1 常用传感器及敏感元件.

传感器以及敏感元件

传感器以及敏感元件 什么叫传感器？从广义上讲，传感器就是能感知外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置；简单说传感器是将外界信号转换为电信号的装置。所以它由敏感元器件（感知元件）和转换器件两部分组成，有的半导体敏感元器件可以直接输出电信号，本身就构成传感器。敏感元器件品种繁多，就其感知外界信息的原理来讲，可分为①物理类，基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。 ②化学类，基于化学反应的原理。③生物类，基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。通常据其基本感知功能可分为热敏元件、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（还有人曾将传感器分46类）。下面对常用的热敏、光敏、气敏、力敏和磁敏传感器及其敏感元件介绍如下。 一温度传感器及热敏元件 温度传感器主要由热敏元件组成。热敏元件品种教多，市场上销售的有双金属片、铜热电阻、铂热电阻、热电偶及半导体热敏电阻等。以半导体热敏电阻为探测元件的温度传感器应用广泛，这是因为在元件允许工作条件范围内，半导体热敏电阻器具有体积小、灵敏度高、精度高的特点，而且制造工艺简单、价格低廉。 1半导体热敏电阻的工作原理 按温度特性热敏电阻可分为两类，随温度上升电阻增加的为正温度系数热敏电阻，反之为负温度系数热敏电阻。 ⑴正温度系数热敏电阻的工作原理 此种热敏电阻以钛酸钡（BaTio3）为基本材料，再掺入适量的稀土元素，利用陶瓷工艺高温烧结尔成。纯钛酸钡是一种绝缘材料，但掺入适量的稀土元素如镧（La）和铌（Nb）等以后，变成了半导体材料，被称半导体化钛酸钡。它是一种多晶体材料，晶粒之间存在着晶粒界面，对于导电电子而言，晶粒间界面相当于一个位垒。当温度低时，由于半导体化钛酸钡内电场的作用，导电电子可以很容易越过位垒，所以电阻值较小；当温度升高到居里点温度（即临界温度，此元件的…温度控制点?一般钛酸钡的居里点为120℃）时，内电场受到破坏，不能帮助导电电子越过位垒，所以表现为电阻值的急剧增加。因为这种元件具有未达居里点前电阻随温度变化非常缓慢，具有恒温、调温和自动控温的功能，只发热，不发红，无明火，不易燃烧，电压交、直流3～440V均可，使用寿命长，非常适用于电动机等电器装置的过热探测。 ⑵负温度系数热敏电阻的工作原理 负温度系数热敏电阻是以氧化锰、氧化钴、氧化镍、氧化铜和氧化铝等金属氧化物为主要原料，采用陶瓷工艺制造而成。这些金属氧化物材料都具有半导体性质，完全类似于锗、硅晶体材料，体内的载流子（电子和空穴）数目少，电阻较高；温度升高，体内载流子数目增加，自然电阻值降低。负温度系数热敏电阻类型很多，使用区分低温（-60～300℃）、中温（300～600℃）、高温（>600℃）三种，有灵敏度高、稳定性好、响应快、寿命长、价格低等优点，广泛应用于需要定点测温的温度自动控制电路，如冰箱、空调、温室等的温控系统。 热敏电阻与简单的放大电路结合，就可检测千分之一度的温度变化，所以和电子仪表组成测温计，能完成高精度的温度测量。普通用途热敏电阻工作温度为-55℃～+315℃，特殊低温热敏电阻的工作温度低于-55℃，可达-273℃。 2热敏电阻的型号 我国产热敏电阻是按部颁标准SJ1155-82来制定型号，由四部分组成。 第一部分：主称，用字母…M?表示敏感元件。 第二部分：类别，用字母…Z?表示正温度系数热敏电阻器，或者用字母…F?表示负温度系数热敏电阻器。 第三部分：用途或特征，用一位数字（0-9）表示。一般数字…1?表示普通用途，…2?表示稳压用途（负

传感器分类及常见传感器的应用

机电一体化技术常用传感器及其原理 班级：机械设计制造及其自动化姓名： 学号：

一、传感器的分类 传感器有许多分类方法，但常用的分类方法有两种，一种是按被测物理量来分；另一种是按传感器的工作原理来分。按被测物理量划分的传感器，常见的有：温度传感器、湿度传感器、压力传感器、位移传感器、流量传感器、液位传感器、力传感器、加速度传感器、转矩传感器等。 按工作原理可划分为： 1．电学式传感器 电学式传感器是非电量电测技术中应用范围较广的一种传感器，常用的有电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、磁电式传感器及电涡流式传感器等。 电阻式传感器是利用变阻器将被测非电量转换为电阻信号的原理制成。电阻式传感器一般有电位器式、触点变阻式、电阻应变片式及压阻式传感器等。电阻式传感器主要用于位移、压力、力、应变、力矩、气流流速、液位和液体流量等参数的测量。 电容式传感器是利用改变电容的几何尺寸或改变介质的性质和含量，从而使电容量发生变化的原理制成。主要用于压力、位移、液位、厚度、水分含量等参数的测量。 电感式传感器是利用改变磁路几何尺寸、磁体位置来改变电感或互感的电感量或压磁效应原理制成的。主要用于位移、压力、力、振动、加速度等参数的测量。 磁电式传感器是利用电磁感应原理，把被测非电量转换成电量制成。主要用于流量、转速和位移等参数的测量。 电涡流式传感器是利用金屑在磁场中运动切割磁力线，在金属内形成涡流的原理制成。主要用于位移及厚度等参数的测量。 2．磁学式传感器 磁学式传感器是利用铁磁物质的一些物理效应而制成的，主要用于位移、转矩等参

