2013_0314_北航_传感器技术及应用_003_to
先进传感技术及其应用
灵敏度
分辨力和分辨率
时漂和温漂 线性度 迟滞 重复性
14
三、传感器的特性—静态特性
误差指标：精密度、准确度、精确度
15
三、传感器的特性—动态特性
动态特性获取方式
阶跃信号
正弦信号
动态性能指标 时域性能指标 频域性能指标 一阶系统和二阶系统的差别
先进传感技术及其应用
钱政
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院
1
课程内容
一 二 三 传感器的历史 传感器的地位
传感器的特性 先进传感技术
2
四
一、传感器的定义—悠久历史
人类认识客观世界的过程
3
一、传感器的定义—存在问题
味觉错觉
视 觉 错 觉 听 觉 错 觉
4
一、传感器的定义—存在问题
5
一、传感器的定义—基本概念
欧
盟
日 本
日本把开发和利用传感器技术列为国家重点发展6大 核心技术之一。日本文部科学省制定的20世纪90年代 重点科研项目中有70个重点课题，其中有18项与传感 器技术密切相关。
中国？？？
12
课程内容
一 二 三 传感器的历史 传感器的地位
传感器的特性 先进传感技术
13
四
三、传感器的特性—静态特性
加速度传感器
压力传感器
陀螺
麦克风
MEMS加工工艺
20
四、先进传感技术—智能传感
自标定
自校正
自补偿
自检验
自选量程 自寻故障 记忆及信息处理 判断与决策处理
21
四、先进传感技术—传感网络
有 线
网
络
无 线
北航2013_传感器技术与应用(13_09_18)-02_to
1.1 课程的设置背景(重要性)：例子2
应变片 膜片
激振电 磁线圈 参考腔
F16
放大器
P
输出频率
新型传感技术及应用—2013
1.1 课程的设置背景(重要性)：例子4
质量块 弹簧片 电阻 元件 电刷
绝缘体
固定电极
弹簧片
m
壳体
活塞阻尼器
电缆插头 盖子组合
活动极板(质量块)
缘体
固定电极
绝缘体
壳体
固定电极
金钯合金套环 磁钢套筒 磁钢 线圈骨架 线圈
引线 线圈 壳体 芯轴 磁钢 铜杯 (阻尼杯) 弹簧 堵头 弹簧片
m弹簧片m源自活动极板(质量块)活动极板(质量块)
动圈式 动铁式
新型传感技术及应用—2013
1.2 课程的主要内容
传感器的定义
中华人民共和国国家标准GB7665－2005，对传感器 （Transducer/Sensor）的定义是：能感受被测量并按一定 规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件 和转换元件组成。其中，敏感元件（Sensing element） 是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分；转换元件 （Transducing element）是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电信号部分。
传感器的定义与理解
传感器的发展
新材料、新功能的开发与应用 微机械加工工艺的发展
传感器的多功能化发展
传感器的智能化发展
传感器模型及其仿真技术
新型传感技术及应用—2013
1.2 课程的主要内容(四部分)
传感器的重要性(信息技术中的地位)
传感器的核心(敏感机理的讨论)
北航传感器原理8
U
f
——被校传感器输出电压（峰值）；
——激励设备振动频率；
——激励设备振动加速度， a 2f x0
2
x0 ——激励设备振幅；
a
仪器科学与光电工程学院
School of Instru. Sci. & Opto-electro. Eng.
