般属于随机误差性质，按极限误差公式计算不太合理。 不重复性误差可以通过校准测得。根据随机误差的性质，校准数据的离 散程度随校准次数不同而不同，其最大偏差值也不一样。因此，重复性精选PBiblioteka T课件83、传感器分类
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10
4、传感器的一般特性
一种传感器就是一种系统，一个系统总可以用一个数学方程式或函数来描 述。即用某种方程式或函数表征传感器的输出和输入间的关系和特性。
从传感器的静态输入－输出关系建立的数学模型叫静态模型；
从传感器的动态输入－输出关系建立的数学模型叫动态模型。
误差E z 可按下式计算：
Ez 2Y ~F3S10% 0 式中 为标准偏差，可用贝赛尔公式求得。
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18
迟滞(回差滞环)现象
迟滞特性能表明传感器在正向(输入量增大)行程 和反向(输入量减小)行程期间，辅出-输入特性曲线 不重合的程度。
对于同一大小的输入信号 x ，在 x 连续增大的行 程中，对应某一输出量为 yi ，在 x 连续减小过程中， 对应于输出量为 yd 之间的差值叫做滞环误差，这就 是所谓的迟滞现象。该误差用 E 表示为
传感器PPT教学课件
热电阻ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
基于电阻随温度变化的原 理，常用于中低温测量。
集成温度传感器
将温敏元件、信号调理电 路等集成于一体，具有体 积小、响应快等优点。
压力传感器
压阻式压力传感器
利用压阻效应将压力转换为电阻变化 ，具有灵敏度高、线性度好等特点。
压电式压力传感器
电容式压力传感器
通过测量电容变化来反映压力大小， 具有稳定性好、抗干扰能力强等优点 。
智能安防
02
利用红外传感器、门窗磁感应器等监测家庭安全状况，及时发
现异常情况并报警。
智能家电
03
传感器在智能家电中广泛应用，如温度传感器在空调中调节室
内温度，湿度传感器在加湿器中控制室内湿度等。
汽车电子领域应用
汽车安全系统
利用碰撞传感器、加速度传感器等监测车辆行驶状态，及时触发安 全气囊、安全带预紧器等安全装置，保障驾乘人员安全。
网络化
传感器具有数字接口和通信协议，可方便地与计 算机或网络进行连接和通信。
物联网应用
传感器作为物联网的感知层设备，广泛应用于智 能家居、智能交通、智能农业等领域。
多功能化与复合化趋势
多功能化
一个传感器可以同时检测多个参数，如温度、湿度、压力等，实 现一机多用。
复合化
将不同功能的传感器进行组合和封装，形成复合传感器，提高检测 效率和精度。
转换元件
将敏感元件输出的物理量 转换为电信号。
测量电路
将转换元件输出的电信号 进行放大、处理、转换， 以便于显示、记录、控制 和处理。
传感器信号转换过程
传感器接收被测量，通过敏感元件转换为相应的物理量 。
转换元件将物理量转换为电信号，如电压、电流或电阻 等。
传感器原理概述 2
•可实现信息的远距离传输、记录、显示和控制
•在工业自动控制系统中被广泛采用 主要缺点 •灵敏度、线性度和测量范围相互制约 •传感器自身频率响应低，不适用于快速动态测量
1 自感式传感器
1.1自感式传感器的结构 自感式传感器由线圈、铁芯和衔铁三部分组成。 铁芯与衔铁由硅钢片或坡莫合金等导磁材料制成。
自感式传感器结构图
1.2自感式传感器的工作原理 自感式传感器是把被测量变化转换成自感L的变化， 通过一定的转换电路转换成电压或电流输出。 传感器在使用时，其运动部分与动铁心（衔铁）相 连，当动铁芯移动时，铁芯与衔铁间的气隙厚度 发生改变，引起磁路磁阻变化，导致线圈电感值发 生改变，只要测量电感量的变化，就能确定动铁芯 的位移量的大小和方向。
差动式自感传感器的特点 差动气隙式电感传感器由两个相同的电感线圈1、2 和磁路组成。 测量时，衔铁通过测杆与被测位移量相连，当被测 体上下移动时，导杆带动衔铁也以相同的位移上下 移动，使两个磁回路中磁阻发生大小相等，方向相 反的变化，导致一个线圈的电感量增加，另一个线 圈的电感量减小，形成差动形式。
差动式与单线圈电感式传感器相比，具有以下优点。 （1）线性度高。 （2）灵敏度高，即衔铁位移相同时，输出信号大一倍。 （3）温度变化、电源波动、外界干扰等对传感器精度 的影响，由于能互相抵消而减小。 （4）电磁吸力对测力变化的影响也由于能相互抵消而 减小。