数的测量。

3．光电式传感器 光电式传感器在非电量电测及自动控制技术中占有重要的地位。它是利用光电器件的光电效应和光学原理制成的，主要用于光强、光通量、位移、浓度等参数的测量。 4．电势型传感器 电势型传感器是利用热电效应、光电效应、霍尔效应等原理制成，主要用于温度、磁通、电流、速度、光强、热辐射等参数的测量。 5．电荷传感器 电荷传感器是利用压电效应原理制成的，主要用于力及加速度的测量。 6．半导体传感器 半导体传感器是利用半导体的压阻效应、内光电效应、磁电效应、半导体与气体接触产生物质变化等原理制成，主要用于温度、湿度、压力、加速度、磁场和有害气体的测量。 7．谐振式传感器 谐振式传感器是利用改变电或机械的固有参数来改变谐振频率的原理制成，主要用来测量压力。 8．电化学式传感器 电化学式传感器是以离子导电为基础制成，根据其电特性的形成不同，电化学传感器可分为电位式传感器、电导式传感器、电量式传感器、极谱式传感器和电解式传感器等。电化学式传感器主要用于分析气体、液体或溶于液体的固体成分、液体的酸碱度、电导率及氧化还原电位等参数的测量。 另外，根据传感器对信号的检测转换过程，传感器可划分为直接转换型传感器和间接转换型传感器两大类。前者是把输入给传感器的非电量一次性的变换为电信号输出，如光

选择温度传感器的注意事项

首先，必须选择传感器的结构，使敏感元件的规定的测量时间之内达到所测流体或被测表面的温度。温度传感器的输出仅仅是敏感元件的温度。实际上，要确保传感器指示的温度即为所测对象的温度，常常是很困难的。 在大多数情况下，对温度传感器的选用，需考虑以下几个方面的问题： （1）被测对象的温度是否需记录、报警和自动控制，是否需要远距离测量和传送。 （2）测温范围的大小和精度要求。 （3）测温元件大小是否适当。 （4）在被测对象温度随时间变化的场合，测温元件的滞后能否适应测温要求。 （5）被测对象的环境条件对测温元件是否有损害。 （6）价格如何，使用是否方便。 温度传感器的选择主要是根据测量范围。当测量范围预计在总量程之内，可选用铂电阻传感器。较窄的量程通常要求传感器必须具有相当高的基本电阻，以便获得足够大的电阻变化。热敏电阻所提供的足够大的电阻变化使得这些敏感元件非常适用于窄的测量范围。如果测量范围相当大时，热电偶更适用。最好将冰点也包括在此范围内，因为热电偶的分度表是以此温度为基准的。已知范围内的传感器线性也可作为选择传感器的附加条件。 响应时间通常用时间常数表示，它是选择传感器的另一个基本依据。当要监视贮槽中温度时，时间常数不那么重要。然而当使用过程中必须测量振动管中的温度时，时间常数就成为选择传感器的决定因素。珠型热敏电阻和铠装露头型热电偶的时间常数相当小，而浸入式探头，特别是带有保护套管的热电偶，时间常数比较大。 动态温度的测量比较复杂，只有通过反复测试，尽量接近地模拟出传感器使用中经常发生的条件，才能获得传感器动态性能的合理近似。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有 10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解相关传感器产品的选型，报价，采购，参数，图片，批发等信息，请关注艾驰商城https://www.360docs.net/doc/856953436.html,。

温度传感器选用时的注意事项

温度传感器选用时的注意事项 本文转载于：工控商务网 温度传感器是利用物质各种物理性质随温度变化的规律把温度转换为电量的传感器。这些呈现规律性变化的物理性质主要有体。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。那么我们该如何选择温度传感器，同时要注意哪些问题呢？ 选择温度传感器比选择其它类型的传感器所需要考虑的内容更多。首先，必须选择传感器的结构，使敏感元件的规定的测量时间之内达到所测流体或被测表面的温度。温度传感器的输出仅仅是敏感元件的温度。实际上，要确保传感器指示的温度即为所测对象的温度，常常是很困难的。在大多数情况下，对温度传感器的选用，需考虑以下几个方面的问题：（1）被测对象的温度是否需记录、报警和自动控制，是否需要远距离测量和传送。 （2）测温范围的大小和精度要求。 （3）测温元件大小是否适当。 （4）在被测对象温度随时间变化的场合，测温元件的滞后能否适应测温要求。 （5）被测对象的环境条件对测温元件是否有损害。 （6）价格如保，使用是否方便。 容器中的流体温度一般用热电偶或热电阻探头测量，但当整个系统的使用寿命比探头的预计使用寿命长得多时，或者预计会相当频繁地拆卸出探头以校准或维修却不能在容器上开

