传感器原理及应用 ppt课件
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压电式传感器原理及应用 ppt课件
输出电量由传感器输出端引出，输入到前置放大器后 就可以用普通的测量仪器测出试件的加速度，如在放 大器中加进适当的积分电路，就可以测出试件的振动 速度或位移。
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2020/12/15
34
5.3.4 压电式测力传感器
压电元件是直接把力转换为电荷的传感器。 变形方式：利用纵向压电效应的TE方式最简便。 材料选择：决定于所测力的量值大小，对测量误差提
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2020/12/15
30
压电传感器与电荷放大器连接等效电路
K是放大器的开环增益，（-K）表示放大器的输出与输入反相， 若开环增益足够高，则放大器的输入端的电位接近“地”电位。
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2020/12/15
31
充电电压接近等于放大器的输出电压
U 0U cfC aC cC ki Q (1k)C f C Q f
几点结论：
1、电荷放大器的输出电压只与输入电荷量和反馈电容有关， 而与放大器的放大系数的变化或电缆电容等均无关系，
2、只要保持反馈电容的数值不变，就可得到与电荷量Q变化成 线形关系的输出电压。
3、反馈电容Cf小，输出就大， 4、要达到一定的输出灵敏度要求，就必须选择适当的反馈电容。 5、输出电压与电缆电容无关条件：
（1+K）Cf>>（Ca+Cc+Ci）
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2020/12/15
32
5.3.3 压电式加速度传感器
压 缩 式 压 电 加 速 度 传 感 器 结 构
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2020/12/15
33
测量原理
当传感器感受振动时，质量块感受与传感器基座相同 的振动，并受到与加速度方向相反的惯性力的作用。 这样，质量块就有一正比于加速度的交变力作用在压 电片上。由于压电片压电效应，两个表面上就产生交 变电荷，当振动频率远低于传感器的固有频率时，传 感器的输出电荷（电压）与作用力成正比，亦即与试 件的加速度成正比。
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5.3.4 压电式测力传感器
压电元件是直接把力转换为电荷的传感器。 变形方式：利用纵向压电效应的TE方式最简便。 材料选择：决定于所测力的量值大小，对测量误差提
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压电传感器与电荷放大器连接等效电路
K是放大器的开环增益，（-K）表示放大器的输出与输入反相， 若开环增益足够高，则放大器的输入端的电位接近“地”电位。
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充电电压接近等于放大器的输出电压
U 0U cfC aC cC ki Q (1k)C f C Q f
几点结论：
1、电荷放大器的输出电压只与输入电荷量和反馈电容有关， 而与放大器的放大系数的变化或电缆电容等均无关系，
2、只要保持反馈电容的数值不变，就可得到与电荷量Q变化成 线形关系的输出电压。
3、反馈电容Cf小，输出就大， 4、要达到一定的输出灵敏度要求，就必须选择适当的反馈电容。 5、输出电压与电缆电容无关条件：
（1+K）Cf>>（Ca+Cc+Ci）
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5.3.3 压电式加速度传感器
压 缩 式 压 电 加 速 度 传 感 器 结 构
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33
测量原理
当传感器感受振动时，质量块感受与传感器基座相同 的振动，并受到与加速度方向相反的惯性力的作用。 这样，质量块就有一正比于加速度的交变力作用在压 电片上。由于压电片压电效应，两个表面上就产生交 变电荷，当振动频率远低于传感器的固有频率时，传 感器的输出电荷（电压）与作用力成正比，亦即与试 件的加速度成正比。
传感器原理以及应用ppt课件
A. 数字光纤传感器
FS-V30系列
A.1. 传感器检测物体的原理
受光量
受光量最大 ON
设定值 OFF
受光量最小
时间
设定值=(受光量最大+受光量最少)/2
A.1. 设定方法的基本操作 1. 2点设定
分别检测有工件和没有工件的2点，将其中间点作为设定值。 操作步骤 (1) 确认画面上是否有显示设定值、当前值。 (2) 在没有工件的状态轻按SET按钮。※(2)和(3)的顺序可以颠倒。
设定值
按此键，设 定值减小。
按此键，设 定值增大。
A.1. 设定方法的基本操作 5.定位设定 当工件的顶端确实到达设定的位置时，检测工件。
操作步骤 （1）确认画面是否显示设定值、当前值。
（2）在没有工件的状态轻按SET按钮。
工 件
检测结束后，显示器点亮。
(3)放好希望检测的工件部分（顶端），按设定扭钮3秒以上。
对射型Sensor应用
对射型
Main bonding unit之Sensor應用:
一般对射型传感器广泛使用在緩衝材 狀況之检测功能!!!使用正确可有效的 防止因緩衝材之異常而影响机台之嫁 动率及良率之可能性.
