物性型传感器
《传感器及应用》教案
1 第三章 物性型传感器
课题1：压电式传感器 课时安排：2
教材分析 难点： 压电传感器的测量电路
重点： 压电效应、压电式传感器的测量电路
教学目的和要求 1、了解压电元件的分类；
2、掌握压电效应及压电式传感器的测量电路
采用教学方法和实施步骤： 讲授、课堂讨论、分析
教学内容 一、物性型传感器：（按传感器转换原理分类：结构型、物性型、复合型）
物性型传感器是利用材料的固态物理特性及效应实现非电量转换的传感器。常见：压电式、霍尔式、光纤式、光电式等。
二、压电材料：
压电材料可分为四类：压电晶体、压电半导体、压电陶瓷、有机高分子压电材料（PVDF）。石英晶体、钛酸钡（BaTiO3）、锆钛酸铅等都是较好的压电材料。
参数：r大小决定固有电容的大小，其值大，则可减小分布电容的影响，低频性能好。石英晶体的温度稳定性能好，每升高1℃，压电系数仅减小0.016%。
三、压电式传感器
1、压电式传感器是一种典型的有源传感器（或发电型传感器）。它利用压电效应把非电量转换成电量。它是一种力敏元件，凡是能够变换为力的物理量均可用其进行测量。同时，它又是一种可逆型换能器，常用作超声波发射与接收装置。压电式传感器的基本原理就是利用压电材料的压电效应这个特性，即当有力作用在压电材料上时，传感器就有电荷（或电压）输出。 在一定的温度范围之内，压电性质一直存在，但温度超过这个范围之后，压电性质完全消失（这个高温就是所谓的“居里点”）。
2、压电效应：当沿着一定方向对某些电介质施力使其变形时，其内部便会产生极化现象，同时在它们的上下表面会产生符号相反的等量电荷；当外力消失后，又回到不带电状态，这种现象称为压电效应。当外力方向改变时，其表面产生的电荷极性也随之改变。
3、逆压电效应：若在电介质的极化方向上施加电场，它将产生机械形变，这种现象称为逆压电效应。
4、石英晶体的压电效应：***石英晶体不是在哪个方向上都产生压电效应。
0xF时，在x轴正方向产生正电荷，在x轴反方向上产生负电荷。在y轴和z轴上都不产生电荷。0xF时，在x轴反方向产生正电荷，在x轴正方向上产生负电荷。在y轴和z轴上都不产生电荷。
我们用三条互相垂直的轴来表示石英晶体的各向，纵向轴称为光轴（ z轴）；经过棱线并垂直于光轴的称为电轴（x轴），此面上压电效应最强；与光轴、电轴同《传感器及应用》教案
2 时垂直的称为机械轴（y轴）。沿电轴方向产生电荷的压电效应为横向压电效应；沿机械轴方向的力作用下产生电荷的压电效应为纵向压电效应；在光轴方向受力时不产生压电效应。
纵向压电系数：在晶体的线性弹性范围内，电荷量与力成正比，即：xFdQ1112。11d为纵向压电系数，典型值为2.31NC/1012。纵向压电效应与晶体的尺寸无关。（厚度变形）
当施加压缩力时，在朝向x轴正方向的一面产生正电荷，另一面则产生负电荷，当施加拉伸力时，电荷的极性相反。
横向压电系数：沿y轴施力为Fy，电荷仍出现在与x轴垂直的平面上，其电荷量为yxyFldQ12，1112dd，l为压电片的长度，为压电片的厚度。横向压电效应与晶片的几何尺寸有关，横向压电效应的方向与纵向压电效应相反。（长度变形）
。
②由于传感器的零件之间、插座与引出电缆之间易引起漏电，因此为防止电
5、压电陶瓷需经过极化处理后才具有一定的压电效应。
极化处理后的压电陶瓷材料，在其极化方向（定为z轴）上施加外力时将会产生压电效应，但其过程不同于石英晶体压电过程。FdQ33
6、高分子压电材料（PVDF）
四、测量电路：
1、等效电路
压电晶体在受外力作用下，其电极表面产生正负极性的电荷，因此可以看成一个静电发生器，其类似一个以压电材料为电介质的电容器aC如图所示。**压电晶体不适合静态测量：
2、压电传感器本身的内阻抗很高，而输出能量较小，因此它的测量电路通常需要接入一个高输入阻抗前置放大器。其作用为：
一是把它的高输出阻抗变换为低输出阻抗；二是放大传感器输出的微弱信号。压电传感器的输出可以是电压信号，也可以是电荷信号， 因此前置放大器也有两种形式：电压放大器和电荷放大器。 3、测量电路：
（1）压电传感器前置放大器的作用：
由于传感器内阻很大，而输出信号很小，一般不能直接取用，故需加装前置放大器，其作用有：
a、将传感器的高输出阻抗变换成放大器的低输出阻抗 CauaCaq(a)(b)《传感器及应用》教案
3 b、放大器放大传感信号