口时，可在容器壁上安装永久性的热电偶套管。用热电偶套管会显著地延长测量的时间常数。当温度变化很慢而且热导误差很小时，热电偶套管不会影响测量的精确度，但如果温度变化很迅速，敏感元件跟踪不上温度的迅速变化，而且导热误差又可能增加时，测量精确度就会受到影响。因此要权衡考虑可维修性和测量精度这两个因素。 热电偶或热电阻探头的全部材料都应与可能和它们接触的流体适应。使用裸露元件探头时，必须考虑与所测流体接触的各部件材料（敏感元件、连接引线、支撑物、局部保护罩等）的适应性，使用热电偶套管时，只需要考虑套管的材料。电阻式热敏元件在浸入液体及多数气体时，通常是密封的，至少要有涂层，裸露的电阻元件不能浸入导电或污染的流体中，当需要其快速响应时，可将它们用于干燥的空气和有限的几种气体及某些液体中。电阻元件如用在停滞的或慢速流动的流体中，通常需有某种壳体罩住以进行机械保护。当管子、导管或容器不能开口或禁止开口，因而不能使用探头或热电偶套管时，可通过在外壁钳夹或固定一个表面温度传感器的方法进和测量。为了确保合理的测量精度，传感器必须与环境大气热隔离并与热辐射源隔离，而且必须通过传感器的适当设计与安装使壁对敏感元件的热传导达到到最佳状态。所测的固体材料可以是金属的或非金属的，任何类型的表面温度传感器都会在某种程度上改变被测物表面或表面下层的材料特性。因此，必须对传感器及其安装方法进行适当的选择以便将这种干扰减到最小程度。理想的传感器应该完全用与所测固体相同的材料制造并与材料形成一体，这样测量点或其周围的结构特征就不会以任何方式改变。可用的这类传感器有各种各样，其中包括电阻（薄膜热电阻、热敏电阻）型，也包括薄膜和细导线型的热电偶。用可埋入的小传感器或带螺纹的镶嵌件进行表面玉的温度测量，应使埋入的传感器或镶嵌件的外缘与所测材料的外表面平齐。镶嵌件的材料应与所测的材料相同，至少要非常相似。使用垫圈式传感器时，必须注意确保垫圈所能达到的温度尽可能接近欲测温度。

传感器常见问题答案汇编

一、简答题 1、 从传感器的静态特性和动态特性考虑，详述如何选用传感器。 答：考虑传感器的静态特性的主要指标，选用线性度大、迟滞小、重复性好、分辨力强、 稳定性高、抗干扰稳定性高的传感器。考虑动态特性，所选的传感器应能很好的追随输入量的快速变化，即具有很短的暂态响应时间或者应具有很宽的频率响应特性。 2、 在静态测量中，根据测量系统输入量与对应输出值所绘制的定度曲线可以确定那些静态特性? 答：在静态测量中，根据绘制的定度曲线，可以确定测量系统的三个静态特性：灵敏度，非线性度，回程误差。 3、 简述应变片在弹性元件上的布置原则，及哪几种电桥接法具有温度补偿作用。 答：布置原则有：(1)贴在应变最敏感部位，使其灵敏度最佳； (2)在复合载荷下测量，能消除相互干扰； (3)考虑温度补偿作用； 单臂电桥无温度补偿作用，差动和全桥方式具有温度补偿作用 4、 涡流式传感器测量位移与其它位移传感器比较，其主要优点是什么?涡流传感器能否测量大位移量?为什么? 答：优点：能实现非接触测量，结构简单，不怕油等介质污染。 涡流传感器不能测量大位移量，只有当测量范围较小时，才能保证一定的线性度。 5、 传感器的定义和组成框图？画出自动控制系统原理框图并指明传感器在系统中的位置 和作用。 答：传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。 传感器处于研究对象与测试系统的接口位置，即检测与控制之首。传感器是感知、获取与检测信息的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息都要通过传感器获取并通过它转换成容易传输与处理的电信号，其作用与地位特别重要。 组成框图：自动控制系统原理框图： 传感器的作用：感受被测量并转换成可用输出信号传送给控制对象。 6、 光电效应可分为哪三种类型。 答：光电效应可分为：外光电效应，内光电效应，光生伏特效应。 7、 传感器（或测试仪表）在第一次使用前和长时间使用后需要进行标定工作，请问标 被测量 敏感元件 信号调节转换电路 辅助电源 传感元件 传感器 对象 给定 + e 反馈装置 扰动 ﹣

传感器常用参数的含义

真空传感器是工业实践中最常用的一种压力传感器，现已广泛应用于各种工业自控环境。每种仪器在使用的时候，我们都力求能够使其测量结果精准，而首要的就是对该产品相关信息要有了如指掌，才能够为其安装使用奠定坚实的基础。下面就让艾驰商城小编对传感器常用参数的含义来一一为大家做介绍吧。 1、传感器：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。通常有敏感元件和转换元件组成。 （1）敏感元件是指传感器中能直接（或响应）被测量的部分。 （2）转换元件指传感器中能较敏感元件感受（或响应）的北侧量转换成是与传输和（或）测量的电信号部分。 （3）当输出为规定的标准信号时，则称为变送器。 2、测量范围：在允许误差限内被测量值的范围。 3、量程：测量范围上限值和下限值的代数差。 4、精确度：被测量的测量结果与真值间的一致程度。 5、从复性：在所有下述条件下，对同一被测的量进行多次连续测量所得结果之间的符合程度： 6、分辨力：传感器在规定测量范围圆可能检测出的被测量的最小变化量。 7、阈值：能使传感器输出端产生可测变化量的被测量的最小变化量。 8、零位：使输出的绝对值为最小的状态，例如平衡状态。 9、激励：为使传感器正常工作而施加的外部能量（电压或电流）。 10、最大激励：在市内条件下，能够施加到传感器上的激励电压或电流的最大值。 11、输入阻抗：在输出端短路时，传感器输入的端测得的阻抗。 12、输出：有传感器产生的与外加被测量成函数关系的电量。 13、输出阻抗：在输入端短路时，传感器输出端测得的阻抗。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品

