模块一 传感器基本知识
《传感器培训》课件
磁电式传感器广泛应用 于转速、振动、位移等 领域。
04
传感器在自动化系统中的应用
传感器在工业自动化中的应用
总结词
广泛应用，提高生产效率
详细描述
传感器在工业自动化中发挥着关键作用，能够实时监测和控制生产过程中的各种参数，如温度、压力、流量、物 位等，从而提高生产效率、保证产品质量。
传感器在智能家居中的应用
多功能传感器能够同时检测多 个参数，简化系统结构，降低 成本。
网络化
网络化传感器可以实现远程监 控和数据共享，提高信息利用 率和管理效率。
02
传感器的原理与技术
传感器的物理原理
传感器的工作原理
传感器是一种能够感知物理、化学或生物量并将其转换为电信号的装置。其工 作原理基于各种物理效应和化学反应，如压阻效应、热电效应、光电效应等。
医疗健康
传感器在医疗领域用于监测生理参数，如血压、血 糖、心电等，以辅助医生诊断和治疗。
传感器的发展趋势
01
02
03
04
微型化
随着微电子技术的发展，传感 器正朝着微型化方向发展，以 提高其集成度和响应速度。
智能化
智能化传感器具有自校准、自 诊断、自适应等功能，能够自 动调整参数和提高测量精度。
多功能化
VS
新技术
新兴技术如量子技术、生物技术等也为传 感器的发展提供了新的可能性，这些技术 的应用将进一步提高传感器的性能，拓展 其应用领域。
智能化与网络化的发展趋势
智能化
随着人工智能和物联网技术的发展，传感器 正朝着智能化方向发展，智能化传感器能够 实现自适应、自学习、自决策等功能，提高 传感器的工作效率和精度。
《传感器培训》课件
汇报人:
《传感器及应用》教案
传感器及应用教案
教案
在允许误差范围内，传感器能测量的下限值（
1)端基拟合直线由传感器校准数据的零点输出平均值和满量程
平均值连成的一直线。
2）独立拟合直线方程用最小二乘法求得
（2）迟滞传感器在正、反行程期间，输入、输出曲线不重合的
现象。
数值是百分比，用
H
γ表示。
（3）重复性传感器输入量按同一方向作多次测量时，输出特性
不一致的程度。
属于随机误差，记作
K
γ，σ为标准误差，
im
∆为
最大误差
(23)
100%
K
F S
y
σ
γ
⋅
=±⨯；
2
1
1
n
im
i
n
σ=
∆
=
-
∑
(4)零漂和温漂
任务二传感器的动态特性
当输入量（X）随时间变化时（如加速度、振动），讨论传感器
的动态特性，输入输出关系称动态特性。
三、课堂热身
这堂课学习了传感器的基本特性的知识，要求重点掌握并理解传
感器的静态特性。
四、拓展延伸
1.作业布置：
课后习题1-5
2.预习传感器的测量误差与准确度及传感器中的敏感元件。
学生认真
听讲并做
好笔记
学生在教
师的引导
下回顾
30
13
2
教案
教案
教案
教案
教案
教案
教案
教案
教案
教案
教案
教案
教案
教案
教案。
传感器原理及应用
H%12yhm m aaxx 100% 1-7
迟滞现象反映了传感器机械结构 和制造工艺上的缺陷,如轴承摩 擦、间隙、螺钉松动、元件腐蚀 等。
5 精确度
传感器的精确度是指传感器的输出指示值与被测量 约定真值的一致程度,反映了传感器测量结果的可靠 程度。在工程应用中,为了简单表示测量结果的可靠 性程度,引入精确度这个等级概念,用A表示,它表示允 许的最大绝对误差与满度量程的比值的百分数,即
二、电阻应变式传感器
电阻应变式传感器是目前工程测力传感器中应 用最普遍的一种传感器,它测量精度高,范围广, 频率响应特性较好,结构简单,尺寸小,易实现小 型化,并能在高温、强磁场等恶劣环境下使用,并 且工艺性好,价格低廉。它主要应用在力作用下, 将材料应变转变为电阻值的变化,从而实现力值 的测量。组成电阻应变片的材料一般为金属或 半导体材料。
2．传感器的动态特性