2.8 传感器的动态标定
振动信号源：振动台产生正弦激励的标定信号。 激光光波长度作为振幅量值的绝对基准，测出振动信号的 振幅值Xm(m)； mV s 2 2 E rms 精密数字频率计测出振动台的振动频率f (1/s)； Sa m 2f 2 X m 精密数字电压表测出传感器输出电压值Erms(mV)。 被标振动传感器的加速度灵敏度Sa为
将被标传感器与标准测振传感器“背靠背”安装在振动台上。标定时，分别测出 被标传感器与标准测振传感器的输出电压值Ua和U，若标准测振传感器的加速度
灵敏度为Sa0，则被标传感器加速度灵敏度Sa为
Sa=Sa0·U/Ua
频率响应的标定：在振幅恒定条件下，
改变振动台的振动频率，测出传感器输
M e
或
1 2
1 1 ln M
-M曲线
2
测得M，由上式或-M曲线，可求阻尼比； 由标定测得的tp ，得fd d n。
2.8 传感器的动态标定
2.8.4 压力传感器的静态标定
标定方法
对压力计进行校验，分为静态校定和动态校定。
实际压力计的静态标定？与动态标定的不同？
2.8 传感器的动态标定
2.8.4 压力传感器的静态标定
静态标定方法
静态校验主要是测定静态精度，确定仪表的等级，两种方法：一种叫“砝 码校验法”（使用活塞式压力计进行校验），一种叫“标准表比较法”。
传感器技术及应用(辅导资料)(DOC)
《传感器技术及应用》复习资料思考题与习题第3章应变传感器3．1 电阻应变式传感器3．1．1 应变片的结构和类型3．1．2 常用的应变片3．2 薄膜应变电阻及传感器3．2．1 薄膜分类3．2．2 薄膜的工作原理3．2．3 薄膜应变传感器的特点3．3 电阻应变传感器使用中应注意的一些问题思考题与习题第4章磁敏传感器4．1 磁敏传感器的物理基础——霍尔、磁阻、形状效应4．1．1 基础知识4．1．2 霍尔效应4．1．3 磁阻效应4．1．4 形状效应4．2 霍尔元件4．2．1 霍尔元件的工作原理4．2．2 霍尔元件的结构4．2．3 基本电路4．2．4 电磁特性4．2．5 误差分析及误差补偿4．3 磁阻元件4．3．1 长方形磁阻元件4．3．2 科尔宾元件4．3．3 平面电极元件4．3．4 InSb—NiSb共晶磁阻元件4．3．5 曲折形磁阻元件4．3．6 磁阻元件的温度补偿4．4 磁敏二极管4．4．1 磁敏二极管的结构4．4．2 磁敏二极管的工作原理4．4．3 磁敏二极管的特性4．4．4 磁敏二极管的补偿技术4．5 磁敏三极管4．5．1 磁敏三极管的结构4．5．2 磁敏三极管的工作原理4．5．3 磁敏三极管的特性4．5．4 温度补偿技术4．6 磁敏传感器的应用4．6．1 霍尔元件的应用4．6．2 磁阻元件的应用思考题与习题第5章压电传感器5．1 压电效应5．1．1 石英晶体的压电效应5．1．2 压电常数5．1 _3压电陶瓷的压电效应5．2 压电材料5．2．1 压电晶体5．2．2 压电陶瓷5．2．3 新型压电材料5．3 等效电路与测量电路5．3．1 等效电路5．3．2 测量电路5．4 压电传感器及其应用5．4．1 压电传感器中压电片的连接5．4．2 压电式力传感器5．4．3 压电式压力传感器5．4．4 压电式加速度传感器5．4．5 应用实例思考题与习题第6章光纤传感器6．1 基础知识6．1．1 光纤的结构6．1．2 光纤的种类6．1．3 光纤的传光原理6．1．4 光纤的特性6．1．5 光纤的耦合6．2 光纤传感器的分类及构成6．2．1 分类6．2．2 构成部件6．3 功能型光纤传感器举例6．3．1 相位调制型光纤传感器6．3．2 光强调制型光纤传感器6．3．3 偏振态调制型光纤传感器6．4 非功能型光纤传感器举例6．4．1 传输光强调制型光纤传感器6．4．2 反射光强调制型光纤传感器6．4．3 频率调制型光纤传感器6．4．4 光纤液位传感器思考题与习题第7章光栅传感器7．1 光栅基础7．1．1 光栅的分类及结构7．1．2 莫尔条纹的原理7．1．3 莫尔条纹的特点7．2 光栅传感器的工作原理7．2．1 光电转换原理7．2．2 莫尔条纹测量位移的原理7．2．3 辨向原理7．3 莫尔条纹细分技术7．3．1 细分方法7．3．2 光电元件直接细分7．3．3 CCD直接细分7．3．4 光栅传感器的误差7．4 常用光学系统7．4．1 透射直读式光路7．4．2 反射直读式光路7．4．3 反射积分式光路思考题与习题第8章光电传感器8．1 光电传感器的基本效应8．1．1 生导体的粒子特性8．1．2 光电效应8．2 外光电效应光电元件8．2．1 光电管8．2．2 光电倍增管8．