传感器的应用--第一组

传感器技术与应用教案传感器技术是现代科学技术中的重要组成部分，广泛应用于各个领域。

本教案旨在介绍传感器技术的基本概念和原理，以及其在实际应用中的具体应用案例。

第一部分：传感器技术概述1. 什么是传感器？传感器是一种能够感知和测量外部物理量的装置。

它能够将物理量转换为电信号，并将其传输给后续的电子设备进行处理和分析。

2. 传感器的分类- 按测量物理量分类：光学传感器、温度传感器、压力传感器等。

- 按工作原理分类：电阻、电容、电感、半导体等。

- 按应用领域分类：环境监测、工业自动化、医疗健康等。

3. 传感器的工作原理传感器通过利用物理量与电信号之间的相互转换来实现测量。

常见的工作原理包括压阻效应、热敏效应、电感耦合效应等。

第二部分：传感器技术应用案例1. 温度传感器的应用温度传感器广泛应用于工业控制、气象监测、家电等领域。

例如，它可以用于测量室内温度、食品加热温度，或者监测工业设备的温度变化。

2. 光学传感器的应用光学传感器可用于测量光照强度、反射率、颜色等物理量。

在自动化控制中，它可以用于检测产品质量、物体定位、防护设备等。

3. 压力传感器的应用压力传感器被广泛应用于流体控制、汽车工业、医疗器械等领域。

它可以用于测量气体或液体压力，监测水位变化，或者监测车辆轮胎的气压。

第三部分：传感器技术教学实践1. 实验项目：温度传感器实验学生可以利用温度传感器和微控制器进行温度测量实验。

他们可以搭建一个基于Arduino的温度监测系统，并通过编程实现温度数据的实时显示和记录。

2. 实践课题：传感器在环境监测中的应用学生可以选择一个特定的环境监测问题，如空气质量监测或土壤湿度监测，并设计一个传感器网络系统来收集和分析环境数据。

他们可以通过这个实践课题来深入了解传感器技术在实际问题解决中的应用。

通过本教案的学习，学生可以深入了解传感器技术的基本原理和分类，了解传感器在不同领域的应用案例，并通过实践掌握传感器技术的应用方法。

传感器常见应用案例传感器是现代科技和工程中不可或缺的重要组成部分。

它们能够收集环境、物体或系统的信息，并将其转化为可量化和可解读的数据。

传感器的应用范围广泛，涵盖了许多领域，包括工业、医疗、农业、交通和环境监测等。

本文将介绍一些传感器的常见应用案例，以展示它们在不同领域中的作用和重要性。

1. 工业自动化在工业过程控制和自动化领域中，传感器起着至关重要的作用。

在生产线上使用光电传感器可以检测物体的存在和位置，从而实现自动装配和定位。

压力传感器可以监测液体或气体的压力，以确保系统的正常运行。

温度传感器可以监测设备的温度，及时发现异常并预防设备故障。

这些传感器帮助提高生产效率、确保产品质量，并降低能源消耗和生产成本。

2. 医疗监测在医疗领域，传感器的应用可以帮助医生监测患者的生理参数，提供实时的健康状况反馈。

心率传感器可以记录心脏的跳动频率和节奏，帮助诊断心脏病和监测心脏健康。

血压传感器可以测量患者的血压水平，及时预防心血管疾病。

血糖传感器可以监测糖尿病患者的血糖水平，帮助调节饮食和用药。

这些传感器的应用有助于提高患者的医疗保健水平，减少并发症的发生，并改善生活质量。

3. 农业与环境监测传感器在农业和环境监测中的应用，有助于提高农作物的生产效率和环境资源的管理。

土壤湿度传感器可以监测土壤的湿度，帮助农民合理灌溉，减少浪费。

光照传感器可以检测光照强度，用于控制温室的灯光和窗户的开闭，以提供最佳的生长环境。

空气质量传感器可以监测空气中的污染物浓度，帮助监测和改善环境状况。

这些传感器的应用有助于提高农作物产量，减少资源浪费，保护环境健康。

