第1章传感器绪论
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用传感器测量玻璃厂天然气流量_实用模板
第3章 第三章 传感器的选型与原因说明
4 无动态压力损失：相 比涡街流量计和超声波 传感器，热式流量计没 有动态压力损失，可以 减少系统能耗
5 不受流体成分影响 ：热式流量计对流体 的成分变化不敏感， 适用于测量不同组分 的天然气
6 简单结构：热式流 量计结构相对简单， 没有移动部件，因此 具有较长的使用寿命 和较低的维护成本
传感器在测量天然气流量中具有重要作用。传感器能够通过对天然气的检测和反馈，实时 获得流量信息并进行数据记录。通过传感器，可以精确地测量天然气的流量，并将数据传 输给监控系统进行分析和处理。传感器的应用能够提高测量的准确性和稳定性，并能够自 动化地进行数据采集，大大提高了测量效率
第1章 绪论
1.3预期完成目标
涡街流量计在测量天然气流量时具有一些优点和缺点 优点
1 高精度：涡街流量计具有较高的测量精度，可以提供准确的流量测量结果 2 宽测量范围：涡街流量计适用于广泛的流量范围，从低流速到高流速均可进行准确 测量 3 无移动部件：涡街流量计没有任何移动部件，因此具有较长的使用寿命和较低的维 护成本 4 抗压能力强：涡街流量计可以承受较高的压力，适用于高压天然气流量的测量
第2章 三种检测方法及其工作原理
2.1.2 超声波传感器的优缺点 声波传感器测量天然气流量的优点包括
1 非侵入式：超声波传感器可以通过管道外壁进行测量，无需直接接感器可以提供高精度的测量结果，误差通常在1%以内 3 测量范围广：超声波传感器可以测量多种介质(如液体、气体)，且可以适用于不同 管径的管道 4 可靠性高：超声波传感器具有长寿命、维护简单等优点，可在恶劣的工作环境下稳 定工作 5 安装方便：超声波传感器的安装非常简单，只需要将传感器固定在管道外壁上即可
物联网行业物联网传感器研发方案
物联网行业物联网传感器研发方案第一章绪论 (2)1.1 研究背景 (2)1.2 研究目的与意义 (2)1.3 研究内容与方法 (3)第二章物联网传感器概述 (3)2.1 物联网传感器定义与分类 (3)2.2 物联网传感器技术发展趋势 (4)2.3 物联网传感器在行业中的应用 (4)第三章传感器研发流程 (5)3.1 需求分析与规划 (5)3.2 设计与仿真 (5)3.3 硬件开发与选型 (6)3.4 软件开发与集成 (6)第四章传感器功能优化 (6)4.1 传感器功能指标分析 (6)4.2 传感器功能优化方法 (7)4.3 传感器功能测试与验证 (7)第五章传感器网络协议 (8)5.1 传感器网络协议概述 (8)5.2 常用传感器网络协议介绍 (8)5.2.1 ZigBee协议 (8)5.2.2 6LoWPAN协议 (8)5.2.3 LoRaWAN协议 (8)5.3 传感器网络协议的选择与优化 (8)第六章数据处理与分析 (9)6.1 传感器数据预处理 (9)6.1.1 数据清洗 (9)6.1.2 数据归一化 (9)6.1.3 数据降维 (9)6.2 数据分析方法 (10)6.2.1 描述性分析 (10)6.2.2 关联性分析 (10)6.2.3 聚类分析 (10)6.3 数据可视化与展示 (10)6.3.1 数据可视化方法 (10)6.3.2 数据展示平台 (11)第七章安全与隐私保护 (11)7.1 物联网传感器安全需求 (11)7.2 传感器安全机制设计 (11)7.3 隐私保护策略 (12)第八章传感器应用案例 (12)8.1 智能家居 (12)8.2 工业监测 (12)8.3 环境监测 (13)第九章传感器产业现状与发展趋势 (13)9.1 传感器产业现状 (13)9.2 传感器产业政策与标准 (14)9.3 传感器产业发展趋势 (14)第十章总结与展望 (14)10.1 研究总结 (14)10.2 存在问题与挑战 (15)10.3 未来研究方向与建议 (15)第一章绪论1.1 研究背景信息技术的飞速发展，物联网（Internet of Things, IoT）作为新一代信息技术的重要分支，已成为全球范围内产业转型升级的关键推动力。
202006 - 第1章 绪 论【传感器技术案例教程】
1.2.3 按被测量分类
按传1感.2器.4被按测量工，作即原输理入分信类号分类，便于表示传感器功能，
也便于用户使用； 传感器分为温度、压力、流量、物位、质量、位移、速度、
加速度、角位移、转速、力、力矩、湿度、浓度等传感器；厂 家和用户习惯于这种分类方法
传感器技术案例教程
(第1章 绪 论)
1.2 传感器的分类
本课程重点讨论物理型传感器
物理型传感器
(第1章 绪 论)
传感器按照工作原理的分类
传感器技术案例教程
(第1章 绪 论)
1.3 传感器技术的特点
1. 涉及多学科与技术； 2. 品种繁多； 3. 应用领域十分广泛； 4. 总体要求性能优良，环境适应性好； 5. 应用要求千差万别； 6. 在信息技术中发展缓慢，但生命力强大
传感器技术案例教程
(第1章 绪 论)
1.1 传感器的作用实例分析
实例1：电位器式真空膜盒压力传感器 (potentiometer pressure transducer)
真空膜盒压力敏感元件
电位器式真空膜盒压力传感器
压力 → 膜盒位移 → 电位器电刷（通过传动机构）→ 输出电压
传感器技术案例教程
传感器基本结构组成示意图
传感器技术案例教程
1.2 传感器的分类
1.2.1 按输出信号的类型分类 1.2.2 按传感器能量源分类 1.2.3 按被测量分类 1.2.4 按工作原理分类
(第1章 绪 论)
传感器技术案例教程
(第1章 绪 论)
1.2 传感器的分类
1.2.1 按输出信号的类型分类
