传感器
传感器概述
dy(t ) y(t ) x(t ) dt
1.2 传感器的一般特性
(1)一阶传感器的单位阶跃响应
一阶传感器单位阶跃响应的通式：
dy(t ) y(t ) x(t ) dt
式中 x(t ) 、 (t ) 分别为传感器的输入量和输出 y 量，均是时间的函数，表征传感器的时间常数， 具有时间“秒”的量纲。 一阶传感器的传递函数：
1.1 基本概念
附：传感器组成示意图
敏感元件的输出作 为转换元件的输入
被测量
敏感 元件
转换 元件
转换 电路
电量
直接感受被测量
转化为电量参数
传感器组成示意图
1.1 基本概念
1.1.3 传感器的分类
物质定律如虎克定律 F = k x主要由物 质的性质决定
按工作机理分类 可分为物理型、化学型、生物型 按构成原理又分为：结构型、物性型和复合型三大类 无源传感器 按能量的转换分类 场的定律，如电场、磁场、物质场主 要由其结构参数决定 可分为能量控制型和能量转换型 按输入量分类 有源传感器 常用的有机、光、电和化学等传感器 按输出信号的性质分类 可分为模拟式传感器和数字式传感器
1.2 传感器的一般特性
以动态测温的问题为例说明传感器动态特性。 在被测温度随时间变化或传感器突然插入被测 介质中以及传感器以扫描方式测量某温度场的 温度分布等情况下，都存在动态测温问题，如 图所示:
动态测温
1.2 传感器的一般特性
传感器的种类和形式很多，但它们一般可以 简化为一阶或二阶系统。 高阶可以分解成若干个低阶环节。 对于正弦输入信号，传感器的响应称为频率 响应或稳态响应；对于阶跃输入信号，则称 为传感器的阶跃响应或瞬态响应。
《传感器介绍》课件
压力传感器
用于测量液体或气体的压力， 广泛应用于汽车、工业和医疗 设备。
光线传感器
测量光的强度和光谱，用于照 明、自动化和电子设备。
位置传感器
检测物体的位置和运动，用于 机器人、船舶和航空航天领域。
传感器如何工作？
1
传感器的基本原理
传感器利用物理、化学或其他原理感知并测量外部量，如电阻、电流或频率。
什么是传感器？
传感器是一种能够感知并测量外部物理量、化学量或其他特定信息的器件。 它们可靠地将这些信息转换为与之相关的电信号或数字信号，用于监测、控 制和应用。
传感器的应用
温度传感器
用于监测和控制温度，广泛应 用于工业、医疗和家居领域。
湿度传感器
测量空气中的湿度，用于气象、 农业和建筑领域的监测和控制。
1 传感器的作用
2 传感器的应用
传感器起着感知和测量外部信息的关键作用， 为现实世界与数字世界的交互提供基础。
传感器应用广泛，涵盖温度、湿度、压力、 光线等多个领域，为各行各业提供关键数据。
3 传感器的原理
传感器基于不同的物理或化学原理工作，将 外部信息转换为电信号或数字信号。
4 传感器的未来
传感器的发展将继续创新和突破，促进科技 和社会的进步与发展。
传感器的未来发展
传感器的发展趋势
新型传感器技术的出现，如纳 米传感器和柔性传感器，将拓 展传感器应用的边界。
传感器的应用前景
智能城市、医疗健康、工业自 动化等领域将成为传感器应用 的重点开发方向。
传感器的未来发展方向
传感器将更加小型化、智能化， 并融合其他技术，实现更广泛 的应用和更高的性能。
总结
Байду номын сангаас
对传感器的认识
对传感器的认识传感器是一种能够将物理量转化为电信号的装置，它可以感知周围环境的变化，并将这些变化转化为电信号，以便于计算机或其他设备进行处理和分析。
传感器的应用范围非常广泛，涉及到工业、医疗、农业、环保等多个领域。
在本文中，我们将对传感器的认识进行详细的介绍。
一、传感器的种类传感器的种类非常多，根据其测量的物理量不同，可以分为以下几类：1. 温度传感器：用于测量物体的温度，常见的有热电偶、热敏电阻等。
2. 压力传感器：用于测量物体的压力，常见的有压力传感器、压力变送器等。
3. 光学传感器：用于测量光的强度、颜色等，常见的有光电二极管、光敏电阻等。
4. 电磁传感器：用于测量电磁场的强度、方向等，常见的有霍尔传感器、电感传感器等。
5. 气体传感器：用于测量气体的浓度、压力等，常见的有气体传感器、气体检测器等。
6. 液体传感器：用于测量液体的流量、压力等，常见的有流量传感器、液位传感器等。
二、传感器的工作原理传感器的工作原理基本上都是将物理量转化为电信号，然后通过电路进行处理和分析。