反射型Sensor应用
Work Stage
玻璃有无检测 Stage
Work stage之sensor應用:
选用适当之传感器可有效 提高稼动率及降低大量破 片之机率.
反射型Sensor应用
物料用完之感知:
ACF用完检测
机台上之物料用完前,PLC 该马上通知人员/机构进行 更换工作,换料感知Sensor 可预知物料之使用情況!!!
ACF
选用正确的传感器可有效
减少因换料/备料而造成之 产量损失.
FS-V30系列
A.1. 传感器检测物体的原理
受光量
受光量最大 ON
设定值 OFF
受光量最小
时间
设定值=(受光量最大+受光量最少)/2
A.1. 设定方法的基本操作 1. 2点设定
分别检测有工件和没有工件的2点，将其中间点作为设定值。 操作步骤 (1) 确认画面上是否有显示设定值、当前值。 (2) 在没有工件的状态轻按SET按钮。※(2)和(3)的顺序可以颠倒。
设定值
按此键，设 定值减小。
按此键，设 定值增大。
A.1. 设定方法的基本操作 5.定位设定 当工件的顶端确实到达设定的位置时，检测工件。
操作步骤 （1）确认画面是否显示设定值、当前值。
（2）在没有工件的状态轻按SET按钮。
工 件
检测结束后，显示器点亮。
(3)放好希望检测的工件部分（顶端），按设定扭钮3秒以上。
对射型Sensor应用
对射型
Main bonding unit之Sensor應用:
一般对射型传感器广泛使用在緩衝材 狀況之检测功能!!!使用正确可有效的 防止因緩衝材之異常而影响机台之嫁 动率及良率之可能性.
反射型Sensor应用
Work Stage
玻璃有无检测 Stage
Work stage之sensor應用:
选用适当之传感器可有效 提高稼动率及降低大量破 片之机率.
反射型Sensor应用
物料用完之感知:
ACF用完检测
机台上之物料用完前,PLC 该马上通知人员/机构进行 更换工作,换料感知Sensor 可预知物料之使用情況!!!
ACF
选用正确的传感器可有效
减少因换料/备料而造成之 产量损失.
霍尔传感器原理及其应用ppt课件
23
▪ 5.霍尔式汽车无触点点火装置
➢ 在与发动机主轴连接的磁轮鼓上装有与汽缸数相应的四 块磁钢。
➢ 当发动机主轴带动磁轮鼓转动时，每当磁钢转动到霍尔 传感器处时，传பைடு நூலகம்器即输出一个与汽缸活塞运动同步的 脉冲信号，
➢ 并用此脉冲信号去触发晶体管功率开关，使点火线圈二 次侧产生很高的感应电压，火花塞产生火花放电。
图7-4 霍尔元件的基本测量电路
9
▪ 7.2.2霍尔传感器的误差分析
➢ 霍尔元件对温度的变化很敏感，因此，霍尔元件的输入 电阻、输出电阻、乘积灵敏度等将受到温度变化的影响， 从而给测量带来较大的误差。
➢ 为了减少测量中的温度误差，除了选用温度系数小的霍 尔元件或采取一些恒温措施外，也可使用以下的温度补 偿方法。
图7-14 霍尔式转速传感器
20
▪ 4. 电动机停转报警器 ➢ 电动机停转报警电路如图7-15所示，该电路主要由霍尔
检测、报警电路两个部分组成。 ➢ 当电动机转动时，安装在电动机转轴上的磁铁以一定的
频率经过霍尔传感器，霍尔传感器不断地输出脉冲信号， 使扬声器发出声音。
21
图7-15 电动机停转报警电路
可用于补偿不等位电势，使不等位电势为零。
图7-8 电势的补偿电路
13
（1）基本补偿电路
➢ 霍尔元件的不等位电势补偿电路有很多形式，图7-9为 两种常见电路，图7-9（a）是在造成电桥不平衡的电阻
值平较衡大状的 态一 ，个 称桥 为臂不上对并称联补偿RP电，路通；过调节 RP使电桥达到
➢ 图7-9（b）则相当于在两个电桥臂上并联调用电阻，称 为对称补偿电路。
弹性元件，如弹簧管或膜盒等，用它感受压力，并把它 转换成位移量；另一部分是霍尔元件和磁路系统。 ➢ 图7-13所示为霍尔式压力传感器的结构示意图。其中， 弹性元件是弹簧管，当被测压力发生变化时，弹簧管端 部发生位移，带动霍尔片在均匀梯度磁场中移动，作用 在霍尔片的磁场发生变化，输出的霍尔电势随之改变。
▪ 5.霍尔式汽车无触点点火装置
➢ 在与发动机主轴连接的磁轮鼓上装有与汽缸数相应的四 块磁钢。
➢ 当发动机主轴带动磁轮鼓转动时，每当磁钢转动到霍尔 传感器处时，传பைடு நூலகம்器即输出一个与汽缸活塞运动同步的 脉冲信号，
➢ 并用此脉冲信号去触发晶体管功率开关，使点火线圈二 次侧产生很高的感应电压，火花塞产生火花放电。
