第9章 传感器及其应用
《传感器及其应用》 讲义
《传感器及其应用》讲义一、传感器的定义与基本原理传感器，简单来说，就是一种能够感知环境中各种物理量、化学量或生物量，并将其转换为可测量的电信号或其他形式信号的装置。
它就像是我们的“感觉器官”，只不过它感知的不是我们能直接感受到的东西，而是那些需要借助专门设备才能测量的量。
传感器的工作基于一定的物理、化学或生物原理。
例如，电阻式传感器是利用电阻值随被测量的变化而改变的原理；电容式传感器则是根据电容值随被测量的变化而工作；而光电传感器是依靠光的照射导致电性能的改变来实现测量。
二、传感器的分类传感器的种类繁多，可以从不同的角度进行分类。
按照被测量的物理量来分，有温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器、加速度传感器、湿度传感器等等。
温度传感器常见的有热电偶、热电阻和热敏电阻。
热电偶利用不同金属之间的温差产生电动势来测量温度；热电阻则是基于电阻值随温度的变化来测量；热敏电阻的电阻值对温度的变化更为敏感。
压力传感器包括应变式压力传感器、电容式压力传感器等。
应变式压力传感器通过测量压力作用下弹性元件的应变来转换为电信号；电容式压力传感器则是根据压力变化导致电容值的改变来测量。
位移传感器有电感式位移传感器、光栅位移传感器等。
电感式位移传感器利用电感量的变化来反映位移；光栅位移传感器则基于光栅的莫尔条纹来精确测量位移。
按照工作原理分类，有电学式传感器、磁学式传感器、光学式传感器、声学式传感器等。
电学式传感器前面已经提到了不少，磁学式传感器如霍尔传感器，它是利用霍尔效应来测量磁场强度或电流等。
光学式传感器像光纤传感器，通过光在光纤中的传播特性变化来测量。
声学式传感器比如超声波传感器，利用超声波的反射和传播时间来测量距离等。
三、传感器的性能指标在选择和使用传感器时，需要了解一些重要的性能指标。
首先是精度，它表示传感器测量结果与真实值的接近程度。
精度越高，测量误差越小。
其次是分辨率，指传感器能够检测到的最小变化量。
无线传感器网络技术原理及应用-ppt课件-第9章
修正物理层和 MAC 层，提供一个通用及标准的方法与非 IEEE802.11 网络(如蓝牙、 WIMAX)共同工作
扩大了网络吞吐量，减少冲突，提高网络管理的可靠性 扩展了 IEEE802.11 对数据帧的管理和保护以提高网络安全
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
7
由于802.11在速率和传输距离上都不能满足需要， 1999年，IEEE小组又相继推出两个补充版本：802.11a和 802.11b。802.11a定义了一个在5GHz的ISM频段上，数据传 输速率可达到54Mbit/s的物理层；802.11b定义了一个在 2.4GHz的ISM频段上，但数据传输速率高达11Mbit/s的物理 层，成为第一个在WIFI标准下将产品推向市场的标准。 1999年，工业界成立了WIFI联盟，致力解决符合802.11标 准的产品的生产和设备兼容性问题。2003年6月，IEEE 802.11g规范正式批准，物理层速率提高到54 Mb/s，并提高 了与IEEE802.11b设备在2.4GHz ISM频段的公用能力。
WIFI全称为Wireless Fidelity，又称IEEE802.11b标准， 它的最大优点就是传输速度较高，可以达到11 Mb/s，另外 有效距离也较长，与已有的各种IEEE802.11DSSS设备兼容。 本章介绍WIFI技术的技术标准、组网方式及协议架构。
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《传感器及其应用》PPT课件
天煌THJDAL-2型自动生产线
光电传感器
工作原理：由光通量对光电元件的作用原理不同所制成的光 学测控系统是多种多样的,按光电元件(光学测控系统)输出量 性质可分二类,即模拟式光电传感器和脉冲(开关)式光电传感 器.模拟式光电传感器是将被测量转换成连续变化的光电流, 它与被测量间呈单值关系.模拟式光电传感器按被测量(检测 目标物体)方法可分为透射(吸收)式,漫反射式,遮光式(光束阻 档)三大类.所谓透射式是指被测物体放在光路中,恒光源发出 的光能量穿过被测物,部份被吸收后,透射光投射到光电元件 上;所谓漫反射式是指恒光源发出的光投射到被测物上,再从 被测物体表面反射后投射到光电元件上;所谓遮光式是指当光 源发出的光通量经被测物光遮其中一部份,使投射刭光电元件 上的光通量改变,改变的程度与被测物体在光路位置有关.
