【大学课件】常用传感器的工作原理.ppt

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1、传感器在检测系统中处于前端，它的性能如何将直接影响整个系统的工作状态与质量。传感器在信息社会中的作用非同一般。被测对象传感器信号调理电路分析与记录装置第3章常用传感器的工作原理传感器的基本概念磁电式传感器电阻式传感器压电式传感器电容式传感器电感式传感器学习内容第3章常用传感器的工作原理电涡流式传感器热电式传感器光电式传感器霍尔式传感器光纤式传感器§3.1传感器的基本概念传感器是IT时代三大支柱技术之一。（IT行业人士）IT行业的三大支柱技术计算机技术传感器技术通信技术大脑神经系统五官被誉称为“电五官”,是人类五官的补充和扩展

2、§3.1传感器的基本概念传感器的定义传感器的基本组成传感器的分类传感器的性能参数及要求传感器的标定与校准学习内容§3.1传感器的基本概念§3.1.1传感器的定义广义上说：能感知某一物理量、化学量、生物量等的信息，并能按一定规律将其转化为可以加以利用的信息的装置。狭义上说：传感器就是能感知被测量，并能按一定规律将其转化为电量的装置。根据中华人民共和国国家标准(GB7665.87)《传感器通用术语》，传感器(Transducer/Sensor)的定义是：能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。物理量电量§

3、3.1.1传感器的重要性20世纪80年代日本急需发展的十大技术之首美国专家称：20世纪80年代是传感器时代我国在20世纪80年代，利用863高新技术计划，开发了一系列“高、精、尖”的传感器21世纪是信息时代，而传感器技术是信息技术的源头技术，其应用遍及当今社会的任何一个角落§3.1.1传感器的重要性烟雾报警器家用电器电子体温计酒精测试计麦克风条形码识别器§3.1.1传感器的重要性机械手通常传感器由敏感元件和转换元件组成。其中敏感元件(Sensingelement)是指传感器中能直接感受被测量的部分；转换元件(Transiti

4、onelement)是指传感器中能将敏感元件输出量转换为适于传输和测量的电信号部分。§3.1.2传感器的基本组成被测信息敏感元件转换元件辅助电源信号调理电路输出信息§3.1.2传感器的基本组成F敏感元件转换元件应变效应：金属导体或半导体在受到外力作用时会产生相应的应变，其电阻也会随之发生变化。§3.1.2传感器的一般构成敏感元件转换元件应变式压力传感器结构简图§3.1.2传感器的一般构成被测信息敏感元件转换元件辅助电源信号调理电路输出信息有些被测非电量可以直接被变换为电量，这时候传感器中的敏感元件和转换元件就合二为一了。有些

5、国家和有些学科领域，将传感器称为变换器、探测器或换能器等§3.1.3传感器的分类1)按信号变换的特征分类3)按工作的物理基础分类电气式传感器、光学式传感器、机械式传感器等物性型:依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换.如:水银温度计。结构型:依靠传感器结构参数的变化实现信号转变。例如:电容式和电感式传感器2)按用途分类力传感器、加速度传感器、温度传感器、流量传感器等§3.1.3传感器的分类4)按能量关系分类无源传感器:无源传感器本身不能换能，被测非电量仅对传感器中的能量起控制或调节作用，所以必须具有辅助能源，故又称

6、为能量控制型传感器。例如:电阻式、电容式和电感式传感器都属于此类传感器。有源传感器:有源传感器能将非电能量转换为电能量，也称为能量转换型传感器。通常配有电压测量和放大电路。例如:光电式传感器、热电式传感器。§3.1.3传感器的分类5)按测量方式分类接触式:接触式传感器与被测物体接触，如:电阻应变式传感器和压电式传感器。非接触式:非接触式传感器与被测物体不接触。如:光电式传感器和红外线传感器等。6)按输出信号的形式分类模拟式:模拟式传感器输出信号是连续变化的模拟量。如:电容式传感器。数字式:数字式传感器输出的信号是数字量。如:

7、光栅。§3.1.3传感器的发展趋势发展趋势三新四化传感器的“三新四化”发展趋势是相互交叉、渗透和相辅相成的。事实上，这远远不能完全描述传感器的前景。虽然传感器只是一个小小的装置，但它涉及的学科非常广泛，如物理、化学、生物、医学、电子，材料、工艺等等。随着在任何一个领域中研究的深入，都会对传感器的发展起到推进作用。霍尔元件三新新材料、新工艺、新效应：目前发展最迅速的新材料是：半导体、陶瓷、光导纤维、磁性材料和“智能材料”，使众多非电量的测量成为可能。振动传感器四化集成化、多维化、多功能化和智能化将传感器、微处理器和信号处理电路

8、集成在同一芯片上，结构一般是三维器件，即立体器件。目前该类传感器正在起飞。嵌入式计算机IC总线数字温度传感器智能传感器是将传感器与微型计算机集成在一块芯片上，其主要特征是将敏感技术和信息处理技术相结合，使其除了具有感知的本能外，还具有认知能力。智能压力网络传感器§3.1.3传感器的发展趋势