电子课件-《传感器应用技术》-B02-0065 模块三
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传感器原理与应用技术全书电子教案完整版课件
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第1章 绪论
转换元件：将感受到的非电量直接转换为电量的器 件称为转换元件，例如压电晶体、热电偶等。
需要指出的是，并非所有的传感器都包括敏感元件 和转换元件，如热敏电阻、光电器件等。而另外一些传 感器，其敏感元件和转换元件可合二为一，如压阻式压 力传感器等。
测量电路：将转换元件输出的电量变成便于显示、 记录、控制和处理的有用电信号的电路称为测量电路。 测量电路的类型视转换元件的分类而定，经常采用的有 电桥电路及其他特殊电路，如高阻抗输入电路、脉冲调 宽电路、振荡回路等。
21
第2章 传感器的一般特性
(1) 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(见图2-2)。
用 L 代表线性度，则
L
Ymax YF S
100% (2-6)
式中 Ymax—校准曲线与拟合直线间
的最大偏差；
YF S —传感器满量程输出，
传感器原理与应用技术
第1章 绪论
1.1 传感器的作用 随着现代测量、控制和自动化技术的发展，传感器
技术越来越受到人们的重视。特别是近年来，由于科学 技术、经济发展及生态平衡的需要，传感器在各个领域 中的作用也日益显著。在工业生产自动化、能源、交通、 灾害预测、安全防卫、环境保护、医疗卫生等方面所开 发的各种传感器，不仅能代替人的感官功能，而且在检 测人的感官所不能感受的参数方面具有特别突出的优势。
（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。
第1章 绪论
转换元件：将感受到的非电量直接转换为电量的器 件称为转换元件，例如压电晶体、热电偶等。
需要指出的是，并非所有的传感器都包括敏感元件 和转换元件，如热敏电阻、光电器件等。而另外一些传 感器，其敏感元件和转换元件可合二为一，如压阻式压 力传感器等。
测量电路：将转换元件输出的电量变成便于显示、 记录、控制和处理的有用电信号的电路称为测量电路。 测量电路的类型视转换元件的分类而定，经常采用的有 电桥电路及其他特殊电路，如高阻抗输入电路、脉冲调 宽电路、振荡回路等。
21
第2章 传感器的一般特性
(1) 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(见图2-2)。
用 L 代表线性度，则
L
Ymax YF S
100% (2-6)
式中 Ymax—校准曲线与拟合直线间
的最大偏差；
YF S —传感器满量程输出，
传感器原理与应用技术
第1章 绪论
1.1 传感器的作用 随着现代测量、控制和自动化技术的发展，传感器
技术越来越受到人们的重视。特别是近年来，由于科学 技术、经济发展及生态平衡的需要，传感器在各个领域 中的作用也日益显著。在工业生产自动化、能源、交通、 灾害预测、安全防卫、环境保护、医疗卫生等方面所开 发的各种传感器，不仅能代替人的感官功能，而且在检 测人的感官所不能感受的参数方面具有特别突出的优势。
（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。
《传感器技术应用》全册PPT课件
传感器的漂移是指在外界干扰下，输出 量出现与输入量无关的变化。漂移有很多种， 如时间漂移和温特性：传感器测量动态信号时，输出输入之间的关系。 动态特性常用的描述方法：
阶跃信号：包括最大偏离量，延滞时间，上升时间，峰值 时间，响应时间
频率响应：包括幅频特性，相频特性
（4）传感器的重复性
传感器在输入量按同一方向做全 量程多次测试时，所得特性曲线不 一致的程度。
（5）传感器的迟滞
传感器在正向行程（输入量增 大）和反向行程（输入量减小） 期间，特性曲线不一致的程度。
（6）传感器的稳定性与漂移
传感器的稳定性有长期和短期之分，一 般指一段时间以后，传感器的输出和初始标 定时的输出之间的差值。通常用不稳定度来 表征其输出的稳定的程度。
注意：并 不是所有 的传感器 必须同时 包括敏感 元件和转 换元件
传感器有很多种分类方法，但目前对传感器尚无
一个统一的分类方法，比较常用的有如下几种：
1．按传感器的被测物理量分类 2．按传感器工作原理分类 3．按传感器输出信号的性质分类 4．按传感器转换能量供给形式分类 5．按传感器的工作机理分类
项目一 传感器及测量基本知识
任务一 传感器的基本知识 一、任务描述 二、任务实施 （一）传感器的定义 （二）传感器的组成 （三）传感器的分类 （四）传感器的命名和代号 （五）传感器的特性 （六）传感器的选用 （七）传感器的应用及发展趋势 任务二 测量的基本知识 一、任务描述 二、任务实施 （一）测量的定义和分类 （二）误差的定义与分类
1.传感器的静态特性
传感器 的灵敏
度
01
传感器 的线性
度
02
（2）传感器的线性度 拟合直线方法：
（3）传感器的分辨力
阶跃信号：包括最大偏离量，延滞时间，上升时间，峰值 时间，响应时间