以温度传感器为例，它的工作原理是利用热电效应，将温度转化为电信号。
当两个不同金属的接触处受到温度变化时，会产生电势差，这个电势差就是温度传感器输出的电信号。
三、传感器的应用传感器的应用非常广泛，下面列举几个常见的应用场景：1. 工业自动化：在工业生产中，传感器可以用于测量温度、压力、流量等参数，以便于控制生产过程，提高生产效率和质量。
2. 医疗设备：在医疗设备中，传感器可以用于测量患者的体温、心率、血压等参数，以便于医生进行诊断和治疗。
3. 农业领域：在农业领域，传感器可以用于测量土壤湿度、温度、光照强度等参数，以便于农民进行农作物的种植和管理。
4. 环保领域：在环保领域，传感器可以用于测量空气质量、水质等参数，以便于监测环境污染情况。
四、传感器的发展趋势随着科技的不断发展，传感器也在不断地发展和创新。
未来的传感器将具有以下几个特点：1. 小型化：未来的传感器将越来越小，可以嵌入到更多的设备中，以便于实现更多的功能。
传感器种类大全
传感器种类大全一、光学传感器光学传感器利用光的特性来探测物体的性质或运动。
典型的光学传感器包括光电二极管（photodiode）、光电晶体管（phototransistor）、激光传感器等。
二、压力传感器压力传感器可以测量物体受力的压力大小，常用于工业控制、医疗设备等领域。
常见的压力传感器包括压阻式传感器、电容式传感器、压电传感器等。
三、温度传感器温度传感器用于测量物体的温度，广泛应用于恒温控制、气象观测等领域。
常见的温度传感器有热敏电阻、热电偶、红外线温度传感器等。
四、湿度传感器湿度传感器用于测量空气或物体中的湿度水分含量，对于农业、气象等领域有重要作用。
典型的湿度传感器有电容式湿度传感器、电阻式湿度传感器等。
五、加速度传感器加速度传感器可以测量物体的加速度和振动情况，广泛应用于运动检测、车辆安全等领域。
常见的加速度传感器有压电式传感器、MEMS加速度传感器等。
六、液位传感器液位传感器可以用于测量液体或粉体物料的液位高度，常见于工业控制、化工等领域。
典型的液位传感器有浮子式传感器、电容式传感器、超声波液位传感器等。
七、位置传感器位置传感器用于测量物体的位置或运动信息，适用于机器人、GPS导航等领域。
常见的位置传感器有编码器、光电开关、GPS接收机等。
八、气体传感器气体传感器可以检测环境中各种气体的浓度，常用于空气质量监测、工业安全等领域。
典型的气体传感器包括气体探测器、电化学传感器、红外吸收传感器等。
九、力传感器力传感器可用于测量物体受力大小，广泛应用于起重机、材料测试等领域。
常见的力传感器包括应变式传感器、压力传感器等。
十、声音传感器声音传感器用于检测环境中的声音波动，常见于语音识别、安防监控等场景。
典型的声音传感器有麦克风传感器、声卡传感器等。
以上便是一些常见的传感器种类，它们在不同领域发挥着重要作用，推动着科技的不断进步。
高中物理--传感器
C. 物体M不动时，电路中没有电流
D. 物体M不动时，电压表没有示数
2、热电传感器
热电传感器是利用热敏电阻的阻值会随温度的变化而变化的原理制成的，
如各种家用电器（空调、冰箱、热水器、饮水机、电饭煲等）的温度控制、火
警报警器、恒温箱等。
例5：如图是一火警报警的一部分电路示意图。其中R2 为用半导
器。其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性
膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体
的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号 转变为电信号。下列说法正确的是
(B
)
A 该传感器是根据电流的磁效应工作的
B 该传感器是根据电磁感应原理工作的
C 膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变
D 膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势
受热时电阻值小，ab间电流大，电磁继电器磁性强，衔铁与下触点接 触，电铃响。
①将热敏电阻、小灯泡、学生用电源、滑动变阻器、开关串联接入继电器的a、b 端，如图示：
②将学生用电源与绿灯泡分别接入c、e之 间。
③将学生用电源与电铃分别接入c、d、之 间。
t° 变式：提高灵敏度，应该如何调节
