04第四章 传感器
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第四篇力敏传感器
第四章力敏传感器教学目标：1．了解弹性敏感元件的特性和要求。
2．了解几种常用测力称重传感器的特点、3．掌握电阻应变效应及半导体的压阻效应4．了解电桥电路的作用。
5．掌握单臂、双臂和全桥测量电路的异同点。
6．理解压电式传感器的工作原理。
了解它的特点。
7．了解它们的应用。
力敏传感器是使用很广泛的一种传感器。
它是生产过程中自动化检测的重要部件。
它的种类很多，有直接将力变换为电量的如压电式、压阻式等，有经弹性敏感元件转换后再转换成电量的如电阻式、电容式和电感式等。
它主要用于两个方面：测力和称重。
本章介绍电阻应变式传感器、压阻式和压电式传感器。
§4-1（传感器中的）弹性敏感元件一、弹簧管压力表的组成：（如图4-1）图4-1弹簧管压力表的组成框图弹簧管——弹性敏感元件：将输入压力转换成自身的变形量（应变、位移或转角）。
二、弹性元件的基本特性：1．变形：物体在外力作用下改变原来尺寸或形状的现象。
2．弹性：物体因受外力作用而产生变形，外力去掉后又恢复原状的特性。
3．弹性元件：具有弹性变形特性的物体。
4．弹性变形：弹性元件受外力作用而产生的变形。
5．弹性特性：作用在元件上的外力与相应变形（应变、位移或转角）之间的关系。
（1）刚度：弹性元件产生单位变形所需的力。
（2）灵敏度：在单位力作用下弹性元件产生的变形。
刚度和灵敏度表示了弹性元件的软硬程度。
元件越硬，刚度越大，单位力作用下变形越小，灵敏度越小。
6．线性弹性元件：刚度和灵敏度为常数，作用力F与变形X成线性关系。
三、弹性敏感元件的基本要求及类型：弹性元件在传感器技术中占有极其重要的地位。
它首先把力、力矩或压力转换成相应的应变或位移，然后配合各种形式的传感元件，将被测力、力矩或压力变换成电量。
基本要求：（1）具有良好的机械特性（强度高、抗冲击、韧性好、疲劳强度高等）和良好的机械加工及热处理性能。
（2）良好的弹性特性（弹性极限高、弹性滞后和弹性后效小等）。
（3）弹性模量的温度系数小且稳定，材料的线膨胀系数小且稳定。
遥感概论第4章遥感传感器
全景摄影机
又称全景扫描相机、扫描摄像头、 摇头摄影机
特点：焦距长 摄影视场角大（180°）——摄取 航迹到两边地平线之间的广大区 域
缺点：全景畸变
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第4章 遥感传感器
4.2 摄影型传感器
多光谱摄影机
多光谱摄影机：对同一地区、同一瞬间摄取多个波段影像的 摄影机
✓ 单镜头型多光谱摄影机（光束分离型摄影机） 可以单个相机，也可多个相机组合 ✓ 多镜头型多光谱摄影机
4
第4章 遥感传感器
（3）传感器类型
5
第4章 遥感传感器
（4）目前常用传感器
传感器
记录方式 记录波段
说明
普通黑白照相机 彩色照相机 多波段照相机 多波段扫描仪 红外扫描仪
摄影 摄影 摄影 扫描 扫描
0.4-0.7um 黑白胶片,宽波段摄影,被动式 0.4-0.7um 黑白胶片,宽波段摄影,被动式 0.3-0.9um 多波段相机,窄波段影像 紫外至微波 多波段扫描系统,窄波段影像 红外波段 红外宽波段影像
为了获得较好的温度鉴别力，红外系统的噪声等效温度限制在0.10.5K之间,而使系统的温度分辨率达到0.2-3.0K。目前,TM6图像 的温度分辨率可达到0.5K。
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第4章 遥感传感器