（2）前置放大器的形式
根据压电传感器等效电路可知，传感器可以是电压形式输出也可以是电荷形式输出，所以相应有二种放大器：电压型放大器、电荷型放大器。
电荷放大器常作为压电传感器的输入电路，由一个反馈电容Cf和高增益运算放大器构成。由于运算放大器输入阻抗极高， 放大器输入端几乎没有分流，故可略去Ra和Ri并联电阻。
（1+A）ieafCCCC，ffRC1
根据深度负反馈原理，得：
fCQU0输出电压正比于输入电荷。
当频率比较低时，1/Rf不可忽略。
五、压电片的连接方式
在实际使用中电压电片的连接不同，具有不同的灵敏度，采用增加压电片的数目和适当的连接方式，可以提高传感器的灵敏度。
1．压电片的并联形式：并联形式片上的负极集中在中间极上，其输出电容为单片电容的2倍，输出电压等于单片电压、电荷量为单片的倍。
即：，，
2．压电片的串联形式
正电荷集中在上极板负电荷集中在下极板，中间的上极板产生的负电荷与下极板产生的正电荷相互抵消。由此可知，输出总电荷等于单片电荷，输出电压为单片电压的两倍，总电容为单片电容的一半。
即，，
六、应用：
1、 压电式加速度传感器：一种压电式加速度传感器的结构图。它主要由压电元件、质量块、预压弹簧、基座及外壳等组成。整个部件装在外壳内，并由螺栓加以固定。
作业 P3-1、2、3
fdoCquu预压弹簧压电元件外壳质量块基座《传感器及应用》教案
4
课题2：磁敏传感器 课时安排：2
教材分析 难点： 集成霍尔传感器的应用
重点： 霍尔效应；霍尔电动势
教学目的和要求 1、了解霍尔效应；
2、掌握影响霍尔电动势的因素及集成霍尔传感器的应用；
采用教学方法和实施步骤： 讲授、课堂讨论、分析、幻灯放映
教学内容
一、磁敏式传感器
磁敏式传感器是利用半导体材料中的自由电子或空穴随磁场改变其运动方向这一特性而制成的。有霍尔传感器、磁敏二极管、磁敏晶体管等。磁敏传感器的应用范围可分为模拟用途和数字用途两种。例如利用霍称传感器测量磁场强度，用磁敏电阻、磁敏二极管作无接触式开关等。
二、霍尔传感器：
1、原理：
霍尔传感器是利用霍尔效应实现磁电转换的一种传感器。它是由霍尔元件、磁场、电源构成。
将半导体薄片置于垂直于磁感应强度为B的磁场中，当沿导线方向通过控制电流I时，则载流子受垂直于I和B洛伦兹力的作用而向半导体两侧偏转，从而在垂直于I和B的方向产生电动势HE，这种物理现象称为霍尔效应，半导体薄片称为霍尔片。其大小为IBKEHH，HK称为霍尔元件的灵敏度系数，HE与薄片的厚度、半导体材料中的电子浓度有关，与I和B的大小和方向都有关。
为了提高灵敏度，霍尔元件常制成薄片形状。E是供给元件的控制电源，R是用来调节电流的大小，Rf为霍尔元件输出端的负载电阻，通常它是放大器或记录仪表的输入阻抗。
2、材料：
若要霍尔效应强，则希望有较大的霍尔系数RH，因此要求要求霍尔片材料有较大的电阻率和载流子迁移率。目前，常用的霍尔元件材料是N型硅，它的霍尔灵敏度系数、温度特性、线性度较好霍尔元件一般是用锗（Ge、硅、砷化铟（InAs）、锑化铟（InSb）等半导体材料制成，其中InAs霍尔器件的温度特性和线性都好，而Ge易加工，输出特性、线性度较好，这种元件适用测量指示仪表。由于霍尔传感中的霍尔元件由半导体制成，因此霍尔元件可作成很薄，薄膜霍尔元件只有1m，d越小，dRKHH/就越大。当霍尔元件在一个线性梯度磁场中移动时，输出的霍尔电势反《传感器及应用》教案
5 映了磁场变化，由此可测微小位移。
3、外形：
霍尔元件的外形、结构、符号如图所示，霍尔元件由霍尔片、4根引线和外壳组成，霍尔片是一块矩形半导体晶片（一般为21.024mm），其壳体是非导磁金属陶瓷或环氧树脂封装，4根引线中，通常2根红色引线是控制电流导线，焊接在图中a、b处，c、d霍尔电极引线的导线常为绿色。
4、霍尔元件的主要参数：
（1）输入电阻Ri和输出电阻R0：
输入电阻是指激励电极间的电阻称为输入电阻，霍尔电极间的电阻称为输出电阻。规定要在室温环境中测取。
（2）不等位电势和不等位电阻
当霍尔元件的激励电流为I时, 若元件所处位置磁感应强度为零, 则它的霍尔电势应该为零, 但实际不为零. 这时测得的空载霍尔电势称不等位电势，产生这一现象的原因有:
① 霍尔电极安装位置不对称或不在同一等电位面上；
② 半导体材料不均匀造成了电阻率不均匀或是几何尺寸不均匀；
③ 激励电极接触不良造成激励电流不均匀分布等.