3 光电导效应及光电元件8．3．1 光敏电阻的结构及原理8．3．2 光敏电阻的特性8．4 光电伏特效应及光电元件8．4．1 光电导结型光电元件8．4．2 光电伏特型光电元件8．5 CCD图像传感器8．6 应用光路8．6．1 反射式8．6．2 透射式8．6．3 线纹瞄准用光电传感器8．6．4 脉冲式光电传感器思考题与习题第9章气、湿敏传感器9．1 气敏传感器9．1．1 半导体气敏元件的分类及必备条件9．1．2 表面控制型电阻式半导体气敏元件……第10章智能传感器第11章传感器应用技术第12章传感器的选择与使用第1章传感器的特性传感器（transducer/sensor）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。
传感器技术与应用第3版习题答案
传感器技术与应用第3版习题答案《传感器技术与应用第3版》习题参考答案习题11.什么叫传感器？它由哪几部分组成？答：传感器是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。
传感器通常由敏感元件和转换元件组成。
其中敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分；转换元件是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电信号部分。
2.传感器在自动测控系统中起什么作用？答：自动检测和自动控制技术是人们对事物的规律定性了解、定量分析预期效果所从事的一系列技术措施。
自动测控系统是完成这一系列技术措施之一的装置。
一个完整的自动测控系统，一般由传感器、测量电路、显示记录装置或调节执行装置、电源四部分组成。
传感器的作用是对通常是非电量的原始信息进行精确可靠的捕获和转换为电量，提供给测量电路处理。
3.传感器分类有哪几种？各有什么优、缺点？答：传感器有许多分类方法，但常用的分类方法有两种，一种是按被测输入量来分，如温度传感器、湿度传感器、压力传感器、位移传感器、流量传感器、液位传感器、力传感器、加速度传感器、转矩传感器等；另一种是按传感器的工作原理来分，如电学式传感器、磁学式传感器、光电式传感器、电势型传感器、电荷传感器、半导体传感器、谐振式传感器、电化学式传感器等。
还有按能量的关系分类，即将传感器分为有源传感器和无源传感器；按输出信号的性质分类，即将传感器分为模拟式传感器和数字式传感器。
按被测输入量分类的优点是比较明确地表达了传感器的用途，便于使用者根据其用途选用；缺点是没有区分每种传感器在转换机理上有何共性和差异，不便使用者掌握其基本原理及分析方法。
按工作原理分类的优点是对传感器的工作原理比较清楚，有利于专业人员对传感器的深入研究分析；缺点是不便于使用者根据用途选用。
4.什么是传感器的静态特性？它由哪些技术指标描述？答：传感器测量静态量时表现的输入、输出量的对应关系为静态特性。
传感器技术及应用-北航稿
传感器根据测量目标和原理的不同，可以分为压力传感器、温度传感器、光 学传感器、化学传感器等多个类别。
传感器感知参数介绍
不同类型的传感器会感知不同的物理或化学参数，如温度、压力、湿度、光 强等。了解这些感知参数对选择合适的传感器非常重要。
传感器的特性与指标
传感器的特性和指标包括灵敏度、分辨率、准确性、响应时间等。这些指标决定了传感器的性能和可靠性。
传感器技术及应用
本演示文稿将介绍传感器技术的各个方面，包括传感器技术简介、分类及原 理、感知参数、特性与指标、误差和校准方法等。
传感器技术简介
传感器技术是一门研究使用传感器将物理量或化学量转换为可测量信号的科学。它在计量、检测、控制领域广 泛应用，为现代社会提供了无处不在的感知能力。
传感器分类及原理
传感器的误差及校准方法
传感器在实际应用中会存在一定的误差，如线性误差、温度漂移等。校准是 提高传感器测量精度的重要方法。
数字传感器与模拟传感器
传感器可以用于获取模拟信号或数字信号。数字传感器具有易于处理和传输的优势，而模拟传感器在某些应用 场景中仍然具有重要作用。
基于MEMS的传感器技术
MEMS（Micro-Electro-Mechanical System）是一种小型化、集成化的传感器技术，可实现高性能、低 功耗的微型传感器。
传感器技术与应用
传感器技术与应用介绍本文档将探讨传感器技术及其应用领域。
传感器是一种用于检测、测量和监测环境中各种参数的设备。
它们可以用于各种行业和应用，包括工业自动化、医疗保健、环境监测、交通控制等。