３.实现传感器的高精度，一体化，小 型化
4.生物传感器 血糖仪,
除以上介绍的以外,生活中还有气体 传感器,味觉传感器，声音传感器等
1.同学们能否举出我们生活中 使用的传感器的例子吗?
天煌THJDAL-2型自动生产线
供料 加工 装配 分拣 搬运
一、供料站
二 、加工 站
三 、装配站
四、分拣站
五 、搬运站 、
产线上用到的传感器
光电传感器 光纤传感器 电感传感器 磁性传感器
光纤传感器
原理：光纤传感器的基本工作原理是将来 自光源的光经过光纤送入调制器，使待测 参数与进入调制区的光相互作用后，导致 光的光学性质(如光的强度、波长、频率、 相位、偏正态等)发生变化，称为被调制的 信号光，在经过光纤送入光探测器，经解 调后，获得被测参数。
电感ห้องสมุดไป่ตู้感器
原理：电感式传感器是利用金属导体和交变 电磁场的互感原理。位于传感器前端的检测 线圈产生高频磁场，当金属物体接近该磁场， 金属物体内部产生涡电流，导致磁场能量衰 减，当金属物体不断靠近传感器感应面，能 量的被吸收而导致衰减，当衰减达到一定程 度时，触发传感器开关输出信号，从而达到 非接触式之检测目的。
《传感器及其应用》 讲义
《传感器及其应用》讲义一、传感器的定义与工作原理传感器是一种能够感知和检测外界物理量、化学量或生物量等信息，并将其转换成可测量电信号的装置。
简单来说，传感器就像是人类的“感觉器官”，但它能将感觉到的信息转化为电信号，以便后续的处理和分析。
传感器的工作原理基于各种物理、化学和生物效应。
例如，电阻式传感器是通过测量电阻值的变化来反映被测量的变化；电容式传感器则是利用电容的变化来检测物理量；而光电传感器是基于光电效应，将光信号转换为电信号。
不同类型的传感器工作原理各异，但它们都有一个共同的目标，那就是准确、快速地获取所需的信息，并将其转换成有用的电信号输出。
二、传感器的分类传感器的种类繁多，为了便于研究和使用，通常按照不同的标准进行分类。
1、按被测量分类物理量传感器：如温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器等，用于测量各种物理量。
化学量传感器：例如气体传感器、湿度传感器等，用于检测化学物质的浓度和成分。
生物量传感器：像生物传感器，用于检测生物体内的生理指标和生化反应。
2、按工作原理分类电学式传感器：包括电阻式、电容式、电感式等。
磁学式传感器：利用磁场变化进行测量。
光学式传感器：如光电传感器、光纤传感器等。
声学式传感器：基于声波的传播和反射特性工作。
3、按输出信号分类模拟量传感器：输出连续变化的模拟信号。
数字量传感器：输出离散的数字信号。
三、常见传感器的介绍1、温度传感器温度传感器是最常见的传感器之一，广泛应用于工业生产、医疗、家用电器等领域。
常见的温度传感器有热电偶、热电阻和热敏电阻等。
热电偶基于热电效应，其测量范围广，精度较高。
热电阻则是利用电阻值随温度的变化来测量温度，具有稳定性好的特点。
热敏电阻对温度变化非常敏感，但精度相对较低。
2、压力传感器压力传感器用于测量液体或气体的压力。
常见的有应变式压力传感器、电容式压力传感器和压电式压力传感器等。
应变式压力传感器通过测量弹性元件的应变来反映压力的大小。
传感器和其应用优质课件
一、什么是传感器
非电学量→传感器→电学量
角度 位移 速度 压力 温度 湿度 声强 光照
传感器
电压 电流 电阻 电容
二、光敏电阻
阅读课本，思索问题： （1）光敏电阻旳电阻率与什么有关？
光敏电阻旳电阻率与光照强度有关。