频率响应：包括幅频特性，相频特性
（4）传感器的重复性
传感器在输入量按同一方向做全 量程多次测试时，所得特性曲线不 一致的程度。
（5）传感器的迟滞
传感器在正向行程（输入量增 大）和反向行程（输入量减小） 期间，特性曲线不一致的程度。
（6）传感器的稳定性与漂移
传感器的稳定性有长期和短期之分，一 般指一段时间以后，传感器的输出和初始标 定时的输出之间的差值。通常用不稳定度来 表征其输出的稳定的程度。
注意：并 不是所有 的传感器 必须同时 包括敏感 元件和转 换元件
传感器有很多种分类方法，但目前对传感器尚无
一个统一的分类方法，比较常用的有如下几种：
1．按传感器的被测物理量分类 2．按传感器工作原理分类 3．按传感器输出信号的性质分类 4．按传感器转换能量供给形式分类 5．按传感器的工作机理分类
项目一 传感器及测量基本知识
任务一 传感器的基本知识 一、任务描述 二、任务实施 （一）传感器的定义 （二）传感器的组成 （三）传感器的分类 （四）传感器的命名和代号 （五）传感器的特性 （六）传感器的选用 （七）传感器的应用及发展趋势 任务二 测量的基本知识 一、任务描述 二、任务实施 （一）测量的定义和分类 （二）误差的定义与分类
1.传感器的静态特性
传感器 的灵敏
度
01
传感器 的线性
度
02
（2）传感器的线性度 拟合直线方法：
（3）传感器的分辨力
传感器应用技术完整版课件全套ppt教程
在科学技术高度发达的现代社会中，人类已进入瞬息 万变的信息时代。人们在从事工业生产和科学实验等活动 中，主要依靠对信息资源的开发、获取、传输和处理。传 感器是人类感官的延长。它处于研究对象与测控系统的接 口位置，是感知、获取与检测信息的窗口。一切科学实验 和生产过程，都需要大量的信息，特别是自动检测和自动 控制系统要获取的信息，都要通过传感器将其转换为容易 传输与处理的电信号。没有传感器，科学实验和生产过程 就无法实现现代化。传感器的工作原理涉及很多学科领域， 它的开发带动了边缘学科的发展。
【知识要求】
• 了解检测技术的含义、作用和地位。 • 掌握检测系统的组成。 • 了解误差的基本概念和仪表的精度等级。 • 掌握随机误差和系统误差的处理方法，测量数据的处理方
法。 • 了解传感器的组成，即敏感元件、传感元件、检测线路及
传感器的分类。 • 掌握传感器的静态特性和动态特性的分析方法。
重点：灵敏度的概念、灵敏度与量程、稳定性的关系，多 环节系统的灵敏度，传感器的组成。 难点：根据误差要求合理选择检测装置的精度等级，测量 数据的处理方法。
用指零仪表的零位指示检测测量系统的平衡状态，在 测量系统平衡时，用已知的标准量决定被测量的量值，这 种测量方法称为零位式测量。在测量时，已知标准量直接 与被测量相比较，已知量应连续可调，指零仪表指零时， 被测量与已知标准量相等，例如天平、电位差计等。
零位式测量的优点是可以获得比较高的测量精度，但测量 过程比较复杂，费时较长，不适用于测量迅速变化的信号。
传感器已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环 境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等极 其广泛的领域。从茫茫的太空到浩瀚的海洋，以至各种复杂的 工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感 器。
【知识要求】
• 了解检测技术的含义、作用和地位。 • 掌握检测系统的组成。 • 了解误差的基本概念和仪表的精度等级。 • 掌握随机误差和系统误差的处理方法，测量数据的处理方
法。 • 了解传感器的组成，即敏感元件、传感元件、检测线路及
传感器的分类。 • 掌握传感器的静态特性和动态特性的分析方法。
重点：灵敏度的概念、灵敏度与量程、稳定性的关系，多 环节系统的灵敏度，传感器的组成。 难点：根据误差要求合理选择检测装置的精度等级，测量 数据的处理方法。
用指零仪表的零位指示检测测量系统的平衡状态，在 测量系统平衡时，用已知的标准量决定被测量的量值，这 种测量方法称为零位式测量。在测量时，已知标准量直接 与被测量相比较，已知量应连续可调，指零仪表指零时， 被测量与已知标准量相等，例如天平、电位差计等。
零位式测量的优点是可以获得比较高的测量精度，但测量 过程比较复杂，费时较长，不适用于测量迅速变化的信号。
传感器已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环 境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等极 其广泛的领域。从茫茫的太空到浩瀚的海洋，以至各种复杂的 工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感 器。
《传感器技术与应用》 ppt课件
§ 2.1.1 智能传感器
三、智能传感器的功能
由于智能传感器引入了微处理器进行信息处理、逻辑思维、推理判断 ，使其除了传统传感器的检测功能外，还具有数据处理、数据存储、数据 通信等功能，其功能已经延伸至仪器的领域。具体功能包括：