滑动变阻器？
a bc d e
①风力大小F与θ的关系式； F=Mg·tanθ①
②风力大小F与电流表示数I/ 的关系式。思路？ tanθ=L//h②
I/=E/[R0+k(L-L/）] ③ E=I(R0+kL) ④ ③由此①装到置④所得测：F定 的Mhg最• (大kL风 Rk力0I)(/ 是I / 多I )少⑤？
F Mg L ⑥ 两种理解
例7.如图示，将一光敏电阻连入多用电表两表笔上，将多用电表的
名词解释传感器
名词解释传感器传感器是一种可以检测到一定范围内外部信号、环境及机体内部状态信号的装置，并将其转换成有意义的信号输出。
在不同的领域，传感器又有不同的名称。
例如，生理传感器也被称为生理感应器或生化感应器，测量物理量的传感器又叫物理传感器或物理变送器，检测声音和电信号的传感器又叫声音电气传感器或声音变送器。
传感器可以分为三大类：物理传感器、生理传感器和化学传感器。
物理传感器是指能够检测物理参量，如温度、湿度、压力、流量和光线等物理量的传感器。
生理传感器是指能够检测身体内部信号的传感器，如血氧饱和度、血压、心电图和脑电图等生理量的传感器。
化学传感器是指能够检测外部环境的化学参量的传感器，如气体浓度和含硫量等化学参量的传感器。
传感器本质上是信息转换器，能够将被测物理量、生理量或化学量，由物理参量转换为有意义的电学信号，并输出给控制器或显示系统进行处理，以实现对外部信息、环境及机体内部状态的检测和控制。
传感器可以根据用途分为两大类：检测型传感器和控制型传感器。
检测型传感器是指能够检测到某种信号的传感器，它们能够输出一定的电学信号，以满足控制系统对信号的要求；控制型传感器是指能够控制外部环境的传感器，它们能够根据检测到的信号，对外部环境施加一定的控制，以实现需要的目的。
传感器可以穿戴，也可以安装在微型电子设备中，能够在一定范围内检测到信号、环境及机体内部状态，并将其转换成有意义的信号输出。
由于它具有小型、节能、准确度高等优势，传感器在工业自动化、汽车科技、航空航天科技、生物技术、医疗健康、物联网、机器人等领域都有广泛的应用，它们不仅能够大大提高设备的工作效率，还能保证设备运行的稳定性和安全性。
目前，随着技术进步，人们正在开发更先进的传感器，以满足不断发展的科技对更多信号和环境的检测需求。
例如，高灵敏度传感器、节能传感器、多功能传感器、高速传感器等都在不断涌现，未来的传感器将有可能更加智能、功能更强大。
综上所述，传感器是一种可以检测到外部信号、环境及机体内部状态信号的装置，它们能够将被测物理量、生理量或化学量，由物理参量转换为有意义的电学信号，实现对外部信息、环境及机体内部状态的检测和控制。
常用传感器及芯片
常用传感器及芯片摘要：一、传感器概述1.传感器定义与作用2.传感器的分类二、常见传感器介绍1.温度传感器2.湿度传感器3.压力传感器4.光线传感器5.距离传感器6.指纹传感器三、传感器与芯片的关联1.传感器芯片的定义与作用2.常见传感器芯片的类型与特点四、传感器在我国的应用与发展1.我国传感器产业的现状2.我国传感器产业的发展趋势五、传感器在未来的展望1.新型传感器的研发与应用2.传感器在物联网、人工智能等领域的潜力与应用正文：一、传感器概述传感器是一种能够感受到被测量的信息，并按照一定的规律转换成可用输出的器件或装置。
它在我们日常生活中有着广泛的应用，如智能家居、健康医疗、工业生产等。
传感器可以按照不同的分类标准进行分类，如工作原理、测量种类等。
二、常见传感器介绍1.温度传感器：用于测量环境或物体的温度，如热电偶、热敏电阻等。
2.湿度传感器：用于测量环境或物体的湿度，如电容式湿度传感器等。
3.压力传感器：用于测量物体所受到的压力，如硅压阻式压力传感器等。
4.光线传感器：用于测量环境的光线强度，如光敏电阻、光电二极管等。
5.距离传感器：用于测量物体之间的距离，如红外距离传感器、超声波距离传感器等。
6.指纹传感器：用于采集指纹信息，如电容式指纹传感器、光学指纹传感器等。
三、传感器与芯片的关联传感器芯片是将传感器与微处理器、信号处理器等集成在一起的芯片。
它能够实现对传感器的数据采集、处理和传输等功能。
常见的传感器芯片有单片机、微控制器、ASIC 等。
四、传感器在我国的应用与发展我国传感器产业经过多年的发展，已经形成了一定的产业规模和体系。
然而，与发达国家相比，我国传感器产业在技术水平、产品质量等方面仍有一定差距。
