几种新型传感器

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新型传感器技术在智能交通中的应用

新型传感器技术在智能交通中的应用随着科技的不断发展，智能交通系统已经成为现代城市交通管理的重要组成部分。为了提高交通系统的安全性、效率和可持续性，各类新型传感器技术被广泛应用在智能交通领域。本文将探讨几种新型传感器技术在智能交通中的应用，并介绍其优势和挑战。

一、激光雷达传感器

激光雷达传感器是一种通过发射激光束并测量其回波时间来实现距离测量的传感器技术。在智能交通中，激光雷达传感器广泛应用于自动驾驶和交通监控系统中。激光雷达传感器能够准确地探测道路上的障碍物，并提供高精度的位置和距离信息，从而实现对车辆和行人的精确跟踪和定位。然而，激光雷达传感器存在昂贵的价格和复杂的安装调试过程等挑战。

二、摄像头传感器

摄像头传感器是一种通过捕捉图像和视频来感知周围环境的传感器技术。在智能交通中，摄像头传感器通常用于车辆识别、交通监控和违章检测等应用。通过分析摄像头传感器获取的图像和视频，智能交通系统可以实现车辆的自动检测、计数和跟踪，从而提高交通管理的效率和准确性。然而，摄像头传感器在低光条件下的性能较差，并且对图像处理算法和计算资源有较高的要求。

三、雷达传感器

雷达传感器是一种利用电磁波信号来测量目标位置、速度和方向的传感器技术。在智能交通中，雷达传感器主要用于车辆的车道保持、碰撞预警和自动泊车等功能。通过使用雷达传感器，智能交通系统可以实时监测车辆的运动状态，并提供及时的警告和指导。雷达传感器具有较好的稳定性和适应性，但由于其较大的体积和较高的功耗，应用受到一定的限制。

四、红外传感器

红外传感器是一种利用红外辐射来检测目标的位置和距离的传感器技术。在智能交通中，红外传感器常用于交通信号灯的控制、车辆检测和行人检测等方面。通过红外传感器，智能交通系统可以实时感知道路上的车辆和行人，并根据其位置和行动状态来进行相应的控制和安排。红外传感器具有灵敏度高、响应快的优点，但受天气条件和环境干扰的影响较大。

一文看懂物联网应用中使用最多的15种传感器类型

导读：工业领域已经长期使用各种传感器，但是物联网的发明将传感器的发展带到了完全不同的水平。物联网平台可以使用各种传感器运行并提供各种信息数据。它们用于收集数据，推送数据并与连接的设备的整个网络共享数据。所有这些收集的数据使设备能够自主运行，并且整个生态系统每天都在变得“更智能”。通过将一组传感器和一个通信网络结合在一起，设备可以彼此共享信息，并正不断的改善其有效性和功能性。

以特斯拉汽车为例。汽车上的所有传感器都会记录他们对周围环境的感知，然后将信息上传到庞大的数据库中。然后处理数据，并将所有重要的新信息发送到所有其他车辆。这是一个持续的过程，整个特斯拉的车辆每天都在变得越来越智能。下面让我们看一下在IoT世界中广泛使用的一些关键传感器。

温度传感器

“一种用于测量热能的设备，该设备允许检测特定来源的温度的物理变化并为设备或用户转换数据，被称为温度传感器。”

这些传感器已经在各种设备中部署了很长时间。但是，随着物联网的出现，他们发现更多设备中存在更多空间。

仅在几年前，它们的用途主要包括A/C控制、冰箱、用于环境控

制的类似设备。但是，随着物联网世界的到来，他们已经在制造过程，农业和健康行业中找到了自己的角色。在制造过程中，许多机器需要特定的环境温度以及设备温度。通过这种测量，制造过程始终可以保持最佳状态。另一方面，在农业中，土壤温度对于作物生长至关重要。这有助于植物的生产，使产量最大化。

以下是温度传感器的一些子类别：

热电偶：这些是电压设备，可指示随电压变化而进行的温度测量。随着温度升高，热电偶的输出电压升高。

常用接近传感器介绍

常用接近传感器是一种用于检测物体是否接近传感器的装置。它们通常用于自动化系统中，用于检测物体的存在或缺失，以及控制其他设备的操作。这些传感器在许多不同的应用中广泛使用，如物流、制造、汽车和家庭自动化等领域。以下是几种常见的接近传感器的介绍。

1.光电接近传感器：光电接近传感器使用光束来检测物体的存在。它们通常由发射器和接收器组成，发射器发射一个光束，接收器用于检测光束的反射。当物体接近光束时，反射光将被接收并被传感器识别。这种传感器广泛应用于物流领域，例如在输送线上检测物体的位置和速度。

2.超声波接近传感器：超声波接近传感器通过发射和接收超声波来检测物体的存在。它们通常由一个发射器和一个接收器组成，发射器发射超声波，接收器用于接收并测量超声波的回波。当物体接近传感器时，回波的时间会改变，从而传感器可以检测到物体的存在。这种传感器常用于测量距离和避免碰撞的应用，例如在无人驾驶汽车中用于避免撞击障碍物。

3.感应电动机接近传感器：感应电动机接近传感器通过检测感应电流来检测物体的存在。它们通常包括一个用于感应电流的线圈和一个用于检测电流的电路。当物体靠近线圈时，感应电动机产生的磁场会在线圈中引起感应电流。传感器可以检测到这个电流信号，并识别物体的存在。这种传感器常用于检测金属物体，如在制造过程中检测工件的位置和定位。

4.容量接近传感器：容量接近传感器通过测量电容的变化来检测物体的存在。它们通常由一个发送电极和一个接收电极组成，发送电极产生一个电场，当物体靠近时，电场会发生变化。接收电极可以测量这种变化，