温度传感器

第1章设计目的 设计一个简易数字温度计，装置由温度传感器、信号处理电路、数字电压表构成、LED显示器组成。 第2章设计要求 (1) 选用温度传感器AD590测量温度，通过信号处理电路将温度引起的电流变化转化为电压变化，然后经过双积分AD转换器转换为数字信号，通过共阳极数码管显示数值。 (2) 进行系统总体设计，并画出总设计框图。 (3) 设计完成相应的测温电路，导出电路输出电压与温度之间的函数表达式。 第3章总体设计 此设计方案采用AD590温度传感器对温度进行感应，并用滑动变阻器改变阻值将输出电压进行变换，然后两个输出电压构成反向差动电路，再经过此放大电路将信号放大，然后经过3.5位A/D转换器TC7107转换成数字信号，在进行模拟/数字信号转换的同时, 直接驱动三个LED显示器,将温度显示出来。系统结构方框图如图3-1所示： 图3-1 系统结构方框图 第4章硬件电路的设计

通过AD590对温度进行采集，因为温度与电压近乎线性关系，以此来确定输出电压和相应的电流，不同的温度对应不同的电压值，因此可以通过电压电流值经过放大进入到A/D转换器和译码器，再由数码管表示出来。 4.1 传感器电路 AD590是半导体结效应式温度传感器，PN结正向压降的温度系数为-2mV/℃ , 利用硅热敏晶体管PN结的温度敏感特性测量温度的变化测量温度,其测量温度范围为：-50℃～150℃。AD590输出电流值(μA级)等于绝对温度(开尔文)的度数。使用时一般需要将电流值转换为电压值, 如图4-1图中,Ucc为激励电压, 取值为4V～40V;输出电流Io以绝对温度零度-273℃为基准, 温度每升高1℃ ,电流值增加1μA。 图4-1 AD590基本原理图 温度t对应输出电流Io 为: Io(t)=273μA + t×1μA/℃（ 4-1） 式中: 273μA为摄氏零度时输出的电流值；t为测得的摄氏温度。 在室温25℃时,输出电流： Io(25)=(273+25)=298 μA （4-2） 4.2 电压输出电路 AD590构成的电压输出电路如图4-2所示。

温度传感器选型

NTC 温度传感器选型 选择温度传感器比选择其它类型的传感器所需要考虑的内容更多。首先，必须选择传感器的结构，使敏感元件的规定的测量时间之内达到所测流体或被测表面的温度。温度传感器的输出仅仅敏感元件的温度。实际上，要确保传感器指示的温度即为所测对象的温度，常常是很困难的。 在大多数情况下，对温度传感器的选用，需考虑以下几个方面的问题： （1）被测对象的温度是否需记录、报警和自动控制，是否需要远距离测量和传送。 （2）测温范围的大小和精度要求。 （3）测温元件大小是否适当。 （4）在被测对象温度随时间变化的场合，测温元件的滞后能否适应测温要求。 （5）被测对象的环境条件对测温元件是否有损害。 （6）价格如何，使用是否方便。 容器中的流体温度一般用热电偶或热电阻探头测量，但当整个系统的使用寿命比探头的预计使用寿命得多时，或者预计会相当频繁地拆卸出探头以校准或维修却不能在容器上开口时，可在容器壁上安装永久性的热电偶套管。用热电偶套管会显著地延长测量的时间常数。当温度变化很慢而且热导误差很小时，热电偶套管不会影响测量的精确度，但如果温度变化很迅速，敏感元件跟踪不上温度的迅速变化，而且导热误差又可能增加时，测量精确度就会受到影响。因此要权衡考虑可维修性和测量精度两个因素。 热电偶或热电阻探头的全部材料都应与可能和它们接触的流体适应。使用裸露元件探头时，必须考虑与所测流体接触的各部件材料（敏感元件、连接引线、支撑物、局部保护罩等）的适应性，使用热电偶套管时，只需要考虑套管的材料。 电阻式热敏元件在浸入液体及多数气体时，通常是密封的，至少要有涂层，裸露的电阻元件不能浸入导电或污染的流体中，当需要其快速响应时，可将它们用于干燥的空气和有限的几种气体及某些液体中。电阻元件如用在停滞的或慢速流动的流体中，通常需有某种壳体罩住以进行机械保护。 当管子、导管或容器不能开口或禁止开口，因而不能使用探头或热电偶套管时，可通过在外壁钳夹或固定一个表面温度传感器的方法进和测量。为了确保合理的测量精度，传感器必须与环境大气热隔离并与热辐射源隔离，而且必须通过传感器的适当设计与安装使壁对敏感元件的热传导达到到最佳状态。 所测的固体材料可以是金属的或非金属的，任何类型的表面温度传感器都会在某种程度上改变被测物表面或表面下层的材料特性。因此，必须对传感器及其安装方法进行适当的选择以便将这种干扰减到最小程度。理想的传感器应该完全用与所测固体相同的材料制造并与材料形成一体，这样测量点或其周围的结构特征就不会以任何方式改变。可用的这类传感器有各种各样，其中包括电阻（薄膜热电阻、温度传感器）型，也包括薄膜和细导线型的热电偶。用可埋入的小传感器或带螺纹的镶嵌件进行表面玉的温度测量，应使埋入的传咸器或镶嵌件的外缘与所测材料的外表面平齐。镶嵌件的材料应与所测的材料相同，至少要非常相似。使用垫圈式传感器时，必须注意确保垫圈所能达到的温度尽可能接近欲测温度。 温度传感器的选择主要是根据测量范围。当测量范围预计在总量程之内，可选用铂电阻传感器。较窄的量程通常要求传感器必须具有相当高的基本电阻，以便获得足够大的电阻变化。温度传感器所提供的足够大的电阻变化使得这些敏感元件非常适用于窄的测量范围。如果测量范围相当大时，热电偶更适用。最好将冰点也包括在此范围内，因为热电偶的分度表是以此温度为基准的。已知范围内的传感器线性也可作为选择传感器的附加条件。 响应时间通常用时间常数表示，它是选择传感器的另一个基本依据。当要监视贮槽中温度时，时间常