分为1三.2类.2：按模拟传式感、器数能字量式源、分开类关型(二值型)； 模拟1式.2传.3感按器：被输测出量连分续类电信号； 数字1式.2传.4感按器：工输作出原数理字分信类号；
传感器与测试技术教案 第一章 绪论
第一章绪论1课程简介【引题，作为整门课程的开始，开篇引题要能抓住学生兴趣】设计1：带几个机器人去教室，演示机器人功能，以其中一个机器人（排雷机器人）为例，提问：以这个排雷机器人为例，分析一下它具体实现了哪些功能？首先，当地面有雷的时候，它能够“看”到。
然后，它能将“看”到的信息，通过它的“神经”，也就是这些数据线，传达给它的“大脑”。
它的大脑就做出反应：此处有雷。
引出：这其实也就是我们这门课程中，主要研究的问题：怎样让一个系统去感知它周围的世界，然后，把它所感知到的信息，传递给它的大脑，来完成相应的系统任务。
（接课程内容）提到武器测试技术这个名词，我们可能都不陌生，我们在很多新闻、书籍、电影乃至动画片当中，都见到过关于武器测试技术的片段（图1.1 武器测试技术应用）。
如果我们把研究的对象放宽，那测试技术可以说遍布我们身边的方方面面（图1.2 测试技术的应用）。
仔细看一看这些系统我们能够发现，它们的基本任务大体一致：将研究目标的相关信息检测出来，再传输给系统，来完成相应的系统任务。
1.1课程内容也就是说，我们这门课当中的主要内容：1、是系统感知世界的感官，也就是传感器。
2、是我们怎样利用这些感官，以及这些感官所感知到的信息（测试技术）。
3、最后，我们一起来简单的了解一下这门学科当前的应用以及未来的发展趋势。
图1.3 课程内容及学时安排我们这门课的主要内容，就一起来学习一下，作为一个电气系统，它们用什么来感知外界的信息（传感器），又如何对感知到的信息加以处理，并应用到系统中去的（测试技术），最后，我们一起来简单的了解一下这门学科当前的应用以及未来的发展趋势。
1.1.1章节内容1.1.2学时安排1.2课程特点1.2.1涉及范围广传感器部分物理电路模拟电路测试技术部分信号与系统电路模拟电路自动控制原理单片机原理1.2.2知识点零散1.2.3贴近工程应用1.3学习要求1.3.1课上：认真听讲、记好笔记1.3.2课后：按时、独立完成作业1.3.3实验：充分预习，勇于实践1.4参考书目1.4.1《传感器与检测技术》魏学业主编人民邮电出版社1.4.2《传感器与自动检测技术》张玉莲主编机械工业出版社1.4.3《现代传感器技术》徐群和主编科学出版社1.4.4《传感器与的检测技术》李增国主编北京航空航天大学出版社1.4.5《MATLAB基础与应用教程》蔡旭晖等著人民邮电出版社1.4.6《LabVIEW程序设计基础》德湘轶主编清华大学出版社2产生背景【引题】这门学科是如何产生的呢？我们已经知道，这是一门主要研究传感器原理和使用方法的学科，那么，这门学科是怎样产生的呢？2.1生物能够感知外界信息人们从很早就知道，生物，可以通过视觉、听觉、味觉等形形色色的感官感知我们周围的世界（图1-4~图1-6）。
传感器1例题+习题
20.42 20.43 20.40 20.43 20.42
20.43 20.39 20.30 20.40 20.43
20.42 20.41 20.39 20.39 20.40
试用拉依达准则判别有无坏值？
1-17假设使用传感器器对某温度进行了12次的等精度测量，获得的实验数据如下（单位为C）：
20.46 20.52 20.50 20.52 20.48 20.47
解： 根据精度定义表达式 %，并由题意已知Ａ＝0.5％，ＹＦ．Ｓ＝（1200-600）℃，得最多允许误差
△Ａ＝Ａ·ＹＦ．Ｓ＝0.5％×（1200-600）＝３℃
此温度传感器最大允许误差位３℃。检验某点的最大绝对误差为４℃，大于３℃，故此传感器不合格。
例题1-2已知电感压力传感器最小检测量为0.5mmH2O，测量范围为0～250mmH2O，输出电压为0～500mＶ，噪声系数Ｃ＝２；另一个电容压力传感器最小检测量为0.5mmH2O，测量范围为0～100mmH2O，输出电压为0～300mＶ，噪声系数Ｃ＝２。问：哪个传感器噪声电平大？大多少？
20.50 20.49 20.47 20.49 20.51 20.51
要求对该数据进行加工整理，并写出最终结果。
1-18、指出下列原因引起的误差属于哪种类型的误差？
1．米尺的刻度有误差。
2．利用螺旋测微计测量时，未做初读数校正。
3．两个实验者对同一安培计所指示的值读数不同。
4．天平测量质量时，多次测量结果略有不同。
表1.1输入值与输出值的关系
输入值
(mm)
1
5
10
15
20
25
30
输出值
（mV）
1.50
3.51
6.02
20.43 20.39 20.30 20.40 20.43
20.42 20.41 20.39 20.39 20.40
试用拉依达准则判别有无坏值？
1-17假设使用传感器器对某温度进行了12次的等精度测量，获得的实验数据如下（单位为C）：
20.46 20.52 20.50 20.52 20.48 20.47
解： 根据精度定义表达式 %，并由题意已知Ａ＝0.5％，ＹＦ．Ｓ＝（1200-600）℃，得最多允许误差
△Ａ＝Ａ·ＹＦ．Ｓ＝0.5％×（1200-600）＝３℃
此温度传感器最大允许误差位３℃。检验某点的最大绝对误差为４℃，大于３℃，故此传感器不合格。
例题1-2已知电感压力传感器最小检测量为0.5mmH2O，测量范围为0～250mmH2O，输出电压为0～500mＶ，噪声系数Ｃ＝２；另一个电容压力传感器最小检测量为0.5mmH2O，测量范围为0～100mmH2O，输出电压为0～300mＶ，噪声系数Ｃ＝２。问：哪个传感器噪声电平大？大多少？