图7-4 霍尔元件的基本测量电路
9
▪ 7.2.2霍尔传感器的误差分析
➢ 霍尔元件对温度的变化很敏感，因此，霍尔元件的输入 电阻、输出电阻、乘积灵敏度等将受到温度变化的影响， 从而给测量带来较大的误差。
➢ 为了减少测量中的温度误差，除了选用温度系数小的霍 尔元件或采取一些恒温措施外，也可使用以下的温度补 偿方法。
图7-14 霍尔式转速传感器
20
▪ 4. 电动机停转报警器 ➢ 电动机停转报警电路如图7-15所示，该电路主要由霍尔
检测、报警电路两个部分组成。 ➢ 当电动机转动时，安装在电动机转轴上的磁铁以一定的
频率经过霍尔传感器，霍尔传感器不断地输出脉冲信号， 使扬声器发出声音。
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图7-15 电动机停转报警电路
可用于补偿不等位电势，使不等位电势为零。
图7-8 电势的补偿电路
13
（1）基本补偿电路
➢ 霍尔元件的不等位电势补偿电路有很多形式，图7-9为 两种常见电路，图7-9（a）是在造成电桥不平衡的电阻
值平较衡大状的 态一 ，个 称桥 为臂不上对并称联补偿RP电，路通；过调节 RP使电桥达到
➢ 图7-9（b）则相当于在两个电桥臂上并联调用电阻，称 为对称补偿电路。
弹性元件，如弹簧管或膜盒等，用它感受压力，并把它 转换成位移量；另一部分是霍尔元件和磁路系统。 ➢ 图7-13所示为霍尔式压力传感器的结构示意图。其中， 弹性元件是弹簧管，当被测压力发生变化时，弹簧管端 部发生位移，带动霍尔片在均匀梯度磁场中移动，作用 在霍尔片的磁场发生变化，输出的霍尔电势随之改变。
传感器原理与应用压电传感器ppt课件
压电元件在承受沿敏感轴方向的外力作用时，将产生电荷，因此它相当 于一个电荷源。当压电元件表面聚集电荷时，它又相当于一个以压电材料为
介质的电容器，两电极板间的电容Ca为
Ca
r0 A
式中
A——压电元件电极面积；
——压电元件厚度； r——压电材料的相对介电常数； 0——真空介电常数。
压电元件的等效电路
第一节 压电传感器的概述
压电式传感器的特点：
是一种自发电式传感器。它以某些电介质的压 电效应为基础，在外力作用下，在电介质表面产 生电荷，从而实现电量电测的目的。
压电传感元件是力敏感元件，它可以测量最终 能变换为力的那些非电物理量，例如动态力、动 态压力、振动加速度等，但不能用于静态参数的 测量。
压电效应
压力时的情况相同
无论是沿x轴方向施加力，还是沿y轴方向施加力，电荷只产生在x面上。 光轴（z轴）方向受力时，由于晶格的变形不会引起正负电荷中心的分离， 所以不会产生压电效应。
对压电元件施加交变力，产生交变电荷
交变外力作用在压电元件上，可以产生交变的电
荷Q，在上下镀银的表面上产生交变电压。
产生的交变电荷的变化频率与交变力的频率相同， 等效于交变电荷源。
由于压电传感器的输出电压与压电片的极间电容Ca以及传输线的对地分布电 容Cc有关，如果接入普通的电压放大电路，将受到很多外界因素的影响。
现在多采用“电荷放大器”来将压电传感器输出的电荷转换为电压，属 于Q/U转换器，但并无放大电荷的作用，只是一种习惯叫法。
第三节 压电传感器的测量转换电路
压电元件的极间电容
无铅压电陶瓷
锆钛酸钡钙的压电系数达到600pC/N，压电性 能已超过了世界上已使用半个世纪、但对人体和环境 有害的核心压电材料锆钛酸铅陶瓷（250pC/N）。无 铅压电陶瓷取代铅基压电陶瓷已成为必然的趋势。
介质的电容器，两电极板间的电容Ca为
Ca
r0 A
式中
A——压电元件电极面积；
——压电元件厚度； r——压电材料的相对介电常数； 0——真空介电常数。
压电元件的等效电路
第一节 压电传感器的概述
压电式传感器的特点：
是一种自发电式传感器。它以某些电介质的压 电效应为基础，在外力作用下，在电介质表面产 生电荷，从而实现电量电测的目的。
压电传感元件是力敏感元件，它可以测量最终 能变换为力的那些非电物理量，例如动态力、动 态压力、振动加速度等，但不能用于静态参数的 测量。
压电效应
压力时的情况相同
无论是沿x轴方向施加力，还是沿y轴方向施加力，电荷只产生在x面上。 光轴（z轴）方向受力时，由于晶格的变形不会引起正负电荷中心的分离， 所以不会产生压电效应。
对压电元件施加交变力，产生交变电荷