4. 交通与安全传感器在交通和安全领域中的应用也越来越重要。

车辆传感器和交通监测传感器可以监测道路上的车流量和交通状况，帮助调节信号灯和交通流量，提高道路通行效率。

速度传感器和加速度传感器可以监测车辆的速度和加速度，用于车辆稳定控制和安全驾驶。

安全气囊传感器可以检测车辆碰撞的强度和方向，及时触发安全气囊，保护乘车人员的安全。

第5章《传感器及其应用》第1节 揭开传感器的“面纱”【学习目标】1．了解传感器在生产和生活中的应用。

2．知道非电学量转换成电学量的技术意义。

3．知道传感器的最基本原理及其一般结构。

4．知道敏感元件的作用。

【要点透析】1. 什么是传感器？传感器是把非电学物理量（如位移、速度、压力、温度、湿度、流量、声强、光照度等）按一定规律转换成便于处理和传输电学量（如电压、电流等）的一种元件。

传感器输入的是非电学物理量，输出的是电学量。

将非电学物理量转换成电学量后，测量比较方便，而且能输入到计算机进行处理。

各种传感器是自动控制设备中不可缺少的元件，已经渗透到宇宙开发、环境保护、交通运输以至家庭生活等多种领域。

2．传感器的组成传感器一般由敏感元件、转换元件和测量电路三部分组成，有时还需要加辅助电源。

如图5.1-1所示。

敏感元件（预变换器）：将不能够直接变换为电量的非电量转换为可直接变换为电量的非电量元件。

敏感元件是传感器的核心部分，它是利用材料的某种敏感效应（如热敏、光敏、压敏、力敏、湿敏等）制成的。

转换元件：将感受到的非电量直接转换为电量的器件称为转换元件，如压电晶体、热电偶等。

转换电路：将转换元件输出的电量变成便于显示、记录、控制和处理的有用电信号的电路称为测量电路。

3．传感器的分类传感器的种类很多，目前尚没有统一的分类方法，一般常采用的分类方法有如下几种：（1）按工作原理分类物理传感器：利用物质的物理性质和物理效应感知并检测出待测对象信息的传感器，如电容传感器、电感传感器、光电传感器、压电传感器等；化学传感器：利用化学反应识别和检测信息的传感器，如气敏传感器、湿敏传感器等； 生物传感器：利用生物化学反应识别和检测信息的传感器，它是由固定生物体材料和适图5.1-1 敏感元件当转换器件组合成的系统。

如组织传感器、细胞传感器、酶传感器等。

（2）按用途分类这种分类方法给使用者提供了方便，容易根据需要测量的对象选择所需要的传感器。

列举五种传感器及应用场景传感器是一种能将感测对象的物理量或化学量转换为可以被人类或机器接受的信号的装置。

随着科技的不断发展，传感器在各个领域的应用越来越广泛。

下面将列举五种常见的传感器及其应用场景。

1. 温度传感器温度传感器是一种能够测量周围物体的温度的装置。

它通常利用温度对电阻、电压或电流的影响进行测量。

温度传感器的应用场景非常广泛，包括但不限于以下几个方面：- 家用电器：温度传感器能够用于测量烤箱、冰箱、空调等家电设备内部的温度，从而实现温度的控制与调节。

- 工业自动化：在工业领域，温度传感器可以用于监测生产设备的温度，可以帮助企业实现设备的保养与维修，提高生产效率与质量。

- 医疗健康：温度传感器可以用于医疗设备，如体温计、血压计等，用于监测人体的体温变化，从而帮助医生判断病情和进行治疗。

2. 光传感器光传感器是一种能够测量光强度的传感器。

它通常利用光对半导体材料的电特性产生影响，通过测量电流或电压的变化来获得光强度的信息。

光传感器的应用场景也非常广泛，包括但不限于以下几个方面：- 智能手机与相机：光传感器可以用于智能手机和相机中，用于调节屏幕的亮度和相机的曝光，从而获得更好的用户体验和照片画质。