20.50 20.49 20.47 20.49 20.51 20.51
要求对该数据进行加工整理，并写出最终结果。
1-18、指出下列原因引起的误差属于哪种类型的误差？
1．米尺的刻度有误差。
2．利用螺旋测微计测量时，未做初读数校正。
3．两个实验者对同一安培计所指示的值读数不同。
4．天平测量质量时，多次测量结果略有不同。
表1.1输入值与输出值的关系
输入值
(mm)
1
5
10
15
20
25
30
输出值
（mV）
1.50
3.51
6.02
期末复习题
第1章绪论1、本章知识要点：传感器的共性；传感器的基本的基本组成和典型组成；传感器的两个基本功能；传感器的分类；传感器技术的发展趋势。
2、本章重点：传感器的定义与组成；传感器的分类。
一、选择题1、下列不属于按传感的工作原理进行分类的传感器是（）A．应变式传感器B．化学型传感器C．压电式传感器D．热电式传感器2、随着人们对各项产品技术含量要求的不断提高，传感器也朝向智能化方向发展。
其中，典型的传感器智能化结构模式是（）A．传感器+通信技术B．传感器+微处理器C．传感器+多媒体技术D．传感器+计算机3、传感器主要完成两方面的功能：检测和（）A．测量B．感知C．信号调节D．转换4、传感器技术主要体现在：（）A．传感技术是产品检验和质量控制的重要手段B．传感技术在系统安全经济运行监测中得到了广泛应用C．传感技术及装置是自动化系统不可缺少的组成部分D．传感技术的完善和发展推动着现代科学技术的进步A．信息获取B．信息转换C．信息处理D．信息传输二、填空题1、传感器是能感受被测量并按照（）转换成可用输出信号的器件或装置，通常由直接响应于被测量的（）、产生可用信号输出的（）以及相应的（）组成。
2、传感技术的共性，就是利用物理定律和物质的（），将（）转换成（）。
3、（）是人们为了对被测对象所包含的信息进行定性了解和定量掌握所采取的一系列技术措施。
第2章传感器的基本特性1、本章知识要点：传感器基本特性的含义；传感器所测物理量的两种基本形式；传感器的静态特性和动态特性的定义；衡量传感器静态特性的主要指标及其各自的含义；产生迟滞和重复性问题的原因；传感器动态特性的分析方法；线性时不变系统的叠加性和频率保持性；一阶、二阶传感器的频率特性分析；传感器标定和校准的含义；传感器的标定方法。
2、本章重点：传感器的静态特性和动态特性。
3、本章难点：传感器动态特性中的传递函数、频率响应函数分析。
一、选择题1、一阶传感器输出达到稳态值的90%所需要的时间是（）A．延迟时间B．上升时间C．峰值时间D．响应时间2、传感器的下列指标全部属于静态特性的是（）A．线性度、灵敏度、阻尼系数B．幅频特性、相频特性、稳态误差C．迟滞、重复性、漂移D．精度、时间常数、重复性3、传感器的下列指标全部属于动态特性的是（）A ．迟滞、灵敏度、阻尼系数B ．幅频特性、相频特性C ．重复性、漂移D ．精度、时间常数、重复性4、已知某温度传感器的时间常数s 3=τ的一阶系统，当受到突变温度作用后，传感器输出指示温差的三分之一所需的时间为（ ）A ．3B ．1C ．1.2D ．1/3二、填空题1、要实现不失真测量，检测系统的幅频特性应为（ ），相频特性应为（ ）。
【传感器与测试技术】练习题及答案
10．传感器按照工作原理分类，如：应变式传感器、压电式传感器、压阻式传感器、电感式传感器、电容式 传感器、光电式传感器等。对 问答题 1. 选用传感器应该遵循的原则是什么？
答：应该根据具体的检测要求和条件，保证性能满足要求即可，即选用时遵循以下几个原则。 （1）考虑检测系统内部的要求 主要指测量的目的，被检测量的选择，测量范围、精度、时间等要求。 （2）考虑检测系统外部的条件 主要指安装现场条件及情况、环境条件（温度、湿度、振动等）、信号传输距离、需要现场提供的功率 容量等。 考虑传感器自身的技术指标 主要指传感器自身的一些静态特性指标及动态特性指标，如精度、灵敏度、分辨率、固有频率、阻尼比、 频率特性、时间常数等。 2. 什么是传感器的线性度？ 答：线性度指传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度。 3．什么是传感器的迟滞？ 答：传感器在输入量由小到大（正行程）及输入量由大到小（反行程）变化期间，其输入输出特性曲线不重 合的现象称为迟滞。也就是说，对于同一大小的输入信号，传感器的正反行程输出信号大小不相等，这个差 值称为迟滞差值。 4．什么是传感器的精度？ 答：精度指测量结果的可靠程度，是测量中各类误差的综合反映。测量误差越小，传感器的精度越高。 5．什么是传感器的灵敏度？ 答：灵敏度表示传感器的输入增量与由它引起的输出增量之间的函数关系。更确切地说，灵敏度等于传感器 输出增量与被测量增量之比，是传感器在稳态输出输入特性曲线上各点的斜率。 6．什么是传感器的分辨率？ 答：传感器能检测到输入量最小变化量的能力称为分辨力。对于某些传感器，如电位器式传感器，当输入量 连续变化时，输出量只做阶梯变化，则分辨力就是输出量的每个“阶梯”所代表的输入量的大小。对于数字 式仪表，分辨力就是仪表指示值的最后一位数字所代表的权值。当被测量的变化量小于分辨力时，数字式仪 表的最后一位数不变，仍指示原值。当分辨力以满量程输出的百分数表示时则称为分辨率。
(完整版)现代传感技术与系统课后答案
现代传感技术与系统课后答案第1章绪论1.传感器的基本概念是什么？一般情况下由哪几部分组成？国家标准（GB7665-87）传感器的定义：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，通常由敏感元件和转换元件组成。
2.传感器有几种分类形式，各种分类之间有什么不同？共有10种分类形式。