2. 互感式传感器
1.工作原理与结构
•互感式传感器：把被测的非电
(a)、(b) 变间隙式差动变压器
(c)、(d) 螺线管式差动变压器
(e)、(f) 变截面式差动变压器
2.差动变压器互感传感元件的性能及改善 (1) 线性工作段 由右图特性曲线可见： •差动变压器在一定范围内工作具有较好的 线性，但超过此范围，线性度迅速恶化 •改善这一性能的关键 ——扩大使磁场均匀的范围
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磁光克尔效应 放 光电式 放射性效应 射 线 量子型 PN结光生伏特效
应 肖特基效应 湿度 电阻型 吸附效应
电容型 吸附效应
电压
霍耳元件
Si，Ge．GaAs，InAs
霍耳IC，MOS霍耳IC
Si
电阻
磁阻元件
Ni-Co合金，InSb，lnAs；
电流
PIN二极管，磁敏晶体管 Ge
噪声电压
偏振光面 偏转
超导量子干涉器件 (SQUID)
辅 助 电源
1.1.2（5）传感器的基础效应
传感器利用了诸多的效应（物理效应、化学效应和生物效应）将被 测量变换成电量。
检测 类 型 对象
所利用的效应 输出信号 传感器或敏感元件举例
主要材料
光 量子型
光导效应
电阻
光敏电阻
可见光：CdS，CdSe， α－i：H
光生伏特效应
电流、电
光敏二极管、
压 光敏三极管、光电池
1.1 传感器的基本概论 1.2 传感器的基本特征 1.3 传感器的技术性能指标及改善途径
1.1.1 传感器的定义及组成
• 传感器定义：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
• 传感器输出信号：通常是电量，它便于传输、转换、处理、显示等。 电量有很多形式，如电压、电流、电容、电阻等，输出信号的形式由 传感器的原理确定。
1.2 传感器的基本特性
1.2.1 传感器的静态特性 1.2.2 传感器的动态特性
1.2.1 传感器的静态特性
传感器的静态特性:指被测量的值处于稳定状态时的输出与输入的关 系 • 被测量是一个不随时间变化，或随时间变化缓慢的量，可以只考虑 其静态特性，如空气温度、空气压力 • 对静态特性而言，传感器的输入量 x 与输出量 y 之间的关系与时 间量无关，通常可用一个多项式表示：
电压
霍耳元件；力、压力、 Si，Ge，GaAs，InAs 位移传感器
光电式 光电效应
电流电压 各种光电器件；位移、 Si，CdS等，参见光电式
振动、转速传感器
传感器
光弹性效应
折射率 压力、振动传感器
温度 热电式 塞贝克效应
电压
热电偶
压电式 热型
约瑟夫逊效应 热释电效应 正、逆压电效应 热磁效应
噪声电压 绝对温度计
传感器原理及工程应用
第 1 章 传感器检测技术概论
第 1 章 传感器检测技术概论
本章要求：
• 传感器的组成及分类 • 传感器的静态特性：线性度、灵敏度、迟滞、重复性和漂移。 • 传感器的动态特性：时间常数τ 对一阶传感器动态性能的影响，固有频率
ωn和阻尼比ξ对二阶传感器动态性能的影响；
第 1 章 传感器检测技术概论
1.1.4 传感器的命名方法及代号
2. 传感器代号标记 1）传感器代号的构成：主称+被测量+转换原理+序号 （1）主称：C（传感器） （2）被测量：Y（压力） （3）转换原理：CY(差压式)、DR（电容） （4）序号：设计特征、性能参数 2）传感器代码标记示例： （1）压阻式压力传感器：C-Y-YZ-2.5 （2）霍尔式电流传感器：C-DL-HE-1200 （3）氢离子活度传感器：C-（H+）-12
红外：PbS，InSb Si，Ge，InSb(红外)
光电子发射效应
电流
肖特基光敏二极管 光电管，光电倍增管
Pt-Si Ag－O－Cs，Cs－Sb
热型
约瑟夫逊效应 热释电效应
电压 电荷
红外传感器
红外传感器，红外摄像 管
超导体 BaTiO3
1.1.2（5）传感器的基础效应
机 电阻式 电阻应变效应
械 量
光纤传感器
Pb,Sn,Nb-Ti YAG，EuO,MnBi MnBi
光强电流 光纤射线传感器
加钛石英
电脉冲 电流
射线敏二极管，PIN二极 Si，Ge，渗Li的Ge，Si 管
肖特基二极管
Au-Si
电阻，电 金属氧化物湿敏传感器 LiCl，MgCr2O4-TiO2， 导率
电容,电 有机，高分子湿敏传感 醋酸丁酸，聚苯乙烯、