➢ 时间分辨率 针对同一目标进行遥感采样的时间间隔，即相邻两次探测的 时间间隔——重访周期。 间隔越大，时间分辨率越低；间隔越小，时间分辨率越高。 取决于卫星轨道类型与传感器视场角范围与传感器侧视能力 超短（短）周期时间分辨率，以小时为单位，如气象卫星； 中周期时间分辨率，以天为单位； 长周期时间分辨率，以年为单位。
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第4章 遥感传感器
又称全景扫描相机、扫描摄像头、 摇头摄影机
特点：焦距长 摄影视场角大（180°）——摄取 航迹到两边地平线之间的广大区 域
缺点：全景畸变
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第4章 遥感传感器
4.2 摄影型传感器
多光谱摄影机
多光谱摄影机：对同一地区、同一瞬间摄取多个波段影像的 摄影机
✓ 单镜头型多光谱摄影机（光束分离型摄影机） 可以单个相机，也可多个相机组合 ✓ 多镜头型多光谱摄影机
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第4章 遥感传感器
（3）传感器类型
5
第4章 遥感传感器
（4）目前常用传感器
传感器
记录方式 记录波段
说明
普通黑白照相机 彩色照相机 多波段照相机 多波段扫描仪 红外扫描仪
摄影 摄影 摄影 扫描 扫描
0.4-0.7um 黑白胶片,宽波段摄影,被动式 0.4-0.7um 黑白胶片,宽波段摄影,被动式 0.3-0.9um 多波段相机,窄波段影像 紫外至微波 多波段扫描系统,窄波段影像 红外波段 红外宽波段影像
为了获得较好的温度鉴别力，红外系统的噪声等效温度限制在0.10.5K之间,而使系统的温度分辨率达到0.2-3.0K。目前,TM6图像 的温度分辨率可达到0.5K。
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第4章 遥感传感器
➢ 时间分辨率 针对同一目标进行遥感采样的时间间隔，即相邻两次探测的 时间间隔——重访周期。 间隔越大，时间分辨率越低；间隔越小，时间分辨率越高。 取决于卫星轨道类型与传感器视场角范围与传感器侧视能力 超短（短）周期时间分辨率，以小时为单位，如气象卫星； 中周期时间分辨率，以天为单位； 长周期时间分辨率，以年为单位。
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第4章 遥感传感器
传感器第四章 光电式传感器原理与应用
真空光电管的伏安特性
充气光电管的伏安特性
充气光电管: 构造和真空光电管基本相同，优点是灵敏度高. 所不同的仅仅是在玻璃泡内充以少量的惰性气体 其灵敏度随电压变化的稳定性、频率特性等都比真空光电管差
4.1 光电效应和光电器件
4.1.1 光电管 4.1.2 光电倍增管 4.1.3 光敏电阻 4.1.4 光敏二极管和光敏晶体管 4.1.5 光电池 4.1.6 光电式传感器的应用
4.1.2 光电倍增管
在入射光极为微弱时，光电管能产生的光电流就很小， 光电倍增管：放大光电流 组成：光电阴极+若干倍增极+阳极
光电倍增管的结构 与工作原理
光电阴极 光电倍增极 阳极 倍增极上涂有Sb-Cs或Ag-Mg等光敏材料，并且电 位逐级升高
阴极发射的光电子以高速射到倍增极上，引起二 次电子发射
4.1.4 光敏二极管和光敏晶体管
1． 工作原理 2．ຫໍສະໝຸດ 基本特性1． 工作原理 结构与一般二极管相似，装在透明玻璃外壳中 在电路中一般是处于反向工作状态的
光敏二极管
光敏晶体管
