传感器分类、特点及应用
传感器分类
电阻式传感器：基本原理：是将被测的非电量转化成电阻值的变化，在通过转换电路变成电压或电流输出的一类传感器，通过测量电阻值变化达到测量非电量的目的。
应用：测量力、压力、位移、应变、加速度、温度等非电量参数，还适合动态测量。
应变式传感器：是一种具有较长应用历史的传感器，包括应变式加速度传感器，其工作原理：在应变梁的一段固定惯性质量块，梁的上下粘贴应变片，传感器内腔充满硅油，以产生必要的阻尼。
测量时，将传感器壳体与被测对象刚性连接。
当有加速度作用在壳体上时，由于梁的刚度很大，惯性质量块也以同样的加速度运动，产生的惯性力与加速度成正比。
惯性力的大小由梁上的应变片测出。
限位块使传感器过载时不被破坏。
应用：常用于低频振动测量中，被广泛应用于工程测量和科学实验中。
应变式传感器优点：其具有尺寸小、重度轻、结构简单、使用方便、响应速度快等。
这种传感器一般由弹性元件和电阻应变片构成，工作时利用金属弹性元件的电阻应变效应，将被测物变形转换成电阻变化。
压阻式传感器：包括压阻式加速度传感器，其工作原理：采用单晶硅作悬臂梁，在其近根部扩散四个电阻。
当梁的自由端的质量块收到加速度作用时，在梁上收到弯矩和应力，受电阻值发生变化。
电阻相对变化与加速度成正比。
有四个电阻组成的电桥将产生与加速度成正比例电压输出。
在设计时，恰当地选择传感器尺寸及阻尼系数，则可用来测量低频加速度与直线加速度。
压阻式传感器优点：灵敏系数大，分辨率高，频率响应高，体积小。
缺点：压阻式传感器多由半导体材料构成，由于半导体材料对温度很敏感，因此压阻式传感器的温度误差较大，必须要有温度补偿。
应用：主要用于测量压力、加速度和载荷等参数。
电感式传感器：利用线圈自感或互感的变化，实现测量的一种装置。
其核心部分是可变自感或可变互感，再将被测量转化成线圈自感或线圈互感的变化时，一般要利用磁场作为媒介或利用铁磁体的某些现象。
工作原理：把被测位移转换成线圈的自感或互感的变化，从而实现测量的一类传感器。
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。
传感器的概念、分类及其使用
传感器总结一、概念传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。
它是实现自动检测和自动控制的首要环节。
传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢变得活了起来。
通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。
二、传感器1.3mm/5mm红绿双色LED（共阴）模块：可以用于电子词典、PDA、MP3、耳机、数码相机、VCD、DVD、汽车音响等等。
2.3色LED模块（RGB）：用Arduino控制。
有三个颜色。
3.7彩自动闪烁LED模块：5mm圆头高亮度发光二极管，发光颜色：粉、黄、绿(高亮度)。
4.继电器模块：继电器是具有隔离功能的自动开关元件，广泛应用于遥控、遥测、通讯、自动控制、机电一体化及电力电子设备中。
可以：a.扩大控制范围，b.放大，c.综合信号，d.自动、遥控、监测。
5.按键开关模块：按键开关模块和数字13 接口自带LED 搭建简单电路，制作按键提示灯利用数字13 接口自带的LED，将按键开关传感器接入数字3接口，当按键开关传感器感测到有按键信号时，LED 亮,反之则灭。