基于磁性材料的传感器技术

磁性材料作为一种重要的材料，在科技领域有着广泛的应用。

其中，基于磁性材料的传感器技术尤为重要。这种传感器技术能

够通过磁性材料的特殊性质，实现对外部环境变化的检测和监测，具有广泛的应用前景和发展空间。

一、基于磁性材料的传感器技术概述

基于磁性材料的传感器技术是利用磁性材料的磁性特性构造的

一种新型传感器。该技术具有高灵敏度、高分辨率、工作频率范

围宽、简单方便等特点，并且具有实现快速响应和高精度检测的

能力。

基于磁性材料的传感器技术主要包括磁阻式传感器、磁电式传

感器、震磁式传感器、磁电电导传感器等。这些传感器技术的实

现原理均是基于磁性材料的磁场性质。其中，磁阻式传感器和磁

电式传感器是应用最广泛的两种技术。

在磁阻式传感器中，磁性材料的磁阻效应被用于检测外部磁场

的变化。当外部磁场发生变化时，磁性材料内部的磁导率也随之

改变，从而导致磁阻发生变化，进而通过电路传输信号，实现对外部磁场变化的检测。

而在磁电式传感器中，则是利用磁性材料在外加磁场作用下产生的内部电场效应，通过电路转换为电压或电流信号，实现对外部磁场变化的监测和检测。

二、应用领域

基于磁性材料的传感器技术具有广泛的应用前景和发展空间，主要运用于以下领域：

1.机械工程：在机械工程领域中，基于磁性材料的传感器技术被广泛应用于机器监控和控制，如电机状态检测、液位、流量、温度、压力等参数的测量和控制。此外，该技术还被应用于风力发电机、汽车行程控制等方面。

2.医疗健康：在医疗健康领域中，基于磁性材料的传感器技术被用于心血管病例的诊断和治疗、肌电图监测等方面。例如，脑

内科大安全环境监测技术课件第3章传感器

3 传感器
2）传感器的动特性是测量快速变化信号的特性。（1）最大超调量响应曲线超出新平衡位置的程度，一般用百分数表示：去掉百分数部分也叫超量比，也能反映传感器的阻尼特性，（2）延滞时间是阶跃响应达到稳态值的50%时所需要的时间。（3）上升时间一般取响应时间的10%~90%之间所用时间。（4）峰值时间响应曲线到达第一个峰值所用时间。（5）响应时间：响应曲线衰减到稳态值之差不超过 5%或2%时所用时间。有时也称过渡时间。
3 传感器
（3）重复性
传感器在做满量程加卸载循环测试时，曲线不重合的程度。曲线越重合，重复性就越好。用表示。
（4）迟滞现象
也称迟滞误差，或叫做滞环，与重复性误差的原因有一定关系。用
表示。
（5）分辨率
能使传感器产生有效输出的最小输入量，用
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
入值的百分数
表示。
表示。也可用满量程输
3 传感器
（6）稳定性又称长期稳定性，即传感器在相当长的时间内保持一定性能的能力。（7）漂移指传感器输入量没有变化时输出在变化的现象。包括零点漂移和灵敏度漂移。
3.3几种新型传感器 3.3.1 超声波传感器超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波传感器主要材料有压电晶体（电致伸缩）及镍铁铝合金（磁致伸缩）两类。 3.3.2微波传感器微波传感器是利用微波特性来检测一些物理量的器件。包括感应物体的存在，运动速度，距离，角度信息。传统的微波传感器有喇叭天线型和抛物面型微波传感器，最新微波传感器采用平面微带技术，具有稳定性高，体积小，感应灵敏等特点。 3.3.3力平衡式传感器（又称伺服式传感器）由机械部件与伺服电路组成的力反馈测量装置，是通过反馈力（或力矩）与输入力（或力矩）间的伺服平衡来测量输入力的一类传感器。伺服传感器的优点是静态精度和线性度高，滞后小，重复性好，灵敏度高，阈值小，低频响应好，动态测量范围宽。

传感器分类方法有几种类型

传感器分类方法有几种类型传感器分类方法有几种类型

传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器的分类方式有很多种，根据不同的原理来区分：

1、按被测物理量分：如：力，压力，位移，温度，角度传感器等；

2、按照传感器的工作原理分：如：应变式传感器、压电式传感器、压阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、光电式传感器等；