(1) 自校零、 自标定、 自校正、自适应量程功能； (2) 自补偿功能； (3) 自诊断（自检）功能； (4) 信息处理与数据存储记忆功能； (5) 双向通信和数字输出功能； (6) 组态功能。
§ 2.1.2 模糊传感器
一、模糊传感器概述
模糊传感器是在经典传感器数值测量的基础上经过模糊推理与知识集成，以自 然语言符号的描述形式输出的传感器。具体地说，将被测量值范围划分为若干个区间 ，利用模糊集理论判断被测量值的区间，并用区间中值或相应符号进行表示，这一过 程称为模糊化。对多参数进行综合评价测试时，需要将多个被测量值的相应符号进行 组合模糊判断，最终得出测量结果。模糊传感器的一般结构下图所示。信息的符号表 示与符号信息系统是研究模糊传感器的核心与基石。
普通传感器
信号调理电路 外壳
微处理器 总线接口 数字总线
§ 2.1.1 智能传感器
五、智能传感器的实现
(1) 模块化方式 目前，国内外已有不少此类产品。此类智能传感器各部件可以封装在一个外 壳中，也可分开设置，其集成度不高、体积较大。智能传感器的模块化实现方式 一般采用SMBus总线、RS-232、RS-422、RS-485、USB、CAN等总线，目 前ZigBee、WiFi、蓝牙等无线传输方式也广泛应用于智能传感器。
§ 2.1.3 微传感器
三、典型微传感器
（1）压阻式微传感器 压阻式微压力传感器的原理结构及其截面 分别如右图所示。在硅基框架上形成有硅薄膜 层，通过扩散工艺在该膜层上形成半导体压敏 电阻，并用蒸镀法制成电极，构成电桥。根据 所采用蚀刻工艺不同，压阻式微压力传感器中 的硅膜片可做成圆形或方形结构。膜片一侧与 被测系统相连接，称为“高压腔”，另一侧为 “低压腔”，低压腔可与大气相连，可以参考 气压，也可抽成真空。根据压阻效应，膜片受 压力作用时，在膜片两侧形成压差，导致膜片 变形，引起压敏电阻的阻值变化，经与之相联 的电桥电路可将这种阻值变化转换为电桥输出 电压的变化（一般为几个毫伏）。
绪论 《传感器技术与应用》课件
数字式仪表 的特点： 准确，但最 后一位经常 跳动不止。
热敏电阻
2020/7/7
15
LED、LCD的特点：
LED亮度高、耐振动；LCD耗电省、集成度高， 但不利于夜间观察。
2020/7/7
16
图像显示
特点—— 能显示复杂的 图形和曲线， 但价格昂贵。
2020/7/7
17
记录仪
主要 用来记录 被检测对 象的动态 变化过程。
本书的章节目录
第1章 传感器理论基础 第2章 电阻式传感器 第3章 电感式传感器 第4章 电容式传感器 第5章 压电式传感器 第6章 热电式传感器 第7章 光电式传感器 第8章 霍尔传感器 第9章 波式传感器 第10章 传感器在工业中的应用
2020/7/7
1
检测技术
信息科学的一个重要分支，与计算机技 术、自动控制技术和通信技术构成了信 息技术的完整学科。
2020/7/7
28
提高可靠性 承受剧烈振动
2020/7/7
29
应用新技术和新的物理效应，扩大检 测领域
2020/7/7
月球车
30
鉴于传感器与信号调理电路分开，微弱的传感器信号 在通过电缆传输的过程中容易受到各种电磁干扰信号 的影响，各种传感器输出信号形式众多，使检测仪器 与传感器的接口电路无法统一和标准化，实施起来颇 为不便。随着大规模集成电路技术与产业的迅猛发展， 采用贴片封装方式、体积大大缩小的通用和专用集成 电路愈来愈普遍；因此，目前已有不少传感器实现了 敏感元件与信号调理电路的集成和一体化，对外直接 输出标准的4～20 mA电流信号；成为名符其实的变 送器。这对检测仪器整机研发与系统集成提供了很大 的方便，从而亦使得这类传感器身价倍增。其次，一 些厂商把两种或两种以上的敏感元件集成于一体，而 成为可实现多种功能新型组合式传感器。例如，将热 敏元件和湿敏元件和信号调理电路集成在一起，一个 传感器可同时完成温度和湿度的测量。
热敏电阻
2020/7/7
15
LED、LCD的特点：
LED亮度高、耐振动；LCD耗电省、集成度高， 但不利于夜间观察。
2020/7/7
16
图像显示
特点—— 能显示复杂的 图形和曲线， 但价格昂贵。
2020/7/7
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记录仪
主要 用来记录 被检测对 象的动态 变化过程。
本书的章节目录
第1章 传感器理论基础 第2章 电阻式传感器 第3章 电感式传感器 第4章 电容式传感器 第5章 压电式传感器 第6章 热电式传感器 第7章 光电式传感器 第8章 霍尔传感器 第9章 波式传感器 第10章 传感器在工业中的应用
2020/7/7
1
检测技术
信息科学的一个重要分支，与计算机技 术、自动控制技术和通信技术构成了信 息技术的完整学科。
2020/7/7
28
提高可靠性 承受剧烈振动
2020/7/7
29
应用新技术和新的物理效应，扩大检 测领域
2020/7/7
月球车
30