交变外力作用在压电元件上，可以产生交变的电
荷Q，在上下镀银的表面上产生交变电压。
产生的交变电荷的变化频率与交变力的频率相同， 等效于交变电荷源。
由于压电传感器的输出电压与压电片的极间电容Ca以及传输线的对地分布电 容Cc有关，如果接入普通的电压放大电路，将受到很多外界因素的影响。
现在多采用“电荷放大器”来将压电传感器输出的电荷转换为电压，属 于Q/U转换器，但并无放大电荷的作用，只是一种习惯叫法。
第三节 压电传感器的测量转换电路
压电元件的极间电容
无铅压电陶瓷
锆钛酸钡钙的压电系数达到600pC/N，压电性 能已超过了世界上已使用半个世纪、但对人体和环境 有害的核心压电材料锆钛酸铅陶瓷（250pC/N）。无 铅压电陶瓷取代铅基压电陶瓷已成为必然的趋势。
压电式传感器原理及应用ppt课件
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17
两个压电片的联结方式
（a） “并联”，Q’=2Q，U’=U，C’=2C 并联接法输出电荷大，本身电容大，时间常数大， 适宜用在测量慢变信号并且以电荷作为输出量的地方， （b） “串联” Q’=Q，U’=2U，C’=C/2 而串联接法输出电压大，本身电容小。 适宜用于以电压作输出信号，且测量电路输入阻抗很高的地方。
变化小，在锆钛酸铅的基方中添加一两种微量元素，可以 获得不同性能的PZT材料。 （3）铌镁酸铅Pb(MgNb)O3-PbTiO3-PbZrO3压电陶瓷（PMN）
具有较高的压电系数，在压力大至700kg/cm2仍能继续工 作，可作为高温下的力传感器。
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14
5.3.2 等效电路及信号变换电路
放电电荷的多少与外力的大小成比例关系
Qd33F
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12
Q —— 电荷量；
d33 —— 压电陶瓷的压电系数； F —— 作用力。
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13
常见压电陶瓷 ：
（1）钛酸钡（BaTiO3）压电陶瓷 具有较高的压电系数和介电常数，机械强度不如石英。
（2）锆钛酸铅Pb（Zr·Ti）O3系压电陶瓷（PZT） 压电系数较高，各项机电参数随温度、时间等外界条件的
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18
2. 压电式传感器的信号调节电路
压电式传感器要求负载电阻RL必须有很大的数 值，才能使测量误差小到一定数值以内。
因此常先接入一个高输入阻抗的前置放大器，然 后再接一般的放大电路及其它电路。
传感器的原理及其应用解读课件
磁电式传感器
磁电式传感器利用磁场和导磁材料的 相互作用来检测物理量，如转速、振 动等。
VS
磁电式传感器由永久磁铁和感应线圈 组成。当被测物体接近或离开感应线 圈时，线圈中的磁通量产生变化，从 而产生感应电动势。常见的磁电式传 感器有霍尔效应和磁阻效应传感器。
03
传感器的应用
工业自动化
01
总结词
02
详细描述
传感器在工业自动化领域的应用广泛，主要用于监测和控制生产过程 中的各种参数，提高生产效率和产品质量。
传感器可以监测温度、压力、流量、物位、重量、速度等参数，并通 过信号转换和控制回路实现自动化生产线的精确控制，提高生产效率 和产品质量。
环境监测
总结词
传感器在环境监测领域的应用主要涉 及气象、水文、空气质量等方面的监 测，为环境保护和治理提供数据支持 。
智能家居
总结词
传感器在智能家居领域的应用主要涉及家庭安全和智能控制，提高居住的舒适性和安全性。
详细描述
传感器可以监测门窗的开关状态、烟雾浓度、一氧化碳浓度等参数，实现家庭安全的智能化监控和管 理。同时，传感器还可以用于智能照明、智能空调等设备的控制，提高居住的舒适性和安全性。
安全防护
总结词
传感器在安全防护领域的应用主 要涉及安全监控和预警系统，保 证人员和财产的安全。
总结词
提高传感器的可靠性和稳定性是当前面临的 重要挑战。
详细描述
传感器的可靠性和稳定性直接影响其测量精 度和使用寿命，因此需要不断改进传感器的 设计、制造工艺和材料，以提高其性能和可 靠性。
传感器的成本问题及市场推广