3、按照传感器转换能量的方式分：

（1）能量转换型：如：压电式、热电偶、光电式传感器等；

（2）能量控制型：如：电阻式、电感式、霍尔式等传感器以及热敏电阻、光敏电阻、湿敏电阻等；

4、按照传感器工作机理分：

（1）结构型：如：电感式、电容式传感器等；

（2）物性型：如：压电式、光电式、各种半导体式传感器等；

5、按照传感器输出信号的形式分：

（1）模拟式：传感器输出为模拟电压量；

（2）数字式：传感器输出为数字量，如：编码器式传感器。

6、根据能量转换原理可分为：

（1）有源传感器：有源传感器将非电量转换为电能量，如电动势、电荷式传感器等；

（2）无源传感器：无源程序传感器不起能量转换作用，只是将被测非电量转换为电参数的量，如电阻式、电感式及电容光焕发式传感器等。

新型传感器的研究进展

化，后者测量恒定电压下工作电极在反应过程中的电流变化。注。气体传感器在生产生活中发挥了重要的当今，纳米材料在生物传感器中的应用，作用，它将气体浓度信号转换成电信号直观显使其研究进入崭新阶段。纳米颗粒对酶生物酶电极的性能是示出来，在大气污染防治、生产生活环境检传感器的敏感性有增强作用，测、医疗卫生等部门广泛应用。由酶的催化活性、酶活性中心和电极表面之间电子交换速率决定的。纳米颗粒比表面积大、表面自由能高，吸附能力较强. 使更多的术地不断发展，各类新型生物传感器不断涌 2 生物传感器由于现，产生了微生物电极传感器。微生物电极以生物传感器是以固定化的生物成分( 酶、酶分子可以固定在纳米颗粒表面。另外，有可能与酶内部的亲水基微生物活体作为分子识别敏感物质，能快速、蛋白质、DNA、抗体、抗原、生物膜等)或生纳米颗粒尺寸很小，从而引起酶构型上的变化。这种准确地测量物理、化学和生物量，在环境监物体本身(细胞、微生物、组织等)为敏感材料、团发生作用，变化使得酶的活性中心更接近底物，提高了酶测、医学研究、食品工业、发酵工业等方面得与适当的化学换能器相结合产生的一种快速的催化效率。比如: 纳米Au 颗粒是电的良导到广泛的应用。目前，光纤生物传感器的应用检测各种物理、化学和生物量的器件。它通过也越来越广泛，而且，随着聚合酶链式反应各种物理、化学换能器捕捉日标物与敏感材体具很的物容，改纳 5 叭，有好生相性而性米 1 颗粒对生物分子又具有很好的选择吸附性。 (p lyeras chai r ac ion ，PCR) 技术的发料之间的反应， o e n e t 然后，将反应的程度转变成电展，应用 PCR 的DNA 生物传感器也越来越信号，根据电信号推算出被测量的大小。因可实纳此，望现米Au和5 0:颗与分 1 粒酶子活性中心及电极表面之间的直接电化学作用，多。20 世纪80 年代初，新兴起一种表面等离敏感材料是对日标物进行选择性作用的大大增强生物传感器的灵敏度。子体共振( s r aC p l s o r氏 nc ， ) u f e amn 幻 e SPR 生物活性单元。最先被使用的是具有高度选在生物传感器研究领域内，集纳米技术、技术将生物传感器的发展推向一个新的阶择催化活性的酶。酶或是以物理方法(包埋、吸生物技术和自组装方法于一体，实现具有高酶段。附等) ，或是以化学方法(交联、聚合等)被固定活性的三维有序组装制备生物传感器的报道近年来，随着微机电系统(MEMs 、伴 ) 处在化学传感器的敏感膜中，然后，以化学电极不多。从已有的一些报道来看，加入纳米粒理器和存储技术的发展，生产出功耗低、体积作为换能器测定酶催化目标物反应所生成的敏度得到了很大小、低成本的微传感器节点已逐步实现。这些特定产物的浓度，从而间接地测定目标物的浓子后制备的生物传感器的灵提高。响应时间的缩短，检测的线性范围的微传感器节点具备感知能力、无线通信能力度。随着物理检测手段的引入，人们已成功地增大，都表明 r 生物传感器性能的提高。以及计算能力。无线传感器网络是由成百上把抗体、DNA 聚合物、核酸、细胞受体和完 r n 千的传感器节点遍布在大规模而形成地域，它整细胞等具有特异选择性作用功能的生物活 Mor i 等人基于可加工的传导聚苯胺纳米颗粒制成了生物传感器。国内外学者还对纳米综合了传感器技术、嵌人式计算技术、分布式性单元用作了敏感材料。 ) 信息处理技术和无线通信技术。网络中各个换能器是能捕捉敏感材料与目标物之间颖粒增强葡萄糖氧化酶(GOD 生物传感器开展了大量研究。结果表明: 葡萄糖生物传感器节点能够协作地进行实时监测，感知并采集的作用过程的器件。最早应用的换能器就是是网络分布区域内的各种环境或监测对象的信前面所提到的电化学传感器。这类换能器既具有选择性高、测试简便、快速的特点，检测葡萄糖浓度最常用的方法。人的血液和息，并对这些信息进行处理，进而获得详尽而可以是电位型的也可以是电流犁的，所不同的体液中含有许多千扰物质，通过引入纳米颗准确的信息，然后传送给需要这些信息的用是前者测量零电流下电极表面的电荷密度变

传感器的三种常见分类方法有哪些

传感器的三种常见分类方法包括基于测量原理的分类、基于感知物理量的分类和基于应用领域的分类。

第一种分类方法是基于测量原理的分类。根据传感器的工作原理不同，可以将传感器分为电学传感器、光学传感器、热学传感器、生物化学传感器以及力学传感器等几个类别。电学传感器是利用电磁感应、电阻、电容、电流等电学原理进行测量的传感器，常见的有温度传感器、压力传感器和液位传感器等。光学传感器则是利用光的衍射、散射、吸收和透射等原理进行测量的传感器，常见的有光电传感器、光纤传感器和光谱传感器等。热学传感器主要通过测量物体的温度来获取信息，常见的有红外传感器和热电偶传感器等。生物化学传感器则是应用于生物领域，通过测量生物体的微量化学变化来获得信息，常见的有血糖传感器和DNA传感器等。力学传感器主要测量物体的力、压力、重量等力学量，常见的有压力传感器、力传感器和称重传感器等。

第二种分类方法是基于感知物理量的分类。根据传感器感知的物理量不同，可以将传感器分为温度传感器、压力传感器、湿度传感器、位移传感器以及光传感器等几个类别。温度传感器用于测量物体的温度，常见的有热电偶型温度传感器和热敏电阻型温度传感器等。压力传感器用于测量物体的压力，常见的有压阻式压力传感器和压电式压力传感器等。湿度传感器用于测量空气中的湿度，常见的有湿敏电阻式湿度传感器和电容式湿度传感器等。位移传感器用于测量物体的位移或位置，常见的有光电式位移传感器和电感式位移传感器等。光传感器用于测量