（2）光敏电阻受到光照时会发生什么变化？怎样 解释？
光敏电阻受到光照时电阻会变小.硫化镉是一 种半导体材料,无光照时,载流子极少,导电性能不 好;伴随光照增强,载流子增多,导电性能变好
1、滑动片4指在变阻器正中 央时，P、Q等势，电压表指 在中央零刻度； 2、如图滑动片4向左端滑动， 左端电阻小，电流流过时电 势降落小，故Q点电势高于P， 电压表指针向零点左侧偏； 且加速度越大，偏转越大。
恒温箱
如图所示，用图甲旳热敏电阻与继电器构成图乙所示旳
一种简朴恒温箱温控电路，继电器线圈电阻为150Ω，当线圈
量范围较小;金属热电阻旳化学稳定性很好,测 量范围较大,但敏捷度较差 （3）热敏电阻和金属热电阻能够将什么量转化为 何量？
将热学量(温度)转化为电阻这个电学量
插入电介质，电容增大
电容式传感器能够把位移这个力学量 转化为电容这个电学量。
四．霍尔元件
UH
IB nqd
一种拟定旳霍尔元件旳d、k为定值，再 保持I不变，则UH旳变化就与B成正比。这么， 霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转化 为电压这个电学量。
大。
拉伸R1
U1
变大
固
U2
定
压缩R2
变小
温度传感器旳应用——电熨斗
1、电熨斗中旳温度传感器对温度 旳控制： 1）到达设定温度后将不再升温； 2）使用中温度降低后自动升温到设定温度； 3）根据衣物不同设定不同旳温度。 2、电熨斗中旳传感器：双金属片温度传感器 3、电熨斗旳构造：
《传感器及其应用》 讲义
《传感器及其应用》讲义一、传感器的定义与基本原理传感器是一种能够感知物理世界中各种信息，并将其转换为可测量和可处理的电信号或其他形式信号的装置。
简单来说，传感器就像是人类的“感觉器官”，只不过它们感知的是物理量而非我们能直接感受到的事物。
传感器的工作基于一系列物理、化学和生物原理。
例如，电阻式传感器利用电阻值随被测量的变化而改变；电容式传感器则依据电容值的变化来检测物理量；而压电式传感器依靠压电材料在受到压力时产生电荷的特性工作。
以温度传感器为例，常见的热电偶传感器基于塞贝克效应，即两种不同金属连接在一起时，在温度差异下会产生电势差。
通过测量这个电势差，就能得知温度的高低。
二、传感器的分类传感器的种类繁多，可以从不同的角度进行分类。
按照被测量的物理量，传感器可分为温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器、加速度传感器、湿度传感器、光照传感器等。
根据工作原理，又可分为电阻式、电容式、电感式、压电式、磁电式、光电式、热电式等传感器。
此外，还可以按照输出信号的类型分为模拟式传感器和数字式传感器；按照使用场景分为工业用传感器、汽车用传感器、医疗用传感器等。
每种类型的传感器都有其独特的特点和适用范围。
比如，在工业生产中，压力传感器常用于监测设备的运行状态；在智能家居中，温度和湿度传感器则有助于实现舒适的居住环境控制。
三、常见传感器的介绍1、温度传感器温度是一个非常重要的物理量，在许多领域都需要进行精确测量。
常见的温度传感器有热电偶、热电阻（如铂电阻、铜电阻）、热敏电阻和集成温度传感器等。
热电偶具有测量范围广、响应速度快等优点，但精度相对较低。
热电阻则精度较高，但测量范围相对较窄。
热敏电阻灵敏度高，但线性度较差。
集成温度传感器则将感温元件与信号处理电路集成在一个芯片上，具有体积小、精度高、使用方便等特点。
2、压力传感器压力传感器广泛应用于工业自动化、航空航天、汽车等领域。