与一般晶体管很相似，具有两个pn结。把光信 号转换为电信号同时，又将信号电流加以放大。
2． 基本特性
（1）光谱特性 （2）伏安特性 （3）光照特性 （4）温度特性 （5）频率响应
第4章 光电式传感器原理与应用
4.1 光电效应和光电器件 4.2 光电码盘 4.3 电荷耦合器件 4.4 光纤传感器 4.5 光栅传感器
光电式传感器
工作原理：把被测量的变化转换成光信号的变化，然后
通过光电转换元件变换成电信号。
1
2
辐射源
光学通路
I
光电元件
x1
x2
第四章电感式传感器第一节自感式传感器
2、测量电路
（2）变压器电桥
电桥的两个平衡臂为变压器的两个副边。电 桥的输出与前面交流电桥类似。
１、工作原理 气隙型电感传感器由线圈、铁芯和衔铁
组成，工作时，气隙厚度δ随衔铁运动而变
化，引起磁阻变化（故又称为磁阻式传感 器），从而导致电感变化而在线圈中产生感 应电动势。
线圈电感为：
式中，N 为线圈匝数； 为R m磁、工作原理
假设气隙磁场是均匀的，在忽略磁路铁损后， 磁路的总磁阻为:
式中， 为铁芯磁路总长， 为衔铁磁路总长，
δ为气隙厚度，
分别为铁芯、衔铁、真空磁导率， 分别为铁芯、衔铁、气隙的截面积。
一、变磁阻式电感传感器
１、工作原理
将总磁阻代入电感公式，得
由于
,则上式可简化为：
由公式可知，电感 L 是气隙截面积 A 和长 度δ 的函数。由此可制成两种类型的传感器：
变气隙型和变截面型。
第四章 电感式传感器
§4-1 自感式传感器 §4-2 差动变压器式传感器 §4-3 电涡流式传感器
第四章 电感式传感器
概述
【能量变换】属能量控制型传感器
第四章 电感式传感器
概述
【原理】是利用线圈自感和互感来实现非电量 的电测。
【用途】检测位移、振动、压力、应变、流量 和比重等
【类型】自感式、互感式和电涡流式。 【特点】结构简单、分辩率高、输出信号强、
１、单线圈型工作原理
（1）螺管内未插入铁芯时，螺管线圈的电感为
式中 r —— 螺管半径； l —— 螺管圈长度。
二、螺管型电感传感器
１、单线圈型工作原理
（2）当铁芯插入长度 lx 等于线圈长度 l 时，
线圈电感为:
二、螺管型电感传感器
（2）变压器电桥
电桥的两个平衡臂为变压器的两个副边。电 桥的输出与前面交流电桥类似。
１、工作原理 气隙型电感传感器由线圈、铁芯和衔铁
组成，工作时，气隙厚度δ随衔铁运动而变
化，引起磁阻变化（故又称为磁阻式传感 器），从而导致电感变化而在线圈中产生感 应电动势。
线圈电感为：
式中，N 为线圈匝数； 为R m磁、工作原理
假设气隙磁场是均匀的，在忽略磁路铁损后， 磁路的总磁阻为:
式中， 为铁芯磁路总长， 为衔铁磁路总长，
δ为气隙厚度，
分别为铁芯、衔铁、真空磁导率， 分别为铁芯、衔铁、气隙的截面积。
一、变磁阻式电感传感器
１、工作原理
将总磁阻代入电感公式，得
由于
,则上式可简化为：
由公式可知，电感 L 是气隙截面积 A 和长 度δ 的函数。由此可制成两种类型的传感器：
变气隙型和变截面型。
第四章 电感式传感器
§4-1 自感式传感器 §4-2 差动变压器式传感器 §4-3 电涡流式传感器
第四章 电感式传感器
概述
【能量变换】属能量控制型传感器
第四章 电感式传感器
概述
【原理】是利用线圈自感和互感来实现非电量 的电测。
【用途】检测位移、振动、压力、应变、流量 和比重等
【类型】自感式、互感式和电涡流式。 【特点】结构简单、分辩率高、输出信号强、
１、单线圈型工作原理
（1）螺管内未插入铁芯时，螺管线圈的电感为
式中 r —— 螺管半径； l —— 螺管圈长度。
二、螺管型电感传感器
１、单线圈型工作原理
（2）当铁芯插入长度 lx 等于线圈长度 l 时，