传感器的动态特性是指传感器在测量快速变化的输 入信号情况下,输出对输入的响应特性。传感器测量 静态信号时,由于被测量不随时间变化,测量和记录的 过程不受时间限制。但是在工程实践中,检测的是大 量随时间变化的动态信号,这就要求传感器不仅能精 确地测量信号的幅值大小,而且还能显示被测量随时 间变化的规律,即正确的再现被测量波形。传感器测 量动态信号的能力用动态特性来表示。
习题：1、2
模块二 力敏传感器及其应用
课题一 力敏传感器的工作原理与分类
任务目标 ★ 掌握电阻应变式力敏传感器的工作原理； ★ 掌握电感应变式力敏传感器的工作原理； ★ 了解电阻应变式和电感应变式力敏传感器之间 的区别。
一、力敏传感器概述
力敏传感器,顾名思义就是能对各种力或能转 化为力的物理量产生反应,并能将其转变为电 参数的装置或元件。很显然,要成为真正实用 意义上的力敏传感器,这个由力转化为电参数 的过程最好能成线性关系。根据由力至电参数 转变的方式不同,力敏传感器一般有电阻应变 式传感器、电位计式传感器、电感式传感器、 压电式传感器、电容式传感器等,它们也可用 来测量力值。
传感器基本知识重点
模块一传感器概述练习题一、填空题：1、依据传感器的工作原理，通常传感器由、和转换电路三部分组成，是能把外界转换成的器件和装置。
2、传感器的静态特性包含、、迟滞、、分辨力、精确度、稳定性和漂移。
3、传感器的输入输出特性指标可分为和动态指标两大类，线性度和灵敏度是传感器的指标，而频率响应特性是传感器的指标。
4、传感器可分为物性型和结构型传感器，热电阻是型传感器，电容式加速度传感器是型传感器。
5、已知某传感器的灵敏度为K0，且灵敏度变化量为△K0，则该传感器的灵敏度误差计算公式为。
6、测量过程中存在着测量误差，按性质可被分为、和三类。
7、相对误差是指测量的与被测量量真值的比值，通常用百分数表示。
8、噪声一般可分为和两大类。
9、任何测量都不可能，都存在。
10、常用的基本电量传感器包括、电感式和电容式传感器。
11、对传感器进行动态的主要目的是检测传感器的动态性能指标。
12、传感器的过载能力是指传感器在不致引起规定性能指标永久改变的条件下，允许超过的能力。
13、传感检测系统目前正迅速地由模拟式、数字式，向方向发展。
14、若测量系统无接地点时，屏蔽导体应连接到信号源的。
15、如果仅仅检测是否与对象物体接触，可使用作为传感器。
16、动态标定的目的，是检验测试传感器的指标。
17、确定静态标定系统的关键是选用被测非电量(或电量)的标准信号发生器和。
18、传感器的频率响应特性，必须在所测信号频率范围内，保持条件。
19、为了提高检测系统的分辨率，需要对磁栅、容栅等大位移测量传感器输出信号进行_ 。
20、传感器的核心部分是。
21、在反射参数测量中，由耦合器的方向性欠佳以及阻抗失配引起的系统误差是。
22、传感器在输入按同一方向连续多次变动时所得特性曲线不一致的程度称为。
二、判断题：1、灵敏度高、线性误差小的传感器，其动态特性就好。
（）2、测量系统的灵敏度要综合考虑系统各环节的灵敏度。
（）3、测量的输出值与理论输出值的差值即为测量误差。
传感器技术应用与应用
七、传感器的基本特性
传感器的基本特性一般是指传感器的输出与输入之 间的关系，有静态和动态之分。通常是以建立数学 模型来体现的，为了简化传感器的静、动态特性， 可以分开来研究。
1．传感器的静态特性
静态特性是指在静态信号作用下，传感器输出与 输入量间的一种函数关系，其静态特性可表示为
y=a0+a1x+a2x2+…+anxn
% | y max | 100%
L
y max
（1-4）
图1-2 传感器的线性度误差
图1-3 传感器的重复性
（3）重复性 重复性表示传感器在输入量按同一方向作全量程 连续多次变动时所得到的特性曲线的不一致程度， 如图1-3所示，用公式表 示为
x%
mmax ymax
（1-5）
式中，⊿mmax取⊿ m1、 ⊿ m2中最大的计算，ymax为满 量程输出值。