三、霍尔集成电路：
霍尔集成电路，是将霍尔元件、放大器、稳压电源、功能电路及输出电路等集成在一块芯片上构成的。目前已有的霍尔集成电路可分为线性和开关两类。有扁平封装、双列直插封装和软封装几种。
四、霍尔式传感器的应用原理：
1） 维持I不变，可构成磁场强度计、霍尔转速表、角位移测量仪、磁性产品计数器及基于测量微小位移的霍尔式加速度计、微压力计等。
2） 当I、B两者都为变量时，可构成模拟乘法器、功率计等。保持B不变时，可做成过电流检测装置等。
1、位移测量：关键是建立一个线性变化的磁场。在两个结构相同、磁场相同而极性相反的磁钢间隙中，可产生一个线性变化的磁场。与被测物相连的霍尔片置于磁场气隙中，霍尔片随被测物沿x方向移动时，将感受线性变化的磁场。由于磁铁中间的磁感应强度B=0，因此霍尔元件输出的霍尔电势EH也等于零，此时位移x=0。若霍尔元件在两磁铁中产生相对位移，霍尔元件的磁感应强度也随之改变，这时EH不为零，其量值大小反映出霍尔元件与磁铁之间相对位置的变化量。这种结构的传感器，其动态范围可达5mm，分辨率为0.001mm。若保持I不变，则KxEH。可测微位移。（图1为磁场强度相同传感器，图2为简单的位移传感器，图3为结构相同的位移传感器。图2是由一块永久磁铁组成磁路的
传感课后习题
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2016全新精品资料-全新公文范文-全程指导写作 –独家原创 2 / 2121 3-10. 3-10.用图表示一等强度梁来做一荷重传感器，以四片用图表示一等强度梁来做一荷重传感器，以四片应变片R1=R2=R3=R4作变换元件组成全桥形式，其供桥电压为6V6V，，问：a)a)其应变片如何粘贴组成全桥比较合理？画出应其应变片如何粘贴组成全桥比较合理？画出应变片布置图及桥路连接图b)b)求其电压输出值。求其电压输出值。求其电压输出值。 、、R2是性能完全相同的两个应变片，是性能完全相同的两个应变片，RR为R1R1、、R2同阻值的无感电阻，若按题11图方式布片，试问：图方式布片，试问： 测拉力但不受弯矩影响应如何构成测量桥路。测拉力但不受弯矩影响应如何构成测量桥路。测拉力但不受弯矩影响应如何构成测量桥路。 欲测其弯矩而不受拉力的影响，应如何接桥。弯矩而不受拉力的影响，应如何接桥。 上述两种接桥方式中，是否有温度补偿作用。中，是否有温度补偿作用。 3-12. 3-12.两金属片和阻值均为两金属片和阻值均为120120，灵敏系数，灵敏系数K=2K=2，两应变，两应变片一个受拉、另一个受压，应变均为800800××10-6ε。两者接入差动直流电桥，电源电压u=6Vu=6V。。求： ? R 和 ? R / R ； u o u o 。。 电桥输出电压电桥输出电压电桥输出电压 3-13. 3-13.一个电阻值为一个电阻值为250Ω的电阻应变片，当感受到应变为 ? 10 ?4 时，其阻值变化为Ω，问这个电阻应变片的灵敏度系数是多少？变片的灵敏度系数是多少？ 3-14. 3-14.将将100Ω的一个应变计粘贴在低碳钢制的拉伸试件上，若试件的等截面积为×件上，若试件的等截面积为×10- 4m210- 4m210- 4m2，低碳钢的弹性模量，低碳钢的弹性模量E=200E=200××109N/m2109N/m2，，50kN的拉力所引起的应变计电阻变化为1Ω，试求该应变计的灵敏系数。，试求该应变计的灵敏系数。 3-15. 3-15.有一电阻阻值为有一电阻阻值为R=120Ω，灵敏系数k=k=，其电阻，其电阻
传感器与检测技术(重点知识点总结)[整理]
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Knowledge Points
知识点汇编
传感器与检测技能知识总结
1：传感器是能感触规则的被检丈量并依照必定规则转化成可输出信号的器材或设备。
一、传感器的组成
2：传感器一般由活络元件，转化元件及根本转化电路三部分组成。①活络元件是直接感触被测物理量，并以确认联系输出另一物理量的元件（如弹性活络元件将力，力矩转化为位移或应变输出）。②转化元件是将活络元件输出的非电量转化成电路参数（电阻，电感，电容）及电流或电压等电信号。③根本转化电路是将该电信号转化成便于传输，处理的电量。