线圈电感为:
二、螺管型电感传感器
第四章电感式传感器
式中，r 、rc 为螺管、铁芯的半径；l、l为c 螺管、铁芯 的长度； lc 、rc 位移量。
所以，传感器灵敏度为：
K
4 2 N 2
l2
r
1 rc2
107
采用差动形式，灵敏度可提高一倍。 提高灵敏度的途径：
①使线圈与铁芯尺寸比值和趋于1； ②铁芯的材料选用导磁率大的材料。
三种自感式传感器的比较： ◆ 变间距式: 灵敏度最高，且随间距增大而减小；
4.2.4 误差因素分析
（1）激励电源的影响 幅值和频率都会直接影响输出，必须适当选择 合适的值。
（2）温度的影响： 温度变化，引起线圈磁场发生变化，从而产生 温漂（品质因数Q低时，影响更为严重。
解决方法：①采用恒流源供电； ②提高线圈的品质因数； ③采用差动电桥。
（3）零点残余电压 差动变压器在初始状态下，衔铁处于中间位置， 存在零点残余电压，
常用测量电路为： ◆ 差动整流电路 ◆ 相敏检波电路
1. 差动整流电路 差动整流电路分为全波和半波电路，如图所示：
以图（c）为例，波形变化为：
2．相敏检测电路
4.2.6 应用
(1)差动变压器式加速度传感器
(2)差动变压器式微压力变送器
微压传感器
退出
电感测微仪------差动式自感传感器测量微位移
4.1 自感式传感器
自感传感器的常见形式有气隙型和螺管型。
一、气隙型电感传感器 1. 工作原理：
线圈的电感为：
N2 L
Rm
Rm
l1
1S1
l2
2S2
l
0S
一般铁心的磁阻远较气隙磁阻小，有
Rm
l
0S
电感值与以下几个参数有关：与线圈匝数N 平方成正比；与空气隙有效截面积S成正比；与 空气隙长度所反比。
第四章电涡流传感器
掌握接线方法。
第一节 电涡流传感器工作原理
一、电涡流效应及肌肤效应
1、电涡流效应： 由法拉第电磁感应原理可知：一个块状金属
导体置于变化的磁场中或在磁场中作用切割磁力 线运动时，导体内部会产生一圈圈闭和的电流， 这种电流叫电涡流，这种现象叫做电涡流效应。 根据电涡流效应制作的传感器称电涡流传感器。
变压器和交流电动机的铁心是用硅钢片叠压 而成，目的是减小涡流，避免发热
一、位移测量
1、测量过程：
电涡流位移传感器是一种输出为模拟电压的电子 器件。接通电源后，在电涡流探头的有效面（感应工 作面）将产生一个交变磁场。 当金属物体接近此感 应面时，金属表面将吸取电涡流探头中的高频振荡能 量，使振荡器的输出幅度线性地衰减，根据衰减量的 变化，可地计算出与被检物体的距离、振动等参数。 这种位移传感器属于非接触测量，工作时不受灰尘等 非金属因素的影响，寿命较长，可在各种恶劣条件下 使用。
2、探伤仪外形 滚子涡流探伤机
滚子涡流探伤机是由计算机控 制的轴承滚子表面微裂纹探伤的专 用设备，可探出深 30μm的表面微 小裂纹。
台式探伤仪
手持式裂纹测量仪进行油管探伤 用掌上型电涡流探伤仪检测飞机裂纹
花瓣阻抗图
从该图中判断裂纹的长短、深浅、走向。黑色为反视报 警区，当8字花瓣图形超出报警区时视为超标，产生报警信号。
安检门演示
当有金属物体穿 越安检门时报警
六、电涡流表面探伤
1、测量过程：
检查金属表面（已涂防锈漆）的裂纹以及焊接处的缺陷 等。在探伤中，传感器应与被测导体保持距离不变。由于缺陷 将引起导体电导率、磁导率的变化，使电涡流变小，从而引起 输出电压的变化。
在频谱仪，接收线圈同名端相连的差动电路可将环境温度 变化、表面硬度、机械传动不均匀、抖动的信号相互抵消。当 裂纹进入左右接收线圈时，因相位上有先后差别，信号无法抵 消，产生输出电压。
第一节 电涡流传感器工作原理
一、电涡流效应及肌肤效应
1、电涡流效应： 由法拉第电磁感应原理可知：一个块状金属
