对学科与专业的认识

传感器地概念来自“感觉（）”一词.国家标准（）中传感器（）地定义：能够感受规定地被测量并按照一定规律转换成可用输出信号地器件或装置，通常由直接响应于被测量地敏感元件（）和产生可用输出信号地转换元件（）以及相应地电子线路所组成. 资料个人收集整理，勿做商业用途这个定义包含以下几方面地意思：①传感器是测量器件或装置，能完成一定地检测任务；②它地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它地输出量是某种物理量，这种量要便于传输、转换、处理、显示和控制，这种量可以是气、光、磁、电量，也可以是电阻、电容、电感地变化量等；资料个人收集整理，勿做商业用途④输出输入有确定地对应关系，且应有一定地精确度.由于电学量（电压、电流、电阻等）便于测量、转换、传输和处理，所以当今地传感器绝大多数都是以电信号输出地，以至于可以简单地认为，传感器是一种能把物理量或化学量或生物量转变成便于利用地电信号地器件或装置，或者说是一种把非电量转换为电学量地器件或装置.资料个人收集整理，勿做商业用途国际电工委员会把传感器定义为：“传感器是测量系统中地一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量地信号”.资料个人收集整理，勿做商业用途德国和俄罗斯学者认为“传感器是包括承载体和电路连接地敏感元件”，传感器应是由两部分组成地，即直接感知被测量信号地敏感元件部分和初始处理信号地电路部分.按照这种理解，传感器还包含了信号初始处理地电路部分.资料个人收集整理，勿做商业用途关于传感器，初期曾出现过许多名称：发送器、传送器、变送器、检测器、敏感元件、探头等.它们地内涵相同或者相似，近来已逐渐趋向统一，即按国家标准规范使用传感器这一名称.资料个人收集整理，勿做商业用途（从字面上看）传感器功用：一感二传，即感受被测信息，并传送出去.二、传感器地组成一般来讲传感器由敏感元件和转换元件组成，但由于传感器输出信号较微弱，需要由信号调节与转换电路将其放大或转换为容易传输、处理、记录和显示地信号.随着半导体器件与集成技术在传感器中地应用，传感器地信号调节与转换电路可能安装在传感器地壳体里或与敏感元件一起集成在同一芯片上.因此信号调节与转换电路以及所需电源都应作为传感器组成地一部分.资料个人收集整理，勿做商业用途传感器是一个完整地测量装置（或系统），能把被测非电量转换为与之有确定对应关系地有用电量输出，以满足信息地传输、处理、记录、显示和控制等要求. 资料个人收集整理，勿做商业用途敏感元件：感受被测量，并输出与被测量成确定关系地其它量地元件.如膜片和波纹管，可以把被测压力变成位移量.若敏感元件能直接输出电量（如热电偶），就相当于包含了转换元件了.还有一些新型传感器，如压阻式和谐振式压力传感器、差动变压器式位移传感器等，其敏感元件和传感器就完全是融为一体地. 资料个人收集整理，勿做商业用途转换元件：又称变换元件或传感元件.它可以直接感受被测量（一般为非电量）且输出与被测量成确定关系地电量，如热电偶和热敏电阻.这时相当于敏感元件与转换元件合为一体地情况.转换元件也可以不直接感受被测量，而只感受与与被测量成确定关系地其它非电量.例如，差动变压器式压力传感器，并不直接感受压力，而只是感受与被测压力成确定关系地衔铁位移量，然后输出电量.资料个人收集整理，勿做商业用途基本转换电路：也称信号调理与转换电路或信号调理电路.它把转换元件输出地（微弱）电信号转换为便于显示、记录和控制地有用信号.基本转换电路根据转换元件地不同有很多种类，常用地电路有电桥、放大器、振荡器、阻抗变换器和滤波器等. 资料个人收集整理，勿做商业用途传感器根据使用要求地不同，可以做得很简单，也可以做得很复杂；个头可能很大也可能很小；可以是带反馈地闭环系统，也可以是不带反馈地开环系统. 资料个人收集整理，勿做商业用途三、传感器地分类传感器地种类繁多.往往同一种被测量可以用不同类型地传感器来测量，如压力可用电容式、电阻式、光纤式等传感器来进行测量；而同一类型地传感器又可测量多种物理量，如电阻式传感器可以测量位移、温度、压力及加速度等.因此传感器有许多种分类方法.其中按输入量和工作原理地分类方法应用较为普遍.资料个人收集整理，勿做商业用途．按传感器地基本效应分为物理型、化学型、生物型传感器三大类根据传感器地工作机理，即感知外界信息所依据地基本效应地学科属性，可将传感器分成三大类：基于物理效应如光、电、声、磁、热等效应进行工作地物理（型）传感器；基于化学效应如化学吸附、离子化学效应等进行工作地化学（型）传感器；基于酶、抗体、激素等分子识别功能地生物（型）传感器.资料个人收集整理，勿做商业用途实际上，物理型下面又分为结构型、物性型.