鉴于传感器与信号调理电路分开，微弱的传感器信号 在通过电缆传输的过程中容易受到各种电磁干扰信号 的影响，各种传感器输出信号形式众多，使检测仪器 与传感器的接口电路无法统一和标准化，实施起来颇 为不便。随着大规模集成电路技术与产业的迅猛发展， 采用贴片封装方式、体积大大缩小的通用和专用集成 电路愈来愈普遍；因此，目前已有不少传感器实现了 敏感元件与信号调理电路的集成和一体化，对外直接 输出标准的4～20 mA电流信号；成为名符其实的变 送器。这对检测仪器整机研发与系统集成提供了很大 的方便，从而亦使得这类传感器身价倍增。其次，一 些厂商把两种或两种以上的敏感元件集成于一体，而 成为可实现多种功能新型组合式传感器。例如，将热 敏元件和湿敏元件和信号调理电路集成在一起，一个 传感器可同时完成温度和湿度的测量。
《传感器应用技术》课件
总结
1 应用技术的优势
传感器应用技术能够实现智能化控制、提高效率和安全性，推动社会发展和产业升级。
2 应用技术的挑战
传感器应用技术面临着可靠性、成本、标准化等挑战，需要不断创新和改进。
3 发展趋势
未来，传感器应用技术将朝着智能化、互联化和可持续发展的方向发展。
传感器的原理
传感器的工作原理是基于物理现象或化学反应，并将其转换成可以测量的信 号。 常见的传感器原理包括电阻、电磁感应、压力、光电、温度、声音等。
传感器的应用
工业自动化
传感器在工业生产中起着关键作用，用于监测和控制各种参数，提高生产效率与质量。
智能家居
传感器在智能家居系统中用于自动化控制、安全监测和能源管理，提供更智能、便捷和舒适 的居家环境。
选型案例
通过典型传感器的选型案例， 了解如何根据应用需求选择最 合适的传感器。
传感器的发展趋势Βιβλιοθήκη 1技术的发展历程传感器技术经历了长足的发展，不断推动着各行各业的创新和进步。
2
技术的发展趋势
随着物联网、人工智能和大数据的发展，传感器技术将更加智能化、多样化和高效化。
3
应用的前景
未来，传感器将在智能城市、智能交通、环境监测等领域发挥更广泛的作用。
智能医疗
传感器在医疗设备和监护系统中发挥重要作用，用于监测患者的生理参数，提供实时数据和 诊断支持。
传感器选择与设计
参数选择
在选择传感器时，需要考虑适 用范围、精度、响应速度等参 数，以满足特定应用的需求。
设计要点
在传感器设计中，需要考虑电 路设计、信号处理、防护措施 等关键因素，以确保性能和可 靠性。
《传感器应用技术》PPT 课件
感谢大家来参加《传感器应用技术》PPT课件。在本课程中，我们将深入了解 传感器的定义、原理和应用，以及传感器选择和设计的要点。让我们一起探 索传感器技术的未来发展趋势！
《传感器应用技术》电子课件 6-3干簧管结构与原理
课程内容 Course Contents
1. 基础知识 2. 基本特性 3. 工作方式 4. 应用分析
1. 基础知识
干簧管的结构
中心型
干簧开关是由两片干簧片(通常由铁和镍这两种金属所组成的) 密封在玻璃管内。 玻璃管内的两片干簧片呈交迭状且间隔有一小段空隙。适当的磁场将会使两片干簧片 接触。这两片簧片上的触点上镀有层很硬的金属，通常都是铑和钌。而玻璃管内通常 注入了氮气或一些等价的惰性气体或把内部做成真空状态。
课程内容 Course Contents
1. 基础知识 2. 基本特性 3. 工作方式 4. 应用分析
2. 基本特性
干式舌簧管的工作原理
干簧管利用线圈或永磁体，为簧片诱导出N极和S极，后因这种磁性的吸引 力而开始吸合。当解除磁场时，由于簧片所具有的弹性，触点即刻恢复原状并 打开电路。
通常有两种方式可以令干簧开关的干簧片吸合。 1、使用永久性磁铁 ( 见左图)； 2、使用外加线圈 (见右图)
2. 基本特性
干簧管的特点
干式舌簧管结构紧凑、重量小，能够安装在极度有限的空间，极适合用于微 型化设备。 干式舌簧管的开关元器件被气密式密封于一惰性气体气氛中，永远不会与外 界环境接触，工作寿命。 干式舌簧管没有采用滑动元件，所以不会出现在所有金属降级有关的金属疲 劳现象，确保实际上无极限的机械使用寿命。
3. 工作方式
干式舌簧管的工作状态
位移式工作状态：
3. 工作方式
干式舌簧管的工作状态
旋转式工作状态：
课程内容 Course Contents
1. 基础知识 2. 基本特性 3. 工作方式 4. 应用分析
4 . 应用分析
干簧管应用分析——干簧管开关
干簧管传感器电路的工作原理是： 当磁铁没有靠近干簧管时，CD4017的输出端
《传感器应用》教学电子课件及教学资源 光电传感器的应用
教 了在楼道自动开关、防盗报警上得到应用外，在更多的领域
学 资
得到应用。比如：在房间无人时会自动停机的空调机、饮水
源 库
机；电视机能判断无人观看或观众已经睡觉后自动关机的电
路；开启监视器或自动门铃上的应用；摄影机或数码照相机
自动记录动物或人的活动等等……
您可以根据自己的奇思妙想，结合其他电路开发出更加
红外线辐射温度计
应 在非接触温度测量中的
用 电
应用
子
技
术
专
业
教
学
资
源 集成IC 温度
库
测量
项目：光电传感器的应用
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项目：光电传感器的应用
红外线辐射温度计在非接触温度测量
应 中的应用（续）
用 电 子
利用红色激光瞄准被测物（冷藏牛奶 和面食）
技
术
专
业
教
学
资
源
库
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红外线辐射温度计 应 在非接触体温测量中的应用