导体置于变化的磁场中或在磁场中作用切割磁力 线运动时，导体内部会产生一圈圈闭和的电流， 这种电流叫电涡流，这种现象叫做电涡流效应。 根据电涡流效应制作的传感器称电涡流传感器。
变压器和交流电动机的铁心是用硅钢片叠压 而成，目的是减小涡流，避免发热
一、位移测量
1、测量过程：
电涡流位移传感器是一种输出为模拟电压的电子 器件。接通电源后，在电涡流探头的有效面（感应工 作面）将产生一个交变磁场。 当金属物体接近此感 应面时，金属表面将吸取电涡流探头中的高频振荡能 量，使振荡器的输出幅度线性地衰减，根据衰减量的 变化，可地计算出与被检物体的距离、振动等参数。 这种位移传感器属于非接触测量，工作时不受灰尘等 非金属因素的影响，寿命较长，可在各种恶劣条件下 使用。
2、探伤仪外形 滚子涡流探伤机
滚子涡流探伤机是由计算机控 制的轴承滚子表面微裂纹探伤的专 用设备，可探出深 30μm的表面微 小裂纹。
台式探伤仪
手持式裂纹测量仪进行油管探伤 用掌上型电涡流探伤仪检测飞机裂纹
花瓣阻抗图
从该图中判断裂纹的长短、深浅、走向。黑色为反视报 警区，当8字花瓣图形超出报警区时视为超标，产生报警信号。
安检门演示
当有金属物体穿 越安检门时报警
六、电涡流表面探伤
1、测量过程：
检查金属表面（已涂防锈漆）的裂纹以及焊接处的缺陷 等。在探伤中，传感器应与被测导体保持距离不变。由于缺陷 将引起导体电导率、磁导率的变化，使电涡流变小，从而引起 输出电压的变化。
在频谱仪，接收线圈同名端相连的差动电路可将环境温度 变化、表面硬度、机械传动不均匀、抖动的信号相互抵消。当 裂纹进入左右接收线圈时，因相位上有先后差别，信号无法抵 消，产生输出电压。
传感器原理及应用-第4章-4.1变磁阻式电感传感器
§4.1 变磁阻式电感传感器
一、变磁阻式传感器工作原理
变磁阻式传感器即自感式电感传感器：
利用线圈自感量的变化来实现测量的。
铁芯
传感器结构：线圈、铁芯和衔铁三部
线圈
分组成。
工作原理：铁芯和衔铁由导磁材料如
硅钢片或坡莫合金制成，在铁芯和衔铁之间 衔铁 有气隙，气隙厚度为δ，传感器的运动部分
与衔铁相连。当被测量变化时，使衔铁产生
3
差动变
2 截面式
4
§4.1 变磁阻式电感传感器
一、变磁阻式传感器工作原理 二、变磁阻式传感器基本类型 三、变截面式自感传感器输出特性 四、变间隙式自感传感器输出特性 五、差动式自感传感器 六、自感式传感器的等效电路 七、自感式传感器的测量电路
§4.1 变磁阻式电感传感器
六、自感式传感器的等效电路
L U L2
~
I
C
U
Z1
2
A
U 2
Z2
U 0
D
B
U o
Z2 Z1 Z1 Z2
U 2
Z Z
U 2
L U L2
当衔铁上下移动相同距 离时，电桥输出电压大小相 等而相位相反。
§4.1 变磁阻式电感传感器
七、自感式传感器的测量电路
2、变压器式交流电桥
§4.1 变磁阻式电感传感器
§4.1 变磁阻式电感传感器
五、差动式自感传感器
三种基本类型： 在实际使用中，常采用两个相同的传感线
圈共用一个衔铁，构成差动式自感传感器。
44
3
差动结构的特点：
（1）改善线性、提高灵敏度外；
（2）补偿温度变化、电源频率变化等的 影响，从而减少了外界影响造成的误差。
传感器及基本特性(第四章 )解读
描述传感器输入一输出关系的方法有两种：一是传 感器的数学模型；二是传感器的各种基本特性指标。两 者都可用于描述传感器的输入、输出关系及其特性。
14
一、传感器静态特性一般知识
传感器的静态特性是指传感器在静态工作
状态下的输入输出特性。所谓静态工作状态是
指传感器的输入量恒定或缓慢变化而输出量也
达到相应的稳定值时的工作状态。这时输出量