可靠性程度，引入精确度这个等级概念，用A表示，
它表示允许的最大绝对误差与满度量程的比值的百
分数，即
A A 100%
ymax
（1-8）
式中 A——传感器精确度； ⊿ A——测量范围内允许的最大绝对误差； ymax ——满度量程输出值。
常用的档次为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0、5.0。例如，0.5级的仪表表 示其允许的最大使用误差为0.5%。
三、传感器的发展趋势
1．新材料的开发、应用
如：半导体材料 、功能陶瓷材料 、功能金属、功能 有机聚合物、非晶态材料、固体材料及薄膜材料等， 都可进一步提高传感器的产品质量，降低生产成本。
2．新工艺、新技术的应用 将半导体的精密细微加工技术应用在传感器的制造中， 可极大提高传感器的性能指标，并为传感器的集成化、 超小型化提供技术支撑。借助半导体的蒸镀技术、扩 散技术、光刻技术、静电封闭技术、全固态封接技术， 也可取得类似的功效。
传感器的基本原理
传感器的基本原理
传感器是一种能够将物理量转化为电信号的装置，广泛应用于工业自动化、环境监测、医疗设备等领域。
传感器的基本原理可以归纳为以下几种：
1. 电阻传感器：电阻传感器是利用电阻值的变化来测量被测量物理量的一种传感器。
一般通过材料的形变、温度变化等引起电阻值的变化来获取被测量物理量的信息。
2. 电容传感器：电容传感器是利用电容值的变化来感知被测量物理量的一种传感器。
通过改变电容板之间的距离、介质的介电常数或电极面积等方式，感知与被测量物理量相关的电容值的变化。
3. 压力传感器：压力传感器是利用物体受到的应力或压力变化来感知被测量物理量的一种传感器。
它利用应变电阻、电容或半导体等元件的变化来测量被测量物理量（如液体或气体的压力）对传感器的压力作用。
4. 温度传感器：温度传感器是利用温度对物质性质的影响来测量被测量物理量的一种传感器。
通过利用热电效应、热敏电阻、热敏二极管等方式来感知与被测量物理量相关的温度变化。
5. 光传感器：光传感器是利用光对材料的激发或阻碍来获取被测量物理量的信息的一种传感器。
它可以通过光敏电阻、光敏二极管、光电晶体管等元件来感知光照强度或光频率等与被测量物理量相关的信息。
总的来说，传感器的基本原理是通过测量物理量与传感器内部特定元件（如电阻、电容、压力感应芯片等）之间的关系来实现对被测量物理量的感知和测量。
不同类型的传感器在测量原理和应用领域上都有所特点，但其基本原理都遵循物理量转化为电信号的原理。
参考答案传感器及应用第三版习题册
模块一传感器的基本知识课题1 传感器的认识一、填空题1.传感器技术2.非电量信息3.敏感元件；传感器元件；测量电路4.物理效应5.传感器二、判断题1.√2.√3.×4.×5.√三、名词解释1.敏感元件是传感器中将被测量转换成与其有确定关系的、更易于转换的非电量的元件。
如很多称重传感器，先将重力转化成位移，位移更易于转换和检测。
2.传感元件是将传感器中的敏感元件转换的非电量进一步转换成电量，便于信号采集的元件。
如很多称重传感器，敏感元件先将重力转换成位移，传感元件再将位移转换成电阻变化，经检测电路成为便于测量的电压信号或电流信号。
四、简答题1.在信号检测和自动化控制系统中，传感器用于接收各种外部环境信息，其作用类似于人的感官，例如光敏传感器的作用类似视觉器官，气敏传感器的作用类似嗅觉器官。
2.传感器种类多种多样，比较常用的分类方法有三种：○1按传感器测量的物理量分类，可分为温度传感器、压力传感器、流量传感器、位移传感器等。
○2按传感器工作原理分类，可分为电阻传感器、电容传感器、电感传感器、光电传感器等。
○3按传感器输出信号的性质分类，可分为开关型传感器、模拟型传感器、数字型传感器。
3.传感器测量转换电路将传感元件输出的幅度很小且混杂有干扰信号的信号转换成为具有最佳特性的、线性化的电信号，并放大成易于测量、处理的电信号，如电压、电流、频率等。