光的强度、颜色和波长等，常见的有光电传感器和光纤传感器等。

分别列举10种接触、非接触传感器种类及原理

分别列举10‎种接触、非接触传感器‎种类及原理

接触式位移传‎感器：

1位移传感器‎及其原理：计量光栅是利‎用光栅的莫尔‎条纹现象来测‎量位移的。

“莫尔”原出于法文M‎o ire，意思是水波纹‎。几百年前法国‎丝绸工人发现‎，当两层薄丝绸‎叠在一起时，将产生水波纹‎状花样；如果薄绸子相‎对运动，则花样也跟着‎移动，这种奇怪的花‎纹就是莫尔条‎纹。一般来说，只要是有一定‎周期的曲线簇‎重叠起来，便会产生莫尔‎条纹。计量光栅在实‎际应用上有透‎射光栅和反射‎光栅两种；按其作用原理‎又可分为辐射‎光栅和相位光‎栅；按其用途可分‎为直线光栅和‎圆光栅。下面以透射光‎栅为例加以讨‎论。透射光栅尺上均匀地刻有‎平行的刻线即‎栅线，a为刻线宽，b为两刻线之‎间缝宽，W=a+b称为光栅栅‎距。目前国内常用‎的光栅每毫米‎刻成10、25、50、100、250条等线‎条。光栅的横向莫‎尔条纹测位移‎，需要两块光栅‎。一块光栅称为‎主光栅，它的大小与测‎量范围相一致‎；另一块是很小‎的一块，称为指示光栅‎。为了测量位移‎，必须在主光栅‎侧加光源，在指示光栅侧‎加光电接收元‎件。当主光栅和指‎示光栅相对移‎动时，由于光栅的遮‎光作用而使莫‎尔条纹移动，固定在指示光‎栅侧的光电元‎件，将光强变化转‎换成电信号。由于光源的大‎小有限及光栅‎的衍射作用，使得信号为脉‎动信号。如图 1，此信号是一直‎流信号和近视‎正弦的周期信‎号的叠加，周期信号是位‎移x的函数。每当x变化一‎个光栅栅距W‎，信号就变化一‎个周期，信号由b点变‎化到b’点。由于bb’=W，故b’点的状态与b‎点状态完全一‎样，只是在相

传感器的种类及应用

随着科技的不断进步，传感器的应用越来越广泛。传感器是将物理量、化学量等转化为电信号输出的一种装置，广泛应用于工业、农业、医疗、交通等各个领域。本文将介绍几种常见的传感器及其应用。

一、温度传感器

温度传感器是测量温度的一种传感器。根据测量原理，可以分为接触式和非接触式两种。接触式温度传感器需要与被测物体接触，如热电偶、热敏电阻等；而非接触式温度传感器则不需要接触被测物体，如红外线温度传感器。温度传感器在工业、农业、医疗等领域应用广泛，如炉温测量、农业温室控制、体温测量等。

二、压力传感器

压力传感器是测量压力的一种传感器。根据测量原理，可以分为电阻式、电容式、压电式等多种类型。压力传感器在工业、交通、医疗等领域应用广泛，如汽车轮胎压力检测、机械压力测量、血压测量等。

三、光电传感器

光电传感器是利用光电效应测量光线强度的一种传感器。根据测量

原理，可以分为光电二极管、光敏电阻、光电池等多种类型。光电传感器在工业、医疗、交通等领域应用广泛，如光电开关、夜视仪、医疗光疗等。

四、电流传感器

电流传感器是测量电流的一种传感器。根据测量原理，可以分为磁致伸缩、磁阻式、霍尔效应等多种类型。电流传感器在工业、交通、医疗等领域应用广泛，如电力监测、电动汽车控制、医疗设备电流测量等。

五、气体传感器

气体传感器是测量气体浓度的一种传感器。根据测量原理，可以分为化学式、物理式、电化学式等多种类型。气体传感器在环保、工业、医疗等领域应用广泛，如空气质量监测、工业气体检测、医疗氧气浓度测量等。

以上仅是常见的几种传感器及其应用，随着科技的不断发展，传感器的种类和应用将会越来越广泛。传感器的应用不仅可以提高工作效率，还可以保障人民生命安全，促进社会进步。

传感器分类及20种常见传感器

1.常用传感器的分类 (1)

1.1.按被测物理量分类 (1)

1.2.按工作的物理基础分类 (2)

2. 20种常见的传感器 (2)

2. 1. 温度传感器(TemPeratUreSenSor)： (2)

2. 2. 湿度传感器(HUmidity Sensor) ： (2)

2. 3. 光敏传感器(Light Sensor)： (2)

2. 4. 声音传感器(SoUnd Sensor) ： (3)

2. 5. 压力传感器(PreSSUre Sensor)： (3)

2. 6. 位移传感器(PoSition Sensor)： (3)

2. 7.加速度传感器(ACCelerometer)： (3)

2. 8. 磁感应传感器(MagnetiC Sensor) ： (4)

2. 9. 接近传感器(ProXirnity Sensor) ： (4)

2. 10. 电容传感器(CaPaCitiVe Sensor)： (4)

2. 11. 气体传感器(GaSSenSor)： (5)

2. 12. 颜色传感器(ColOrSenSor)： (6)

2. 13. 生物传感器(BiOIogiCaISenSor)： (7)

2. 14. 速度传感器(SPeedSenSor)： (8)

2. 15. 重量传感器(WeightSenSor)： (9)

2. 16. 红外传感器(InfraredSenSor)： (9)