用 电 子 技 术 专 业 教 学 资 源 库
项目：光电传感器的应用
耳温仪
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项目：光电传感器的应用
红外线辐射温度计用于人体额温测量
应 用 电 子 技 术 专 业 教 学 资 源 库
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优秀的新产品。或自动化控制装置。
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热释电传感器的内部电路
应 用 电 场效应管 子 技 术 专 业 教 学 资 两块反向串联 源 的热释电晶片 库
《传感器应用》教学电子课件及教学资源 电场传感器
技 ❖ 当需要开灯时，用手触碰一下金属片P，人体感应的
术
杂波信号电压由C2加至555的触发端，使555的输出
专
由低变成高电平，继电器KS吸合，电灯点亮。同时，
业
555第7脚内部截止，电源便通过R1给C1充电，这就
教
是定时的开始。
学 资 源 建
❖ 当电容C1上电压上升至电源电压的2/3时，555第7 脚导通使C1放电，使第3脚输出由高电平变回到低电 平，继电器释放，电灯熄灭，定时结束。
湖南铁道职业技术
3-2、芯片MC33794性能
应
用 ❖ MC33794内部能够产生低电平电场，所有功能均集
电
成于单芯片中，可测量由于物体在电场中移动而造成
子 技
的电场负载。该器件产生的低频正弦波的频率可通过
术
外部电阻调节，最优频率为120 kHz。此正弦波含有
专 业
极少的的谐波分量，可以避免产生谐波干扰。它是行
应
用 ❖ 电场传感器MC33794是Freeseale公司推出的一种
电 子
新型传感器产品，适用于需要对物体非触摸式感应的
技
应用。该触摸按键系统通过电场传感器的电极，可以
术
专
非接触感知手指的按键情况。
业
教
学
资
源
建
设
湖南铁道职业技术
3-1、电场传感器芯片MC33794
应 用 电 子 技 术 专 业 教 学 资 源 建 设
设
湖南铁道职业技术
应 用555定时器的功能表 电 子 技 术 专 业 教 学 资 源 建 设
湖南铁道职业技术
3、电场传感器芯片的应用
应 用 电 子 技 术 专 业 教 学 资 源 建 设
传感器应用技术课件汇总整本书电子教案全套课件完整版ppt最新教学教程
石化企业输油管道、储油罐等压力容器的破损和泄露检测
《传感器应用技术》
模块一 传感器概述
《传感器应用技术》
模块一 传感器概述
《传感器应用技术》
模块一 传感器概述
《传感器应用技术》
模块一 传感器概述
▪ 汽车扭距测量 机床加工精度测量
《传感器应用技术》
项目一 传感器的定义与分类
模块一 传感器概述
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
《传感器应用技术》
项目一 传感器的定义与分类 一、传感器的定义
模块一 传感器概述
2.组成
▪ 敏感元件（Sensing element）
《传感器应用技术》
项目二 传感器的特性 二、传感器的动态特性
模块一 传感器概述
【传感器动态特性】传感器的响应特性。
【传感器响应】当输入信号随时间变化时， 输出信号随之变化的情况。
《传感器应用技术》
项目三 传感器的发展方向与标定 模块一 传感器概述
一、传感技术的发展趋势
一是开发新材料的开发与应用； 二是实现传感器集成化、多功能化及
拟合方法：基端线性拟合、最小二乘法。
《传感器应用技术》
项目二 传感器的特性
模块一 传感器概述
一、传感器的静态特性 5、最小检测量和分辨率
传感器能确切反映被测量的最低极限量 Δx，
小于这个量的区域称为死区。对于数字传感器，常 用分辨率来表示。
《传感器应用技术》
项目二 传感器的特性
模块一 传感器概述
《传感器应用技术》
传感器应用技术PPT课件
风速，流速，流量；
声： 声压，噪声
温度： 温度，热量，比热
磁： 磁通，磁场
光： 亮度，色彩
2.按工作原理分类： 磁电式，热电式，机械式，电气式，光学式，流体式等
1.传感器在工业检测和自动控制系统中的应用
压力传感器
流量传感器
2.传感器与家用电器 麦克风是一种将声音信号转换为电信号的传感器
声-----电磁感应-------电流
传感器技术
sensor Technology
目录/Contents
01 本课程的特点和教学内容 02 什么是传感器 03 传感器作用和地位 04 传感器现状和国内外发展趋势 05 传感器检测系统组成原理 06 传感器定义、组成和分类
01
本课程的特点和教学内容
1 本课程的特点 2 本学期授课计划及教学内容
红外传感器---能看到人眼看不到的东西
04 3
传感器现状和国内外发展趋势
需求和生产呈上升趋势 在尖端领域，与世界其他国家差距还是很大 传感器是光学、力学等多学科综合性课程
05 传感器检测系统的组成原理
被测 非电量
有用 敏感元件 非电量
转换元件
有用 电量
基本转换电 路
输出 电量
转换元件
输出量为电量的传感器，一般由敏感元件、转换元件、基本转换电路 三部分组成。