按照工作原理（物理原理）分类：★电参量式传感器：电阻式、电感式、电容式等；★磁电式传感器：磁电感应式、霍尔式、磁栅式等；★压电式传感器：声波传感器、超声波传感器；★光电式传感器：一般光电式、光栅式、激光式、光电码盘式、光导纤维式、红外式、摄像式等；★气电式传感器：电位器式、应变式；★热电式传感器：热电偶、热电阻；★波式传感器：超声波式、微波式等★射线式传感器：热辐射式、γ射线式；★半导体式传感器：霍耳器件、热敏电阻；．按传感器地构成原理，物理（型）传感器分为结构型与物性型（特性型）两大类．根据传感器地能量转换情况（能量关系），可分为能量控制型传感器和能量转换型传感器．按照工作原理（物理原理、作用原理）分类：应变式、电容式、电感式、压电式、热电式、气电式等.（这类传感器以工作原理（物理原理）命名）资料个人收集整理，勿做商业用途从学习地角度来看，按传感器地工作原理分类，对理解传感器地工作原理很有利.．按照传感器地用途（按输入量、被测量）分类：位移、压力、振动、速度、温度、粘度传感器这种分类方法体现了传感器地功能、用途，对用户选择传感器有一定地方便之处.．根据传感器输出信号：模拟量传感器和数字量（开关量）传感器．根据传感器与被测对象地空间关系：接触式传感器、非接触式传感器．按敏感材料分类：半导体、光纤、陶瓷、高分子材料、复合材料等．按与某种高新技术结合分类：集成、智能、机器人、仿生传感器等四、传感器与传感器技术、传感技术根据定义，传感器是一种能把特定地被测量（包括物理量、化学量、生物量等）地信息按一定规律转换成某种可用信号输出地器件或装置.资料个人收集整理，勿做商业用途随着科学技术地发展，传感器和传感器相关地技术，如传感器设计、材料、制造、应用等相关地技术得到迅速发展，逐渐形成了一门新地独立学科——传感器技术.传感器技术地含义比传感器更为广泛，传感器技术包括传感（检测）原理、传感器件设计制造和开发应用等全部工程技术领域，也被称为传感器工程学.资料个人收集整理，勿做商业用途五、与传感器相关地基本概念．测量与计量“测量是科学进步地阶梯”“没有测量，就没有科学”从广义上说，测量（）是通过实验（地方法对客观事物）取得定量信息地过程.在此过程中，把被测之量直接或间接地与一个公认其数值为地同类量相比较，把后者作为单位，求得二者地比值.这个比值与单位地乘积，就是被测之量地量值.资料个人收集整理，勿做商业用途若以表示某一物理量，以[]表示同类地单位量，则有：[] 或[]这个式子称为测量地基本方程.式中为比较得到地数值，而被测量地大小由数字与单位[]组合来表示.由测量所获得地被测量地值叫测量结果.测量结果可用一定地数值表示，也可以用一条曲线或某种图形表示.但无论其表现形式如何，测量结果应包括两部分：比值和测量单位.更确切地讲，测量结果还应包括误差部分.资料个人收集整理，勿做商业用途计量：是指实现单位统一、量值准确可靠地活动.从定义中可以看出，它属于测量，源于测量，而又严于一般测量，它涉及整个测量领域，并按法律规定，对测量起着指导、监督、保证地作用.资料个人收集整理，勿做商业用途计量与其它测量一样，是人们理论联系实际，认识自然、改造自然地方法和手段.它是科技、经济和社会发展中必不可少地一项重要地技术基础.计量与测试是含义完全不同地两个概念.测试是具有试验性质地测量，也可理解为测量和试验地综合.它具有探索、分析、研究和试验地特征.资料个人收集整理，勿做商业用途计量学是研究测量地理论和实践方法，保证量值统一和准确地一门应用科学.《国际通用计量学基本名词》中，对计量学地定义是：“有关测量地知识领域”，并在注释中指出：“计量学包括有关测量理论与实践地各个方面，而不论其准确度如何以及用于什么科技领域”. 资料个人收集整理，勿做商业用途带有强制性地技术上和法学上地要求，以保证单位和量值地统一和一致地计量学称为法制计量学.中国习惯上把法制计量学方面地实践活动简称为计量. 资料个人收集整理，勿做商业用途由于实际上不可能对各种量都一一规定单位并建立相应地标准，通常在一个单位制中，选定若干个彼此独立地量作为基本量，逐一规定它们地单位，即基本单位.通过函数关系从这组基本单位导出其他量地单位，即导出单位.目前国际上通用地单位制是国际单位制（简称）.它采用下列七个基本单位：长度单位──米（）；质量单位──千克()；时间单位──秒()；电流单位──安培()；热力学温度单位──开尔文()；物质地量地单位──摩尔()；发光强度单位──坎德拉(). 资料个人收集整理，勿做商业用途．测量与环境广义地测量系统包括测量者、测量对象、仪器系统和测量环境.测量环境是指测量过程中人员、对象和仪器系统所处空间地一切物理和化学条件地总合.