浅谈传感器敏感材料发展动态

浅谈传感器敏感材料发展动态 1 微型化（Micro）为了能够与信息时代信息量激增、要求捕获和处理信息的能力日益增强的技术发展趋势保持一致，对于传感器性能指标（包括精确性、可靠性、灵敏性等）的要求越来越严格；与此同时，传感器系统的操作友好性亦被提上了议事日程，因此还要求传感器必须配有标准的输出模式；而传统的大体积弱功能传感器往往很难满足上述要求，所以它们已逐步被各种不同类型的高性能微型传感器所取代；后者主要由硅材料构成，具有体积小、重量轻、反应快、灵敏度高以及成本低等优点。 1.1 由计算机辅助设计（CAD）技术和微机电系统（MEMS）技术引发的传感器微型化目前，几乎所有的传感器都在由传统的结构化生产设计向基于计算机辅助设计（CAD）的模拟式工程化设计转变，从而使设计者们能够在较短的时间内设计出低成本、高性能的新型系统，这种设计手段的巨大转变在很大程度上推动着传感器系统以更快的速度向着能够满足科技发展需求的微型化的方向发展。对于微机电系统（MEMS）的研究工作始于20世纪60年代，其研究范畴涉及材料科学、机械控制、加工与封装工艺、电子技术以及传感器和执行器等多种学科，是一个极具前景的新兴研究领域。MEMS的核心技术是研究微电子与微机械加工与封装技术的巧妙结合，期望能够由此而制造出体积小巧但功能强大的新型系统。经过几十年的发展，尤其最近十多年的研究与发展，MEMS技术已经显示出了巨大的生命力，此项技术的有效采用将信息系统的微型化、智能化、多功能化和可靠性水平提高到了一个新的高度。在当前技术水平下，微切削加工技术已经可以生产出来具有不同层次的3D微型结构，从而可以生产出体积非常微小的微型传感器敏感元件，象毒气传感器、离子传感器、光电探测器这样的以硅为主要构成材料的传感/探测器都装有极好的敏感元件[1]，[2]。目前，这一类元器件已作为微型传感器的主要敏感元件被广泛应用于不同的研究领域中。 1. 2 微型传感器应用现状就当前技术发展现状来看，微型传感器已经对大量不同应用领域，如航空、远距离探测、医疗及工业自动化等领域的信号探测系统产生了深远影响；目前开发并进入实用阶段的微型传感器已可以用来测量各种物理量、化学量和生物量，如位移、速度/加速度、压力、应力、应变、声、光、电、磁、热、PH值、离子浓度及生物分子浓度等 2 智能化（Smart）智能化传感器（Smart Sensor）是20世纪80年代末出现的另外一种涉及多种学科的新型传感器系统。此类传感器系统一经问世即刻受到科研界的普遍重视，尤其在探测器应用领域，如分布式实时探测、网络探测和多信号探测方面一直颇受欢迎，产生的影响较大。 2.1 智能化传感器的特点智能化传感器是指那些装有微处理器的，不但能够执行信息处理和信息存储，而且还能够进行逻辑思考和结论判断的传感器系统。这一类传感器就相当于是微型机与传感器的综合体一样，其主要组成部分包括主传感器、辅助传感器及微型机的硬件设备。如智能化压力传感器，主传感器为压力传感器，用来探测压力参数，辅助传感器通常为温度传感器和环境压力传感器。采用这种技术时可以方便地调节和校正由于温度的变化而导致的测量误差，而环境压力传感器测量工作环境的压力变化并对测定结果进行校正；而硬件系统除了能够对传感器的弱输出信号进行放大、处理和存储外，还执行与计算机之间的通信联络。通常情况下，一个通用的检测仪器只能用来探测一种物理量，其信号调节是由那些与主探测部件相连接着的模拟电路来完成的；但智能化传感器却能够实现所有的功能，而且其精度更高、价格更便宜、处理质量也更好。与传统的传感器相比，智能化传感器具有以下优点：1．智能化传感器不但能够对信息进行处理、分析和调节，能够对所测的数值及其误差进行补偿，而且还能够进行逻辑思考和结论判断，能够借助于一览表对非线性信号进行线性化处理，借助于软件滤波器滤波数字信号。此外，还能够利用软件实现非线性补偿或其它更复杂的环境补偿，以改进测量精度。2．智能化传感器具有自诊断和自校准功能，可以用来检测工作环境。当工作环境临近其极限条件时，它将发出告警信号，并根据其分析器的输入

温度传感器敏感材料.