根据传感器的工作机理：基于物理效应、基于化学效应、基于生物效应；传感器的构成原理：结构型与物性型；能量转换情况：能量转换型和能量控制型；根据传感器的工作原理分类：可分为电容式、电感式、电磁式、压电式、热电式、气电式、应变式等；根据传感器使用的敏感材料分类：可分为半导体传感器、光纤传感器、陶瓷传感器、高分子材料传感器、复合材料传感器等；根据传感器输出信号为模拟信号或数字信号：可分为模拟量传感器和数字量（开关量）传感器；根据传感器使用电源与否：可分为有源传感器和无源传感器；根据传感器与被测对象的空间关系：可分为接触式传感器和非接触式传感器；根据与某种高新技术结合而得名的传感器：如集成传感器、智能传感器、机器人传感器、仿生传感器等；根据输入信息分类：可分为位移、速度、加速度、流速、力、压力、振动、温度、湿度、粘度、浓度等。
3.举例说明结构型传感器与物性型传感器的区别。
结构型：利用物理学中场的定律构成的，特点是其工作原理是以传感器中元件相对位置变化引起场的变化为基础，而不是以材料特性变化为基础。
其基本特征是以其结构的部分变化或变化后引起场的变化来反映被测量（力、位移等）的变化。
如电容传感器利用静电场定律研制的结构型传感器。
物性型：利用物质定律构成的,如虎克定律、欧姆定律等。
物质定律是表示物质某种客观性质的法则。
这种法则，大多数是以物质本身的常数形式给出。
这些常数的大小，决定了传感器的主要性能。
因此，物性型传感器的性能随材料的不同而异。
如，光电管利用了外光电效应，压敏传感器是利用半导体的压阻效应。
4.传感器与传感技术概念有什么不同？答：传感器是获取信息的工具。
生物传感器-讲义(学生完整版)
医用传感器应具有以下特性：
（1） （2） （3） （4） （5） （6） 足够高的灵敏度。能够检测出微弱的生物信号。 尽可能高的信噪比。以便在干扰和噪声背景中提取有用的信息。 良好的精确性。以保证检测出的信息准确、可靠。 足够快的响应速度。能够跟随生物体信息量的变化。 良好的稳定性。保持长时间检测漂移很小，输出稳定。 较好的互换性，调试、维修方便。
第三节
一、医用传感器的用途
医用传感器的用途和分类
医学领域有很多反映生命体征的量，常见的各种量如表 1-1 所示。
反映生命的信息绝大多数属于非电量， 其放大和处理是很困难的。 医用传感器是把非电量转换成电量的器件。 表 1-1 中所列的生物电本身就是电量，但在生物体内处于离子导电的状态，需要采用医用电极将离子导电转换成 导体内的电子导电，然后才能进行放大和处理，所以医用电极也可以被看做是一种特殊的医用传感器。
2
第二章 传感器的基本特性
传感器的特性主要指其转换信息的能力和性质。这种能力和性质常用传感器输人和输出的对应关系来描述。 传感器的输人量可分为静态量和动态量，静态量是指常量或变化缓慢的量，动态量是指周期变化、瞬态变化或随 机变化的量。
第一节 一、静态特性
传感器的静态特性
传感器的输入量在较长时间维持不变或发生极其缓慢的变化， 则传感器的输出量与输人量间的关系即为静态 特性。这种关系一般是由传感器的物理、化学或生物的特性来决定。 输出与输人的关系可分为线性特性和非线性特性。 通常人们都希望传感器的输出和输人之间具有确定的对应 关系，并且具有线性关系，即满足理想的输出输人关系，以便如实反映待测的信息。但实际遇到的传感器大多为 非线性特性，其静态特性可用下列多项式代数方程表示： （2-1） y=a0＋a1x＋a2 x2＋...＋anxn 式中，y 是输出信号；x 是输人信号；a0 是无输入时的输出，零位输出；a1 是传感器的线性灵敏度；a2 ,a3,...,an 是 非线性项的待定常数。 此方程又称为传感器静态特性的数学模型。若 a0 = 0，则静态特性过原点，此时静态特性由线性项和非线性 项叠加而成。一般有以下几种典型情况： （一） 、理想线性特性 当 a2=a3=...=an=0 时，输人与输出之间具有理想的线性关系，特性曲线如图 2-1 （a）所示。此时传感器的静 态特性为 （2-2） y = a1x 静态特性曲线为一条直线。具有这种特性的传感器称为线性传感器。 若 a0≠0，a1≠0， a2 =a3 =a4 =…=0，仍表示线性，只是这时的直线不通过原点，有零偏 a0； 若输人分别为 x，x＋△x，则对应于两者的输出差△y 为 （2-3） △y =a1△x 。 这时的 a1 称为传感器的灵敏度（sensitivity） （二） 、非线性项次数为偶数 当 a3 =a5 =a7 =...=0 时，特性曲线如图 2-1 （b）所示。此时传感器的静态特性为 （2-4） y=a1x+a2 x+a4 x4 +... 不具有对称性，且线性范围较窄，所以传感器设计时一般很少采用这种特性。 （三） 、非线性项次数为奇数 当 a2 =a4＝…=时，传感器的静态特性为 （2-5） y=a1x+a3 x3 + a5 x5+... 特性曲线如图 2-1 （c）所示。特性曲线关于原点对称 y（x）＝-y（-x） ，在原点有较宽的线性区，不少差动 式传感器具有这种特性。在实际应用中，差动式传感器就是将电器元件对称排列以消除电器元件的偶次分量，使 线性得到改善，同时也使灵敏度提高一倍。
合肥工业大学传感器与检测技术(陈荣保)期末复习资料
1-10、什什么是传感器器的动态特性?其分析方方法有哪几几种？ 传感器器的动态特性是指传感器器对动态激励(输入入)的响应(输出)特性，即其输出对随时问变化的输入入量量 的响应特性。
传感器器的动态特性可以从时城和频域两个方方面面分别采用用瞬态响应法和频率响应法来分析。在采用用阶 跃输入入研究传感器器的时频动态特性时，常用用延迟时间、上升时间、响应时问、超调量量等来表征传感 器器的动态特性。在采用用正弦输入入信号研究传感器器的频城动态特性时，常用用幅颊特性和相颊特性来描 述传感器器的动态特性。