五、综合应用题1.答案要点：一辆中级轿车中装有上千种传感器，以保证汽车的动力性、安全性、舒适性等。
当速度传感器感受到汽车速度为零时，输出信号使得汽车刹车启动，实现自动启停功能；汽车碰撞时，冲击传感器感受到冲击，输出信号将气囊打开，保护驾驶员的安全性。
温度传感器能够使汽车内部环境舒适宜人，保证驾驶员及乘坐人员的舒适性。
2.答案要点：机器人能看到障碍物，它可能用了图像传感器，类似于相机中的图像传感器，可以记录图像、可以识别图像。
课题2 传感器的技术指标一、填空题1.真实值2.线性度；迟滞；重复性3.最小变化4.动态响应时间；频率响应范围5.线性度；迟滞；重复性二、判断题1.×2.√3.√4.√5.√三、名词解释1.传感器的静态特性是指传感器的输入信号不随时间变化，或随时间缓慢变化时，传感器的输入与输出的对应关系。
高二传感器知识点总结
高二传感器知识点总结一、传感器的基本概念传感器是一种能够感知周围环境并将感知到的信息转化为电信号或其他形式信号的器件。
传感器在工业自动化、智能家居、医疗设备、汽车工业等领域都有广泛的应用，对于提高生产效率、改善生活质量有着重要的作用。
二、传感器的分类1. 按照测量物理量分类传感器根据其测量的物理量不同可以分为温度传感器、压力传感器、光敏传感器、湿度传感器、力传感器、位移传感器等多种类型。
2. 按照传感原理分类传感器还可以按照其传感原理不同进行分类，常见的传感原理包括电阻传感器、电容传感器、电感传感器、霍尔传感器、红外线传感器、激光传感器等。
3. 按照传感器的工作原理分类按照传感器的工作原理可以分为接触式传感器和非接触式传感器两种。
接触式传感器需要直接接触被测物体，而非接触式传感器可以通过无线、光学或者声波等方式进行测量。
三、传感器的特点1. 灵敏度高传感器能够感知到微小的变化，具有高的灵敏度。
2. 可靠性高传感器具有良好的稳定性和可靠性，能够长时间稳定工作。
3. 多功能性强传感器可以感知多种物理量，具有多功能性。
4. 体积小、重量轻传感器通常体积小、重量轻，便于安装和携带。
5. 自动化程度高传感器可以实现自动检测和自动控制，有助于提高生产效率。
四、传感器的应用1. 工业自动化传感器在工业自动化领域有着广泛的应用，可以用于测量温度、压力、液位、流量等参数，实现设备的自动化控制。
2. 智能家居在智能家居领域，传感器可以应用于智能灯光控制、温湿度监测、门窗开关检测等方面，提高生活的便利性和舒适性。
3. 医疗设备在医疗设备领域，传感器可以用于心率监测、血压监测、血糖监测等，为医疗人员提供重要的生理参数。
4. 汽车工业在汽车工业中，传感器可以用于车速测量、车重检测、发动机温度检测等，提高车辆的性能和安全性。
五、传感器的未来发展趋势1. 多功能集成传感器未来发展趋势是实现多功能集成，将多种传感功能整合在一个器件中，提高传感器的智能化和多功能性。
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5513201 第一章 第19页
传感器原理
传感器的分类
湖南· 长沙
9/27/2018
传感器原理
1、按被测物理量分类 如：输入量为温度、压力、位移、速度、加速度、 湿度等 加 温 压 位 速 速 湿 度 力 移 度 度 度 传 传 传 传 传 传 感 感 感 感 感 感 器 器 器 器 器 器
5513201
传感器的基本特性——输出量与输入量之间的关系 静态特性——输入量为常量或缓慢变化时即 被测量处于稳定状态，不随时间变化
表示静态特性的主要参数：线性度、灵敏度、分辨 力、迟滞
5513201
传感器原理
第一章 第33页
传感器的基本特性 （ 1）线性度
湖南· 长沙
传感器原理
线性度是传感器的输出与输入之间成线性关系 的程度。
传感器原理