二、传感器的分类
1、按被丈量目标分类
（1）内部信息传感器首要检测体系内部的方位，速度，力，力矩，温度以及反常改动。（2）外部信息传感器首要检测体系的外部环境状况，它有相对应的触摸式（触觉传感器、滑动觉传感器、压觉传感器）和非触摸式（视觉传感器、超声测距、激光测距）。
2、传感器按作业机理
（1）物性型传感器是运用某种性质随被测参数的改动而改动的原理制成的（首要有：光电式传感器、压电式传感器）。
（2）结构型传感器是运用物理学中场的规则和运动规则等构成的（首要有①电感式传感器；②电容式传感器；③光栅式传感器）。
3、按被测物理量分类
如位移传感器用于丈量位移，温度传感器用于丈量温度。
4、按作业原理分类首要是有利于传感器的规划和运用。
5、按传感器能量源分类
（1）无源型：不需外加电源。而是将被丈量的相关能量转化成电量输出（首要有：压电式、磁电感应式、热电式、光电式）又称能量转化型；
（2）有原型：需求外加电源才干输出电量，又称能量操控型（首要有：电阻式、电容式、电感式、霍尔式）。
6、按输出信号的性质分类 （1）开关型（二值型）：是“1”和“0”或开(ON)和关（OFF）；
（2）模仿型：输出是与输入物理量改换相对应的接连改动的电量，其输入/输出可线性，也可非线性；
（3）数字型：①计数型：又称脉冲数字型，它可所以任何一种脉冲发生器所宣布的脉冲数与输入量成正比；②代码型（又称编码型）：输出的信号是数字代码，各码道的状况随输入量改动。其代码“1”为高电平，“0”为低电平。
传感器的分类_传感器的原理与分类_传感器的定义和分类
传感器的分类_传感器的原理与分类_传感器的定义和分类
传感器的分类方法很多．主要有如下几种：
（1）按被测量分类，可分为力学量、光学量、磁学量、几何学量、运动学量、流速与流量、液面、热学量、化学量、生物量传感器等。这种分类有利于选择传感器、应用传感器
（2）按照工作原理分类，可分为电阻式、电容式、电感式，光电式，光栅式、热电式、压电式、红外、光纤、超声波、激光传感器等。这种分类有利于研究、设计传感器，有利于对传感器的工作原理进行阐述。
（3）按敏感材料不同分为半导体传感器、陶瓷传感器、石英传感器、光导纤推传感器、金属传感器、有机材料传感器、高分子材料传感器等。这种分类法可分出很多种类。
（4）按照传感器输出量的性质分为摸拟传感器、数字传感器。其中数字传感器便干与计算机联用，且坑干扰性较强，例如脉冲盘式角度数字传感器、光栅传感器等。传感器数字化是今后的发展趋势。
（5）按应用场合不同分为工业用，农用、军用、医用、科研用、环保用和家电用传感器等。若按具体便用场合，还可分为汽车用、船舰用、飞机用、宇宙飞船用、防灾用传感器等。
（6）根据使用目的的不同，又可分为计测用、监视用，位查用、诊断用，控制用和分析用传感器等。
主要特点传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化，它不仅促进了传统产业的改造和更新换代，而且还可能建立新型工业，从而成为21世纪新的经济增长点。微型化是建立在微电子机械系统（MEMS）技术基础上的，已成功应用在硅器件上做成硅压力传感器。
主要功能常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟：
光敏传感器——视觉
声敏传感器——听觉
气敏传感器——嗅觉
化学传感器——味觉
压敏、温敏、 传感器（图1）
流体传感器——触觉
敏感元件的分类：
物理类，基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。
化学类，基于化学反应的原理。
生物类，基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。
传感器试题及详解
一、选择题
1、属于传感器静态特性指标的是（A）
A、灵敏度B、阻尼比C、临界频率D、固有频率
静态特性指标：
灵敏度 滞差（回程误差） 重复性
有时候也会把量程归纳到静态特性里面
2、在下列位移传感器中，既适合于测量大的线位移，又适合与测量大的角位移的是（C）