6.磁簧模块：磁环模块和数字13 接口自带LED 搭建简单电路，制作磁场提示灯利用数字13 接口自带的LED，将磁环传感器接入数字3接口，当磁环传感器感测到有按键信号时，LED 亮,反之则灭。
7.高感度声音检测模块：用于声音检测。
8.光敏电阻：光敏电阻属半导体光敏器件，除具灵敏度高，反应速度快，光谱特性及r 值一致性好等特点外，在高温，多湿的恶劣环境下，还能保持高度的稳定性和可靠性，可广泛应用于照相机，太阳能庭院灯，草坪灯，验钞机，石英钟，音乐杯，礼品盒，迷你小夜灯，光声控开关，路灯自动开关以及各种光控玩具，光控灯饰，灯具等光自动开关控制领域。
传感器的分类和特点
传感器的分类和特点1. 传感器的概述传感器是一种能够将物理量或化学量转化为电信号的装置，用于感知和测量环境中的各种参数。
传感器在各个领域中都有广泛的应用，如工业自动化、医疗设备、环境监测等。
传感器的分类主要根据其工作原理、测量物理量和应用领域来进行。
本文将对常见的传感器分类及其特点进行详细介绍。
2. 传感器的分类2.1 按工作原理分类2.1.1 电阻式传感器电阻式传感器是利用物质的电阻随温度、压力等物理量变化而变化的原理进行测量。
常见的电阻式传感器有温度传感器、压力传感器等。
温度传感器根据热敏材料（如热敏电阻、热敏电容）的特性来测量环境温度。
压力传感器则利用压敏电阻或压敏薄膜测量介质压力。
2.1.2 容抗式传感器容抗式传感器是利用物质的电容随温度、湿度等物理量变化而变化的原理进行测量。
常见的容抗式传感器有湿度传感器、接近开关等。
湿度传感器通过测量介质中水分含量来得知湿度信息。
接近开关则通过测量物体与传感器之间的电容变化来判断物体是否接近。
2.1.3 感应式传感器感应式传感器是利用物质对磁场或电磁波的敏感性进行测量的传感器。
常见的感应式传感器有磁场传感器、光电传感器等。
磁场传感器通过检测磁场的强度和方向来获得相关信息。
光电传感器则是利用光敏元件对光信号的敏感性进行测量，常用于测距、检测物体颜色等。
2.2 按测量物理量分类2.2.1 温度传感器温度传感器广泛应用于各个领域，如工业控制、气象监测、医疗设备等。
常见的温度传感器有热敏电阻（如铂电阻）、热敏电容、热电偶等。
热敏电阻是一种电阻随温度变化的传感器，常用于测量室内温度、液体温度等。
热敏电容则是利用介质的电容随温度变化来测量温度。
2.2.2 压力传感器压力传感器用于测量气体或液体的压力，广泛应用于工业自动化、汽车行业等领域。
常见的压力传感器有压阻式传感器和压电式传感器。
压阻式传感器利用弹性元件（如金属薄膜）的形变来测量压力。
压电式传感器则是利用壳体上附着的压电材料产生电荷来测量压力。
机械工程测试基础 第三章 传感器
3.3.1 电阻式传感器 R / R Sg E
x
●优点：尺寸、横向效应、机械滞后都很小，灵 敏系数大，输出大，可不需放大器连接，使得测量系 统简化。 ●缺点：电阻值和灵敏系数的温度稳定性差；测 量较大应变时非线性严重；灵敏系数随受拉或压而变， 且分散度大 。 分析表明，金属丝应变片与半导体应变片工作原 理的主要区别在于：前者利用导体形变引起电阻变化， 后者利用半导体电阻率变化引起电阻变化。
3.1 概述 2)按工作的物理基础分类: 见表3-1：机械式,电气式,光学式,流体式等.
3.1 概述 3)按信号变换特征: 能量转换型和能量控制型. 能量转换型:直接由被测对象输入能量使其工作. 例如:热电偶温度计,压电式加速度计. 能量控制型:从外部供给能量并由被测量控制外部 供给能量的变化.例如:电阻应变片.