未来，我国传感器产业将加大研发投入，提高产业整体水平，以满足国家经济和科技发展的需求。
五、传感器在未来的展望随着科技的进步，新型传感器不断研发成功并投入应用，如量子传感器、生物传感器等。
传感器分类及20种常见传感器
传感器分类及20种常见传感器目录1.常用传感器的分类 (1)1.1.按被测物理量分类 (1)1.2.按工作的物理基础分类 (2)2. 20种常见的传感器 (2)2. 1. 温度传感器(TemPeratUreSenSor)： (2)2. 2. 湿度传感器(HUmidity Sensor) ： (2)2. 3. 光敏传感器(Light Sensor)： (2)2. 4. 声音传感器(SoUnd Sensor) ： (3)2. 5. 压力传感器(PreSSUre Sensor)： (3)2. 6. 位移传感器(PoSition Sensor)： (3)2. 7.加速度传感器(ACCelerometer)： (3)2. 8. 磁感应传感器(MagnetiC Sensor) ： (4)2. 9. 接近传感器(ProXirnity Sensor) ： (4)2. 10. 电容传感器(CaPaCitiVe Sensor)： (4)2. 11. 气体传感器(GaSSenSor)： (5)2. 12. 颜色传感器(ColOrSenSor)： (6)2. 13. 生物传感器(BiOIogiCaISenSor)： (7)2. 14. 速度传感器(SPeedSenSor)： (8)2. 15. 重量传感器(WeightSenSor)： (9)2. 16. 红外传感器(InfraredSenSor)： (9)2. 17. 压敏传感器(PreSSUre-SenSitiVeSenSOr)： (10)2. 18.射频识别传感器(RFlD)： (11)2. 19. 光电传感器(PhotOdeteCtOr)： (13)2. 20.位角传感器(AngUIar Position Sensor)： (14)1.常用传感器的分类Ll.按被测物理量分类机械量：长度、厚度、位移、速度、加速度、转数、质量，重量、力、压力、力矩;声：声压、噪声;温度：温度、热量、比热;磁：磁通、磁场;光：亮度、色彩。
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基于热释电红外传感器（D203S）的课程实验设计
第四组
目的：
利用D203S接收运动人体发出的红外线信号，通过外接电路每当有人通过时，指示灯就闪烁一次并且数码管就计一次数。
团队：
组长：朱永民20113943 程再兴20113959
组员：徐可乐20113939 刘旺20113937 刘夏宏20113938 刘阳20113936 李凯20113951 萧兆鑫20113953
分数分配：每人5分
热释电红外传感器（D203S）简介：
D203S由一种高热电系数的材料，如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2*1mm的探测元件。
在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。
由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。
为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜，它和放大电路相配合，可将信号放大70分贝以上，这样就可以测出10~20米范围内人的行动。
菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理，在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”，以提高它的探测接收灵敏度。
当有人从透镜前走过时，人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”，这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而强其能量幅度。
人体辐射的红外线中心波长为9~10--um，而探测元件的波长灵敏度在0.2~20--um范围内几乎稳定不变。
在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为