温度传感器敏感材料 温度是国际单位七个基本物理量之一。温度测量在物理学中占有重要地位，在 国民经济、国防建设和科学研究以至人们生活中也十分重要?因而得到广泛应用。贵金属,特别是铂及其合金具有优良的抗氧化性能。热电势高且与温度的单值函数关系好，热电特性稳定,具有大的电阻温度系数，电阻与温度的关系接近线性，是特别重要的温度测量材料和温度敏感材料，已广泛用于对温度的精确测量并用作沮度基准和高温定点。 贵金属测温材料主要有两大类：热电偶材料和铂电阻温度计材料。 ①贵金属热电偶材料 1821年Z'. J. Seeback发现热电效应，即将A和B两种不同的金属线连成回路, 其两端温度保持不同，则电路中产生电流，存在由温差引起电动势的现象。这一效应被称为Seeback效应或Seeback温差效应.是热电偶测温的基本原理.闭合电路中存在热电动势VAB = WAR -OT ,式中.OT为沮差；W"a=(WA--W,为Seeback系数(W和W。为金属A和B的绝对热电动势率》。W。决定了热电偶侧沮材料的基本性能.作为热电偶测温材料,要求有尽可能大的WM,即选用W和W。相差较大的材料作两极，并要求w 胡和温度丁的关系尽可能呈线性。且保持稳定. 贵金属铂的绝对热电势率为负值，与温度呈线性关系。Pt-Rh合金具有高而稳定的热电势.且热电势与沮度呈线性关系,因此,纯铂与Pt-Rh合金可配对制作热电偶,且对铂热电势随佬含量增加而增加。继1885年第一支Pt-lORh/Pt热电偶制作成功后，对贵金属热电偶材料的研究发展很快，贵金属成为重要的高温热电偶测沮材料.常用的铂基合金热电偶材料及性能如表6.5所列.贵金属高沮热电偶广泛用于炼钢工业、玻璃工业、化学工业以及金属材料和非金属材料加工等过程温度测量。对炼钢工业来说,Pt-PtRh热电偶不仅用于测量钢液温度，而且根据钢液温度与碳含量的关系可测定钢液含碳量,其作用十分重要.Pt-PtlORh热电偶还用作温度基准。

温度传感器

5.1 基准温度 5.1.1 由于温度传感器对温度变化很敏感，所以在试验过程中的测量计算涉及到基准温度。除非详细规范中另有规定，基准温度为25℃。 5.1.2 对要求严格的温度控制的所有试验，应把温度传感器浸入保持在基准温度下的均匀搅拌的非导电、无腐蚀性的液体槽中进行。 5.1.3 进行测应保持在测量温度直到温度平衡为止。 5.1.4 当测量不是在规定温度下进行时，其量前，热敏电阻器结果必须校正到规定温度。测量时的环境温度应在试验报告中说明。 5.1.5 测量时，应不使温度传感器受到通风、日光辐射或可能产生误差的其它影响。 5.2 外观检查? 5.2.1 外观及标志 用目测法检查外观、形状、结构、封装应符合要求。标志应清晰完整。 5.2.2 外形和尺寸 ——图纸应给出温度传感器的外形图，以便于识别和区分不同的温度传感器。 ——影响互换性和安装的尺寸及公差应在图纸中标明。全部尺寸应以毫米为单位进行标注。 5.2.3 可见损伤 可见损伤定义为，对于预期的用途来说，降低了温度传感器的使用性的损伤。 5.3 性能试验 5.3.1 B值及额定零功率电阻 按5.4.3要求测量B值规定的温度点的零功率电阻，经计算B值，测量结果应符合表1要求。 5.3.2 电阻温度特性? 按5.4.3要求，根据温度传感器的不同用途，选取-10℃、0℃、7℃、10℃、25℃、32℃、85℃，测量零功率电阻，测量结果应符合经规定程序批准的技术文件。 5.3.3 零功率电阻的测量 零功率电阻值应在基准温度±0.05℃下测量。当测量不是在基准温度下进行时，则按下式换算成基准温度下的值： R T0=R T e B(1/T0-1/T) 式中：R T0---在基准温度T0时温度传感器的零功率电阻值，欧姆； R T---在测量温度T时温度传感器的零功率电阻值，欧姆； T0---基准温度，K； T---测量温度，K；

常用温度传感器比较

一．主题：温度传感器 二．内容 接触式温度传感器 1.热电偶： （1）测温原理: 两种不同成分的导体（称为热电偶丝或热电极）两端接合成回路，当接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电动势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的，其中，直接用作测量介质温度的一端叫做工作端（也称为测量端），另一端叫做冷端（也称为补偿端）；冷端与显示仪表连接，显示出热电偶所产生的热电动势，通过查询热电偶分度表，即可得到被测介质温度。 （2）测温范围： 常用的热电偶从-50~+1600℃均可连续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。 （3）常用热电偶型号： （4）实例： T型热电偶，测温范围-40~350℃。 2.热电阻： （1）测温原理: 热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的，即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。因此，只要测量出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出温度。 目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。 金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示，即： Rt=Rt0[1+α（t-t0）] 式中，Rt为温度t时的阻值；Rt0为温度t0（通常t0=0℃）时对应电阻值；α为温度系数。半导体热敏电阻的阻值和温度关系为： Rt =AeB/t 式中Rt为温度为t时的阻值；A、B取决于半导体材料的结构的常数。 （2）测温范围： 金属热电阻一般适用于-200~500℃范围内的温度测量，其特点是测量准确、稳定性好、性能可靠。 半导体热敏电阻测温范围只有-50~300℃左右, 且互换性较差，非线性严重，但温度系数更大，常温下的电阻值更高（通常在数千欧以上）。 （3）常用热电阻： 目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜：铂电阻精度高，适用于中性和氧化性介质，稳定性好，具有一定的非线性，温度越高电阻变化率越小；铜电阻在测温范围内电阻值和温度呈线性关系，温度线数大，适用于无腐蚀介质，超过150℃易被氧化。 中国最常用的有R0=10Ω、R0=100Ω和R0=1000Ω等几种，它们的分度号分别为Pt10、Pt100、Pt1000；铜电阻有R0=50Ω和R0=100Ω两种，它们的分度号为Cu50和Cu100。其中Pt100和Cu50的应用最为广泛。 （4）实例： Pt100为正温度系数热敏电阻传感器，测量范围-200℃~850℃，允许温度偏差值