总结词
降低成本是传感器市场推广的关键，需要从材料、工 艺、设计等方面入手，提高生产效率并降低制造成本 。
传感器PPT教学课件
热电阻ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
基于电阻随温度变化的原 理，常用于中低温测量。
集成温度传感器
将温敏元件、信号调理电 路等集成于一体，具有体 积小、响应快等优点。
压力传感器
压阻式压力传感器
利用压阻效应将压力转换为电阻变化 ，具有灵敏度高、线性度好等特点。
压电式压力传感器
电容式压力传感器
通过测量电容变化来反映压力大小， 具有稳定性好、抗干扰能力强等优点 。
智能安防
02
利用红外传感器、门窗磁感应器等监测家庭安全状况，及时发
现异常情况并报警。
智能家电
03
传感器在智能家电中广泛应用，如温度传感器在空调中调节室
内温度，湿度传感器在加湿器中控制室内湿度等。
汽车电子领域应用
汽车安全系统
利用碰撞传感器、加速度传感器等监测车辆行驶状态，及时触发安 全气囊、安全带预紧器等安全装置，保障驾乘人员安全。
网络化
传感器具有数字接口和通信协议，可方便地与计 算机或网络进行连接和通信。
物联网应用
传感器作为物联网的感知层设备，广泛应用于智 能家居、智能交通、智能农业等领域。
多功能化与复合化趋势
多功能化
一个传感器可以同时检测多个参数，如温度、湿度、压力等，实 现一机多用。
复合化
将不同功能的传感器进行组合和封装，形成复合传感器，提高检测 效率和精度。
转换元件
将敏感元件输出的物理量 转换为电信号。
测量电路
将转换元件输出的电信号 进行放大、处理、转换， 以便于显示、记录、控制 和处理。
传感器信号转换过程
传感器接收被测量，通过敏感元件转换为相应的物理量 。
转换元件将物理量转换为电信号，如电压、电流或电阻 等。
新型传感器原理及应用ppt课件
半导瓷材料的表面电阻下降。由此可见，不论是N型还是P型 半导瓷，其电阻率都随湿度的增加而下降。
5.1 气敏、湿敏传感器
2) 正特性湿敏半导瓷的导电原理 正特性材料的结构、电子能量状态与负特性材料有所不 同。当水分子附着在半导瓷的表面使电动势变负时，导 致其表面层电子浓度下降，但这还不足以使表面层的空 穴浓度增加到出现反型程度，此时仍以电子导电为主。 于是，表面电阻将由于电子浓度下降而加大，这类半导 瓷材料的表面电阻将随湿度的增加而加大。
5.1 气敏、湿敏传感器
2. 半导体陶瓷湿敏电阻
通常，用两种以上的金属氧化物半导体材料混合烧结而成为多孔陶瓷，这 些材料有ZnO-LiO2-V2O5系、Si-Na2O-V2O5系、TiO2-MgO-Cr2O3系和Fe3O4等， 前三种材料的电阻率随湿度增加而下降，故称为负特性湿敏半导体陶瓷， 最后一种材料的电阻率随湿度增加而增大，故称为正特性湿敏半导体陶瓷 (以下简称半导瓷)。
1—ZnO-LiO2-V2O5；2—Si-Na2OV2O5；3—TiO2-MgO-Cr2O3
Fe3O4半导瓷正湿敏特性图
5.1 气敏、湿敏传感器
1) 负特性湿敏半导瓷的导电原理
由于水分子中的氢原子具有很强的正电场，当水在半导瓷表面吸 附时，就有可能从半导瓷表面俘获电子，使半导瓷表面带负电。 如果该半导瓷是P型半导体，则由于水分子吸附使表面电动势下降， 将吸引更多的空穴到达其表面，于是，其表面层的电阻下降。若 该半导瓷为N型，则由于水分子的附着使表面电动势下降，如果表 面电动势下降较多，不仅使表面层的电子耗尽，同时吸引更多的 空穴达到表面层，有可能使到达表面层的空穴浓度大于电子浓度， 出现所谓表面反型层，这些空穴称为反型载流子。它们同样可以 在表面迁移而表现出电导特性。因此，由于水分子的吸附，使N型
5.1 气敏、湿敏传感器
2) 正特性湿敏半导瓷的导电原理 正特性材料的结构、电子能量状态与负特性材料有所不 同。当水分子附着在半导瓷的表面使电动势变负时，导 致其表面层电子浓度下降，但这还不足以使表面层的空 穴浓度增加到出现反型程度，此时仍以电子导电为主。 于是，表面电阻将由于电子浓度下降而加大，这类半导 瓷材料的表面电阻将随湿度的增加而加大。
5.1 气敏、湿敏传感器
2. 半导体陶瓷湿敏电阻
通常，用两种以上的金属氧化物半导体材料混合烧结而成为多孔陶瓷，这 些材料有ZnO-LiO2-V2O5系、Si-Na2O-V2O5系、TiO2-MgO-Cr2O3系和Fe3O4等， 前三种材料的电阻率随湿度增加而下降，故称为负特性湿敏半导体陶瓷， 最后一种材料的电阻率随湿度增加而增大，故称为正特性湿敏半导体陶瓷 (以下简称半导瓷)。