A、电容式传感器 B、电感式传感器 C、光栅式传感器 D、电阻应变式传感器
电容传感器，电感式传感器和电阻应变式传感器一般用在位移量小的场合。
光栅式位移传感器多用于大位移量的测量。
3、当某晶体沿一定方向受外力作用而变形时，其相应的两个相对表面产生极性相反的电荷，去掉外力时电荷消失，这种现象称为（B）
A、压阻效应 B、压电效应C、应变效应D、霍尔效应
压阻效应是引起电阻率变化
压电效应是引起电荷变化
应变效应是引起电阻变化
压磁效应是引起磁导率变化
霍尔效应的对象是半导体，产生霍尔效应的变化
4、热敏电阻式湿敏元件能够直接检测（C ）
A、温度B、温度差C、绝对湿度D、相对湿度
湿敏元件只能用于湿度的检测
氯化锂湿敏元件检测的是相对湿度
半导体陶瓷湿敏元件是检测相对湿度
热敏电阻式元件用于检测绝对湿度
5、便于集成化的有源带通滤波器由运算放大器和（ A ）
A、RC网络组成B、LC网络组成C、RL网络组成D、RLC网络组成
有源滤波器是由运算放大器和RC网络组成的
有源滤波器包括：
一阶低通滤波器 二阶低通滤波器
一阶高通滤波器 二阶高通滤波器
带通滤波器 带阻滤波器
6、适合于使用红外传感器进行测量的被测物理量是（ B ）
A、转速B、温度C、厚度D、加速度
红外传感器是利用外敏感器件测得红外光的变化以确定待测非电量
红外光器件分为量子型和热释电型两类
8、欲检测金属表面裂纹采用的传感器是( B )
A、压磁式B、电涡式C、气敏式D、光纤式
9、欲测量应力选择的传感器是( A )
光纤传感器的三大要素
光纤传感器的三大要素
光纤传感器的原理：
在如今科学技术飞速发展的社会，光纤传感器的发展技术也是很受重视的，光纤传感器在各行业中的应用也不错，今天小编收集和整理了一些有关于光纤传感器的基本知识，希望大家都能好好的浏览以下的内容。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，再过利用被测量对光的传输特性施加的影响，完成测量。（1）功能型——利用光纤本身的某种敏感特性或功能制成（2）传光型——光纤仅仅起传输光的作用，它在光纤端面或中间加装其它敏感元件感受被测量的变化。光纤传感器的测量原理有两种。（1）物性型光纤传感器原理，物性型光纤传感器是利用光纤对环境变化的敏感性，将输入物理量变换为调制的光信号。其工作原理基于光纤的光调制效应，即光纤在外界环境因素，如温度、压力、电场、磁场等等改变时，其传光特性，如相位与光强，会发生变化的现象。因此，如果能测出通过光纤的光相位、光强变化，就可以知道被测物理量的变化。这类传感器又被称为敏感元件型或功能型光纤传感器。激光器的点光源光束扩散为平行波，经分光器分为两路，一为基准光路，另一为测量光路。外界参数(温度、压力、振动等)引起光纤长度的变化和相位的光相位变化，从而产生不同数量的干涉条纹，对它的模向移动进行计数，就可测量温度或压等。（2）结构型光纤传感器原理，结构型光纤传感器是由光检测元件(敏感元件)与光纤传输回路及测量电路所组成的测量系统。其中光纤仅作为光的传播媒质，所以又称为传光型或非功能型光纤传感器。
光纤传感器的特点一。灵敏度较高；二。几何形状具有多方面的适应性，可以制成任意形状的光纤传感器；三。可以制造传感各种不同物理信息（声、磁、温度、旋转等）的器件；四。可以用于高压、电气噪声、高温、腐蚀、或其它的恶劣环境；五。而且具有与光纤遥测技术的内在相容性。光纤传感器的优点是与传统的各类传感器相比，光纤传感器用光作为敏感信息的载体，用光纤作为传递敏感信息的媒质，具有光纤及光学测量的特点，有一系列独特的优点。电绝缘性能好，抗电磁干扰能力强，非侵入性，高灵敏度，容易实现对被测信号的远距离监控，耐腐蚀，防爆，光路有可挠曲性，便于与计算机联接。传感器朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展，它能够在人达不到的地方（如高温区或者对人有害的地区，如核辐射区），起到人的耳目作用，而且还能超越人的生理界限，接收人的感官所感受不到的外界信息。