常见的压力传感器有应变式压力传感器、压阻式压力传感器和电容式压力传感器等。
传感器及应用_教案(3篇)
第1篇授课班级： [班级名称]授课教师： [教师姓名]授课时间： [具体日期]课时： 2课时教学目标：1. 知识目标：- 理解传感器的基本概念、分类及其工作原理。
- 掌握传感器在各类应用场景中的具体应用方法。
- 了解传感器技术的发展趋势。
2. 能力目标：- 能够分析传感器在工程中的应用问题，并设计相应的传感器系统。
- 能够运用传感器知识解决实际问题，提高工程实践能力。
3. 素质目标：- 培养学生的创新思维和团队合作能力。
- 提高学生的科学素养和工程伦理意识。
教学内容：一、传感器概述1. 传感器的定义及分类2. 传感器的工作原理3. 传感器的主要性能指标二、传感器应用1. 温度传感器：介绍热敏电阻、热电偶等温度传感器的原理及应用。
2. 压力传感器：介绍压力传感器的原理及应用，如压力表、压力开关等。
3. 光电传感器：介绍光敏电阻、光电二极管等光电传感器的原理及应用，如光敏开关、光电编码器等。
4. 位置传感器：介绍霍尔元件、磁敏传感器等位置传感器的原理及应用，如位移传感器、速度传感器等。
三、传感器系统设计1. 传感器系统设计原则2. 传感器系统设计实例教学方法：1. 讲授法：讲解传感器的基本概念、分类、工作原理及应用。
2. 案例分析法：通过分析实际应用案例，使学生掌握传感器在工程中的应用。
3. 实验法：组织学生进行传感器实验，验证传感器原理，提高动手能力。
教学过程：一、导入1. 提问：什么是传感器？传感器在现实生活中有哪些应用？2. 介绍传感器的基本概念、分类及工作原理。
二、传感器概述1. 讲解传感器的定义、分类及工作原理。
2. 介绍传感器的主要性能指标。
三、传感器应用1. 讲解温度传感器、压力传感器、光电传感器和位置传感器的原理及应用。
2. 分析实际应用案例，使学生掌握传感器在工程中的应用。
四、传感器系统设计1. 讲解传感器系统设计原则。
2. 介绍传感器系统设计实例。
五、实验1. 组织学生进行传感器实验，验证传感器原理。
温度传感器原理及其应用
▪ 9.1.1 温度传感器的类型和特点 ➢ 温度传感器的分类如图9-1所示。
图9-1 温度传感器的分类
▪ 9.1.1 温度传感器的类型和特点
➢ 常用材料温度传感器的类型、测温范围和特点如表9-1 所示。
▪ 9.1.2 温度传感器的应用
➢ 温度传感器应用极其广泛，家用的空调系统、冰箱、电 饭煲、电风扇等产品都要用到温度传感器，工业上也广 泛使用温度传感器，汽车上也用到温度传感器，另外航 空、海洋开发、生物制药都需要温度传感器。例如：
▪ 汽车空调、冰箱、冷柜、饮水机、咖啡机及恒温等场合 也经常使用。
➢ 1.热电阻的连接法
• 在实际使用时，金属热电阻的连接方法不同，其测量精 度也不同，最常用的测量电路的电桥电路，可采用三线 或四线电桥连接法。三线法如图9-7所示。
➢ 1.热电阻的连接法
• 最常用的测量电路的电桥电路，可采用三线或四线电桥 连接法。三线法如图9-7所示。
➢ 热电阻也可以是一层薄膜，采用电镀或溅射的方法涂敷 在陶瓷类材料基底上，占用体积很小，如图9-5所示。
图9-4 金属热电阻结构图
图9-5 薄膜金属热电阻结构图
▪ 9.2.2 金属热电阻的工作原理
➢ 热电阻是利用物质的变化特性制成的，将温度的变化量 变换成与之有一定关系的电阻值的变化量，通过对电阻 值的测量实现对温度的测量。目前应用较多的热电阻材 料有铂和铜以及铁、镍等。
图9-17 热敏电阻测量单点温度原理图
➢ 3.CPU温度检测 ➢ 电脑在使用过程中，当CPU工作繁忙的时候，CPU温