dR d (1 2 ) x R
或
dR / R
x
1 2
d /
x
灵敏系数： 令
Sg dR / R
x
1 2 E , (d / E x )
Sg称为金属丝的灵敏系数，表示金属丝产生单 位变形时，电阻相对变化量的大小。 显然，sg 越大，单位变形引起的电阻相对变化 量越大。
机械工程测试技术基础
第三章
常用传感器与敏感元件
本章学习要求：
1.掌握传感器的分类方法 2.掌握常用传感器测量原理、 特点及其应用 3.掌握传感器选用原则
第三章 常用传感器与敏感元件
3.1 概述
1. 传感器定义 传感器是直接感受规定的被测量，并能按一定 规律将被测量转换成同种或别种量值输出的装置。 物理量 电量
Rp
xp
传感器分类
传感器分类传感器是一种能够感知和测量物理量并将其转化为电信号的设备。
它们在现代科技中扮演着重要的角色，广泛应用于工业、农业、医疗、交通等领域。
根据工作原理和应用范围的不同，传感器可以分为多个分类。
首先，按照测量的物理量可以将传感器分类为温度传感器、压力传感器、光传感器、湿度传感器、加速度传感器、陀螺仪传感器、磁力传感器、电流传感器、电压传感器、位移传感器等。
这些传感器能够感知和测量特定的物理量，并将其转化为电信号输出。
其次，按照工作原理的不同，传感器可以分为电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压阻式传感器、磁阻式传感器、霍尔传感器等。
这些传感器利用电阻、电容、电感、压阻、磁阻等原理实现对物理量的测量和感知。
再次，根据传感器的应用范围不同，可以将传感器分为工业传感器、农业传感器、医疗传感器、交通传感器等。
工业传感器用于工业生产中的自动化控制和检测；农业传感器主要用于农作物的生长环境监测和农业机械的智能化控制；医疗传感器用于医疗设备的监测和患者的生理参数测量；交通传感器用于交通管理和车辆控制中。
此外，根据传感器的工作方式不同，可以将传感器分为主动传感器和被动传感器。
主动传感器包括主动式红外传感器、主动式超声波传感器等，它们需要发射信号并接收返回的信号来达到测量的目的；被动传感器包括被动式红外传感器、光敏电阻等，它们只需接收环境中发出的信号进行测量。
另外，根据传感器的输出信号类型可以将传感器分为模拟传感器和数字传感器。
模拟传感器输出连续变化的模拟信号，常见的有电压信号和电流信号；数字传感器输出离散的数字信号，常见的有脉冲信号和串行数据信号。
综上所述，传感器根据测量的物理量、工作原理、应用范围、工作方式和输出信号类型的不同可以进行多种分类。
这些传感器在现代科技中发挥着重要的作用，为我们提供了丰富的数据和信息，推动着科技的迅猛发展。
随着科技的不断进步，传感器的应用领域将会更加广泛，功能和性能也将不断提升，为人们的生活带来更多的便利和创新。
五种常用的传感器原理及应用
五种常用的传感器原理及应用目录1.序言 (1)2.传感器定义 (3)3.传感器选择的标准 (3)4.传感器分类的标准 (3)5.五种常用的传感器类型及其特点 (5)5.1.温度传感器 (5)1.2.红外传感器 (5)1.3.紫外线传感器 (7)1.4.触摸传感器 (8)1.5.接近传感器 (8)6.传感器选用原则 (9)7.先进的传感器技术 (10)7.1.条形码识别 (10)7.2.转发器 (11)7.3.制造部件的电磁识别 (11)7.4.表面声波 (11)7.5.光学字符识别(OCR) (11)1.序言一台设备所采用的的传感器是否先进、可靠有时直接决定了设备的先进性和可靠性。
图1传感器工作原理很多机械工程师在观念上有一个误区：机械工程师只负责机构的东西，传感器、电气元件选用及控制方案是电气工程师或系统工程师的事。
如果你是某个项目的总设计工程师，在方案构想阶段就要考虑到选用哪些类型的传感器以及设备的动作流程和控制方式。
生物信息：是反映生物运动状态和方式的信息。
碱基序列便是生物信息。
自然界经过漫长时期的演变，产生了生物，逐渐形成了复杂的生物世界。
生物信息形形色色，千变万化，不同类的生物发出不同的信息。
，人们对生物信息的研究已取得了一些可观的成果，人们发现，鸟有“鸟语”，兽有“兽语”，甚至花也有“花语”。
人们还发现生物信息与非生物信息之间有着某种必然的联系，如燕子、大雁的飞来飞去，预示着季节的变换和气温的升降；鱼儿浮出水面预示着大雨即将来临;动物的某些反常现象，预示着地震即将发生的信［息、******。
物理信息：包括声、光、颜色等。
这些物理信息往往表达了吸引异性、种间识别、威吓和警告等作用。
比如，毒蜂身上斑斓的花纹、猛兽的吼叫都表达了警告、威胁的意思。
萤火虫通过闪光来识别同伴。
红三叶草花的色彩和形状就是传递给当地土蜂和其它昆虫的信息。
化学信息：生物依靠自身代谢产生的化学物质，如酶、生长素、性诱激素等来传递信息。
传感器的主要分类
传感器的主要分类传感器是一个非常广泛应用于工业、医疗、航空航天、农业等领域的设备，它能够将各种物理量转换为电信号或其他易于处理的形式，从而让我们能够对环境的变化进行感知和控制。
根据其工作原理和应用领域的不同，传感器可以被分为多个主要分类。
1. 按照测量的物理量分类：- 压力传感器：测量气体或液体的压力，常见的有压电传感器、压阻式传感器等。
- 温度传感器：测量物体的温度，常见的有热电偶、热电阻、红外传感器等。
- 湿度传感器：测量空气中的湿度，常见的有电容式传感器、电阻式传感器等。
- 流量传感器：测量液体或气体的流量，常见的有涡轮流量传感器、超声波传感器等。
- 光传感器：测量光线的强度或频率，常见的有光电二极管、光敏电阻等。
- 加速度传感器：测量物体的加速度，常见的有压电传感器、光纤传感器等。
2. 按照传感器的工作原理分类：- 电阻性传感器：通过物理量的变化引起电阻值的改变，常见的有压阻式传感器、电位器等。
- 容性传感器：通过物理量的变化引起电容值的改变，常见的有电容式湿度传感器、触摸屏等。
- 电感性传感器：通过物理量的变化引起电感值的改变，常见的有磁力传感器、电感式传感器等。
- 压电性传感器：通过物理量的变化引起压电材料产生电荷，常见的有压电传感器、声波传感器等。