温度传感器的优势与劣势

温度传感器：优势和劣势 供稿：OMEGA工业测量 关键词：OMEGA，温度传感器，高精度 完美的温度传感器： ?对所测量的介质没有影响 ?非常精确 ?响应即时（在多数情况下） ?输出易于调节 不管是哪种类型的传感器，所有温度传感器都要考虑上述因素。 不管测量什么，最重要的是要确保测量设备自身不会影响所测量的介质。进行接触温度测量时，这一点尤为重要。选择正确的传感器尺寸和导线配置是重要的设计考虑因素，以减少"杆效应"及其他测量错误。 将对测量介质的影响降至最低之后，如何准确地测量介质就变得至关重要。准确性涉及传感器的基本特性、测量准确性等。如果未能解决有关"杆效应"的设计问题，再准确的传感器也无济于事。 响应时间受传感器元件质量的影响，还会受到导线的一些影响。传感器越小，响应速度越快。 YSI Temperature利用微珠技术生产出了某些响应最快的商用热敏电阻。 使用微处理器后可以更轻松地调节非线性输出，因此传感器输出的信号调节也更不成问题。YSI 4800Linearizing Circuit允许对热敏电阻的输出实施单组件线性化。 在各采购代理纷纷寻求最廉价的零件之时，工程师们却认识到了传感器"一分钱一分货"的重要性。YSI热敏电阻可为整体设计提供重要价值。

上述每种主要类型的传感器的基本操作理论都有所不同。 每种传感器的温度范围也有所不同。热电偶系列的温度范围最广，跨越多个热电偶类型。 精度取决于基本的传感器特性。所有传感器类型的精度各不相同，不过铂元件和热敏电阻的精度最高。一般而言，精度越高，价格就越高。 长期稳定性由传感器随时间的推移保持其精度的一致程度来决定。稳定性由传感器的基本物理属性决定。高温通常会降低稳定性。铂和玻璃封装的绕线式热敏电阻是最稳定的传感器。热电偶和半导体的稳定性则最差。 传感器输出依照类型而有所变化。热敏电阻的电阻变化与温度成反比，因此具有负温度系数(NTC)。铂等基金属具有正温度系数(PTC)。热电偶的千伏输出较低，并且会随着温度的变化而变化。半导体通常可以调节，附带各种数字信号输出。 线性度定义了传感器的输出在一定的温度范围内一致变化的情况。热敏电阻呈指数级非线性，低温下的灵敏度远远高于高温下的灵敏度。随着微处理器在传感器信号调节电路中的应用越来越广泛，传感器的线性度愈发不成问题。 通电后，热敏电阻和铂元件都需要恒定的电压或电流。功率调节对于控制热敏电阻或铂RTD中的自动加热至关重要。电流调节对于半导体而言不太重要。热电偶会产生电压输出。 响应时间，即传感器指示温度的速度，取决于传感器元件的尺寸和质量（假定不使用预测方法）。半导体的响应速度最慢。绕线式铂元件的响应速度是第二慢的。铂薄膜、热敏电阻和热电偶提供小包装，因此带有高速选件。玻璃微珠是响应速度最快的热敏电阻配置。 会导致温度指示有误的电噪声是使用热电偶时的一个主要问题。在某些情况下，电阻极高的热敏电阻可能是个问题。 导线电阻可能会导致热敏电阻或RTD等电阻式设备内出现错误偏差。使用低电阻设备（例如100Ω铂元件）或低电阻热敏电阻时，这种影响会更加明显。对于铂元件，使用三线或四线导线配置来消除此问题。对于热敏电阻，通常会通过提高电阻值来消除此影响。热电偶必须使用相同材料的延长线和连接器作为导线，否则可能会引发错误。 尽管热电偶是最廉价、应用最广泛的传感器，但NTC热敏电阻的性价比却往往是最高的。

温度传感器工作原理

接触式温度传感器的检测部分与被测对象有良好的接触，又称温度计。 利用物质各种物理性质随温度变化的规律把温度转换为电量的传感器。 温度传感器 这些呈现规律性变化的物理性质主要有体。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。按照温度传感器输出信号的模式，可大致划分为三大类：数字式温度传感器、逻辑输出温度传感器、模拟式温度传感器。进入21世纪后，智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。智能温度传感器的总线技术也实现了标准化、可作为从 接触式温度传感器的检测部分与被测对象有良好的接触，又称温度计。

温度计 温度计通过传导或对流达到热平衡，从而使温度计的示值能直接表示被测对象的温度。一般测量精度较高。在一定的测温范围内，温度计也可测量物体内部的温度分布。但对于运动体、小目标或热容量很小的对象则会产生较大的测量误差，常用的温度计有双金属温度计、玻璃液体温度计、压力式温度计、电阻温度计、热敏电阻和温差电偶等。它们广泛应用于工业、农业、商业等部门。在日常生活中人们也常常使用这些温度计。随着低温技术在国防工程、空间技术、冶金、电子、食品、医药和石油化工等部门的广泛应用和超导技术的研究，测量120K以下温度的低温温度计得到了发展，如低温气体温度计、蒸汽压温度计、声学温度计、顺磁盐温度计、量子温度计、低温热电阻和低温温差电偶等。低温温度计要求感温元件体积小、准确度高、复现性和稳定性好。利用多孔高硅氧玻璃渗碳烧结而成的渗碳玻璃热电阻就 它的敏感元件与被测对象互不接触，又称非接触式测温仪表。这种仪表可用来测量运动物体、小目标和热容量小或温度变化迅速（瞬变）对象的表面温度，也可用于测量温度场的温