度往往升高，若不加处理，会造成CPU的烧毁，在 CPU插槽中，用热敏电阻测温，然后通过相关电路进 行处理，实施保护。如图9-18所示。
图9-18 用热敏电阻实现过热保护原理图
《传感器及其应用》课件
传感器根据测量物理量的不同可分为温度传 感器、光电传感器、压力传感器等。
3 传感器的基本结构
传感器由感知元件、转换元件和输出元件组 成，实现环境参数到电信号的转换。
4 传感器的工作原理
传感器通过感知元件对环境参数进行测量， 并将这些信号转换为电信号，用于后续处理 和分析。
二、传感器的应用
1 温度传感器
4
智能质量检测
利用传感器对产品进行在线检测和质量监控，提高产品质量和一致性。
五、传感器的发展趋势
1 传感器的技术革新
传感器技术在小型化、集成化、智能化方面不断创新，提供更多应用场景和功能。
2 传感器市场的前景
随着物联网和智能化的发展，传感器市场将持续增长，成为未来重要的产业。
3 传感器应用的未来发展
《传感器及其应用》PPT 课件
欢迎来到《传感器及其应用》的课程介绍PPT。在本课程中，我们将探讨传 感器的概念、工作原理以及在不同领域的应用，包括智能家居和制造业。让 我们一起开始吧！
一、传感器的概念
1 传感器定义
2 传感器分类
传感器是一种能够对周围环境进行感知和测 量的装置，将环境参数转化为可用的电信号。
用于测量环境温度，广泛 应用于气候控制、工业过 程监测等。
2 光电传感器
可感知光信号的存在和强 度，常用于自动化控制、 光电开关等领域。
3 压力传感器
测量压力或压力变化，广 泛应用于汽车、航空航天 等工业领域。
4 气体传感器
用于检测空气中的不同气体成分，常用于环 境监测、气体泄漏报警等。
5 液位传感器
测量液体的高度和变化，广泛应用于液体储 罐、水处理等领域。
传感器技术与应用第9章加速度传感器
F ma
图9-1 应变式加速度传感器结构示意图
9.1.2 应变式加速度传感器的测量原理
测量时，将传感器壳体与被测对象刚性连接，当被测物 体以加速度a运动时，质量块就受到一个与加速度方向相反 的惯性力作用，使悬臂梁变形。该变形被粘贴在悬臂梁上的 电阻应变片感受到，并随之产生应变，从而使应变片的阻值 发生变化。这个变化经过全桥差动测量电路转变成电桥不平 衡电压输出。并且这个不平衡电压Uo的大小与被测物体的运 动加速度a成正比。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图9-2 压电式加速度传感器结构示意图
9.2.2压电式加速度传感器的测量原理
测量时，把压电加速度传感器与被测物体刚性连接，当加 速度传感器和被测物体一起受到冲击振动时，由于弹簧的刚 度很大，而质量块的质量相对较小，可以认为质量块的惯性 很小。因此，质量块感受与传感器基座相同的振动。这样， 质量块m就有一惯性力F作用到压电元件上。由于压电效应， 便在压电元件上产生电荷q，其电荷量大小为
第9章 加速度传感器及其应用案例
9.1 应变式加速度传感器 9.2 压电式加速度传感器 9.3 电容式加速度传感器 9.4 差动变压器式加速度传感器 9.5 加速度测量显示系统案例
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9.1 应变式加速度传感器
9.1.1 应变式加速度传感器的结构
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第9章传感器及其应用9.1传感器概述9.1.1传感器的发展和作用人类为了从外界获取信息,必须借助于感觉器官。