- 光学传感器：通过物理量的变化引起光的变化，常见的有光敏电阻、光电二极管等。
3. 按照传感器的应用领域分类：- 工业自动化传感器：常见的有压力传感器、温度传感器、液位传感器等，用于监测和控制工业过程中各种物理量的变化。
- 医疗传感器：常见的有心率传感器、血压传感器、血糖传感器等，用于监测患者的生命体征和健康状况。
- 环境监测传感器：常见的有温湿度传感器、PM2.5传感器、CO2传感器等，用于监测大气、水质和土壤等环境参数。
- 智能家居传感器：常见的有人体红外传感器、声音传感器、烟雾传感器等，用于实现家居设备的自动控制和安全监测。
- 农业传感器：常见的有土壤湿度传感器、光照传感器、气象传感器等，用于监测农作物的生长环境和农田的气候条件。
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随着航天技术的发展，航天器上需要的传感器越
来越多，航天飞机上安装有3500支左右，而且传感
器的指标要求也高。比如：八五期间，我国对新一
代航天传感器提出的要求是小型化(<100g)、低功耗
(<30mW)、高精度(<0.5%)、高可靠性(>0.998)。
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43
面部 识别技术
2021/3/9
2021/3/9
8
一种典型的自动检测系统
（检测系统在发电厂的应用）
二、传感器的作用
传感器实际上是一种功能块，其作用是 将来自外界的各种信号转换成电信号。
传感器
来自外界的信号
电信号
作为一种功能块的传感器可狭义的定义为：
“将外界的输入信号变换为电信号的一类
元件。
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10
传感器在机器人
身上的分布
详细分类参阅：
2021/3/9
27
六、传感器技术的应用及发展趋势
1在工业生产过程的测量与控制方面的应用 温度、压力、流量、液位和气体成分等参数进行检测 工作状态的监控 诊断设备 实现监测自动化
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28
2传感器在汽车电控系统中的应用 准确地采集汽车工作状态的信息 分布于发动机控制系统、底盘控制系统、车身控制系统。 普通汽车上10一20只，高级豪华300只．
17
压力传感器的外形及内部结构
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18
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。
2021/3/9
2021/3/9
39
3采用新工艺
主要指微机械加工技术，随着集成电路工艺发展 起来。离子束，分子束，激光束，化学刻蚀等用于微电 子加工。
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40
4集成化
(1)同一功能多元件并列化：CCD图像传感器
(2)多功能一体化：传感器、放大、运算、温度补偿做成一体。
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一体化温度变送器
移量x成正比： x Uo LUi
对圆盘式电位器来说，Uo 与滑动臂的旋转角度成正比：
Uo 360Ui
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对应的传感器部件:
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26
五、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）按被测量分类：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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其他各种弹性敏感元件
在上图中的各种弹性元件也能将压力转 换为角位移或直线位移。
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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
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被测量通过敏感元件转换后，再经转换元件转
换成电参量
在右图 中， 电位器 为传感元件， 它将角位移 转换为电参 量-----电阻 的变化（ΔR）
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11
机器人的手
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12
服务机器人
机器人奏乐
机器人伴舞
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13
三、传感器的定义
根据中华人民共和国国家标准，传感器 的定义是：能感受规定的被测量并按照 一定的规律转换成可用输出信号的器件 或装置。传感器是一种以一定的精确度 把被测量转换为与之有确定对应关系的、 便于应用的某种物理量的测量装置。
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3
例：曹冲称象
方法：比较法；
装置：船、石头、小秤； 检查、测量，从而得到： 定性、定量的结果。
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4
检测技术在国民经济中的地位和作用
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5
检测技术在卫星中的应用