随着科学技术的发展，人体感官所获取的信息，已经不能 满足日常生活生产的需要。于是，就研制了各种传感器。
湖南· 长沙
传感器原理
1、楼道声光控灯
有声音和晚上的时候，灯 才点亮。 2、电饭锅 锅内温控材料的温度达到 一定温度时，温控开关启 动停止加热。
5513201
传感器原理
湖南· 长沙
传感器原理பைடு நூலகம்
指纹传感器
透光率传感器
温度传感器
传感器技术的应用
湖南· 长沙3、楼宇控制与安全防护上的应用
传感器原理
为使建筑物成为安全、健康、舒适、温馨的生活、工作环境， 并能保证系统运行的经济性和管理的智能化。在楼宇中应用了许 多测试技术，如闯入监测、空气监测、温度监测、电梯运行状况。 图示为某公司楼宇自动 化系统。该系统分为： 电源管理、安全监测、 照明控制、空调控制、 停车管理、水/废水管理 和电梯监控。
5513201
传感器原理
第一章 第16页
传感器的组成
湖南· 长沙
9/27/2018
传感器原理
非电量
敏感元件
转换元件
测量电路 电量
辅助电源 转换元件：将敏感元件感受的非电量直接转换为 电量。 并非所有的传感器都包括敏感元件和转换元件 （热敏电阻，压电晶体，热电偶，光电器件）
5513201
传感器原理
第一章 第17页
非线性误差
非线性补偿
5513201
传感器原理
传感器的基本特性
湖南· 长沙
传感器原理
灵敏度
灵敏度是指传感器在稳态下的输出变化值与输入变化值 之比，用S、K来表示： 提高灵敏度，
可得到较高的 测量精度。但 灵敏度愈高， ΔX——在稳态下传感器的输入变化量。 测量范围愈窄， ΔY——在稳态下传感器的输出变化量； 稳定性也往往 愈差。
5513201
传感器原理
第一章 第23页
传感器的分类
湖南· 长沙
9/27/2018
传感器原理
3、按工作原理分类
① 应变式传感器 ② 电容式传感器 ③ 电感式传感器 ④ 压电式传感器 ⑤ 热电式传感器 ……
5513201
传感器原理
第一章 第24页
传感器的分类
湖南· 长沙
9/27/2018
传感器原理
3、电子称
很快称出物体质量。
4、电子温度计 能精确测出人的体温，人 在不同体温时。发射的红 外线强度不同。
5513201
传感器原理
湖南· 长沙
传感器原理
5、电熨斗
达到一定温度时，自动断电
6、自动门 当人靠近时，自动开门
5513201
传感器原理
湖南· 长沙
传感器原理
7、话筒 将声音放大后输出。 声波作用在振膜上引 起振动，从而改变两 极板间电容量的变化， 引起极板上电荷 量的 改变，电荷量随时间 变化形成高变电流， 流经电阻R上在两端 产生压降，在经过放 大器输出高变信号 8、自动报警器 车的遥控钥匙
5513201
传感器原理
第一章 第6页
任务一
湖南· 长沙
认识传感器
传感器原理
想一想： 手机哪些功能与传感器有关？
序号 功能用途
1 2 屏幕自由旋转 计数器功能
描述
可以切换手机的横屏与竖屏方向 计算出人所移动的步数
3
4
屏幕自动关屏
自动亮度调节
通话时屏幕接近耳朵就黑屏
不同光线时，自动调节手机亮度
5513201
5513201
传感器原理
传感器的分类
湖南· 长沙
9/27/2018
传感器原理
3、按工作原理分类 传感器的测量原理主要是依据物理学各种定律 和效应以及化学原理和固体物理学理论。
如：根据变电阻的原理，相应的有电位计式、 应变式传感器；
根据变磁原理工作的有电感式、差动变压 器式、电涡流式等传感器。 根据半导体有关理论，则相应的有半导体力 敏、热敏、光敏、气敏等固态传感器。
湖南· 长沙 2、在家用电器上的应用
传感器原理
传感器原理
全自动洗衣机中的传感器： 衣物重量传感器 全自动洗衣机中的传感器： 衣质传感器 衣物重量传感器 水温传感器 衣质传感器 水质传感器 水温传感器 透光率光传感器 (洗净度) 水质传感器 液位传感器 透光率光传感器(洗净度) 温湿度传感器 电阻传感器 (衣物烘干检测) 液位传感器 5513201 电阻传感器(衣物烘干检测)