5、研究集成化、多功能和智能化传感器器或测试系统。
近五年年的五本教材
第二二章 电阻式传感器器（P52）
2-1、什什么叫应变效应?利利用用应变效应解释金金金属电阻应变片片的工工作原理理。
书P34
2-3、金金金属电阻应变片片与半导体应变片片的工工作原理理有何区别?各有何优缺点? 金金金属应变片片电阻变化主要尤其结构尺寸寸变化所致，而而半导体是利利用用半导体的物理理效应即压阻效应工工 作的。
压阻式压力力力传感器器通常是半导体压敏敏材料料。半导体压阻式传感器器在受到外力力力后，自自身的几几何形状几几 乎没有什什么改变，而而是其晶格参数发生生改变，影响到禁带宽度。禁带宽度哪怕是非非常微小小的改变， 都会引起载流子子密度很大大的改变，这最终引起材料料的电阻率发生生改变。
可⻅见两种材料料虽然都对外力力力变化呈现出电阻的变化，但原理理不不同。另外，应变式材料料对外力力力的敏敏感 度远远低于半导体压阻材料料，后者的灵敏敏度是前者的约100倍；应变材料料特性受温度影响较小小，而而半 导体压阻材料料对温度敏敏感。
1-9、什什么是传感器器的静态特性？它有哪些性能指标？如何用用公式表征这些性能指标？ 传感器器的输入入信号不不随时间变化，或随时间变化非非常缓慢时，传感器器的输入入与输出关系称为传感器器 的静态特性。描述传感器器静态特性的主要技术指标是：线性度、灵敏敏度、迟滞、重复性、精度和零 漂和温漂。公式⻅见书P17
传感器器的动态特性可以从时城和频域两个方方面面分别采用用瞬态响应法和频率响应法来分析。在采用用阶 跃输入入研究传感器器的时频动态特性时，常用用延迟时间、上升时间、响应时问、超调量量等来表征传感 器器的动态特性。在采用用正弦输入入信号研究传感器器的频城动态特性时，常用用幅颊特性和相颊特性来描 述传感器器的动态特性。
5、研究集成化、多功能和智能化传感器器或测试系统。
近五年年的五本教材
第二二章 电阻式传感器器（P52）
2-1、什什么叫应变效应?利利用用应变效应解释金金金属电阻应变片片的工工作原理理。
书P34
2-3、金金金属电阻应变片片与半导体应变片片的工工作原理理有何区别?各有何优缺点? 金金金属应变片片电阻变化主要尤其结构尺寸寸变化所致，而而半导体是利利用用半导体的物理理效应即压阻效应工工 作的。
压阻式压力力力传感器器通常是半导体压敏敏材料料。半导体压阻式传感器器在受到外力力力后，自自身的几几何形状几几 乎没有什什么改变，而而是其晶格参数发生生改变，影响到禁带宽度。禁带宽度哪怕是非非常微小小的改变， 都会引起载流子子密度很大大的改变，这最终引起材料料的电阻率发生生改变。
可⻅见两种材料料虽然都对外力力力变化呈现出电阻的变化，但原理理不不同。另外，应变式材料料对外力力力的敏敏感 度远远低于半导体压阻材料料，后者的灵敏敏度是前者的约100倍；应变材料料特性受温度影响较小小，而而半 导体压阻材料料对温度敏敏感。
1-9、什什么是传感器器的静态特性？它有哪些性能指标？如何用用公式表征这些性能指标？ 传感器器的输入入信号不不随时间变化，或随时间变化非非常缓慢时，传感器器的输入入与输出关系称为传感器器 的静态特性。描述传感器器静态特性的主要技术指标是：线性度、灵敏敏度、迟滞、重复性、精度和零 漂和温漂。公式⻅见书P17
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第1章 引言
传感器原理与应用B
教材： 刘迎春，叶湘滨. 传感器原理设计与应用，长沙：国防科技大学出版 社，2009.2 参考书目: 1.吴建平.传感器原理及应用，北京：机械工业出版社，2009 2. 孟立凡，蓝京辉.传感器原理及应用，北京：电子工业出版社， 2007 3. Elena Gaura & Robert Newman . Smart mems and sensor systems，London：Imperial College Press，2006 4.Gerard C. M. Meijer. Smart sensor systems John Wiley & Sons, 2008;
物质的定律是指物质本身内在性质的规律。 例如弹性 体遵从的虎克定律、晶体的压电性、半导体材料的压阻、 热阻、光阻、 湿阻、 霍尔效应等。利用物质的定律做成 的传感器, 如压电式传感器、 热敏电阻、光敏电阻、光电 管等。
第1章 引言
(7) 按依靠还是不依靠外加能源工作, 可分为有源传感 器和无源传感器。有源传感器敏感元件工作需要外加电源,
第1章 引言
展望未来 , 传感器将向着小型化、 集成化、
多功能化、 智能化和系统化的方向发展, 由微传
感器、 微执行器及信号和数据处理器总装集成的 系统越来越引起人们的广泛关注。 传感器市场将 会迅速发展 , 并会加速新一代传感器的开发和产 业化。
第1章 引言
1.2 什么是传感器
传感器是检测系统的第一个环节。它是以一定的精
第1章 引言
人类通过感觉器官从外界获取信息。再通过大脑分析判断, 发 出行动命令。 随着科学技术的发展和人类社会的进步, 人类为了 进一步认识自然和改造自然, 研究出一系列代替、 补充、 延伸人 的大脑和感觉器官功能的各种手段，从而出现了计算机和各种用
途的传感器。如果说计算机人类大脑的扩展，那么传感器就是人
第1章 引言
目前从民用市场来看, 力、 压力、 加速度、 物位、 温度、 湿度、 水分等传感器将保持较大的需求量。 传感器的市 场结构如表所示。
第1章 引言
近年来, 由于微电子技术、 微机械加工技术、 纳米技术的 迅速发展, 传感器领域的主要技术也将在现有基础上予以延伸和 提高: （1） 微机械加工技术（MEMT）和纳米技术将得到高速发 展。 采用MEMT制作的传感器和微系统, 具有体积微小、 低成本、