13
第二节 传感器的静态特性
传感器所测量的量(物理量、化学量及生物量等)经 常会发生各种各样的变化。例如，在测量某一液压系统 的压力时，压力值在一段时间内可能很稳定，而在另一 段时间内则可能有缓慢起伏，或者呈周期性的脉动变化， 甚至出现突变的尖峰压力。传感器主要通过其两个基本 特性—静态特性和动态特性，来反映被测量的这种变动 性。
4
举例：测量压力的电位器式压力传感器
1-弹簧管 2-电位器
5
弹性敏感元件（弹簧管）
敏感元件在传感器中直接感受被测量， 并转换成与被测量有确定关系、更易于转换 的非电量。
6
弹性敏感元件（弹簧管）
在下图中，弹簧管将压力转换为角位移α
7
弹簧管放大图
当被测压力p增大时，弹簧管撑直，通过齿 条带动齿轮转动，从而带动电位器的电刷产生 角位移。
接地
11
测量转换电路的作用是将传感元件输出 的电参量转换成易于处理的电压、电流或频 率量。 在左图中，当电 位器的两端加上电源 后，电位器就组成分 压比电路，它的输出 量是与压力成一定关 系的电压Uo 。
12
二、传感器分类
传感器的种类名目繁多，分类不尽相 同。常用的分类方法有： １）按被测参数分类：可分为位移、力、 力矩、转速、振动、加速度、温度、压力、 流量、流速等传感器。 2）按测量原理分类：可分为电阻、电容、 电感、光栅、热电耦、超声波、激光、红 外、光导纤维等传感器。
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（四）温度分辨率
指热红外传感器分辨地表热辐射（温度）最小差异的能力。 如TM6图像的温度分辨率可达到0.5K。
五、（4.3）光学成像（摄影）类型传感器
光学照相机是最早的一种遥感器，也是今天常见的 一种遥感器。它的工作波段在近紫外、可见光到近 红外（0.32～1.3微米）之间，通过光学系统采用胶 片或磁带记录地物的反射光谱能量。工作平台主要 是航空平台，侦察卫星和早期的回收式遥感卫星。
说明：三维成 像仪于2000年 3月在上海市 中心区飞行获 取的热红外扫 描图像、GPS 数据和姿态数 据进行了快速 处理.这次飞行 的高度约为 650m,视场角 CJFD2001
（二）MSS多光谱扫描仪 （Multispectral Scanner）
利用多个波段的敏感元件同时对地物扫描成像的遥感器。探 测波段：紫外、可见光、红外波段。
•SPOT HRV (High Resolution Visible)传感器的 波段设置和光谱效应
波段 1 2 3 Pan 波长（μ m） 0.50—0.59 0.61—0.68 0.79—0.89 0.51—0.73 光谱段 绿黄光波段 橙红光波段 近红外波段 全色波段 同 TM 2 同 TM 3 同 TM 4 立体像对、高程量测 光谱效应
上海市中心区热 红外扫描图像 F ig.7 T herm a l in frared im age of Shangha i(cen tra l area)
/science/WebForms/imageRes ult.aspx?q=%E7%83%AD%E7%BA%A2%E5%A4 %96&page=1
Mss: 100~2000nm；成像光谱仪：5~10nm。一般来说， 传感器的波段数越多，波段宽度越窄，地物的信息越容易区 分和识别，针对性越强。但也会造成信息量太大，反而不利 于识别地物信息。所以，要根据实际需要，恰当地选择波段。
（三）时间分辨率