传感器原理
第一章 第20页
传感器的分类
湖南· 长沙
传感器原理
物理传感器主要是利用被测物理量变化时，敏感元件的电 学量发生明显变化的特性制成的。
5513201
传感器原理
传感器的分类
湖南· 长沙
传感器原理
化学传感器主要是利用把化学物质的成分、浓度等化学量转 换为电学量的敏感元件制成的。
生物型传感器是利用生物体组织的各种生物、化学与物理效 应制成的，如酶传感器、免疫传感器。 目前，传感器已经深入到了日常生活、生产、科学研究、 军事技术等各个领域。
传感器的定义
湖南· 长沙
9/27/2018
传感器原理
传感器是电子器件（测量装置）
传感器是将外界各种非电量转变为电量的电子器件 温度、 亮度、 重量、 流量、 压力、 磁场、 加速度、…… 电压、 电流、 电荷、 电阻、 电容、 电感、 电动势、……
(物理量、化学量、生物量)
非电量
传感器
5513201
5513201
传感器原理
湖南· 长沙
传感器原理
9、酒精测试仪
10、自动干手器
5513201
传感器原理
任务二
湖南· 长沙
了解传感器的基本知识 传感器原理
想一想：家里的哪些电子产品与传感器有关呢？
电子热水器、电视机、冰箱、煤气、炉具、手机、车、麦克风等
5513201
传感器原理
任务二 了解传感器的基本知识
电量
传感器原理
按照一定的规律
第一章 第14页
传感器的定义
湖南· 长沙
传感器原理
5513201
传感器原理
传感器的组成
湖南· 长沙
9/27/2018
传感器原理
非电量
敏感元件
转换元件
测量电路 电量
辅助电源
敏感元件：直接感受被测非电量，并将它转换成易测量 的物理量的预变换装置。 敏感元件也叫变换器、检测器、探测器 弹性元件——敏感元件 也叫弹性敏感元件 （应变片、铂电阻）
5513201
传感器原理
第一章 第26页
传感器技术的应用
9/27/2018
湖南· 长沙 1、自动检测与自动控制系统的应用
传感器原理
在电力、冶金、石化、化工等流程工业中，通常 建立24小时在线监测系统。质量检测等。
石化企业输油管道、储 油罐等压力容器的破损 和泄露检测。
传感器原理
5513201
传感器技术的应用
4、按结构型和物性型分类 结构型 主要是通过机械结构的几何形状或尺寸的变化 将外界被测量转换为相应电阻、电感、电容等物 理量的变化，从而检测出被测量信号。这种传感 器目前应用的最为普遍。 物性型 利用某些材料本身物理性质的变化而实现测量。 它是以半导体、电介质、铁电体等作为敏感材 料的固态器件。
传感器的组成
湖南· 长沙
9/27/2018
传感器原理
example
图是一种气体压力传感器的示意图。膜盒2的下半部 与壳体1固接，上半部通过连杆与磁芯4相连，磁芯4置于 两个电感线圈3中，后者接入转换电路5。 膜盒就是敏感元件，其外部与 大气压力相通，内部感受被测压 力，当压力变化时，引起膜盒上 半部移动，即输出相应的位移量。 转换元件是可变电感线圈3， 它把输入的位移量转换成电感的 变化。
5513201
烟雾传感器
亮度传感器
红外人体探测器
传感器原理
4、传感器在机器人上的应用
湖南· 长沙
传感器原理
机器人中的传感器
转动/移动位置传感器、 力传感器、 视觉传感器、 听觉传感器、 接近距离传感器、 触觉传感器、 热觉传感器、 嗅觉传感器。
5513201
传感器原理
5 、医疗上的应用
湖南· 长沙
传感器给我们的生活带来了很多的便利和帮助
5513201
传感器原理
第一章 第2页
9/27/2018
湖南· 长沙
传感器原理
人体器官就是一个天然的 传感器 人们通过五官来感受外界事 物的变化
• • • • •
眼（视觉） 耳（听觉） 鼻（嗅觉） 皮肤（触觉） 舌（味觉）
感知外界信息
→
大脑
→
肌体
5513201
5513201 第一章 第25页