的原理确定。
电子秤—压力传感器 电子秤—传感器
空调—温度传感器
电视机、遥控—红 烟雾报警器—对烟雾敏 指纹考勤器—电容/光
外传感器
感传感器
学传感器
• 电子秤：精确地、快速的测量，内有一个压力传感器，把压力编程电信号 • 数码相机：能把光学影像变成数字化影像，内有一个光学的图像传感器， • 空调-为什么能吹出设定的温度的风？因为内出风口有温度传感器，能实现实时监控 • 电视机遥控器---遥控器按下按钮能发射一束编码了的红外限号，电视机或空调接受相应的信号，有一个红外传感器。 • 烟雾报警器---消防上应用广泛，有一个队烟雾比较敏感的传感器。 • 指纹考勤机---有一个图像传感器，可以是光学传感器，也可以是一个电容传感器，能把电容信号变化成数字化的信号。
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阶梯特性
模块三 位移测量
2. 电压分辨率 线绕电位器的电压分辨率，是在电刷行程内电位计 输出电压阶梯的最大值与最大输出电压之比的百分数。 3. 测量误差 阶梯特性曲线围绕理论特性直线上下波动，产生的 偏差称为阶梯误差。 4. 测量方法 电位器式位移传感器是通过电阻百分比来分配外加 电源的电压，因此输出－位移的关系通常是以电阻百分 比－位移的关系来表示。
模块三 位移测量
五、节气门位置传感器 节气门位置传感器用于测量节气门的位置，其主要 功能是检测出发动机是处于怠速工况还是负荷工况，是 加速工况还是减速工况，结构如下图所示。
电子节气门的结构
模块三 位移测量
任务实施：
要排除汽车上电子节气门的故障，首先要对更换 的电子节气门进行检查和安装调整。
因此任务实施可分为电子节、非线绕式电位器传感器 非线绕式电位器传感器主要应用于以下三类电位器。 1. 膜式电位器 膜式电位器通常分为碳膜电位器和金属膜电位器两类。 2. 导电塑料电位器 导电塑料电位器又称有机实心电位器，采用塑料和导电材 料(石墨、金属合金粉末等)混合模压而成。 3. 光电电位器 光电电位器是一种非接触式电位器，采用光束代替电刷。
模块三 位移测量
课题一 课题二 课题三 课题四
电阻式位移传感器 电感式位移传感器 磁电感应式位移传感器 光栅式位移传感器
模块三 位移测量
课题一 电阻式位移传感器
¤ 了解电阻式位移传感器的基本工作原理 ¤ 掌握电阻式位移传感器的主要输出特 ¤ 掌握电子节气门的检查和调整方法
模块三 位移测量
任务提出：
模块三 位移测量
相关知识：
一、电感式位移传感器的分类 电感式位移传感器分为变磁阻式、差动变压器式和 电涡流式位移传感器三种。 二、变磁阻式位移传感器 变磁阻式位移传感器由线圈、铁心和衔铁三部分组 成(见下图)。铁心和衔铁由导磁材料如硅钢片或坡莫 合金制成。
模块三 位移测量
变磁阻式传感器
模块三 位移测量
模块三 位移测量
电子节气门
模块三 位移测量
任务分析：
影响发动机功率的因素比较多，最主要的是节气门 位置传感器和发动机转速传感器。经检测，发动机转 速传感器没有发生故障，故障发生在节气门位置传感 器。而节气门位置传感器实际上是个位移传感器，常 用的是电位器式位移传感器。
模块三 位移测量
相关知识
一、电阻式位移传感器的分类 电阻式位移传感器是将被测的非电量(如位移、力、加 速度等)转换成电阻的变化量的传感元件，并通过对电阻值 的测量将其变换为电压或电流，达到检测非电量的目的。 二、线绕式电位器传感器的结构与工作原理 电位器式传感器可以将机械位移或其他能变换成位移的 非电量变换为电阻值的变化，并可以将其转换成电压的变 化。
模块三 位移测量
一、电子节气门的检查 电子节气门的检查主要包括以下几个方面。 1. 传感器怠速触点导通情况检查 关闭点火开关，拔下节气门位置传感器的导线连接 器，用万用表的电阻挡检查导线连接器上IDL触点的导 通情况，见表3-1。
模块三 位移测量
2. 传感器电阻检查 3. 传感器电压检查 二、节气门位置传感器的调整 松开节气门位置传感器的两个 固定螺钉，如右图所示，在限位螺 钉和限位杆之间插入0.50mm厚薄规 片 ， 同 时 用 万 用 表 检 查 IDL 与 E2 的 导通情况。
差动变压器式位移传感器的等效电路
模块三 位移测量
3. 差动变压器式位移传感器的测量电路 差动变压器的输出电压是交流信号，衔铁位移的大 小与输出电压大小成正比，衔铁位移的方向与交流信号 相位有关。 （1）相敏整流电路(相敏检波电路) 相敏整流电路(见下图)是通过二极管整流，输出直 流电压信号。
电子节气门(见下图)是汽车中的重要部件，其作用 是，驾驶者通过控制踏板位移量控制节气门开启的角度 ，从而改变进入进气歧管的空气量，ECU (发动机电控 单元)再根据节气门的开启量来改变喷油器的喷油量， 使混合气的空燃比维持在理想空燃比附近，从而改变发 动机的转速和功率，以适应汽车行驶的需要。
本课题的工作任务就是对相关传感器进行检测，排 除故障。
节气门位置传 感器的调整
模块三 位移测量
思考与练习
1. 电阻式传感器有哪些基本类型? 2. 简述线绕式电位器位移传感器的工作原理。 3. 简述电位器式位移传感器的输出特性对测量结 果的影响。 4. 如何判别电子节气门位置传感器的工作性能?