7~10--um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。
热释电红外传感器在结构上引入场效应管，其目的在于完成阻抗变换。
由于热电元输出的是电荷信号，并不能直接使用，因而
需要用电阻将其转换为电压形式。
故引入的N沟道结型场效应管应接成共漏形式来完成阻抗变换。
热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。
设计时应将高热电材料制成一定厚度的薄片，并在它的两面镀上金属电极，然后加电对其进行极化，这样便制成了热释电探测元。
由于加电极化的电压是有极性的，因此极化后的探测元也是有正、负极性的。
该传感器将两个极性相反、特性一致的探测元串接在一起，目的是消除因环境和自身变化引起的干扰。
它利用两个极性相反、大小相等的干扰信号在内部相互抵消的原理来使传感器得到补偿。
对于辐射至传感器的红外辐射，热释电传感器通过安装在传感器前面的菲涅尔透镜将其聚焦后加至两个探测元上，从而使传感器输出电压信号。
制造热释电红外探测元的高热电材料是一种广谱材料，它的探测波长范围为0.2-20um。
为了对某一波长范围的红外辐射有较高的敏度，该传感器在窗口上加装了一块干涉滤波片。
这种滤波片除了允许某些波长范围的红外辐射通过外，还能将灯光、阳光和其它红外辐射拒之门外。
优点：本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小，隐蔽性好。
价格低廉。
缺点：
◆容易受各种热源、光源干扰
◆被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探头接收。
◆环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降，有时造成
短时失灵。
抗干扰性：
①防小动物干扰：探测器安装在推荐的使用高度，对探测范围内地面上的小动物，一般不产生报警。
②抗电磁干扰：探测器的抗电磁波干扰性能符合GB10408中4.6.1要求，一般手机电磁干扰不会引起误报。
③抗灯光干扰：探测器在正常灵敏度的范围内，受3米外H4卤素灯透过玻璃照射，不产生报警。
红外线热释电传感器对人体的敏感程度还和人的运动方向关系很
大。
红外线热释电传感器对于径向移动反应最不敏感,而对于横切方向(即与半径垂直的方向)移动则最为敏感.在现场选择合适的安装位
置是避免红外探头误报、求得最佳检测灵敏度极为重要的一环。
注意事项：检测器应避开日光、汽车头灯、白炽灯直接照射，也不能对着热源(如暖气片、加热器)或空调，以避免环境温度较大的变化而造成误报；检测器安装必须牢固，避免因风吹晃动而造成误报；传感器表面不允许用手摸；光学透镜外表面要定期用湿软布或棉花擦净，避免尘土影响灵敏度；安装高度2m。
要特别提出的是该检测器电路板在工厂已调试好，保证检测距离大于6m。
若整个报警系统有问题，请不要调整或改动这部分电路，
否则检测距离就不能保证。
设计原理：
基于热释电红外传感器的基本原理，我们采用了利用传感器的红外感应，来制作一个计数器。
简单来说就是在利用传感器在周围有无红外辐射时得到两个不同的状态，再将这两种状态用电路元件转换成电信号，再通过放大器放大这两种电信号的细微差别，电信号的波动再连接到计数器上，从而达到计数的目的。
设计原理图：
设计实物图：
设计选择总结：
我们考虑到：
1、本课程后面有涉及到D203S的相关内容，我们选择这一课题可以加深我们对其的了解，便于更好的学习。
2、D203S现在的注意内容还局限于人体探测，我们想在此上有更大的突破，使其像多功能、高可靠、高灵敏度、高分辨率发展，选择这一课题也可以使我们打下一些基础。
因此，总的来说我们的选题还是比较具有代表性和目的性的。
设计过程总结：
1、开始时，没有找到好的切入点，有点盲目的去找资料、做设计，结果最后发现做了空功夫。
（做好规划）
2、本来很简单的东西，到自己手上就发现其实难度还是挺大的，需要多加练习。
（实际操作）
3、完成后，大家因为分工不同，收获也不一样，但无疑的是，都从中学到了很多东西。
团队总结：
1、要有明确的分工，并且要求责任到人。
2、团队可以有不同的声音，但是最终拍板的人只能有一个。
3、各方面都必须有精通的人，但团队的每个人都应该会做其他方面的工作。