1—ZnO-LiO2-V2O5；2—Si-Na2OV2O5；3—TiO2-MgO-Cr2O3
Fe3O4半导瓷正湿敏特性图
5.1 气敏、湿敏传感器
1) 负特性湿敏半导瓷的导电原理
由于水分子中的氢原子具有很强的正电场，当水在半导瓷表面吸 附时，就有可能从半导瓷表面俘获电子，使半导瓷表面带负电。 如果该半导瓷是P型半导体，则由于水分子吸附使表面电动势下降， 将吸引更多的空穴到达其表面，于是，其表面层的电阻下降。若 该半导瓷为N型，则由于水分子的附着使表面电动势下降，如果表 面电动势下降较多，不仅使表面层的电子耗尽，同时吸引更多的 空穴达到表面层，有可能使到达表面层的空穴浓度大于电子浓度， 出现所谓表面反型层，这些空穴称为反型载流子。它们同样可以 在表面迁移而表现出电导特性。因此，由于水分子的吸附，使N型
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／Sensor）的定义为： 能感受规定的被测量并按一定规律转换成
可用信号输出的器件或装置，通常由敏感元件 和转换元件组成。 我国往往把“传感器”和“敏感元件”等同使 用
传感器原理及应用
敏感元件（Sensing element） 直接感受或响应被测量的部分。有时
也将敏感元件称为传感器。 转换元件（Transduction element）
传感器原理及应用
（1）传感器从被测物体拾取能量时对被测物体 的状态产生了影响，从而导致了误差。如：热 电偶测温时，输入的热流是被测物体传递的， 若热电偶的热容量过大，将使被测物体的温度 下降，从而产生误差。
（2）传感器输出端的负载消耗传感器的能量时， 亦对被测物体造成误差。
感器的研究。
医学
传感器原理及应用
传感器原理及应用
航天
飞行器：控制在预定轨 道上
陀螺仪、阳光传感器、 星光传感器、地磁传感 器
传感器原理及应用
保护环境和生态平衡，实现可持续发展，必须 进行大气监测和江河湖海水质检测，需要大量 用于污水流量、PH值、电导、浊度、COD、 BOD、TP、TN、矿物油、氰化物、氨氮、总 氮、总磷、金属离子浓度特别是重金属离子浓 度以及风向、风速、温度、湿度、工业粉尘、 烟尘、烟气、SO2、NO、O3、CO等参数测 量的传感器，这些传感器中大多数亟待开发。
传感器原理及应用
香港理工AGV模型
传感器原理及应用
对人体的健康状况进行
诊断需要进行多种生理
参数的测量。
国内已经成功地开
发出了用于测量近红外
组织血氧参数的检测仪
器。人类基因组计划的研 究也大大促进了对酶、免
疫、微生物、细胞、DNA、 RNA、蛋白质、嗅觉、味
觉和体液组份以及血气、
血压、血流量、脉搏等传
传感器原理及应用
1、示容变量和示强变量 (1)示容变量或称为流通变量、扩展量
(Extensive) 示容变量是与空间分布成比例的量，表 示能容纳多少的量。
如：长度、面积、体积、质量、位移、 速度、电荷、磁力线、电流、热流、 熵、…。
传感器原理及应用
(2)示强变量或跨越变量,密集量(Intensive) 示强变量是指在某种场合下，表示作用程 度的量。 如：力、压力、温度、温差、电压、磁通、 光通、气体浓度、湿度…。
传感器原理及应用
§1-1 传感器的定义与组成 §1-2 传感器的特性 §1-3 传感器的误差及信噪比
传感器原理及应用
传感器的定义 传感器的分类 被测量与能量变换
传感器原理及应用
所谓传感器是来自“感觉”一词
传感器技术属现代高新技术（电五官） 根据GB7665-87，【传感器】（Transducer
传感器原理及应用
烟尘浊度测量
传感器与遥感技术
飞机及航天飞行器：近紫外线、可见光、远红外线、微波 船舶：超声波传感器
微波
地面
红外接收传感器 红外线分布差异
矿藏埋藏地区
传感器原理及应用
生产厂家往往按输入量分类，以向户 提供基本的使用信息。 如：位移传感器、速度传感器、加速 度传感器、力传感器、压力传感器、 流速传感器、温度传感器、光强传感 器、湿度传感器、粘度传感器、浓度 传感器、…。
传感器原理及应用
（3）化学传感器 是利用化学反应的原理，把无机和有机 化学物质的成分、浓度等转换为电信号 的传感器。如：离子选择性电极。