传感器的使用材料

传感器材料是传感器技术的重要基础，是传感器技术升级的重要支撑。随着材料科学的进步，传感器技术日臻成熟，其种类越来越多，除了早期使用的半导体材料、陶瓷材料以外，光导纤维以及超导材料的开发，为传感器的发展提供了物质基础。例如，根据以硅为基体的许多半导体材料易于微型化、集成化、多功能化、智能化，以及半导体光热探测仪器有灵敏度高、精度高、非接触性等特点，发展红外传感器、激光传感器、光纤传感器等现代传感器在敏感材料中，陶瓷材料、有机材料发展很快，可采用不同的配方混合原料，在精密调配化学成分的基础上，经过高精度成型烧结，得到对某一种或某几种气体具有识别功能的敏感材料，用于制成新型气体传感器。 此外，高分子有机敏感材料，是近几年人们极为关注的具有应用潜力的新型敏感材料，可制成热敏、光敏、气敏、湿敏、力敏、离子敏和生物敏等传感器。传感器技术的不断发展，也促进了更新型材料的开发，如纳米材料等。美国NRC 公司已开发出纳米ZrO2气体传感器，控制机动车辆尾气的排放，对净化环境效果很好，应用前景比较广阔。由于采用纳米材料制作的传感器，具有庞大的界面，能提供大量的气体通道，而且导通电阻很小，有利于传感器向微型化发展，随着科学技术的不断进步将有更多的新型材料诞生。 在发展新型传感器中，离不开新工艺的采用。新工艺的含义范围很广，这里主要指与发展新兴传感器联系特别密切的微细加工技术。该技术又称微机械加 工技术，是近年来随着集成电路工艺发展起来的，它是离子束、电子束、分子束、激光束和化学刻蚀等用于微电子加工的技术，目前已越来越多地用于传感器领域，例如溅射、蒸镀、等离子体刻蚀、化学气体淀积、外延、扩散、腐蚀、光刻等，迄今已有大量采用上述工艺制成的传感器的国内外报道。智能材料是指设计和控制材料的物理、化学、机械、电学等参数，研制出生物体材料所具有的特性或者优于生物体材料性能的人造材料。有人认为，具有下述功能的材料可称之为智能材料：具备对环境的判断可自适应功能具备自诊断功能具备自修复功能具备自增强功能或称为时基功能。 生物体材料的最突出特点是具有时基功能，因此这种传感器特性是微分型的，它对变分部分比较敏感。反之，长期处于某一环境并习惯了此环境，则灵敏度下降。一般说来，它能适应环境调节其灵敏度。除了生物体材料外，最引人注目的智能材料是形状记忆合金、形状记忆陶瓷和形状记忆聚合物。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解相关传感器产品的选型，报价，采购，参数，图片，批发等信息，请关注艾驰商城。https://www.360docs.net/doc/856953436.html,/

《传感器与传感器技术》何道清(第二版)课后习题解答

《传感器与传感器技术》计算题 解题指导（仅供参考） 第1章 传感器的一般特性 1—5 某传感器给定精度为2%F·S，满度值为50mV ，零位值为10mV ，求可能出现的最大误差δ(以mV 计)。当传感器使用在满量程的1/2和1/8时，计算可能产生的测量百分误差。由你的计算结果能得出什么结论? 解：满量程（F ?S ）为50﹣10=40(mV) 可能出现的最大误差为： ?m ＝40?2%=0.8(mV) 当使用在1/2和1/8满量程时，其测量相对误差分别为： %4%10021408.01=??= γ %16%10081408.02=??=γ 1—6 有两个传感器测量系统，其动态特性可以分别用下面两个微分方程描述，试求这两个系统的时间常数τ和静态灵敏度K 。 （1） T y dt dy 5105.1330-?=+ 式中, y ——输出电压，V ；T ——输入温度，℃。 （2） x y dt dy 6.92.44 .1=+ 式中，y ——输出电压，μV ；x ——输入压力，Pa 。 解：根据题给传感器微分方程，得 (1) τ=30/3=10(s)， K=1.5′10-5/3=0.5′10-5(V/℃)； (2) τ=1.4/4.2=1/3(s)， K=9.6/4.2=2.29(μV/Pa)。 1—7 已知一热电偶的时间常数τ=10s ，如果用它来测

量一台炉子的温度，炉内温度在540℃至500℃之间接近正弦曲线波动，周期为80s ，静态灵敏度K=1。试求该热电偶输出的最大值和最小值。以及输入与输出之间的相位差和滞后时间。 解：依题意，炉内温度变化规律可表示为 x (t) =520+20sin(ωt)℃ 由周期T=80s ，则温度变化频率f =1/T ，其相应的圆频率 ω=2πf =2π/80=π/40； 温度传感器（热电偶）对炉内温度的响应y(t)为 y(t)=520+Bsin(ωt+?)℃ 热电偶为一阶传感器，其响应的幅频特性为 ()()7860104011112022.B A =???? ???π+=ωτ+==ω 因此，热电偶输出信号波动幅值为 B=20?A(ω)=20?0.786=15.7℃ 由此可得输出温度的最大值和最小值分别为 y(t)|m ax =520+B=520+15.7=535.7℃ y(t)|m in =520﹣B=520-15.7=504.3℃ 输出信号的相位差?为 ?(ω)= -arctan(ωτ)= -arctan(2π/80?10)= -38.2? 相应的时间滞后为 ?t =()s 4.82.3836080=? 1—8 一压电式加速度传感器的动态特性可以用如下的微分方程来描述，即 x y dt dy dt y d 1010322100.111025.2100.3?=?+?+ 式中，y ——输出电荷量，pC ；x ——输入加速度，m/s 2。试求其固有振荡频率ωn 和阻尼比ζ。 解: 由题给微分方程可得 ()()s rad n /105.11/1025.2510?=?=ω 01.011025.22100.3103 =????=ξ