2. 17. 压敏传感器(PreSSUre-SenSitiVeSenSOr)： (10)

2. 18.射频识别传感器(RFlD)： (11)

传感器技术的五大发展趋势

一、智能化。一个方向是多种传感功能与数据处理、存储、双向通信等的集成，可全部或部分实现信号探测、变换处理、逻辑判断、功能计算、双向通讯，以及内部自检、自校、自补偿、自诊断等功能，具有低成本、高精度的信息采集、可数据存储和通信、编程自动化和功能多样化等特点。另一个方向是软传感技术，即智能传感器与人工智能相结合，目前已出现各种基于模糊推理、人工神经网络、专家系统等人工智能技术的高度智能传感器，并已经在智能家居等方面得到利用。

二、可移动化，无线传感网技术应用加快。该技术被美国麻省理工学院(MIT)的《技术评论》杂志评为对人类未来生活产生深远影响的十大新兴技术之首。目前研发重点主要在路由协议的设计、定位技术、时间同步技术、数据融合技术、嵌入式操作系统技术、网络安全技术、能量采集技术等方面。迄今，一些发达国家及城市在智能家居、精准农业、林业监测、军事、智能建筑、智能交通等领域对技术进行了应用。

三、微型化，MEMS传感器研发异军突起。随着集成微电子机械加工技术的日趋成熟，MEMS传感器将半导体加工工艺(如氧化、光刻、扩散、沉积和蚀刻等)引入传感器的生产制造，实现了规模化生产，并为传感器微型化发展提供了重要的技术支撑。目前，

MEMS传感器技术研发主要在以下几个方向：(1)微型化的同时降低功耗;(2)提高精度;(3)实现MEMS传感器的集成化及智慧化;(4)开发与光学、生物学等技术领域交叉融合的新型传感器。

四、集成化，多功能一体化传感器受到广泛关注。传感器集成化包括两类：一种是同类型多个传感器的集成，即同一功能的多个传感元件用集成工艺在同一平面上排列，组成线性传感器(如CCD 图像传感器)。另一种是多功能一体化，如几种不同的敏感元器件制作在同一硅片上，制成集成化多功能传感器，集成度高、体积小，容易实现补偿和校正，是当前传感器集成化发展的主要方向。

最常见的传感器类型

一、接近式传感器

接近式传感器可检测附近区域物体是否存在，并且无需物理接触。存在传感器,是离散输出设备。通常情况下，磁性趋近式传感器通过感应位于执行器中的磁体,来检测执行器是否到达特定位置。

从一家公司购买执行器，而从另一家公司购买磁性趋近式传感器，通常来说并不是一个好主意。虽然传感器制造商可能会说，传感器与X、Y和Z执行器兼容，但实际情况是磁铁和安装位置的变化，可能会导致传感问题。例如，当磁体未处于正确位置时，传感器可能会励磁，或者根本无法励磁。如果执行器制造商提供与执行器匹配的趋近式传感器，那它应该是首选的传感器。

基于晶体管的趋近式传感器没有移动部件，使用寿命长。基于簧片的趋近式传感器采用机械触点，使用寿命要短，但成本要低于晶体管类型。簧片传感器最适合于需要交流电源的应用场合和高温应用场合。

二、位置传感器

位置传感器具有模拟量输出，根据执行器上磁体的位置指示器来显示执行器的位置。从控制角度来讲，位置传感器提供了很大的灵活性。控制工程师可以确定一系列的设定值点，与组件变化相匹配。

由于这些位置传感器基于磁体（如趋近式传感器），因此最好从同一制造商处购买传感器和执行器（如果可能的话）。通过Io-Unk功能，可以获取位置传感器的数据，这也可以简化控制，实现参数化。

三、电感式传感器电感趋近式传感器使用法拉第感应定律，来测量物体的存在或模拟输出位置。选择电感式传感器时，最关键的因素是确定传感器检测的金属类型，从而确定感应

距离。与黑色金属相比，有色金属的传感范围要减少50%以上。传感器制造商的产品手册应提供样品选择所需的信息。

传感器的分类及特点

传感器是用于将感知到的信息转化成可供人和机器理解的信号或

者用于探微仪器、感知器、研究装置、计量器及其他设备上的核心部件。根据其工作原理和应用领域不同，传感器可以分为多种类型，并

具有各自独特的特点。

1.分类

1.1根据感知物理量的种类

按照传感器所感知的物理量的种类，传感器可以分为以下几类：

（1）温度传感器：用于感知环境的温度变化，常用的有热敏电阻、热电偶和红外温度传感器等。

（2）压力传感器：用于感知物体所受外力的大小，常见的有压力

电阻、压电传感器和电容式压力传感器等。

（3）湿度传感器：用于感知环境的湿度变化，常见的有电容湿度

传感器和电导湿度传感器等。

（4）光电传感器：用于感知光的强度和光的频率，常见的有光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管等。