（4）生物传感器 是一种利用生物活性物质选择性的识别 和测定生物化学物质的传感器。近年来 发展很快。
传感器原理及应用
在传感器内部，信息的传递与变换伴随着能量 的流动。 （1）能量变换型：传感器从被测对象中获取能 量，用于直接输出。如：热电偶、光电池、压 电式、电磁感应式、固体电解质气敏传感器等。 （2）能量控制型：传感器从被测对象中获取能 量，用于控制激励源，故又称有源型传感器。 如：电阻式、电感式、电容式、霍尔式、…。
传感器原理及应用
汽车扭距测量
机床加工精度测量
传感器原理及应用
传感器原理及应用
传感器原理及应用
机械手、机器人中的 传感器：
转动/移动位置传感 器、力传感器、视觉 传感器、听觉传感器、 接近距离传感器、触 觉传感器、热觉传感 器、嗅觉传感器。
传感器原理及应用
密歇根大学的机械手装配模型
传感器原理及应用
在电力、冶金、石化、化工等流程工业中，生产线上 设备运行状态关系到整个生产线流程。通常建立24小 时在线监测系统。
传感器原理及应用
传感器原理及应用
传感器原理及应用
图示为汽车出厂检验原理框图，测量参数包括 润滑油温度、冷却水温度、燃油压力及发动机 转速等。通过对抽样汽车的测试，工程师可以 了解产品质量。
传感器原理及应用
示容量与示强量组合之积是与某种能 量相对应的。 如：力与位移之积是功、力与速度之积 是功率、压力与体积之积是气体力学能 量、温度与熵之积是热能、温差与热流 之积是热功率、电压与电荷之积是电能、 电压与电流之积是电功率。
传感器原理及应用
传感器的工作过程可以视为是将示容量与示 强量由一种组合变成另一种组合。
传感器原理及应用
《传感器原理及应用》
黄贤武 郑筱霞 编箸
传感器原理及应用
《传感器原理、设计与应用》 （第三版）
刘迎春 叶湘滨 编箸 国防科技大学出版社 《传感器原理与应用技术》 刘爱华，满宝元编著
人民邮电出版社,2006年
传感器原理及应用
传感器原理及应用
§1-1 传感器的定义与组成 §1-2 传感器的特性 §1-3 传感器的误差及信噪比
能将敏感元件感受或响应的被测量转 换成适于传输或测量的电信号部分。
传感器原理及应用
被测量 传感器输入量，是传感器命名和分
类的重要依据。 输出量
含有原始信号，且为便于接收与处 理的信号形式。
传感器原理及应用
从被检测对象中获取原始信号 （1）用于自动检测系统
传感器原理及应用
（2）用于测控系统
传感器原理及应用
传感器原理及应用
此种分类方法能表示输入变量和输出变 之间的关系。
传感器原理及应用
（1）物性型传感器 是利用某些功能材料本身所具有的内在 特性及效应把被测量直接转换为电量的 传感器。如：各种压电晶体传感器。
（2）结构型传感器 是以结构（如形状、尺寸）为基础，利 用某些物理规律实现把被测量转换为电 量。如：气隙型电感式传感器。
可用信号输出的器件或装置，通常由敏感元件 和转换元件组成。 我国往往把“传感器”和“敏感元件”等同使 用
传感器原理及应用
敏感元件（Sensing element） 直接感受或响应被测量的部分。有时
也将敏感元件称为传感器。 转换元件（Transduction element）
传感器原理及应用
（1）传感器从被测物体拾取能量时对被测物体 的状态产生了影响，从而导致了误差。如：热 电偶测温时，输入的热流是被测物体传递的， 若热电偶的热容量过大，将使被测物体的温度 下降，从而产生误差。
（2）传感器输出端的负载消耗传感器的能量时， 亦对被测物体造成误差。
感器的研究。
医学
传感器原理及应用
传感器原理及应用
航天
飞行器：控制在预定轨 道上
陀螺仪、阳光传感器、 星光传感器、地磁传感 器
传感器原理及应用
保护环境和生态平衡，实现可持续发展，必须 进行大气监测和江河湖海水质检测，需要大量 用于污水流量、PH值、电导、浊度、COD、 BOD、TP、TN、矿物油、氰化物、氨氮、总 氮、总磷、金属离子浓度特别是重金属离子浓 度以及风向、风速、温度、湿度、工业粉尘、 烟尘、烟气、SO2、NO、O3、CO等参数测 量的传感器，这些传感器中大多数亟待开发。
传感器原理及应用
香港理工AGV模型
传感器原理及应用
对人体的健康状况进行
诊断需要进行多种生理
参数的测量。
国内已经成功地开
发出了用于测量近红外
组织血氧参数的检测仪
器。人类基因组计划的研 究也大大促进了对酶、免
疫、微生物、细胞、DNA、 RNA、蛋白质、嗅觉、味