模块三 位移测量
课题二 模电块感式二位移传感器
¤ 了解电感式位移传感器的基本工作原理 ¤ 掌握电感式位移传感器的测量方法
模块三 位移测量
电位器式传感器按被测量的不同，可分为直线位移 式和角位移式两类，如下图所示。
线绕式电位器传感器
模块三 位移测量
三、线绕电位器传感器的输出特性 1. 阶梯特性 由线绕电位器结构可知，当电刷在变阻器的线圈上 移动时，电位器的阻值随电刷从一圈移动到另一圈而不 连续地变化，输出电压U0也不连续变化，而是跳跃式地 变化。如下图所示。
模块三 位移测量
燃气轮机
模块三 位移测量
任务分析：
轴向位移测量参数是火力发电厂中最重要的保护参 数之一，其测量误差应能控制在5%以内。在现场实际测 量中，轴向位移测量参数如果超出其允许误差，应立即 寻找出其数值不正常变化的原因并及时消除，否则将影 响到机组的安全运行。
因此，需要找一种合适的传感器来替换发生故障的 传感器，对该轴向位移进行正确的测量。
三、差动变压器式位移传感器 1. 差动变压器式位移传感器的原理 差动变压器式位移传感器是由一个可动铁心1、一次 绕组2、二次绕组3和4组成的变压器，如下图所示。
差动变压器的原理
模块三 位移测量
2. 差动变压器式位移传感器的等效电路 忽略差动变压器中的涡流损耗和耦合电容等，得其 等效电路，如下图所示。
模块三 位移测量
任务提出：
对于许多旋转机械，包括蒸汽轮机、燃气轮机(见 下图)、水轮机、离心式和轴流式压缩机、离心泵等， 轴向位移是一个十分重要的信号。过大的轴向位移将 会引起过大的机构损坏。轴向位移的测量，可以指示 旋转部件与固定部件之间的轴向间隙或相对瞬时的位 移变化，用以防止机器的损坏。
本课题的任务就是找出测量值发生不正常变化的原 因。
模块三 位移测量
2. 电压分辨率 线绕电位器的电压分辨率，是在电刷行程内电位计 输出电压阶梯的最大值与最大输出电压之比的百分数。 3. 测量误差 阶梯特性曲线围绕理论特性直线上下波动，产生的 偏差称为阶梯误差。 4. 测量方法 电位器式位移传感器是通过电阻百分比来分配外加 电源的电压，因此输出－位移的关系通常是以电阻百分 比－位移的关系来表示。
模块三 位移测量
五、节气门位置传感器 节气门位置传感器用于测量节气门的位置，其主要 功能是检测出发动机是处于怠速工况还是负荷工况，是 加速工况还是减速工况，结构如下图所示。
电子节气门的结构
模块三 位移测量
任务实施：
要排除汽车上电子节气门的故障，首先要对更换 的电子节气门进行检查和安装调整。
因此任务实施可分为电子节、非线绕式电位器传感器 非线绕式电位器传感器主要应用于以下三类电位器。 1. 膜式电位器 膜式电位器通常分为碳膜电位器和金属膜电位器两类。 2. 导电塑料电位器 导电塑料电位器又称有机实心电位器，采用塑料和导电材 料(石墨、金属合金粉末等)混合模压而成。 3. 光电电位器 光电电位器是一种非接触式电位器，采用光束代替电刷。
模块三 位移测量
课题一 课题二 课题三 课题四
电阻式位移传感器 电感式位移传感器 磁电感应式位移传感器 光栅式位移传感器
模块三 位移测量
课题一 电阻式位移传感器
¤ 了解电阻式位移传感器的基本工作原理 ¤ 掌握电阻式位移传感器的主要输出特 ¤ 掌握电子节气门的检查和调整方法
模块三 位移测量
任务提出：
模块三 位移测量
相关知识：
一、电感式位移传感器的分类 电感式位移传感器分为变磁阻式、差动变压器式和 电涡流式位移传感器三种。 二、变磁阻式位移传感器 变磁阻式位移传感器由线圈、铁心和衔铁三部分组 成(见下图)。铁心和衔铁由导磁材料如硅钢片或坡莫 合金制成。
模块三 位移测量
变磁阻式传感器
模块三 位移测量
模块三 位移测量
电子节气门
模块三 位移测量
任务分析：
影响发动机功率的因素比较多，最主要的是节气门 位置传感器和发动机转速传感器。经检测，发动机转 速传感器没有发生故障，故障发生在节气门位置传感 器。而节气门位置传感器实际上是个位移传感器，常 用的是电位器式位移传感器。