（5）气体传感器：用于感知气体浓度和成分，常见的有化学传感器和电化学传感器等。

（6）加速度传感器：用于感知物体的加速度和震动，常见的有压电加速度传感器和惯性式加速度传感器等。

（7）位置传感器：用于感知物体的位置和位移，常见的有旋转编码器、线性位移传感器和倾角传感器等。

（8）流量传感器：用于感知流体的流量，常见的有电磁流量传感器和热式流量传感器等。

（9）生物传感器：用于感知生物体的生理特征，常见的有心率传感器和脑电传感器等。

（10）运动传感器：用于感知人体的运动特征，常见的有加速度计和陀螺仪等。

（11）声音传感器：用于感知声波的压力、振动或声级，常见的有麦克风和声强传感器等。

（12）化学传感器：用于感知化学物质的浓度和成分，常见的有

气敏电阻和化学发光传感器等。

几种新型传感器简介

（2）莫尔条纹具有位移的放大作用
K=
（3）莫尔条纹具有平均误差的效应。莫尔条纹是由大量的栅线构成的，这对栅线宽度和栅距的刻线误差、栅线的断裂及其他疵病有平均作用，从而起到了减小光栅栅距局部误差的作用。
9.2.2 光栅传感器的结构光栅传感器有透射式和反射式两种，他们由光源、主光栅、指示光栅和光电元件等几部分构成。透射式光栅传感器结构如图9-9所示，反射式光栅传感器的结构如图9-10所示。
2．光纤模式光纤模式简单地说就是光波沿着光纤传播的途径和方式。不同入射角度的光线，在界面上反射的次数是不同的，传递的光波之间的干涉所产生的横向强度分布叫模式。光纤传播中的很多模式，对信息的传播是不利的，因为同一种光信号采取很多模式传播就会使这一光信号分为不同时间到达接收端的多个小信号，从而导致合成信号的畸变，因此，希望光纤模式数量越少越好。
1．光纤光电式传感器测量位移
图9-3光纤传感器测位移原理图
图9-4光纤位移传感器的位移输出特性
2．光纤传感器测量温度
图 9-6 半导体吸收式光纤传感器测温原理图
9.2 光栅传感器
9.2.1光栅测量的基本原理
9-7 光栅放大示意图
图9-8 莫尔条纹的形成
莫尔条纹具有下列重要特点：（1）莫尔条纹的移动与光栅的移动成对应关系。在两光栅夹角θ一定的情况下，当一块光栅不动，另一块光栅沿x轴方向移动时莫尔条纹沿着近似垂直于光栅运动方向（近似沿y轴方向）运动。如果光栅移动一个栅距d，莫尔条纹对应地移动一个莫尔条纹间距w。并且，当主光栅沿x轴正方向（向右）移动时，莫尔条纹将向上（y轴正方向）移动，当主光栅沿x轴负方向（向左）移动时，莫尔条纹将向下（y轴负方向）移动。这种严格的对应关系，不仅可以根据莫尔条纹的移动量来判断光栅尺的位移量，同时还可以根据莫尔条纹的移动方向来判断光栅尺的位移方向。

新型传感器技术的最新研究进展

新型传感器技术的最新研究进展近年来，随着物联网技术的发展，传感器技术得到了快速发展，成为了互联世界的重要组成部分。传感器技术涉及到的领域包括

农业、医疗、制造业等众多领域，最新的研究进展更是为各个领

域的创新带来了巨大的机遇。

一、微型传感器的技术进步

近年来，微型传感器技术取得了很大的进展。通过制造微型传

感器，可以将传感器芯片制作得更加精细，功能性更强。在医疗

领域，微型传感器可以用于监测人体内部的生理状态，例如心率、体温等。除此之外，微型传感器还可以被应用于汽车、飞机等交

通工具中，用于检测车辆的温度、湿度、油耗等指标。微型传感

器还可以用于各种环境监测中，例如城市空气质量的监测、气象

观测等。

二、表面等离子共振传感器

表面等离子共振传感器是一种高灵敏度的生物传感器，能够在

胶体金、硅和玻璃等材料的表面上实现分子分析和检测。这种传

感器不需要标记，可以用于生态学、生物学、医学等领域。表面

等离子共振传感器的优点是检测灵敏度高、检测速度快、检测过

程不需要标记。

三、光纤传感技术

光纤传感技术是一种接收光信号的传感技术。其使用的光纤传

感器可以用于监测变形、应力、温度、压力等指标，并在许多领

域中发挥着重要作用。例如，光纤传感技术可以用于在桥梁疲劳

监测、水下测量和海洋测量等领域中检测变形和应力。除此之外，光纤传感技术还可以用于医学检测、制造业、航空和电信等领域。

四、MEMS技术

MEMS技术是一种利用微加工技术来制造微型元件的工艺，它

可以制作出微机械系统及器件。传感器可以被制成微结构，使其

与灵敏元件结合。MEMS传感器可以应用于惯性导航系统、车辆

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图3-8 光导纤维结构
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3.3 光纤传感器

3.3.2 光纤的工作原理下面以阶跃型多模光纤为例，来说明光纤的工作原理。如图3-9所示，当光线从空气（折射率为n0）中射入光纤的一个端面，并与其轴线的夹角为θ时，在光纤内折射成角 θ ’，然后以角 90 入射到纤芯与涂层的交界面上。若 C 入射角大于临界角，则入射的光线就能在交界面上产生全反射，并在光纤内部以同样的角度反复包层全反射向前传播，直至从光纤的另一端射出。若光纤两端同处于空气之中，则出射角也将为θ。
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图3-6 利用破坏全内反射原理的触觉传感器原理图
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3.2 触觉传感器

3.2.3 压阻阵列触觉传感器压阻式阵列触觉传感器的基本结构是由外接引线、上（行）下（列）电极及压阻材料等构成，上（行）电极与下（列）电极相垂直，上（行）下（列）电极的交叉点定义为阵列触觉的一个触觉单元，外接引线从相互平行的触觉单元上引出，压阻材料放在上（行）下（列）电极中间。在压阻式阵列触觉传感器中，最关键的构件是敏感材料和电极。另外，各向异性压阻材料的应用也受到广泛的重视，如敏感材料在z 方向有压阻变化特性，在x , y 方向则无论受压与否，均有较大的阻值。
3-2传感器概述