度把被测量转换成与之有确定关系的、便于应用的某种 量值的测量装置。即感受被测信息，并把它传的规律转换成可用 输出信号的器件或装置 , 通常由敏感元件和转换元件组 成”。
第1章 引言
敏感元件：能够灵敏地感受被测量并作出响应的元件
如金属或半导体应变片，能感受压力的大小而引起形 变，形变程度就是对压力大小的响应。
断裂事件震惊了整个世界，更加震惊了美国。所以美国国会当时形成一
个议案，要求3年内拿出一个SMART飞机的概念设计，SMART的含义 就是具有自诊断和预警系统。正是这一事件推动了世界各国对智能材料 的研究，也推动了各个领域里的监测、诊断、自控制、自适应的研究工 作的蓬勃兴起和发展。另外，这次事件也告诫人们，对一些重要的设备、 重要的设施、关键的零部件，对其进行有效的诊断和监控是非常重要的。
高可靠性等独特的优点。
（2）新型敏感材料将加速开发, 微电子、 光电子、 生物化
学、 信息处理等各学科的互相交叉、 渗透和综合利用, 将会研
制出一批新颖、 先进的传感器。 （3） 敏感元件与传感器的应用领域将得到新的开拓, 二次 传感器和传感器系统的应用将大幅度增长。
第1章 引言
1988年阿罗哈 航空一架波音 737型客机由于 金属疲劳失事
第1章 引言
(5) 按能量关系分类, 可分为能量控制型和能量转换 型两大类。所谓能量控制型是指其变换的能量是由外
部电源供给的, 而外界的变化（即传感器输入量的变化）
只起到控制的作用。
如用电桥测量电阻温度变化时, 温度的变化改变了
热敏电阻的阻值, 热敏电阻阻值的变化使电桥的输出发 生变化（注意电桥的输出是由电源供给的）。
第1章 引言
直升飞机舷翼
直升飞机的弦翼，这个部件在正常情 况下是一个很柔软的部件，在恶劣的 天气情况下，它容易发生灾难性的颤 震，所以美国密执安大学在机翼里添 入了一种叫做电流变液体的人工合成 的功能材料。在这种材料里，微纳米 级的颗粒悬浮在绝缘液体里，这些小 微粒在外加电场的作用下会产生极化， 顺着电场方向形成链，使液体变成胶 状性质，类似固体特性，从而使机翼
第1章 引言
第 1章
1.1
1.2
绪论
传感器的发展和作用
什么是传感器
1.3
1.4
传感器的分类
传感器的性能和评价
第1章 引言
1.1
传感器的发展和作用
传感器技术是测量技术、半导体技术、计算机技术、信息 处理技术、微电子学、光学、声学、精密机械、仿生学和材 料科学等众多学科相互交叉的综合性和高新技术密集型前沿
无源传感器工作不需外加电源。
(8) 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。
第1章 引言 表1.2传感器的分类
第1章 引言
第1章 引言 表1.2列出了传感器的分类。尽管此处列出的传感器分类有较 大的概括性, 但由于传感器的分类不统一, 因而这种分类很难完备,
换两个功能。如热敏电阻，它不仅能直接感受温
度的变化，而且能将温度变化转换成电阻的变化， 也就是将非电路参数（温度）直接变成了电路参 数（电阻）。
第1章 引言
图1.1为传感器组成方块图， 此图也说明了传感器的 基本组成和工作原理。
测量电路 被测量 输入量 敏感元件 转换元件 信号调节转换电路 电量 输出量
第1章 引言
根据传感器感知外界信息所依据的基本效应,
可以将传感器分成三大类: （1）物理传感器：基于物理效应如光、电、 声、 磁、 热等效应进行工作的传感器; （2）化学传感器：基于化学反应如化学吸附、选择性
化学反应等进行工作的传感器;
（3）生物传感器：基于酶、抗体、激素等分子识别功 能的生物传感器。
第1章 引言
按工作原理分类, 可分为应变式、 电容式、 电感式、 电磁式、 压电式、 热电式等传感器。 根据传感器使用的敏感材料分类, 可分为半导体传感器、 光纤传感器、 陶瓷传感器、金属传感器、高分子材料传感 器、 复合材料传感器等等。 按照被测量分类, 可分为力学量传感器、热量传感器、 磁传感器、光传感器、放射线传感器、气体成分传感器、 液体成分传感器、离子传感器和真空传感器等等。
变硬。当机翼发生震颤的时候，
传感器监测到震颤信号，然后把这个 信号送给微电脑，微电脑通过计算判 断，发出指令，然后执行部件则根据 计算机指令根据机翼震颤情况控制电
流大小，从而调节机翼硬度，避免发
生事故。
电流变液体
第1章 引言 直升飞机的弦翼，这个部件在正常情况下是一个很柔软 的部件，在恶劣的天气情况下，它容易发生灾难性的颤震， 所以美国密执安大学在机翼里添入了一种叫做电流变液体 的人工合成的功能材料。在这种材料里，微纳米级的颗粒 悬浮在绝缘液体里，这些小微粒在外加电场的作用下会产 生极化，顺着电场方向形成链，使液体变成胶状性质，类 似固体特性，从而使机翼变硬。当机翼发生震颤的时候， 传感器监测到震颤信号，然后把这个信号送给微电脑，微 电脑通过计算判断，发出指令，然后执行部件则根据计算 机指令根据机翼震颤情况控制电流大小，从而调节机 翼硬度，避免发生事故。
第1章 引言
光纤传感器 对三峡大坝 渗流与泄漏的监测 应力和位移测量 混凝土固化过程的 温度监控等
第1章 引言
长江悬索大桥 的悬索里嵌入 光纤传感器， 避免由于材料 的疲劳强度和 过载发生灾难 性损害事故
第1章 引言
德国库卡电弧焊
机器人
东风悦达焊装车间：169台机器人 组成柔性生产线
此外，为了保证产品品质，焊装车间内运用了4台 机器人检查系统，通过严格鉴定每台车身的焊接质 量，严格把好焊接质量关。
传感器技术名列第二。
第1章 引言
日本对开发和利用传感器技术相当重视，把传感器技术与 计算机、通信、激光半导体、超导并列为６大核心枝术，日 本科学技术厅制定的90年代重点科研项目中有70个重点课题， 其中有18项是与传感器技术密切相关。日本工商界人士甚至