模块三 位移测量
相关知识
一、电阻式位移传感器的分类 电阻式位移传感器是将被测的非电量(如位移、力、加 速度等)转换成电阻的变化量的传感元件，并通过对电阻值 的测量将其变换为电压或电流，达到检测非电量的目的。 二、线绕式电位器传感器的结构与工作原理 电位器式传感器可以将机械位移或其他能变换成位移的 非电量变换为电阻值的变化，并可以将其转换成电压的变 化。
模块三 位移测量
一、电子节气门的检查 电子节气门的检查主要包括以下几个方面。 1. 传感器怠速触点导通情况检查 关闭点火开关，拔下节气门位置传感器的导线连接 器，用万用表的电阻挡检查导线连接器上IDL触点的导 通情况，见表3-1。
模块三 位移测量
2. 传感器电阻检查 3. 传感器电压检查 二、节气门位置传感器的调整 松开节气门位置传感器的两个 固定螺钉，如右图所示，在限位螺 钉和限位杆之间插入0.50mm厚薄规 片 ， 同 时 用 万 用 表 检 查 IDL 与 E2 的 导通情况。
差动变压器式位移传感器的等效电路
模块三 位移测量
3. 差动变压器式位移传感器的测量电路 差动变压器的输出电压是交流信号，衔铁位移的大 小与输出电压大小成正比，衔铁位移的方向与交流信号 相位有关。 （1）相敏整流电路(相敏检波电路) 相敏整流电路(见下图)是通过二极管整流，输出直 流电压信号。
电子节气门(见下图)是汽车中的重要部件，其作用 是，驾驶者通过控制踏板位移量控制节气门开启的角度 ，从而改变进入进气歧管的空气量，ECU (发动机电控 单元)再根据节气门的开启量来改变喷油器的喷油量， 使混合气的空燃比维持在理想空燃比附近，从而改变发 动机的转速和功率，以适应汽车行驶的需要。
本课题的工作任务就是对相关传感器进行检测，排 除故障。
节气门位置传 感器的调整
模块三 位移测量
思考与练习
1. 电阻式传感器有哪些基本类型? 2. 简述线绕式电位器位移传感器的工作原理。 3. 简述电位器式位移传感器的输出特性对测量结 果的影响。 4. 如何判别电子节气门位置传感器的工作性能?
模块三 位移测量
课题二 模电块感式二位移传感器
¤ 了解电感式位移传感器的基本工作原理 ¤ 掌握电感式位移传感器的测量方法
模块三 位移测量
电位器式传感器按被测量的不同，可分为直线位移 式和角位移式两类，如下图所示。
线绕式电位器传感器
模块三 位移测量
三、线绕电位器传感器的输出特性 1. 阶梯特性 由线绕电位器结构可知，当电刷在变阻器的线圈上 移动时，电位器的阻值随电刷从一圈移动到另一圈而不 连续地变化，输出电压U0也不连续变化，而是跳跃式地 变化。如下图所示。
模块三 位移测量
燃气轮机
模块三 位移测量
任务分析：
轴向位移测量参数是火力发电厂中最重要的保护参 数之一，其测量误差应能控制在5%以内。在现场实际测 量中，轴向位移测量参数如果超出其允许误差，应立即 寻找出其数值不正常变化的原因并及时消除，否则将影 响到机组的安全运行。
因此，需要找一种合适的传感器来替换发生故障的 传感器，对该轴向位移进行正确的测量。
三、差动变压器式位移传感器 1. 差动变压器式位移传感器的原理 差动变压器式位移传感器是由一个可动铁心1、一次 绕组2、二次绕组3和4组成的变压器，如下图所示。
差动变压器的原理
模块三 位移测量
2. 差动变压器式位移传感器的等效电路 忽略差动变压器中的涡流损耗和耦合电容等，得其 等效电路，如下图所示。
模块三 位移测量
任务提出：
对于许多旋转机械，包括蒸汽轮机、燃气轮机(见 下图)、水轮机、离心式和轴流式压缩机、离心泵等， 轴向位移是一个十分重要的信号。过大的轴向位移将 会引起过大的机构损坏。轴向位移的测量，可以指示 旋转部件与固定部件之间的轴向间隙或相对瞬时的位 移变化，用以防止机器的损坏。
本课题的任务就是找出测量值发生不正常变化的原 因。