传感器是实现自动测试和自动控制的首要环节，对原始信息进行精确可靠的采捕获和转换，相当于人体神经定义：将被测物理量转换为与之对应的有确切对应关系的输出量的器件或装置，或者把从被测对象中感受到的有用信息进行转换、传送的器件测量非电量，转换为电量
传感器概述

传感器作用：将如温度、压力、流量等被控参数转换为电信号，传感器组成：
触觉传感器
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3.2 触觉传感器

3.2.1 开关式触觉传感器开关式触觉传感器是用于检测物体是否存在的一种最简单的触觉制动器件。开关内部分隔成两个电接点。当一个电极上承受大于阀值的力时，该电极与另一个电极接触，这样可以用一个电路来检测该开关是否接触。工业上利用小型开关阵列形成一种价廉触觉传感器，但是这种阵列的空间分辨率较低。这种跟输出信号的二进制相对应的二值阵列触觉传感器，严重地限制、影响了其提供信息的质量。图3-5所示即为开关式传感器的原理图。
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图3-2 CCD的三层结构示意图
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3.1 CCD图像传感器

3.1.2 CCD 系统构成
像索（Pixel ) (成像单元)
成像区暂存区(遮光处理) 水平读出寄存器（遮光处理）
转移沟道
CCD 传感器
放大器 CCD图像传感器缓存
模数转换器
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图3-3 CCD系统构成
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3.1 CCD图像传感器

CCD 图像传感器的种类用于图像传感器的CCD 又称摄像或像敏CCD 。它的功能是把二维图像光学信号转变成一维视频信号或数字信号。从结构上可分为线阵CCD 和面阵CCD 两大类。
• 成本较低，可以同时储存一行电视信号，能够实现动态测量，并能在低照度下工作 • 线阵CCD 广泛地应用于产品尺寸测量、非接触尺寸测量、条形码等许多领域
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图3-4 CCD尺寸检测系统组成框图
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3.2 触觉传感器
触觉传感器的原型是模仿人的触觉功能，目的是通过触觉传感器与被识别物体的接触或相互作用来完成对被识别物体表面特征及物理性能的感知。为了实现这一功能，研究者们设计了各种形式的触觉传感器以满足多种需要。
开关式压电式光电式电容式电磁式压阻式
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图3-5 遮光板开关式触觉传感器原理图
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3.2 触觉传感器

3.2.2 光学式触觉传感器光照射到界面的角度通过界面法线测量。若光照射到有机玻璃和空气界面的角度大于θC，则光沿着有机玻璃光波导传播，光波导表面跟外部物体接触时，接触点处全内反射被破坏，光从光波导相反一侧出射。利用这种原理可以制成高分辨率的触觉传感器在实际应用中，通常用一块韧性的薄膜层设置在外部物体和光波导之间，以便保护光波导并隔断外部光源。图3-6所示为采用这种效应的触觉传感器原理图。
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3.3 光纤传感器
光纤传感器相对于常规传感器具有以下特点： 1抗电磁干扰能力强 2 灵敏度高 3 重量轻、体积小 4 适于遥测由于光纤传感器的这些独特优点和广泛的潜在应用，使其得以迅速发展。自1977 年以来已研制出多种光纤传感器，测量范围包括位移、速度、加速度、液位、压力、流量、振动、水声、温度、电流、电压、磁场和核辐射等。
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图3-10 相位调制型光纤压力(温度)传感器组成原理图
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3.3 光纤传感器

3）光偏振态调制型光纤传感器偏振态调制型光纤传感器能检测出由于外界因索引起的光纤内部光的偏振态的变化。最典型的是光纤电流传感器，其工作原理是根据磁旋效应做成的，主要应用于高压传输线中。如图3-11 所示为光纤大电流传感器原理框图。除利用磁旋效应的光偏振调制外，还可以利用光旋效应、光弹效应、电光效应和电旋效应等制成光偏振态调制型光纤传感器，所以是应用很广、开发潜力很大的一类光纤传感器。
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3.4 磁性传感器

3.4.1 磁敏电阻器将一载流导体置于外磁场中，其电阻随磁场变化而变化的现象称为磁电阻效应，简称磁阻效应。磁敏电阻器就是利用磁阻效应制成的一种磁敏元件。当温度恒定时，在弱磁场范围内，磁阻与磁感应强度B 的平方成正比。用公式表示为：
磁场一定时，迁移率高的材料磁阻效应明显。所示为利用这种效应制成的磁敏电阻器。
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CCD图像传感器
图像传感器是采用光电转换原理，用来摄取平面光学图像并使其转换为电子图像信号的器件。图像传感器必须具有两个作用，一是具有把光信号转换为电信号的作用;二是具有将平面图像上的像素进行点阵取样，并把这些像素按时间取出的扫描作用。电荷耦合器件又称为CCD器件，如其外形如图3-1所示，它是近年来新发展起来的一种半导体功能器件，能够把光学影像转化为数字信号。
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图3-9 光纤的传光原理
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3.3 光纤传感器
3.3.4 光纤传感器光纤传感器有功能型光纤传感器和非功能型光纤传感器两大类。功能型光纤传感器功能型光纤传感器主要有光强调制型光纤传感器、光相位调制型光纤传感器、光偏振态调制型光纤传感器三种。 1）光强调制型光纤传感器光纤微弯位移（压力）传感器是光强调制型光纤传感器的一个典型例子，它是基于光纤微弯而产生的弯曲损耗原理制成的。
B 0 (1 0.273 B )
2 2
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3.4 磁性传感器
主要特性：（1）伏安特性。磁敏二极管所加正向偏压与二极管流过电流的关系称为伏安特性，不同磁场作用下，其伏安特性不同。（2）磁电特性。磁敏二极管输出电压的变比与外加磁场的关系称为磁电特性。磁敏二极管随外加磁场方向的变化可以产生正负输出电压的变化，在正磁场作用下电压升高，在负磁场作用下电压降低。磁电特性与线路的连接形式有关，通常有单只接法和互补接法两种电路基本形式。
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3.3 光纤传感器