人类依靠这些器官接受来自外界的刺激,再通过大脑分析判断,发出命令而动作。
随着科学技术的发展和人类社会的进步,人类为了进一步认识自然和改造自然,只靠这些感觉器官就显得很不够了。
于是, 一系列代替、补充、延伸人的感觉器官功能的各种手段就应运而生,从而出现了各种用途的传感器。
传感器的历史可以追溯到远古时代,公元前1000年左右,中国的指南针、记里鼓车已开始使用。
埃及王朝时代开始使用的天平,一直延用到现在。
利用液体膨胀进行温度测量在16世纪前后就已出现。
19世纪建立了电磁学的基础, 当时建立的物理法则直到现在作为各种传感器的工作原理仍在应用着。
以电量作为输出的传感器，其发展历史最短, 但是随着真空管和半导体等有源元件的可靠性的提高,这种传感器得到飞速发展。
目前只要提到传感器, 一般是指具有电输出的装置。
由于集成电路技术和半导体应用技术的发展,研究开发了性能更好的传感器。
随着电子设备水平不断提高以及功能不断加强,传感器也越来越显得重要。
世界各国都将传感器技术列为重点发展的高新技术,传感器技术已成为高新技术竞争的核心技术之一, 并且发展十分迅速。
传感器技术的发展十分迅速的原因有如下几点:(1) 电子工业和信息技术促进了传感器产业的相应发展。
(2) 政府对传感器产业发展提供资助并大力扶植。
(3) 国防、空间技术和民用产品有广大的传感器市场。
(4) 在许多高新技术领域可获得用于开发传感器的理论和工艺。
从市场来看,力、压力、加速度、物位、温度、湿度、水分等传感器将保持较大的需求量。
传感器的市场结构如表9.1所示。
表9.1传感器市场结构近年来,由于微电子技术、微机械加工技术、纳米技术的迅速发展,传感器领域的主要技术也将在现有基础上予以延伸和提高:(1) 微机械加工技术(MEMT)和纳米技术将得到高速发展。
采用MEMT制作的传感器和微系统,具有体积微小、低成本、高可靠性等独特的优点。
(2) 新型敏感材料将加速开发,微电子、光电子、生物化学、信息处理等各学科的互相交叉、渗透和综合利用,将会研制出一批新颖、先进的传感器。
(3) 敏感元件与传感器的应用领域将得到新的开拓,二次传感器和传感器系统的应用将大幅度增长。
展望未来,传感器将向着小型化、集成化、多功能化、智能化和系统化的方向发展,由微传感器、微执行器及信号和数据处理器总装集成的系统越来越引起人们的广泛关注。
传感器市场将会迅速发展,并会加速新一代传感器的开发和产业化。
9.1.2 传感器的定义人们通常将能把被测物理量或化学量转换为与之能有确定对应关系的电量输出的装置称为传感器。
传感器也叫变换器、换能器或者探测器。
传感器输出的信号有不同的形式，如电压、电流、频率、脉冲等等，以满足信息的传输、处理和控制等的功能需求。
传感器的应用极其广泛，是测量装置和控制装置的首要环节。
虽然现代电子技术与计算机为信息转换和处理提供了极其完善的手段，但如果没有传感器对原始参数进行精确可靠的测量，那么无论信号转换或者数据的精确显示都是不可能的。
作为工程设计人员，应该对各种传感器的特性和使用方法有一定程度的了解。
9.1.3 传感器分类传感器种类繁多,功能各异。
由于同一被测量可用不同转换原理实现探测, 利用同一种物理法则、化学反应或生物效应可设计制作出检测不同被测量的传感器,而功能大同小异的同一类传感器可用于不同的技术领域,故传感器有不同的分类法。