传感器的类型传感器可以分为多种类型，根据它们检测的物理量不同。
以下是一些常见的传感器类型：1. 温度传感器：用于测量环境温度的传感器。
2. 压力传感器：用于测量压力的传感器，常用于工业自动化中。
3. 加速度传感器：用于测量物体加速度的传感器，常用于汽车安全系统中。
4. 光传感器：用于检测光线强度的传感器，常用于光电子设备中。
5. 湿度传感器：用于测量环境湿度的传感器，常用于农业和气象观测中。
6. 气体传感器：用于检测特定气体浓度的传感器，常用于环境监测和空气质量分析中。
传感器的应用传感器在各个领域有广泛的应用。
以下是一些常见的传感器应用：1. 工业自动化：传感器在生产线上的应用非常广泛，可用于监测温度、压力、流量等参数，以确保生产过程的稳定和安全。
2. 医疗保健：传感器在医疗设备中的应用越来越普遍，包括心率监测、血糖监测、体温测量等。
3. 环境监测：传感器可用于监测环境的各种参数，如空气质量、水质、土壤湿度等，以帮助保护环境和预测自然灾害。
4. 交通控制：传感器在交通信号灯、智能交通系统等方面的应用，可以实现交通流量监测、车辆检测、信号控制等功能。
结论传感器技术在各个应用领域起着重要作用，帮助我们实时监测和测量环境中的各种参数。
随着技术的发展，传感器将继续发挥更大的作用，为各行各业提供更多创新解决方案。
2013北航传感器原理3
先进传感应用实例3：
化学型传感器：PM2.5
质量法：把检测之前的滤膜进行称重(初重)，在仪器中进行24小时检测后，拿
出滤膜再次称重(终重)。用终重减去初重，再除以在24小时连续通过仪器的空气 体积，为悬浮颗粒在空气中的浓度。
先进传感应用实例3：
化学型传感器：PM2.5
β射线测试法：粉尘粒子吸收β射
1.4 课程的主要内容
1.5 课程教学的基本要求
1.6 课程的考核
本课程的重要性
技术发展趋势(总结)
新技术
离不开信息获取 离不开传感器
航空航天、交通、能源、海洋、生物 材料、农业、环保、制造业、国家安全 科技生活、智能家居、物联网
信息技术—IT
信息获取、信息传输、信息处理
传感器/测量技术 通信技术 计算机技术
线的量与粉尘粒子的质量成正比关系。 根据粉尘粒子的吸收β射线的多少， 计测出粉尘的质量浓度（mg/m3）。
先进传感应用实例3：
化学型传感器：PM2.5
微量震荡天平法：把检在质量传感器
内使用一个振荡空心锥形管，在其振荡
端安装可更换的滤膜，振荡频率取决于 锥形管特征和其质量。当采样气流通过
滤膜，其中的颗粒物沉积在滤膜上，滤
者细胞中的DNA分子进行检测，并分析被检
测者所含致病基因、疾病易感性基因等情 况的一种技术。 目前基因检测的方法主要有：荧光定量PCR、 基因芯片、液态生物芯片与微流控技术等
DNA探针
先进传感应用实例5：
生物型传感器：压载水生物检测
1：欧洲沿河小镇的居民们被重金调动起 ：在德国易北河等水域里，每逢盛夏到 新闻2 初秋，成熟大闸蟹开始了“地毯式”迁徙，不 来，每天晚上围追堵截偷窜上岸，背着满身肥 远千里地远上北海，为翌年春天的传宗接代做 膄膏黄的大闸蟹，然后把它们集中到饲料厂— 好准备。在德国，这些每天能爬行12公里的 —消息传来，国内哀号声喷薄而出，吃货纷纷 “装甲动物”善挖洞穴，破坏水坝。世界自然 要求组团空投欧洲帮助消灭大闸蟹。 2012《经
北航传感器技术与测试系统实验一——信号的时域分析及处理
北京航空航天大学传感器技术与测试系统实验报告学院专业方向班级学号学生姓名指导教师目录一、实验内容 (2)1.利用matlab软件进行基本信号的时域和频域分析 (2)1.利用labview软件进行信号分析和处理 (2)2.利用labview软件进行信号的输出和采样 (2)3.利用labview软件完成动态称重仿真 (3)二、实验预期 (3)1.利用matlab软件进行基本信号的时域和频域分析 (3)4.利用labview软件进行信号分析和处理 (3)5.利用labview软件进行信号的输出和采样 (3)2.利用labview软件完成动态称重仿真 (3)三、实现方法 (3)6.利用matlab软件进行基本信号的时域和频域分析 (3)7.利用labview软件进行信号分析和处理 (4)8.利用labview软件进行信号的输出和采样 (4)9.利用labview软件完成动态称重仿真 (6)四、实验数据及问题分析 (7)1.利用matlab软件进行基本信号的时域和频域分析 (7)10.利用labview软件进行信号分析和处理 (12)11.利用labview软件进行信号的输出和采样 (14)2.