结论：先从工作原理出发，了解各种各样传感器，应着重于如何合 理选择和使用传感器。
1.1.4 传感器的命名方法及代号
1. 传感器的命名方法 1）命名法的构成：主题词+四级修饰语 （1）主题词-----传感器 （2）第一级修饰语-----被测量：压力，温度，频率， （3）第二级修饰语-----转换原理：电容式、电感式、压电式 （4）第三级修饰语-----特征描述：K型热电偶、J型热电偶 （5）第四级修饰语-----主要技术指标：量程、精度、灵敏度 2）命名法规范： （1）题目中的用法-----索引检索：传感器，位移，应变式，100mm （2）正文中的用法-----技术文件：100mm应变式位移传感器 （3）修饰语的省略-----可视情况省略：位移传感器
压
器
聚酰亚胺
1.1.3 传感器的分类
传感器的分类方法： • 按照工作机理：物理效应、化学效应、生物效应 • 按照构成原理：结构型、物性型 • 按照能量转换：能量转换型、能量控制型 • 按照工作原理：应变式、电容式、压电式、磁电式、热电式 • 按照被测参数：温度、压力、位移、速度 • 按照使用材料：金属、半导体、光纤、陶瓷、高分子材料 • 按照输出信号：模拟式、数字式 • 按照空间关系：接触式、非接触式
压阻效应
压电式 压电效应
电阻 电压
金属应变片 半导体应变片 压电元件
康铜，卡玛合金 Si，Ge，GaP，InSb 石英,压电陶瓷,PVDF
正、逆压电效应 频率
声表面波传感器
石英，ZnO+Si
压磁式 磁致伸缩效应， 压磁效应
感抗， 电压
压磁元件；力、扭矩、 硅钢片，铁氧体，坡莫
转矩传感器
合金
磁电式 霍耳效应
1.1.1 传感器的定义及组成
传感器组成：敏感元件＋转换元件
• 敏感元件：是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分 • 转换元件：是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适
于传输或测量的电信号部分 • 传感器输出信号一般都很微弱，需要有信号调理与转换电路
被测量 敏感元件
转 换 元件
信 号 调理 转 换 电路
电荷
驻极体温敏元件
电压频率 声表面波温度传感器
电场
Nernst红外探测器
Pt-PtRh10，NiCr-NiCu， Fe-NiCu 超导体 PbTiO3,PVF2,TGS,LiTaO3 石英 热敏铁氧体，磁钢
1.1.2（5）传感器的基础效应
磁 磁电式 霍耳效应
磁阻效应
约瑟夫逊效应 光电式 磁光法拉第效应
应 肖特基效应 湿度 电阻型 吸附效应
电容型 吸附效应
电压
霍耳元件
Si，Ge．GaAs，InAs
霍耳IC，MOS霍耳IC
Si
电阻
磁阻元件
Ni-Co合金，InSb，lnAs；
电流
PIN二极管，磁敏晶体管 Ge
噪声电压
偏振光面 偏转
超导量子干涉器件 (SQUID)
辅 助 电源
1.1.2（5）传感器的基础效应
传感器利用了诸多的效应（物理效应、化学效应和生物效应）将被 测量变换成电量。
检测 类 型 对象
所利用的效应 输出信号 传感器或敏感元件举例
主要材料
光 量子型
光导效应
电阻
光敏电阻
可见光：CdS，CdSe， α－i：H
光生伏特效应
电流、电
光敏二极管、
压 光敏三极管、光电池
1.1 传感器的基本概论 1.2 传感器的基本特征 1.3 传感器的技术性能指标及改善途径
1.1.1 传感器的定义及组成
• 传感器定义：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
• 传感器输出信号：通常是电量，它便于传输、转换、处理、显示等。 电量有很多形式，如电压、电流、电容、电阻等，输出信号的形式由 传感器的原理确定。
1.2 传感器的基本特性
1.2.1 传感器的静态特性 1.2.2 传感器的动态特性
1.2.1 传感器的静态特性
传感器的静态特性:指被测量的值处于稳定状态时的输出与输入的关 系 • 被测量是一个不随时间变化，或随时间变化缓慢的量，可以只考虑 其静态特性，如空气温度、空气压力 • 对静态特性而言，传感器的输入量 x 与输出量 y 之间的关系与时 间量无关，通常可用一个多项式表示：
电压
霍耳元件；力、压力、 Si，Ge，GaAs，InAs 位移传感器
光电式 光电效应
电流电压 各种光电器件；位移、 Si，CdS等，参见光电式
