现代传感器技术概述ppt课件

传感器的分类（2）


2、从电路供电方式来分， • 有源传感器 可分为： • 有源传感器也叫能量 无源传感器 控制型传感器，在信 息变化过程中，其能 无源传感器也叫能量转换 量需要外部电源供给。 型传感器，主要由能量变 如电阻、电容、电感 换元件构成，它不需要外 部电源。如基于压电效应、 等电路参量传感器和 基于应变电阻效应、 热电效应、光电动势效应 磁阻效应、热阻效应、 构成的传感器都属于无源 传感器。 光电效应、霍尔效应 等的传感器均属于有 源传感器。
按原理分类的传感器

电参量式传感器：电阻式、电感式、电容式传感器。 磁电式传感器：磁电感应式、霍尔式、磁栅式传感器。


压电式传感器：压电式力传感器，压电式加速度传感器，压 电式压力传感器。 光电式传感器：红外式、CCD摄像式、光纤式、激光式传感 器等。 气电式传感器：半导体气体传感器，集成复合型气体传感器。 热电式传感器：热电偶等。 波式传感器：超声波式、微波式传感器。 射线式传感器：核辐射物位计，厚度计，密度计等。 半导体式传感器：半导体温度传感器，半导体湿度传感器等。 其他原理的传感器。
现代传感器技术 概述
基本情况


ห้องสมุดไป่ตู้
课时：64学时，课堂56，实验8 教材： 传感器原理及应用，王雪文 张 志勇 ，北京航空航天大学出版 社 ，2004年03月 传感器原理、设计与应用 ，刘 迎春, 叶湘滨，国防科技大学出 版社，2002（第4版）
传感器概述
一、传感器的定义
二、传感器的分类
三、传感器基础知识 四、传感器的标定 五、现代传感器的发展
传感器静态特性（1）
静态特性：指对于静态的输入信号，传感器
的输入量与输出量之间所具有的相互关系。此 时的输入信号与时间无关，输出量与时间无关， 输出与输入之间的关系可用一个不含时间的方 程来表示：
y a a x a x a x a x 0 1
2 2 3 3 n n
线性度
线性度就是用来表示实际曲线与拟合直线接近的一个性能指标， 静特性曲线可通过实际测试获得。在实际使用中, 为了标定和数 据处理的方便, 希望得到线性关系, 因此引入各种非线性补偿环 节。如采用非线性补偿电路或计算机软件进行线性化处理, 从而 使传感器的输出与输入关系为线性或接近线性。 但如果传感器 非线性的方次不高,输入量变化范围较小时, 可用一条直线（切线 或割线）近似地代表实际曲线的一段。所采用的直线称为拟合 直线。 实际特性曲线与拟合直线之间的偏差称为传感器的非线 性误差（或线性度）, 通常用相对误差表示, 即


广义地可以把传感器归结为一种能感受外界信息 （力，热、声、光、磁、气体、化学、生物、湿度 等），并按一定的规律将其转换成易处理的电信号 的装置 根据中华人民共和国标准（GB7665-87），传感器 （Transducer/Sensor)的定义是：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。通常传感器由敏感元件和转换元件组成，其 中敏感元件（sensing clement)是指传感器中能直 接感受被测量的部分，转换元件（Transduction element）是指传感器中能将敏感元件输出量转换 为适于传输和测量的电信号部分。
二、传感器的分类
传感器的分类（1）


1、按工作机理分类 结构型传感器

是按物理学中场的定律定义的，这些定律包括 动力场的运动定律，电磁场的电磁定律等。这 些定律一般是以方程式给出的，所以这些方程 式也就是许多传感器工作时的数学模型。其特 点是传感器的工作原理是以传感器中元件相对 位置变化引起场的变化为基础，而不是以材料 特性的变化为基础。

三、传感器基础知识
传感器基础知识（1）
传感器的基本特性
传感器的基本特性是指传感器的输出与输入之间关 系的特性，即输出—输入特性,分为静态特性和动态 特性。 如果把传感器看作二端口网络, 即有两个输入端和两 个输出端, 那么传感器的输出-输入特性是与其内部 结构参数有关的外部特性。
3.1、传感器静态特性
L f max 100 % Y FS
△Lmax——实际曲线和拟合直线间的最大偏差 YFS——满量程输出
从图1-2中可见, 即使是同类传感 器, 拟合直线不 同, 其线性度也 是不同的。 选 取拟合直线的方 法很多。不同拟 合方式得到的结 果不相同,在实践 中应选择使用。
图1-2 几种直线拟合方法 (a) 理论拟合； (b) 过零旋转拟合； (c) 端点连线拟合； (d) 端 点平移拟合
传感器应用领域


传感器是实现自动检测和自动控制的首要环节 传感器技术是构成现代信息技术系统的主要内容 航空,航天,航海 机器人技术 生物医学和医疗器械 民用设施 汽车工业
一、传感器的定义
传感器的基本组成
敏感元件
转换元件
信号调理电路
数据处理
显示纪录
电源
通讯接口
传感器定义（1）
按工作机理分类

物性型传感器

复台型传感器
由结构型和物性型 组合而成、兼有两 者待征的传感器， 称为复合型传感器。
物性型传感器是按照物质 定律定义的，如胡克定律、 欧姆定律等。由于物质定 律是表示物质某种客观性 质的法则，因此物性型传 感器的性能随着材料的性 质不同而异。例如：光电 管就是物性型传感器，它 按照物质法则中的外光电 效应，其特性与电极涂层 材料的性质密切相关。
按用途分类的传感器


温度传感器；光敏传感器；力敏传感器； 磁敏传感器；气体传感器；湿度传感器 声敏传感器；流量传感器；生物传感器 其它传感器等
传感器的分类（3）
3、按人类的感觉功能进行分类： 视觉，听觉，嗅觉，味觉，触觉五类传感器

4、按制备传感器材料进行分类： 半导体，金属，陶瓷，光纤，高分子，生物

传感器是换能器的一 种,换能器 （transducer)是将能 量从一种形式转换为 另一种形式的装置。 换能器包括传感器和 执行器两方面含义。 图1-1表示的是:传感器 与执行器系统的基本 组成
传感器及 传感器及 执行器结构 执行器结构
控制和电路 集成处理
电源和管理
IO通道和协 议
图1-1
传感器定义（2）