3.3.1 光纤的结构光纤由纤芯、包层及外套组成，如图3-8 所示。纤芯是山玻璃、石英或塑料等制成的圆柱体，一般直径约为5~150μm。包在纤芯外的一层叫包层，材料也是玻璃或塑料等。纤芯的折射率大于涂层的折射率，所以光纤具有使光束封闭在纤芯里面传输的功能。外套起保护光纤的作用，它的折射率大于涂层的折射率。人们通常把较长的或多股的光纤称之为光缆。
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3.4 磁性传感器

3.4 .3 磁敏三极管 1.磁敏三极管的结构磁敏三极管的结构如图3-11 所示。在弱P 型或弱N 型本征半导体上用合金法或扩散法形成发射极、基极和集电极。其最大的特点是基区较长，基区结构类似磁敏二极管，也有高复合速率的：r 区和本征I 区。长基区分为运输基区和复合基区，运输基区主要是将发射极注人的载流子输运到集电极，复合基区的作用是使从发射极和基极注入的载流子复合。
电量输出
被测非电量
敏感元件
转换元件
测量
辅助电路
第3章新型传感器简介

1 CCD图像传感器 2 触觉传感器 3 光纤传感器 4 磁性传感器 5 集成温度百度文库感器
新型传感器简介
随着科学技术的发展，在不断发现新现象、采用新原理、开发新材料和采用新工艺的基础上，传感器技术得到了很大的进步与提高。同时，与单片机或者微计算机相结合的智能式传感器、生物传感器也有了很大的发展。新型传感器技术含量高、功能强，相对传统传感器具有很多优点。了解和学习这些新型的传感器有助于我们打一大视野，及时了解、掌握新型传感器技术并加以应用。本章将介绍最近几年发展起来的新型传感器，包括CCD图像传感器、触觉传感器、光纤传感器、磁性传感器和集成温度传感器。
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图3-11 光纤大电流传感器原理框图
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3.4 磁性传感器

磁是人们所熟悉的一种物理现象，因此磁传感器具有占老的历史。最简单的把磁转换成电的磁传感器就是线圈，根据电磁感应定律，在切割磁通的电路里，产生的感应电动势与磁通的变化速率成正比。随着科学技术的发展，利用磁场作用使物质的电性能发生变化的各种物理效应，制成了固体化磁传感器，从而使磁场强度转换为电信号。磁传感器的种类较多，制作磁传感器的材料有半导体、磁性体、超导体等，不同材料制作的传感器其工作原理和特性也不相同。本节重点介绍一些常用的磁传感器
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图3-1 CCD外形图
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CCD图像传感器

3.1.1 CCD图像传感器的结构 CCD更接近于人的视觉的工作方式，只不过人眼的视网膜是由负责光强度感应的杆细胞和色彩感应的锥细胞分工合作组成视觉感应。CCD经过长达35年的发展，大致的形状和运作方式都已经定型，如图3-2示为CCD的三层结构示意图，上层为增光镜头，中层为分色滤色片，下层为感光层。
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3.1 CCD图像传感器
CCD 传感器工作时，图像经物镜在成像区成像，给成像区上面的电极加上适当的偏压时，光生电荷被收集到电极下方的势阱里，这样就将光学图像变成了电荷包图像。当光积分周期结束时，加到成像区和暂存区电极上的时钟脉冲使所有收集到的信号电荷迅速转移到暂存区中，然后经由水平读出寄存器，在时钟脉冲控制下，通过输出极逐行输出一帧信息，在第一帧读出的同时，第二帧信息通过光积分又收集到势阱中，这样，就可以一帧一帧连续地读出。

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3.3 光纤传感器

2）光相位调制型光纤传感器光相位调制型光纤传感器是利用被测量引起光纤中光相位变化的原理制成的。这种传感器具有灵敏度高、灵活性好和多样的特点。常见的有迈克尔逊、马赫-琴特、萨占纳克和法勃-帕脱四种相位干涉型。它们的共同点是：光源发出的光都要经棱镜分成两束或更多束的光，这些光沿不同的路径传播后，分离出的光束又组合在一起去激励一个光敏元件或显示干涉条纹。如图3-10所示为利用马赫-琴特干涉仪测量压力或温度的相位调制型光纤传感器的组成原理图。
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3.4 磁性传感器
（3）温度特性。磁敏二极管的温度特性是指温度的变化与输出电压变化之间的关系。磁敏二极管的温度特性有正温度系数和负温度系数两种，如锗磁敏二极管是负温度系数，硅磁敏二极管是正温度系数。（4）频率特性。磁敏二极管的频率特性取决于注入载流子在本征区域内被复合和保持动态平衡的时间，而与元件的尺寸大小无关，载流子复合和保持动态平衡的时间越短，频率特性越好.
线阵CCD
面阵CCD
• 结构较简单、容易增加像素数 • CCD 尺寸较大、易产生垂直拖影
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3.1 CCD图像传感器

3.1.4 CCD 图像传感器的应用 CCD 工件外形检测在机械零部件生产过程中，零件外径尺寸的测量占有重要地位，快速、准确地测量出零件的主要参数可以缩短整个产时的生产周期，并有利于实现自动化。图3-4 所示为CCD 工件尺寸检测系统组成框图。该检测系统主要由传感器系统、测量平台、运动控制系统及软件系统等几部分构成。