声称“支配了传感器技术就能够支配新时代”。
德国视军用传感器为优先发展技术，
1988年4月28日，阿罗哈航空（243号班机为）一架波音737型客机，从希洛前往檀香山途中，因金属疲劳导至 驾驶室后方一直到机翼附近的一大块机舱天花板撕裂飞脱，一名空服员（卡拉芭尼· 兰辛（Clarabelle Lansing））不幸被吸出机舱外，至今仍失踪，65人受伤。这个灾难性的断裂事件震惊了整个世界，更加震惊 了美国。所以美国国会当时形成一个议案，要求3年内拿出一个SMART飞机的概念设计，SMART的含义就 是具有自诊断和预警系统。正是这一事件推动了世界各国对智能材料的研究，也推动了各个领域里的监测、 诊断、自控制、自适应的研究工作的蓬勃兴起和发展。另外，这次事件也告诫人们，对一些重要的设备、重 要的设施、关键的零部件，对其进行有效的诊断和监控是非常重要的。
电
源
图 1.1传感器组成方块图
第1章 引言
1.3 传感器的分类
传感器种类繁多, 功能各异。 由于同一被测量可用不
同转换原理实现探测, 利用同一种物理法则、 化学反应或 生物效应可设计制作出检测不同被测量的传感器 , 而功能 大同小异的同一类传感器可用于不同的技术领域 , 故传感 器有不同的分类法。
第1章 引言
1988年4月28日，阿罗哈航空（243号班机为）一架波音737型客机，从希 洛前往檀香山途中，因金属疲劳导至驾驶室后方一直到机翼附近的一大 块机舱天花板撕裂飞脱，一名空服员（卡拉芭尼· 兰辛（Clarabelle Lansing））不幸被吸出机舱外，至今仍失踪，65人受伤。这个灾难性的
传感器原理与应用B
教材： 刘迎春，叶湘滨. 传感器原理设计与应用，长沙：国防科技大学出版 社，2009.2 参考书目: 1.吴建平.传感器原理及应用，北京：机械工业出版社，2009 2. 孟立凡，蓝京辉.传感器原理及应用，北京：电子工业出版社， 2007 3. Elena Gaura & Robert Newman . Smart mems and sensor systems，London：Imperial College Press，2006 4.Gerard C. M. Meijer. Smart sensor systems John Wiley & Sons, 2008;
物质的定律是指物质本身内在性质的规律。 例如弹性 体遵从的虎克定律、晶体的压电性、半导体材料的压阻、 热阻、光阻、 湿阻、 霍尔效应等。利用物质的定律做成 的传感器, 如压电式传感器、 热敏电阻、光敏电阻、光电 管等。
第1章 引言
(7) 按依靠还是不依靠外加能源工作, 可分为有源传感 器和无源传感器。有源传感器敏感元件工作需要外加电源,
第1章 引言
展望未来 , 传感器将向着小型化、 集成化、
多功能化、 智能化和系统化的方向发展, 由微传
感器、 微执行器及信号和数据处理器总装集成的 系统越来越引起人们的广泛关注。 传感器市场将 会迅速发展 , 并会加速新一代传感器的开发和产 业化。
第1章 引言
1.2 什么是传感器
传感器是检测系统的第一个环节。它是以一定的精
第1章 引言
人类通过感觉器官从外界获取信息。再通过大脑分析判断, 发 出行动命令。 随着科学技术的发展和人类社会的进步, 人类为了 进一步认识自然和改造自然, 研究出一系列代替、 补充、 延伸人 的大脑和感觉器官功能的各种手段，从而出现了计算机和各种用
途的传感器。如果说计算机人类大脑的扩展，那么传感器就是人
第1章 引言
目前从民用市场来看, 力、 压力、 加速度、 物位、 温度、 湿度、 水分等传感器将保持较大的需求量。 传感器的市 场结构如表所示。
第1章 引言
近年来, 由于微电子技术、 微机械加工技术、 纳米技术的 迅速发展, 传感器领域的主要技术也将在现有基础上予以延伸和 提高: （1） 微机械加工技术（MEMT）和纳米技术将得到高速发 展。 采用MEMT制作的传感器和微系统, 具有体积微小、 低成本、
度把被测量转换成与之有确定关系的、便于应用的某种 量值的测量装置。即感受被测信息，并把它传的规律转换成可用 输出信号的器件或装置 , 通常由敏感元件和转换元件组 成”。
第1章 引言
敏感元件：能够灵敏地感受被测量并作出响应的元件
如金属或半导体应变片，能感受压力的大小而引起形 变，形变程度就是对压力大小的响应。
断裂事件震惊了整个世界，更加震惊了美国。所以美国国会当时形成一
个议案，要求3年内拿出一个SMART飞机的概念设计，SMART的含义 就是具有自诊断和预警系统。正是这一事件推动了世界各国对智能材料 的研究，也推动了各个领域里的监测、诊断、自控制、自适应的研究工 作的蓬勃兴起和发展。另外，这次事件也告诫人们，对一些重要的设备、 重要的设施、关键的零部件，对其进行有效的诊断和监控是非常重要的。
高可靠性等独特的优点。
（2）新型敏感材料将加速开发, 微电子、 光电子、 生物化
学、 信息处理等各学科的互相交叉、 渗透和综合利用, 将会研
制出一批新颖、 先进的传感器。 （3） 敏感元件与传感器的应用领域将得到新的开拓, 二次 传感器和传感器系统的应用将大幅度增长。
第1章 引言
1988年阿罗哈 航空一架波音 737型客机由于 金属疲劳失事
第1章 引言
(5) 按能量关系分类, 可分为能量控制型和能量转换 型两大类。所谓能量控制型是指其变换的能量是由外
部电源供给的, 而外界的变化（即传感器输入量的变化）
只起到控制的作用。
如用电桥测量电阻温度变化时, 温度的变化改变了
热敏电阻的阻值, 热敏电阻阻值的变化使电桥的输出发 生变化（注意电桥的输出是由电源供给的）。