振动、转速传感器
传感器
光弹性效应
折射率 压力、振动传感器
温度 热电式 塞贝克效应
电压
热电偶
压电式 热型
约瑟夫逊效应 热释电效应 正、逆压电效应 热磁效应
噪声电压 绝对温度计
传感器原理及工程应用
第 1 章 传感器检测技术概论
第 1 章 传感器检测技术概论
本章要求：
• 传感器的组成及分类 • 传感器的静态特性：线性度、灵敏度、迟滞、重复性和漂移。 • 传感器的动态特性：时间常数τ 对一阶传感器动态性能的影响，固有频率
ωn和阻尼比ξ对二阶传感器动态性能的影响；
第 1 章 传感器检测技术概论
1.1.4 传感器的命名方法及代号
2. 传感器代号标记 1）传感器代号的构成：主称+被测量+转换原理+序号 （1）主称：C（传感器） （2）被测量：Y（压力） （3）转换原理：CY(差压式)、DR（电容） （4）序号：设计特征、性能参数 2）传感器代码标记示例： （1）压阻式压力传感器：C-Y-YZ-2.5 （2）霍尔式电流传感器：C-DL-HE-1200 （3）氢离子活度传感器：C-（H+）-12
红外：PbS，InSb Si，Ge，InSb(红外)
光电子发射效应
电流
肖特基光敏二极管 光电管，光电倍增管
Pt-Si Ag－O－Cs，Cs－Sb
热型
约瑟夫逊效应 热释电效应
电压 电荷
红外传感器
红外传感器，红外摄像 管
超导体 BaTiO3
1.1.2（5）传感器的基础效应
机 电阻式 电阻应变效应
械 量
光纤传感器
Pb,Sn,Nb-Ti YAG，EuO,MnBi MnBi
光强电流 光纤射线传感器
加钛石英
电脉冲 电流
射线敏二极管，PIN二极 Si，Ge，渗Li的Ge，Si 管
肖特基二极管
Au-Si
电阻，电 金属氧化物湿敏传感器 LiCl，MgCr2O4-TiO2， 导率
电容,电 有机，高分子湿敏传感 醋酸丁酸，聚苯乙烯、
结论：先从工作原理出发，了解各种各样传感器，应着重于如何合 理选择和使用传感器。
1.1.4 传感器的命名方法及代号
1. 传感器的命名方法 1）命名法的构成：主题词+四级修饰语 （1）主题词-----传感器 （2）第一级修饰语-----被测量：压力，温度，频率， （3）第二级修饰语-----转换原理：电容式、电感式、压电式 （4）第三级修饰语-----特征描述：K型热电偶、J型热电偶 （5）第四级修饰语-----主要技术指标：量程、精度、灵敏度 2）命名法规范： （1）题目中的用法-----索引检索：传感器，位移，应变式，100mm （2）正文中的用法-----技术文件：100mm应变式位移传感器 （3）修饰语的省略-----可视情况省略：位移传感器
压
器
聚酰亚胺
1.1.3 传感器的分类
传感器的分类方法： • 按照工作机理：物理效应、化学效应、生物效应 • 按照构成原理：结构型、物性型 • 按照能量转换：能量转换型、能量控制型 • 按照工作原理：应变式、电容式、压电式、磁电式、热电式 • 按照被测参数：温度、压力、位移、速度 • 按照使用材料：金属、半导体、光纤、陶瓷、高分子材料 • 按照输出信号：模拟式、数字式 • 按照空间关系：接触式、非接触式
压阻效应
压电式 压电效应
电阻 电压
金属应变片 半导体应变片 压电元件
康铜，卡玛合金 Si，Ge，GaP，InSb 石英,压电陶瓷,PVDF
正、逆压电效应 频率
声表面波传感器
石英，ZnO+Si
压磁式 磁致伸缩效应， 压磁效应
感抗， 电压
压磁元件；力、扭矩、 硅钢片，铁氧体，坡莫
转矩传感器
合金
磁电式 霍耳效应
1.1.1 传感器的定义及组成
传感器组成：敏感元件＋转换元件
• 敏感元件：是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分 • 转换元件：是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适
于传输或测量的电信号部分 • 传感器输出信号一般都很微弱，需要有信号调理与转换电路
被测量 敏感元件
转 换 元件
信 号 调理 转 换 电路
电荷
驻极体温敏元件
电压频率 声表面波温度传感器
电场
Nernst红外探测器
Pt-PtRh10，NiCr-NiCu， Fe-NiCu 超导体 PbTiO3,PVF2,TGS,LiTaO3 石英 热敏铁氧体，磁钢
1.1.2（5）传感器的基础效应
磁 磁电式 霍耳效应
磁阻效应
约瑟夫逊效应 光电式 磁光法拉第效应