(1)根据传感器感知外界信息所依据的基本效应, 可以将传感器分成三大类: 基于物理效应如光、电、声、磁、热等效应进行工作的物理传感器; 基于化学反应如化学吸附、选择性化学反应等进行工作的化学传感器; 基于酶、抗体、激素等分子识别功能的生物传感器。
(2)按工作原理分类, 可分为应变式、电容式、电感式、电磁式、压电式、热电式等传感器。
(3)根据传感器使用的敏感材料分类, 可分为半导体传感器、光纤传感器、陶瓷传感器、金属传感器、高分子材料传感器、复合材料传感器等等。
(4)按照被测量分类, 可分为力学量传感器、热量传感器、磁传感器、光传感器、放射线传感器、气体成分传感器、液体成分传感器、离子传感器和真空传感器等等。
(5)按能量关系分类, 可分为能量控制型和能量转换型两大类。
所谓能量控制型是指其变换的能量是由外部电源供给的, 而外界的变化（即传感器输入量的变化）只起到控制的作用。
如用电桥测量电阻温度变化时, 温度的变化改变了热敏电阻的阻值, 热敏电阻阻值的变化使电桥的输出发生变化（注意电桥的输出是由电源供给的）。
所谓能量转换型是指直接将被测量转换为输出量的能量。
(6)按传感器是利用场的定律还是利用物质的定律,可分为结构型传感器和物性型传感器。
二者组合兼有两者特征的传感器称为复合型传感器。
场的定律是关于物质作用的定律,例如动力场的运动定律、电磁场的感应定律、光的干涉现象等。
利用场的定律做成的传感器,如电动式传感器、电容式传感器、激光检测器等。
物质的定律是指物质本身内在性质的规律。
例如弹性体遵从的虎克定律、晶体的压电性、半导体材料的压阻、热阻、光阻、湿阻、霍尔效应等。
利用物质的定律做成的传感器,如压电式传感器、热敏电阻、光敏电阻、光电管等。
(7)按依靠还是不依靠外加能源工作,可分为有源传感器和无源传感器。
有源传感器敏感元件工作需要外加电源,无源传感器工作不需外加电源。
(8)按输出量是模拟量还是数字量,可分为模拟量传感器和数字量传感器。
表9.2列出了传感器的分类。
表9.2传感器的分类9.1.4 传感器的基本特性1. 静态特性静态特性的基本要求是，当输入信号为零时，输出也要求为零。
并且输出量应该和输入保持一定的对应关系。
(1)灵敏度：灵敏度是传感器选择的首选考虑因素。
我们总是希望传感器有尽可能高的灵敏度，但灵敏度太高容易引进一些不必要的干扰信号，除了环境噪声以外，还有来自传感器本身的噪声。
(2)线性：输入与输出之间若为线性比例关系，则称为线性关系。
理想的线性关系在实际的传感器中很少，一般都是非线性关系，所以在电路形式上也要用到一定的线性补偿电路，非线性校正电路等。
用来弥补输出非线性给测量带来的影响。
(3)时滞：若输入为X1,输出为Y1，在继续增大X1,然后在将输入返回原来的值，这时的输出不是Y1,而是Y2。
这样的现象在传感器中叫时滞。
因此在选用传感器的时候要尽量选用时滞较小的器件。
(4)稳定性：理想的传感器对应相同的输入量，其输出量总是相同的，然而实际上的传感器特性随着时间在变化，这种对应相同输入量的不同输出量叫做传感器的温漂。
在实际工作中，还要考虑安装传感器周围环境给传感器带来的温度稳定性的变化。
(5)精度：精度是评价系统优良程度的一种指标，精度分为准确度和精密度，在实际传感器电路中，要尽量采用精度比较高的传感器元件。
这样后续的校正电路就可以相对简单一些。
2. 动态特性传感器检测的信号是随着时间的变化在逐渐变化的，所以传感器的特性应该能够跟踪这种输入的变化并能得到准确的输出信号。
如果传感器不能跟踪过快的信号变化，这样测量的信号将发生误差。
所以动态特性是传感器的重要特性之一，在选用传感器的时候要特别注意。