红外扫 描区域
人造卫星
检测技术在海啸预报中的应用
深海地沟
海浪振动 检测系统
浮标
检测技术在飞行器中的应用
2.开发新材料
(1)半导体敏感材料：传感器材料占主导地位，新的趋势 是金属和非金属材料合成的化合物半导体材料。
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(2)陶瓷材料：技术潜力大，压电陶瓷、半导体陶瓷应用最 多。
(3)磁性材料：正向非晶化、薄膜化。
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(4)智能材料：形状记忆体；具有自适应、自诊断、自修复 功能。
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29
3在现代医学领域的应用 拾取生命体征信息 图像处理、临床化学检验、
生命体征参数的监护监测、疾病的诊断与治疗 现代医学仪器设备中无所不在
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30
4在环境监测方面的应用 环境污染问题 迫切需求：连续、快速、在线监测的仪器 生物传感器．可对酸雨酸雾样品溶液进行检测，
大大简化了检测方法。
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49
讨论 一 下,你对 本课程如何学习
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50
41
5多功能化
同时测量多个参数，例如多维力传感器可以同时测 量三个线速度，三个离心加速度和三个角加速度。对数据进行 综合处理，反映整体状态，降低成本，减小体积。
2021/3/9
42
6智能化
传感器与微处理器结合。不仅具有检测功能，还 具有信息处理、逻辑判断、自诊断、“思维”等人 工智能。
7新一代航天传感器研究
单元一 传感器与检测技术基础
任务一 ：传感器的认知
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1
不带微处理器时
0-1 自动检测技术系统原理框图
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2
检测（Detection）定义：
利用各种物理、化学效应，选择合适的 方法与装置，将生产、科研、生活等各方面 的有关信息通过检查与测量的方法，赋予定 性或定量结果的过程称为检测技术。
传感器
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36
（二）传感器技术的发展趋势
1.开发新型传感器
结构型传感器发展较早，一般而言结构复杂、体积 偏大、价格偏高。物性型传感器过去发展不够，目前各国 投入大量人、物力进行研究。比如：利用核磁共振的吸收 效应的磁敏传感器可将灵敏阈提高到地磁强度的千万分之 一；利用约瑟夫逊效应的热噪声温度传感器，可测百万分 之一开的温度。
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14
在本教材中是指一个能将被测的非电量变 换成电量的器件。
玻璃 温度计不 属于本教 材所讲授 的传感器 范围。
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15
能将温度转换为电压的传感器—热电偶
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16
四、传感器的组成 举例：测量压力的电位器式压力传感器
1-弹簧管 2-电位器
2021/3/9
图1-4 传感器 组成框图
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23
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 。
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24
分压比电路的计算公式如下：
直滑电位器式传感器的 输出电压Uo与滑动触点C的位
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月球车
45
火星车
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46
“惠更斯”号登陆土卫六 的效果图
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土卫六表面
47
安全检查
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8仿生传感器研究
模仿人的感觉器官的传感器，如视觉、听觉、嗅觉、 味觉、触觉传感器，用于智能机器人技术。目前只有视觉和 触觉传感器解决的比较好。
更多资料参阅：
2021/3/9
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7在学科研究方面的应用 哈勃： 成像光谱仪 ：扫描有光波的天体 高精制导传感器 ：用来锁定目标 高级测量摄像机 ：有着宽视场的高效测量工具
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8.在智能建筑领域中的应用 未来建筑的必然趋势 涵盖智能自动化、信息化、生态化 具有微型集成化、高精度与数字化和智能化特征的智能
2021/3/9
31
5在军事方面的应用
智能化：武器、作战指挥、控制、监视和通信、 电磁干扰方面
2021/3/9
32
NMD和TMD
2021/3/9
33
6在家用电器方面的应用 智能化、自动化、节能、无污染 微电脑和各种传感器组成的控制系统 空调器，可以实现压缩机的启动、停机、风扇摇头、风
门调节、换气等，从而对温度、湿度和空气浊度进行控制。