- 环境监测与控制：光传感器可以用于测量室内外的光照强度，根据光照的变化来控制灯光等设备的开关，实现节能与舒适的环境。

- 自动化控制：在工业自动化领域，光传感器可以用于检测物体的存在与位置，实现自动化生产线的控制与调节。

3. 气体传感器气体传感器是一种能够测量周围气体浓度的传感器。

它通常通过反应气体与传感元件表面的化学反应，将气体浓度转换为电信号。

气体传感器的应用场景包括但不限于以下几个方面：- 环境监测：气体传感器可以用于检测室内外的气体浓度，如二氧化碳、一氧化碳等，实现空气质量的监测与改善。

- 工业安全：气体传感器可以用于检测危险气体（如可燃气体、有毒气体等）的泄漏，从而提醒人们采取相应的安全措施。

《传感器原理与应用》习题集与部分参考答案——第1章教材：传感器技术（第3版）贾伯年主编，及其他参考书绪论0-1 综述你所理解的传感器概念。

0-2 何谓结构型传感器？何谓物性型传感器？试述两者的应用特点。

0-3 一个可供实用的传感器由哪几部分构成？各部分的功用是什么？试用框图示出你所理解的传感器系统。

答：传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路（或其它辅助器件）三部分组成。

组成框图如下：（1）敏感元件：是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件，如波纹膜盒、光敏电阻等。

（2）转换元件：敏感元件的输出就是它的输入，其把输入转换成电路参数量。

（3）转换电路：上述电路参数接入转换电路，便可转换成电量输出。

0-4 就传感器技术在未来社会中的地位、作用及其发展方向，综述你的见解。

答：（1）社会对传感器需求的新动向：社会需求是传感器技术发展的强大动力，随着现代化科学技术，特别是大规模集成电路技术的飞速发展和电脑的普及，传感器在新的技术革命中的地位和作用将更为突出。

（2）传感器技术的发展趋势：当前，人们在充分利用先进的电子技术条件，研究和采用合适的外部电路以及最大限度地提高现有传感器的性能价格比的同时，正在寻求传感器技术发展的新途径。

如：1）开发新型传感器，从原有的工作机理启发人们进一步探索具有新效应的敏感功能材料，并以此研制出具有新原理的新型物性型传感器件，这是发展高性能、多功能、低成本和小型化传感器的重要途径；2）传感器的集成化和多功能化，固态功能材料——半导体、电介质、强磁体的进一步开发和集成技术的不断发展，为传感器集成化开辟了广阔的前景；3）传感器的智能化，“电五官”与“电脑”的结合，就是传感器的智能化；4）研究生物感官，开发仿生传感器。

0-5 简述自动检测系统组成。

答：自动检测系统由被检测量、敏感元件（测检元件）、电子测量（转换）电路、输出单元组成。

0-6 什么是传感器、自动检测技术？答：传感器是信息采集系统的首要部件，是实现现代化测量和自动控制的主要环节，是现代信息产业的源头，其广义定义为：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和装置，通常由敏感元件和转换元件组成；其狭义定义为：一种以一定的精确度将被测量（非电信号）转换为与之有确定对应关系、便于应用的电量的测量装置，通常由敏感元件、转换元件和转换电路组成。

第5讲 传感器的简单应用一、传感器的含义：传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。

把非电学量转换为电学量以后，就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制了。

传感器一般由敏感元件、转换器件、转换电路三个部分组成，通过敏感元件获取外界信息并转换成电信号，通过输出部分输出，然后经控制器分析处理。

常见的传感器有：光学传感器、热学传感器、加速度传感器、力传感器、气敏传感器、超声波传感器、磁敏传感器等。

二、常见的传感器元件：（1）光敏电阻：光敏电阻的材料是一种半导体，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性能变好，即光敏电阻值随光照增强而减小。

光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。

它就象人的眼睛，可以看到光线的强弱。

（2这个热学量转换为电阻这个电学量。

（3）热敏电阻：用半导体材料制成，其电阻随温度变化明显，温度升高电阻减小，如图－1为某一热敏电阻－温度特性曲线。

热敏电阻的灵敏度较好。

与热敏电阻相比，金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差。

（4）电容式位移传感器能够把物体的位移这个力学量转换为电容这个电学量。

（5）霍尔元件能够把磁感强度这个磁学量转换为电压这个电学量三、传感器的简单应用1、力电传感器力电传感器主要是利用敏感元件和变阻器把力学信号（位移、速度、加速度等）转化为电学信号（电压、电流等）的仪器。