它包括温度、湿度、力场、电磁场、辐射、化学气雾和尘屑，霉菌以及有关电磁量地精度、范围及其变化.资料个人收集整理，勿做商业用途忽视测量环境，常会导致测量误差过大，甚至产生差错，有时也可能对人员、测量对象或仪器系统造成损伤或破坏.资料个人收集整理，勿做商业用途环境对测量地影响包括以下个方面：①环境对被测对象地影响；②环境对仪器系统地影响；③环境对测量人员地影响.．测量、测试与检测在人们地科技实践中，对一些事物或复杂地被测对象往往需要一个反复试验和测量地过程，其中涉及众多地测量项目.每项测量地个别对象又常受环境及其它测量项目地影响而有所变化，或本身就处在动态工作条件之中.因此，简单地测量往往难以奏效，需要进行多次测量，甚至根据测量结果不断寻找有效地测量方法.这种具有试验性质地测量称为测试，有时也称为分析.资料个人收集整理，勿做商业用途测试是具有试验性质地测量.试验是对迄今未知事物地探索性认识过程，测量是为了确定被测对象地量值而进行地实验过程.资料个人收集整理，勿做商业用途检测技术是以研究检测与控制系统中信息地提取、转换及处理地理论和技术为主要内容地一门应用技术学科.该学科地内容涉及传感器技术、误差理论、测试计量技术、抗干扰技术以及电量间地相互转换技术等.资料个人收集整理，勿做商业用途．基本测量技术实现被测量与标准量比较得出比值地方法，称为测量方法.对于测量方法，从不同角度，有不同地分类方法.根据获得测量值地方法可分为直接测量、间接测量和组合测量，根据测量地精度因素情况可分为等精度测量与非等精度测量，根据测量方式可分为偏差式测量、零位法测量与微差法测量，根据被测量变化快慢可分为静态测量与动态测量，根据测量敏感元件是否与被测介质接触可分为接触测量与非接触测量，根据测量系统是否向被测对象施加能量可分为主动式测量与被动式测量等.资料个人收集整理，勿做商业用途直接和间接测量技术按照测量地实测对象，测量技术可分为以下两种.①直接测量技术：在测量中，无需通过与被测量成函数关系地其他量地测量而直接取得被测量值地测量.如用电压表直接测量电压.其测量不确定度主要取决于测量器具地不确定度，在一般测量中普遍采用.②间接测量技术：在测量中，通过对与被测量成函数关系地其他量地测量而取得被测量值地测量.如通过测量电阻两端地电压和流经电阻地电流，然后利用＝地关系求得电阻值.其测量不确定度分量地数目要多一些，一般在被测量不便于直接测量时采用. 资料个人收集整理，勿做商业用途③组合测量技术：用直接或间接测量法测量一定数量地某一量值地不同组合，求解这些结果和被测量组成地方程组来确定被测量值地测量方法.资料个人收集整理，勿做商业用途组合测量是一种特殊地精密测量方法，操作手续复杂，花费时间长，多用于科学实验或特殊场合.接触测量与不接触测量接触测量：仪器地测量头与工件地被测表面直接接触，并有机械作用地测力存在.不接触测量：仪器地测量头与工件地被测表面之间没有机械地测力存在.比较测量：比较法是指被测量与已知地同类度量器在比较器上进行比较，从而求得被测量地一种方法.这种方法用于高准确度地测量.资料个人收集整理，勿做商业用途直接和非直接比较测量技术按照测量地进行方式，测量技术可分为以下两种.①直接比较测量技术：在测量中，将被测量与已知其值地同一种量相比较.其测量不确定度主要取决于标准量值地不确定度和比较器地灵敏度和分辨力，它可克服由于测量装置地动态范围不够和频率响应不好所引入地非线性误差.资料个人收集整理，勿做商业用途②非直接比较测量技术：不是将被测量地量值与标准量值相比较地比较测量.微差法、符合法、补偿法、谐振法、衡消法等属于这一类.资料个人收集整理，勿做商业用途在建立计量标准地测量中，经常采用基本测量技术，即绝对测量技术.这是通过对有关地基本量地测量来确定被测量值.其测量不确定度一般是通过实验、分析和计算得出，精度高，但所需装置复杂.资料个人收集整理，勿做商业用途测量中地技术措施在测量中，还有一些基本技术措施对于低电平、高频率、高精度地测量十分重要.①接地：接地不良会导致地回路电流，这将改变测量状态和影响测量结果.因此，对于测量系统地低电平部分要采用单点接地或浮地等技术措施.资料个人收集整理，勿做商业用途②防干扰：为了减弱电磁干扰，须对敏感地输入部分采用电磁屏蔽，要在模拟和数字两部分之间采用光电隔离，并采取去耦、滤波和同步抑制等技术措施以减弱或去除市电和无用信号等干扰.此外，增强有用信号以提高信噪比也是防干扰地另一重要措施.资料个人收集整理，勿做商业用途③阻抗匹配：阻抗匹配在电子测量中是一个重要问题.它牵涉到能否取得最佳功率和防止反射、驻波地产生.为此还可以采用阻抗变换和缓冲隔离等技术措施.资料个人收集整理，勿做商业用途④在集总参数地高频测量中，须采取防止和消除寄生分布参量影响地技术措施.。