光纤传感器的应用绝缘子污秽、磁、声、压力、温度、加速度、陀螺、位移、液面、转矩、光声、电流、光纤传感器可用于位移、震动、转动、压力、弯曲、应变、速度、加速度、电流、磁场、电压、湿度、温度、声场、流量、浓度、PH值和应变等物理量的测量。光纤传感器的应用范围很广，几乎涉及国民经济和国防上所有重要领域和人们的日常生活，尤其可以安全有效地在恶劣环境中使用，解决了许多行业多年来一直存在的技术难题，具有很大的市场需求。主要表现在以下几个方面的应用：城市建设中桥梁、大坝、油田等的干涉陀螺仪和光栅压力传感器的应用。光纤传感器可预埋在混凝土、碳纤维增强塑料及各种复合材料中，用于测试应力松弛、施工应力和动荷载应力，从而评估桥梁短期施工阶段和长期营运状态的结构性能。在电力系统，需要测定温度、电流等参数，如对高压变压器和大型电机的定子、转子内的温度检测等，由于电类传感器易受电磁场的干扰，无法在这类场合中使用，只能用光纤传感器。分布式光纤温度传感器是近几年发展起来的一种用于实时测量空间温度场分布的高新技术，分布式光纤温度传感系统不仅具有普遍光纤传感器的优点，还具有对光纤沿线各点的温度的分布传感能力，利用这种特点我们可以连续实时测量光纤沿线几公里内各点温度，定位精度可达米的量级，测量精度可达1度的水平，非常适用大范围交点测温的应用场合。综上所述，光纤传感器的测量原理有两种，并且还向精确、适应性强和智能化等的方向发展，具有很大的市场需求，光纤传感器的发展是十分好的。希望本文的讲解能在各位的工作中有所帮助。
传感器期末考试复习
（填空题）1、按照传感机理，可将传感器分为结构型和物性型两种型式。2、传感器一般由敏感元件、转换元件和
测量电路三部分组成。3、传感器的灵敏度是指稳态标准条件下，输出变化量与输入变化量的比值。对线性传感器来说，其灵敏度是理想曲线的斜率4、将导体或半导体置于磁场中并通入电流，若电流方向与磁场方向正交，则在与磁场和电流两者都垂直的方向上会出现一个电势差，这种现象称为霍尔效应5、在应变式传感器的测量电路中为改善传感器的非线性误差和提高输出灵敏度常采用差动半桥或全桥电路。6、电涡流传感器是基于电涡流效应原理进行工作的，可以进行厚度测量、位移测量、振幅测量、转速测量和涡流探伤等应用。7、电阻应变片式传感器按制造材料可分为①金属导体材料和② 半导体材料。它们在受到外力作用时电阻发生变化，其中①的电阻变化主要是由形变形成的，而②的电阻变化主要是由压阻效应造成的，半导体材料传感器的灵敏度较大。
1、传感器一般由敏感元件、转换元件和测量电路三部分组成。2、温度测量方法有接触式测温和非接触式测温两大类。3、电涡流传感器是利用电涡流效应进行工作的，主要有低频透射式和高频反射式两种类型。4、在半导体气敏传感器中，加热是为了有助于氧化反应进程，材料中加入催化剂是为了改善传感器的选择性。5、光电效应分为内光电效应和外光电效应两大类。光敏二极管在电路中一般处于反向工作状态，没有光照时，暗电阻很大暗电流很小；当光照射在PN结上时，形成的电流为光电流。6、采用差动式结构的自感传感器利用铁心线圈的参数变化带动线圈的自感变化来进行测量；差动变压器是利用线圈间的互感变化进行测量的。7、常用电容传感器的测量电路有耦合式电感电桥、双T二极管交流电桥、脉冲调宽电路和运算放大器电路。
1、按照传感机理，可将传感器分为物性型和结构型两种型式。2、传感器一般由敏感元件、转换元件和测量电路三部分组成。3、传感器的输入输出特性指标可分为静态和动态指标两大类，线性度和灵敏度是传感器的静态指标，而频率响应特性是传感器的动态指标。4、导电丝材的截面尺寸发生变化后其电阻会发生变化，用这一原理可制成的传感器称为电阻应变式式传感器，利用有料具有磁致伸缩效应可制成的压磁式传感器也可用以测量力，而压电式传感器则利用了一些具有离子型晶体电介质的压电效应，它敏感的最基本的物理量也是力。5、热电式传感器中，能将温度变化转换为电阻变化的一类称为热电阻，而能将温度变化转换为电势的称为热电偶，其中热电偶式传感器在应用时需要做温度补偿(冷端补偿)。6、旋转式编码器用以测量转轴的角位移，其中绝对编码器在任意位置都有固定的数字编码与位置对应，线数为360线的增量式编码器分辨力为1（角）度。7、光电效应分为内光电效应和外光电效应两大类。8、温度测量可分为接触式和非接触式两种方式。