力电传感器广泛地应用于社会生产、现代科技中，如安装在导弹、飞机、潜艇和宇宙飞船上的惯性导航系统及ABS 防抱死制动系统等。

2、 热电传感器（温度传感器）热电传感器是利用热敏电阻的阻值会随温度的升高减小（金属热电阻的电阻率随温度的升高而增大）的原理制成的, 它能用把温度这个热学量转换为电压这个电学量。

如各种家用电器(空调、冰箱、热水器、饮水机等)的温度控制、火警报警器、恒温箱等。

传感器原理及其应用第一章传感器的一般特性1）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。

2）传感器又称变换器、探测器或检测器，是获取信息的工具广义：传感器是一种能把特定的信息（物理、化学、生物）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（GB7665-87）：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。

3）传感器的组成：敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。

转换元件：将敏感元件输出的非电物理量转换成电路参数或电量。

基本转换电路：上述电路参数接入基本转换电路（简称转换电路），便可转换成电量输出。

4）传感器的静态性能指标（1）灵敏度定义: 传感器输出量的变化值与相应的被测量（输入量）的变化值之比,传感器输出曲线的斜率就是其灵敏度。

①纯线性传感器灵敏度为常数，与输入量大小无关；②非线性传感器灵敏度与x有关。

（2）线性度定义: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，称为传感器的“非线性误差”或“线性度”。

线性度又可分为：①绝对线性度：为传感器的实际平均输出特性曲线与理论直线的最大偏差。

②端基线性度：传感器实际平均输出特性曲线对端基直线的最大偏差。

端基直线定义：实际平均输出特性首、末两端点的连线。

③零基线性度：传感器实际平均输出特性曲线对零基直线的最大偏差。

④独立线性度：以最佳直线作为参考直线的线性度。

⑤最小二乘线性度：用最小二乘法求得校准数据的理论直线。

（3）迟滞定义：对某一输入量，传感器在正行程时的输出量不同于其在反行程时的输出量，这一现象称为迟滞。

即：传感器在正(输入量增大)反（输入量减小）行程中输出输入曲线不重合称为迟滞。

（4）重复性定义：在相同工作条件下，在一段短的时间间隔内，同一输入量值多次测量所得的输出之间相互偏离的程度。

传感器在手机中的应用鲁建全（郑州外国语学校，河南郑州450001）贾晓燕（郑州市第二十四中学，河南郑州450007）关键词：手机，传感器，应用摘要：传感器的应用越来越广泛，现在的手机搭载了很多传感器，有声传感器、光传感器、触摸传感器、重力传感器、加速度传感器、方向传感器、距离传感器、磁传感器等。

给用户带来了丰富的应用和体验。

正文：传感器在生活中的应用越来越广泛，现在的智能手机上搭载了很多种类的传感器。

依托这些传感器，软件开发者开发出了各种应用程序，使手机的应用范围大大拓展，给用户带来了前所未有的使用体验。

现代技术中，传感器是指这样的一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学物理量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学物理量，或转换为电路的通断。

把非电学量转换为电学量，就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制了。

手机上主要搭载的传感器有声传感器、光传感器、触摸传感器、重力传感器、加速度传感器、方向传感器、距离传感器、磁传感器等。

1、声传感器：就是手机话筒。

打电话时，能把声音信号转变为电信号。

现在手机常用的是驻极体电容式麦克风。

驻极体话筒体积小，结构简单，电声性能好。

其声电转换的关键元件是驻极体振动膜。

它是一片极薄的高分子极化塑料膜片，在其中一面蒸发上一层金属薄层。

膜片的另一面与金属极板之间用薄的绝缘衬圈隔离开。

这样，金属薄膜与金属极板之间就形成一个电容。

高分子塑料膜上生产时就注入了一定的电荷Q，由于没有放电回路，这个电荷量是不变的，在声波的作用下，极化膜随着声音震动，因此和金属极板的距离也跟着变化，电容就随声波变化。

由电容公式QCU=，可知QUC=。

驻极体总的电荷量不变，电容变化时，电容两极间的电压就会跟着变化，最后再通过阻抗非常高的场效应管将电容两端的电压取出来，同时进行放大，就把声音信号转变为电压信号了。