9.1.5传感器的非线性校正大多数传感器的输入和输出并不是线性关系，为了使传感器在检测过程中灵敏度保持一致，便于分析处理和直接显示，必须对线路的非线性进行校正。
非线性校正分为硬件校正和软件校正，硬件校正电路复杂，而且很难达到预期的效果，所以一般采用软件校正的方法。
下面介绍一些常用的软件校正的方法。
(1)插值法先通过实验测出传感器的输入输出数据，利用一次函数进行插值，用直线逼近传感器的特性曲线。
如果传感器的特性曲线曲率较大，可以把该特性曲线进行分段插值。
每段曲线都用直线来逼近，用折线逼近整个曲线。
一般情况下，如果分段合理，插值点数得当就可以获得较好的线性度和精度。
(2)查表法通过实验得到检测值和被测值之间的关系，按照一定的规律把数据排成表格，存入内存单元，计算机根据检测值的大小进行查表。
查表技术一般适合于参数复杂、采用计算法编程占用CPU的时间较长的情况。
一般用的查表法有顺序查表法和对分查表法。
9.2传感器信号的放大与驱动传感器传出的信号有时比较微弱，多为缓慢变化的超低频信号，检测这样的信号要采用低噪声、高输入阻抗的直流放大器对信号进行放大，才能驱动后续的电路进行控制。
常用传感信号的放大器如表9.3所示。
表9.3常用传感信号放大器对这些电路进行介绍。
9.2.1电压输出型传感器信号的放大电压输出型传感器可以看作是具有一定内阻的电压源，其前置放大器可参照电压放大器的设计方法，较常见的电压输出型传感器是热电偶和录音机拾音磁头。
在设计电压输出型传感器前置放大电路时，重点考虑的设计指标是：放大器增益、放大器输入阻抗、放大器带宽和信噪比。
对于小信号输出型传感器，应尽量提高前置放大器的增益，以避免多级放大带来的零点漂移问题，对于高内阻型传感器要使用同相放大器等高输入阻抗的前置放大电路，以提高信号利用率，对于需要长线接入或高干扰的应用场合要使用仪表放大器等具有高共模抑制比的前置放大器，对于拾音磁头、驻极体话筒一类交流输出型的传感器必须合理的设置前置放大器的带宽。
下面以放大热电偶的输出信号为例进行说明，其基本电路如图9.1，该电路的增益为12/1R R A v += （9-1）图9.1 热电偶电压放大基本电路设将0～500摄氏度的温度转化为0～5V 电压，采用K 型热电偶，它在500摄氏度时的感应电势为20.64mV ，所以运放的增益A V 为24264.20/5==mV V A u （9-2）电路中的R 1=1K Ω,R 2=232K Ω, R W 取20K Ω，用来调整增益的大小，这样可以使增益在233和253之间可调。
9.2.2 电阻型传感器信号的差动放大阻性传感器是无源器件，需要电信号激励才能输出电压或电流信号，在测量中通常组成电桥，实现电阻/电压的转化，再利用差动放大器放大，其基本电路如图9.2所示。
由于电桥以E 供电，故称恒压驱动差动放大器。
为了减小运放输入阻抗对电桥驱动电路的影响，R 5、R 6、R F 的值取的都比较大。
R 2、R 4、W 1组成平衡臂，R 1、R 3组成测量臂，其中R 3为电阻型传感器。
当电桥平衡时，输出电压0=-=-+U U U o ，此时313R R R E U U +==-+ 。
当外界环境变化时，导致R 3发生变化时，可将传感器输出电阻表示为R 3+ΔR 3，此时U +变为'+U ，则输出电压经整理得 2333123(1)311R Uo E R R R R R R R ∆=⋅++++∆ （9-3） 可见这一输出电压不是ΔR 3的线性函数，即存在非线性失真，考虑到ΔR 3数值往往较小，为此可忽略分母中的3)131(R R R ∆+项，U o 近似为ΔR 3的线性函数。