传感器的分类_传感器的原理与分类_传感器的定义和分类 2
传感器的分类_传感器的原理与分类_传感器的定义和分类
传感器的分类方法很多．主要有如下几种：
（1）按被测量分类，可分为力学量、光学量、磁学量、几何学量、运动学量、流速与流量、液面、热学量、化学量、生物量传感器等。这种分类有利于选择传感器、应用传感器
（2）按照工作原理分类，可分为电阻式、电容式、电感式，光电式，光栅式、热电式、压电式、红外、光纤、超声波、激光传感器等。这种分类有利于研究、设计传感器，有利于对传感器的工作原理进行阐述。
（3）按敏感材料不同分为半导体传感器、陶瓷传感器、石英传感器、光导纤推传感器、金属传感器、有机材料传感器、高分子材料传感器等。这种分类法可分出很多种类。
（4）按照传感器输出量的性质分为摸拟传感器、数字传感器。其中数字传感器便干与计算机联用，且坑干扰性较强，例如脉冲盘式角度数字传感器、光栅传感器等。传感器数字化是今后的发展趋势。
（5）按应用场合不同分为工业用，农用、军用、医用、科研用、环保用和家电用传感器等。若按具体便用场合，还可分为汽车用、船舰用、飞机用、宇宙飞船用、防灾用传感器等。
（6）根据使用目的的不同，又可分为计测用、监视用，位查用、诊断用，控制用和分析用传感器等。
主要特点传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化，它不仅促进了传统产业的改造和更新换代，而且还可能建立新型工业，从而成为21世纪新的经济增长点。微型化是建立在微电子机械系统（MEMS）技术基础上的，已成功应用在硅器件上做成硅压力传感器。
主要功能常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟：
光敏传感器——视觉
声敏传感器——听觉
气敏传感器——嗅觉
化学传感器——味觉
压敏、温敏、 传感器（图1）
流体传感器——触觉
敏感元件的分类：
物理类，基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。
化学类，基于化学反应的原理。
生物类，基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。
传感器原理与应用复习范围
绪论
一、传感器：将各种非电量（包括物理量、化学量、生物量等），按照一定的规律转换成便于处理和传输的另一种物理量（一般为电量）的装置。
二、 传感技术：是利用各种功能材料实现信息检测的一门应用技术，是检测（传感）原理、材料 科学、工艺加工等三要素的最佳结合。
三、传感器的组成 ：传感器一般有敏感元件、转换原件和测量电路三部分组成，有事还需要加辅助电源。
四、传感器分类：
1.按输入量分类
如输入量分别为温度、压力、位移、速度、加速度、湿度等非电量时，则相应的传感器称为温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器、加速度传感器、湿度传感器等。
2.按测量原理分类
现有传感器的测量原理主要是基于电磁原理和固体物理学理论。如根据变电阻的原理，相应的有电位器式、应变式传感器；根据变磁阻的原理，相应的有电感式、差动变压器式、电涡流式传感器；根据半导体有关理论，则相应的有半导体力敏、热敏、光敏、气敏等固态传感器。
3.按结构型和物性型分类
所谓结构型传感器，主要是通过机械结构的几何形状或尺寸的变化，将外界被测参数转换成相应的电阻、电感、电容等物理量的变化，从而检测出被测信号，这种传感器目前应用的最为普遍。物性型传感器则是利用某些材料本身物理性质的变化而实现测量，它是以半导体、电介质、铁电体等作为敏感材料的固态器件。
五、传感器的发展趋向
1.传感器的固态化，2、传感器的集成化和多功能化3.传感器的图像化
4.传感器的智能化
第1章 传感器的一般特性
§1-1 传感器的静态特性
传感器在被测量的各个值处于稳定状态时，输出量和输入量之间的关系称为静态特性。
传感器静态特性的主要指标有以下几点：
一、线性度(非线性误差)
在规定条件下，传感器校准曲线与拟合直线间最大偏差与满量程(F·S)输出值的百分比称为线性度。
二、灵敏度