觉和体液组份以及血气、
血压、血流量、脉搏等传
传感器原理及应用
1、示容变量和示强变量 (1)示容变量或称为流通变量、扩展量
(Extensive) 示容变量是与空间分布成比例的量，表 示能容纳多少的量。
如：长度、面积、体积、质量、位移、 速度、电荷、磁力线、电流、热流、 熵、…。
传感器原理及应用
(2)示强变量或跨越变量,密集量(Intensive) 示强变量是指在某种场合下，表示作用程 度的量。 如：力、压力、温度、温差、电压、磁通、 光通、气体浓度、湿度…。
传感器原理及应用
§1-1 传感器的定义与组成 §1-2 传感器的特性 §1-3 传感器的误差及信噪比
传感器原理及应用
传感器的定义 传感器的分类 被测量与能量变换
传感器原理及应用
所谓传感器是来自“感觉”一词
传感器技术属现代高新技术（电五官） 根据GB7665-87，【传感器】（Transducer
传感器原理及应用
烟尘浊度测量
传感器与遥感技术
飞机及航天飞行器：近紫外线、可见光、远红外线、微波 船舶：超声波传感器
微波
地面
红外接收传感器 红外线分布差异
矿藏埋藏地区
传感器原理及应用
生产厂家往往按输入量分类，以向户 提供基本的使用信息。 如：位移传感器、速度传感器、加速 度传感器、力传感器、压力传感器、 流速传感器、温度传感器、光强传感 器、湿度传感器、粘度传感器、浓度 传感器、…。
传感器原理及应用
（3）化学传感器 是利用化学反应的原理，把无机和有机 化学物质的成分、浓度等转换为电信号 的传感器。如：离子选择性电极。
（4）生物传感器 是一种利用生物活性物质选择性的识别 和测定生物化学物质的传感器。近年来 发展很快。
传感器原理及应用
在传感器内部，信息的传递与变换伴随着能量 的流动。 （1）能量变换型：传感器从被测对象中获取能 量，用于直接输出。如：热电偶、光电池、压 电式、电磁感应式、固体电解质气敏传感器等。 （2）能量控制型：传感器从被测对象中获取能 量，用于控制激励源，故又称有源型传感器。 如：电阻式、电感式、电容式、霍尔式、…。
传感器原理及应用
汽车扭距测量
机床加工精度测量
传感器原理及应用
传感器原理及应用
传感器原理及应用
机械手、机器人中的 传感器：
转动/移动位置传感 器、力传感器、视觉 传感器、听觉传感器、 接近距离传感器、触 觉传感器、热觉传感 器、嗅觉传感器。
传感器原理及应用
密歇根大学的机械手装配模型
传感器原理及应用
在电力、冶金、石化、化工等流程工业中，生产线上 设备运行状态关系到整个生产线流程。通常建立24小 时在线监测系统。
传感器原理及应用
传感器原理及应用
传感器原理及应用
图示为汽车出厂检验原理框图，测量参数包括 润滑油温度、冷却水温度、燃油压力及发动机 转速等。通过对抽样汽车的测试，工程师可以 了解产品质量。
传感器原理及应用
示容量与示强量组合之积是与某种能 量相对应的。 如：力与位移之积是功、力与速度之积 是功率、压力与体积之积是气体力学能 量、温度与熵之积是热能、温差与热流 之积是热功率、电压与电荷之积是电能、 电压与电流之积是电功率。
传感器原理及应用
传感器的工作过程可以视为是将示容量与示 强量由一种组合变成另一种组合。
传感器原理及应用
《传感器原理及应用》
黄贤武 郑筱霞 编箸
传感器原理及应用
《传感器原理、设计与应用》 （第三版）
刘迎春 叶湘滨 编箸 国防科技大学出版社 《传感器原理与应用技术》 刘爱华，满宝元编著
人民邮电出版社,2006年
传感器原理及应用
传感器原理及应用
§1-1 传感器的定义与组成 §1-2 传感器的特性 §1-3 传感器的误差及信噪比
能将敏感元件感受或响应的被测量转 换成适于传输或测量的电信号部分。
传感器原理及应用
被测量 传感器输入量，是传感器命名和分
类的重要依据。 输出量
含有原始信号，且为便于接收与处 理的信号形式。
传感器原理及应用
从被检测对象中获取原始信号 （1）用于自动检测系统
传感器原理及应用
（2）用于测控系统
传感器原理及应用
传感器原理及应用
此种分类方法能表示输入变量和输出变 之间的关系。
传感器原理及应用
（1）物性型传感器 是利用某些功能材料本身所具有的内在 特性及效应把被测量直接转换为电量的 传感器。如：各种压电晶体传感器。
（2）结构型传感器 是以结构（如形状、尺寸）为基础，利 用某些物理规律实现把被测量转换为电 量。如：气隙型电感式传感器。