第1章 引言
直升飞机舷翼
直升飞机的弦翼，这个部件在正常情 况下是一个很柔软的部件，在恶劣的 天气情况下，它容易发生灾难性的颤 震，所以美国密执安大学在机翼里添 入了一种叫做电流变液体的人工合成 的功能材料。在这种材料里，微纳米 级的颗粒悬浮在绝缘液体里，这些小 微粒在外加电场的作用下会产生极化， 顺着电场方向形成链，使液体变成胶 状性质，类似固体特性，从而使机翼
第1章 引言
第 1章
1.1
1.2
绪论
传感器的发展和作用
什么是传感器
1.3
1.4
传感器的分类
传感器的性能和评价
第1章 引言
1.1
传感器的发展和作用
传感器技术是测量技术、半导体技术、计算机技术、信息 处理技术、微电子学、光学、声学、精密机械、仿生学和材 料科学等众多学科相互交叉的综合性和高新技术密集型前沿
无源传感器工作不需外加电源。
(8) 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。
第1章 引言 表1.2传感器的分类
第1章 引言
第1章 引言 表1.2列出了传感器的分类。尽管此处列出的传感器分类有较 大的概括性, 但由于传感器的分类不统一, 因而这种分类很难完备,
换两个功能。如热敏电阻，它不仅能直接感受温
度的变化，而且能将温度变化转换成电阻的变化， 也就是将非电路参数（温度）直接变成了电路参 数（电阻）。
第1章 引言
图1.1为传感器组成方块图， 此图也说明了传感器的 基本组成和工作原理。
测量电路 被测量 输入量 敏感元件 转换元件 信号调节转换电路 电量 输出量
第1章 引言
根据传感器感知外界信息所依据的基本效应,
可以将传感器分成三大类: （1）物理传感器：基于物理效应如光、电、 声、 磁、 热等效应进行工作的传感器; （2）化学传感器：基于化学反应如化学吸附、选择性
化学反应等进行工作的传感器;
（3）生物传感器：基于酶、抗体、激素等分子识别功 能的生物传感器。
第1章 引言
按工作原理分类, 可分为应变式、 电容式、 电感式、 电磁式、 压电式、 热电式等传感器。 根据传感器使用的敏感材料分类, 可分为半导体传感器、 光纤传感器、 陶瓷传感器、金属传感器、高分子材料传感 器、 复合材料传感器等等。 按照被测量分类, 可分为力学量传感器、热量传感器、 磁传感器、光传感器、放射线传感器、气体成分传感器、 液体成分传感器、离子传感器和真空传感器等等。
变硬。当机翼发生震颤的时候，
传感器监测到震颤信号，然后把这个 信号送给微电脑，微电脑通过计算判 断，发出指令，然后执行部件则根据 计算机指令根据机翼震颤情况控制电
流大小，从而调节机翼硬度，避免发
生事故。
电流变液体
第1章 引言 直升飞机的弦翼，这个部件在正常情况下是一个很柔软 的部件，在恶劣的天气情况下，它容易发生灾难性的颤震， 所以美国密执安大学在机翼里添入了一种叫做电流变液体 的人工合成的功能材料。在这种材料里，微纳米级的颗粒 悬浮在绝缘液体里，这些小微粒在外加电场的作用下会产 生极化，顺着电场方向形成链，使液体变成胶状性质，类 似固体特性，从而使机翼变硬。当机翼发生震颤的时候， 传感器监测到震颤信号，然后把这个信号送给微电脑，微 电脑通过计算判断，发出指令，然后执行部件则根据计算 机指令根据机翼震颤情况控制电流大小，从而调节机 翼硬度，避免发生事故。
第1章 引言
光纤传感器 对三峡大坝 渗流与泄漏的监测 应力和位移测量 混凝土固化过程的 温度监控等
第1章 引言
长江悬索大桥 的悬索里嵌入 光纤传感器， 避免由于材料 的疲劳强度和 过载发生灾难 性损害事故
第1章 引言
德国库卡电弧焊
机器人
东风悦达焊装车间：169台机器人 组成柔性生产线
此外，为了保证产品品质，焊装车间内运用了4台 机器人检查系统，通过严格鉴定每台车身的焊接质 量，严格把好焊接质量关。
传感器技术名列第二。
第1章 引言
日本对开发和利用传感器技术相当重视，把传感器技术与 计算机、通信、激光半导体、超导并列为６大核心枝术，日 本科学技术厅制定的90年代重点科研项目中有70个重点课题， 其中有18项是与传感器技术密切相关。日本工商界人士甚至
声称“支配了传感器技术就能够支配新时代”。
德国视军用传感器为优先发展技术，
1988年4月28日，阿罗哈航空（243号班机为）一架波音737型客机，从希洛前往檀香山途中，因金属疲劳导至 驾驶室后方一直到机翼附近的一大块机舱天花板撕裂飞脱，一名空服员（卡拉芭尼· 兰辛（Clarabelle Lansing））不幸被吸出机舱外，至今仍失踪，65人受伤。这个灾难性的断裂事件震惊了整个世界，更加震惊 了美国。所以美国国会当时形成一个议案，要求3年内拿出一个SMART飞机的概念设计，SMART的含义就 是具有自诊断和预警系统。正是这一事件推动了世界各国对智能材料的研究，也推动了各个领域里的监测、 诊断、自控制、自适应的研究工作的蓬勃兴起和发展。另外，这次事件也告诫人们，对一些重要的设备、重 要的设施、关键的零部件，对其进行有效的诊断和监控是非常重要的。
电
源
图 1.1传感器组成方块图
第1章 引言
1.3 传感器的分类
传感器种类繁多, 功能各异。 由于同一被测量可用不
同转换原理实现探测, 利用同一种物理法则、 化学反应或 生物效应可设计制作出检测不同被测量的传感器 , 而功能 大同小异的同一类传感器可用于不同的技术领域 , 故传感 器有不同的分类法。
第1章 引言
1988年4月28日，阿罗哈航空（243号班机为）一架波音737型客机，从希 洛前往檀香山途中，因金属疲劳导至驾驶室后方一直到机翼附近的一大 块机舱天花板撕裂飞脱，一名空服员（卡拉芭尼· 兰辛（Clarabelle Lansing））不幸被吸出机舱外，至今仍失踪，65人受伤。这个灾难性的