传感器的灵敏度指到达稳定工作状态时输出变化量与引起此变化的输入变化量之比。线性传感器校准曲线的斜率就是静态灵敏度K。
传感器复习思考题
1、 什么是测试？什么是测量？说明二者的区别。
测试是人类认识客观世界的手段，是科学研究的基本方法，首先是检测出被测对象的有关信息，然后加以处理，最后将其结果提供给观察者或输入其他信息处理装置、控制系统。测量是以确定被测物属性量值为目的的全部操作。区别：测试技术是属于科学范畴，是具有实验性质的测量，也可以理解为测量和实验的综合。
2、 说明测试过程和测试系统的一般组成。
测试过程：以适当的方式激励被测对象、信号的检测和转换、信号的调理，分析与处理，显示与记录，以及必要时以电量形式输出测量结果。
测试系统：被测对象，传感器，信号调理，传输信号处理，显示记录，反馈、控制，激励装置。
3、 什么是信号的频率成分？信号的基本属性是什么？
这里所说的信号是指动态信号，称简谐波为动态信号的频率成分，可分为两类：一类是频率相离散的简谐波，称为离散频率成分；另一类是频率相连续的简谐波，称为连续频率成分。
基本属性：信号可以分解为许多乃至无穷多个不同频率的简谐波，或者说信号由许多乃至无穷多个简谐波叠加而成。
4、 信号有哪些分类方式？如何分类？
（1） 按频率成分是否具有确定性，将信号分为两类：即确定性信号与非确定性信号。而确定性信号根据频率成分离散与否分为两大类：第一类是周期信号和准周期信号；第二类是非周期信号。
（2） 可分为连续信号和离散信号。
（3） 能量信号和功率信号。
5、 什么是能量信号，什么是功率信号？（7页）
有一电压信号x(t)，加到电阻R上，其瞬时功率为P(t)=x^(t)/R,当R=1时，P(t)=x^(t)。瞬时功率对时间积分就是信号在该积分时间内的能量。人们不考虑信号实际的量纲，而把信号x(t)的平方x^(t)及其积分分别称为信号的功率和能量。
能量信号：当x(t)满足 时，则认为信号的能量是有限的，并称为能量有限信号，简称能量信号。功率信号：若信号在区间(-∞,+ ∞)的能量是无限的， ，但它在有限区间（t ,t ）的平均功率是有限的， ，这种信号称为功率有限信号，或功率信号。
传感器的主要知识点
绪论
一、传感器的定义、组成、分类、发展趋势
能够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构成。
如果传感器信号经信号调理后，输出信号为规定的标准信号（0~10mA,4~20mA;0~2V,1~5V;…），通常称为变送器，
分类：
按照工作原理分，可分为：物理型、化学型与生物型三大类。物理型传感器又可分为物性型传感器和结构型传感器。
按照输入量信息：
按照应用范围：
传感器技术: 是关于传感器的研究、设计、试制、生产、检测和应用的综合技术.
发展趋势: 一是开展基础研究，探索新理论，发现新现象，开发传感器的新材料和新工艺；二是实现传感器的集成化、多功能化与智能化。
1．发现新现象；
2．发明新材料；
3．采用微细加工技术；
4．智能传感器；
5．多功能传感器；
6．仿生传感器。
二、信息技术的三大支柱
现在信息科学（技术）的三大支柱是信息的采集、传输与处理技术，即传感器技术、通信技术和计算机技术。
课后习题
1、什么叫传感器，它由哪几部分组成？它们的作用与相互关系？
传感器(transducer/sensor)：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（国标GB7665—2005）。通常由敏感元件和转换元件组成。
敏感元件：指传感器中能直接感受或响应被测量并输出与被测量成确定关系的其他量(一般为非电量)部分。
转换元件：指传感器中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可用输出信号(一般为电信号)部分。
信号调理电路(Transduction circuit) ：由于传感器输出电信号一般较微弱，而且存在非线性和各种误差，为了便于信号处理，需配以适当的信号调理电路，将传感器输出电信号转换成便于传输、处理、显示、记录和控制的有用信号。
第一章 传感器的一般特性
1. 传感器的基本特性
动态特性 静态特性