对同一目标进行重复探测时，相邻两次探测的时间间隔，称 为遥感图像的时间分辨率。根据回归周期的长短，时间分辨 率可分为三种类型： 超短（短）周期时间分辨率，以小时为单位，如气象卫星； 中周期时间分辨率，以天为单位； 长周期时间分辨率，以年为单位。 例如，陆地资源卫星landsat 16天一次，静止气象卫星（地 球同步气象卫星）：1次/0.5小时；太阳同步气象卫星：2次/ 天
六、（4.4）光电成像与扫描
光电成像：传感器将收集到的电磁波能量，通过仪 器内的光敏或热敏元件（探测器），转变成电能后 再来记录下来的成像方式。 优点为：扩大了探测的波段范围；便于数据的存储 与传输 该类型传感器：电视摄像机、扫描仪和电荷耦合器 件CCD，其中以多光谱扫描仪和CCD应用最为广泛。
LandSat15米ETM全色卫星影像
舊金山市附近的自然景觀，以及周 圍的丘陵地貌 (上方是北方)。三個 可見光波段照片所組合出來的自然 色彩影像。
.tw/~astrolab/mirrors/apod/ap990514.html
•QuickBrid传感器
遥感数据类型
分辨率/m
应用
IKONOS SPOT-HRV1-3
SPOT-HRV Pan ETM1-5，7
1 20
10 30
城市规划、土地管理 宏观规划、国土资源
立体量测 陆地资源调查
（二）光谱分辨率（波谱分辨率）
波谱分辨率是指遥感器在接收目标辐射的波谱时能分辨的最 小波长间隔。间隔愈小，波谱分辨率愈高，反之则低。一般 认为，当最小波长间隔在不同量级变化时，其遥感类型命名 也不同（见下表） 光谱分辨率变化幅度与遥感类型的关系
三、（4.1）传感器的类型
按数据记录方式划分：非成像方式、成像方式
（光学类 （摄影成像类） 、扫描类 （扫描成 像类））
按波段划分：可见光、红外、微波 按工作方式划分：被动（光学摄影类、光电成
像类、成像光谱仪）、主动（侧视雷达、全景
雷达）
四、（4.2）传感器的性能
最具实用意义的指标是传感器的分辨率，包括空 间、时间、光谱、温度分辨率。
推扫
（一）红外扫描仪
旋转扫描镜的作用是实现对地面 横越航线方向的扫描，并将地面 辐射来的电磁波反射到反射镜组。 反射镜组的作用是将地面辐射来 的电磁波聚焦在探测器上。探测 器则是将辐射能转变成电能。致 冷器为了隔离周围的红外辐射直 接照射探测器，一般机载传感器 可使用液氧或液氮致冷。电子处 理装置主要是对探测器输出的视 频信号放大和进行光电变换。输 出端是一个阴级射线管和胶片传 动装置。电流强度（视频信号） 经电光变换线路调制阴极射线管 的阴极，这时阴级射线管屏幕上 扫描线的亮度变化相应于地面扫 描现场内的辐射量变化。胶片曝 光后得到扫描线的影像。
多光谱扫描成像，包括1个全色波段，4个多光谱波段。 全色地面分辨率0.6米，多光谱地面分辨率2.7米。
波 段 1 波长 （μm） 光谱段 分辨率 （米） 2.4-2.7
同TM1
光谱效应
0.45-0.52 蓝绿光波段
2
3 4
0.52-0.60 绿光波段
0.63-0.69 红光波段 0.76-0.90 近红外光波段
用于遥感的光学相机有以下几种类型： 框幅式摄影机（分幅式摄影机）； 缝隙式摄影机（又称航带摄影机） ； 全景摄影机（又称扫描摄影机 ）； 多光谱摄影机 。
分幅式摄影机
缝隙式摄影机
全景摄影机
多光谱摄影机有三种类 型：多相机组合型、多 镜头组合型和光束分离 型。
多光谱摄影机
分幅式摄影机
（一）空间分辨率 指遥感图像上能够详细区分的最小单元的尺寸或大小，是像 素所代表的地面范围的大小，或地面物体能分辨的最小单元， 用来表征分辨目标细节能力的指标。通常用像元（像素）大 小、像解率或视场角表示。 像元（pixel），单位：米，越小空间分辨率越高； 像解率，对于光学影像像片，单位距离内能分辨的线宽或间 隔相等的平行细线的条数来表示，单位：线/毫米，越大空间 分辨率越高； 瞬时视场是指在扫描成像过程，一个光敏探测元件通过望远 镜系统投影到地面上的直径或边长。