2、光传感器：光传感器在手机上有两个应用。

一个是用在手机拍照的感光元件。

《传感器的应用》作业设计方案（第一课时）一、作业目标本作业设计旨在通过《传感器的应用》课程的学习，使学生掌握传感器的基本概念、工作原理及在日常生活中的应用。

通过实践操作，培养学生分析问题、解决问题的能力，以及动手实践和创新能力。

二、作业内容1. 理论学习：学生需认真阅读教材中关于传感器的内容，了解传感器的基本概念、分类及工作原理。

2. 视频观看：观看关于传感器应用的视频资料，了解传感器在日常生活中的应用实例。

3. 实践操作：选择一种传感器（如温度传感器、光敏传感器等），通过实验操作了解其工作过程及实际应用。

学生需记录实验过程及结果，并撰写实验报告。

4. 作品制作：以小组形式设计一个简单的传感器应用项目，如智能照明系统、温度报警器等。

项目需包含传感器的选择、电路设计、代码编写及实际运行等环节。

三、作业要求1. 理论学习要求：学生需认真阅读教材，理解并掌握传感器的基本概念及工作原理。

2. 视频观看要求：观看视频后需回答相关问题，加深对传感器应用的理解。

3. 实践操作要求：实验操作需细致，记录实验过程及结果，实验报告需条理清晰，重点突出。

4. 作品制作要求：小组内成员需分工合作，项目设计需具有实用性及创新性，作品需在规定时间内完成。

四、作业评价1. 教师评价：教师根据学生提交的作业（包括实验报告、作品等）进行评价，对学生在理论学习、实践操作及创新能力等方面进行综合评价。

2. 同学互评：小组间成员互相评价作品，从实用性、创新性、团队合作等方面进行评价，提出改进意见。

3. 自评：学生需对自己的作品进行自评，总结自己在本次作业中的收获及需要改进的地方。

五、作业反馈1. 教师反馈：教师根据评价结果，对学生在作业中表现出的优点及不足进行反馈，提出改进意见及建议。

2. 同学间反馈：小组间成员互相交流作品及评价结果，分享经验及心得，共同进步。

3. 学生自我反馈：学生根据自评及教师、同学的反馈，对自己的学习情况进行总结，明确下一步学习目标及方向。

传感器随着现代科技的发展，传感器技术的应用越来越广泛。

其中，在传感器家族中占有重要地位的成员——温度传感器的应用也深入了各个领域。

于是,在新学期的研学课中,我们小组决定研究温度传感器的构造,工作原理,各种用途并争取自己设计出一款新的传感器.那么先来了解一下传感器的大家族吧.以下是我们小组前期活动中收集到的资料的汇编.一、传感器定义什么叫传感器？从广义上讲，传感器就是能感知外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置；简单说传感器是将外界信号转换为电信号的装置。

所以它由敏感元器件（感知元件）和转换器件两部分组成，有的半导体敏感元器件可以直接输出电信号，本身就构成传感器。

敏感元器件品种繁多，就其感知外界信息的原理来讲，可分为①物理类，基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。

②化学类，基于化学反应的原理。

③生物类，基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。

通常据其基本感知功能可分为热敏元件、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（还有人曾将传感器分46类）。

下面对常用的热敏、光敏、气敏、力敏和磁敏传感器及其敏感元件介绍如下。

二、温度传感器及热敏元件温度传感器主要由热敏元件组成。

热敏元件品种教多，市场上销售的有双金属片、铜热电阻、铂热电阻、热电偶及半导体热敏电阻等。

以半导体热敏电阻为探测元件的温度传感器应用广泛，这是因为在元件允许工作条件范围内，半导体热敏电阻器具有体积小、灵敏度高、精度高的特点，而且制造工艺简单、价格低廉。

1 半导体热敏电阻的工作原理按温度特性热敏电阻可分为两类，随温度上升电阻增加的为正温度系数热敏电阻，反之为负温度系数热敏电阻。

⑴正温度系数热敏电阻的工作原理此种热敏电阻以钛酸钡（BaTio3）为基本材料，再掺入适量的稀土元素，利用陶瓷工艺高温烧结尔成。

纯钛酸钡是一种绝缘材料，但掺入适量的稀土元素如镧（La）和铌（Nb）等以后，变成了半导体材料，被称半导体化钛酸钡。