第四章 传感器
遥感技术的核心
主要内容：
一、传感器的定义 二、传感器的组成 三、传感器的分类 四
一、传感器的定义
传感器是收集、探测、记录地物电磁波辐射信息 的工具。它遥感技术系统中数据获取的关键设备。 它的性能决定遥感的能力，即传感器对电磁波段 的响应能力、传感器的空间分辨率及图像的几何 特征、传感器获取地物信息量的大小和可靠程度。
扫描成像是指依靠探测元件和扫描镜对目标物以 瞬间视场为单位进行的逐点、逐行取样，以得到 目标地物电磁辐射特性信息，形成一定谱段的图 像。
扫描方式
线扫：传感器来回摆动，传感器摆动方向和
传感器运动方向垂直，一次摆动获得多行数 据。一般为线阵排列。 推扫：不需要摆动扫描镜，可以推扫方式获 取沿轨道的连续图像带。有线阵和面阵两种 排列方式。例如线阵列推扫式扫描仪Spot HRV(High Resolution Visible range instrument )
在Spot5上增加了HRG传感器
Wetlands of special state concern (yellow) and submerged aquatic vegetation (green) displayed on SPOT 10-meter panchromatic image of Chesapeake Bay area. This image of Anne Arundel County, Maryland, illustrates MERLIN's mapping and data display capabilities and was taken directly from the Web site.
根据摄影的目的要求不同，相机的镜头透镜可用常角（视场 角50°-70°）、宽角（视场角70°-105°）和特宽角镜头 （视场角105°-135°）。在同样平台高度的情况下，视场 角愈大，覆盖地面范围愈大。 镜头与焦平面的距离为该相机的焦距，焦距f<100mm的为短 距，100-200mm为中焦距，>200mm为长焦距。现在常用的 航空摄影相机的焦距在150mm左右。用于航天的摄影机的焦 距需要大于300mm，甚至大于1000mm的。 一般的遥感摄影机镜头中心的光学分辨率通常在70-100线对 /mm。分幅式摄影机拍摄的地面一般呈长宽一致的方形。在 胶片上形成缩小了的地面影像。 RMKA30/23 航天摄影机，焦距、像幅、高度、比例尺 （？）、范围。
Landsat-1，2携带的多光谱扫描仪
扫描仪每个探测器的瞬时视场为86urad，卫星高为 915km，因此扫描瞬间每个像元的地面分辨率为 79m x 79m，每个波段由6个相同大小的探测单元与 飞行方向平行排列，这样在瞬间看到的地面大小为 474m x 79m。由于扫描总视场为11.56°，地面宽 度为185km，因此扫描一次每个波段此取6条扫描 线图像，其地面范围为474m x185km。又因扫描周 期为73.42ms，卫星速度(地速)为6.5km/s，在扫描 一次的时间里卫星往前正好移动474m，因此扫描线 恰好衔接。
������ 数字影像：记录在磁性介质之上的数字矩阵， 能够被计算机存储、处理和使用，又称为数字量。 ������ 模拟影像：基于光学原理，利用感光胶片来曝 光成像，通过光学摄影获得的物质胶片、相片；又 称为模拟量（对现实的模拟）。 ������ 模拟影像和数字影像之间的转换称为数摸转换， A/D转换。 ������ A-analog signals; D-digital signals.