利用labview软件完成动态称重仿真 (14)五、实验总结 (16)六、分工 (16)实验一信号的时域分析及处理一、实验内容1.利用matlab软件进行基本信号的时域和频域分析；（1）产生不同的周期信号，包括正弦信号、方波信号、锯齿波，在时域分析这些波形的特征（幅值、频率）；（2）在matlab中产生随进噪声信号；（3）对产生信号进行Fourier变换，从频率域分析信号的特征，并说明方波和锯齿波信号的信号带宽；（4）产生复合信号a）产生由3个不同频率幅值的正弦信号叠加的信号，从图形上判断信号的特征；b）产生由正弦信号和随机信号叠加的混合信号，从图形上判断信号的特征；c）产生正弦信号和方波叠加的信号，从图形上判断信号的特征；（5）对（4）中的3中复合信号进行FFT计算，从图形上判断信号的特征；（6）应用不同窗函数对（4）中信号进行采样，其中包括矩形窗、Hamming窗、Hanning窗。
传感器技术及应用_北航稿教学文案
零点漂移 满量程漂移
y y0 FtS 2 t1 t2 y 0tt1 110% 0
yy FFS tS 2 t1 t2 y FtS 1 t1 10 % 0
2.3 传感器的主要静态性能指标及其计算
2.3.7 传感器的测量误差
yyayt (绝对误差)
y ya yt (相对误差)
yFS
yFS
xxa xt
而连续变化时所观测到的输出量的最大阶跃变化，称
为输出分辨力。
Ry
ymax 10% 0 YmaxYmin
•数字装置的分辨力就是最后位数的一个字
•模拟装置的分辨力为指示标尺分度值的一半。
阈值（灵敏限、灵敏阈、失灵区、死区、
钝感区threshold ）
•定义：输入量由零变化到使输出量开始发生可观测变化 的输入量值。
2.2 传感器的静态标定
一定等级的 ?
7个基本量： 长度、质量、时间、温度、电流、发光强度、物质量
2个辅助量： 平面角、球面角
2.2 传感器的静态标定
2.2.2 传感器的静态特性
xi yuij ； xi ydij
yi
1 m 2mj1
yuij ydij
xi，yi
标定曲线
第2部分：传感器的输入输出特性
2.3.8 线性度
最小二乘线线性度——参考直线
n
n
2
Jyi2 yiabix min
i1
i1
独立线性度(最佳线性度)——“最佳直线” 最佳直线—依此直线作为参考直线时，得到的最大偏差 是最小的。
数学上的最佳一致逼近问题。Fm oarla ilyixabix m
2.3 传感器的主要静态性能指标及其计算
2.3 传感器的主要静态性能指标及其计算
新型传感器 课件1
仪器科学与技术
1 北京航空航天大学 91
2 清华大学
89
3 天津大学
87
4 哈尔滨工业大学
85
新型传感技术及应用—2013
课程该怎么进行？
1 最新一级学科评估第1 10 迎来学院10周年院庆 100 学科奠基人林士谔先生百年诞辰
仪器科学与技术
新型传感技术及应用—2013
重点学科评估—2007年国家重点一级学科
仪器科学与技术 国家重点一级学科情况
序号
学校名称
1
天津大学
2
北京航空航天大学
3
哈尔滨工业大学
全国排名第7
北航拥有的国家重点 一级学科情况
学科代号
学科名称
0801 力学(工学、理学）
0802 机械工程
0804 仪器科学与技术
0805 材料科学与工程
0811 控制科学与工程
0812 计算机科学与技术(工学、理学)
…正朝着“国际一流”学院奋斗着… 2013 年11月11-17，学院10周年庆
新型传感技术及应用—2013
1952，林士谔先生，清华大学
林士谔航空(1仪9表13与～传1感98器7)
1.1 课程新型的传设感技置术背及景应用(重—2要01性3 )
N
ai xi 0
i0
有历史、有积累、有成绩 课程应该不断进行改革…
第一部分：绪 论 课程的设置背景 课程的主要内容 课程的教学方法与方式 课程的教学过程的基本要求 课程的考核
新型传感技术及应用—2013
主要内容
1. 传感器的重要性(信息技术中的地位) 2. 传感器的核心(敏感机理的讨论) 3. 典型传感器(基于设计的传感器模型) 4. 谐振式传感器(有特色、有优势的传感器) 5. 北航传感器方面的有关内容(其他教师)
传感器在航空航天中的应用课件
VS
详细描述
传感器的寿命预测和可靠性评估是确保航 空航天设备安全可靠的重要手段。通过对 传感器的性能进行长期监测和测试，可以 了解传感器的性能衰减和故障模式，从而 预测传感器的寿命和可靠性。此外，还需 要建立完善的传感器故障诊断和预警系统 ，以便及时发现和航天中的未来展望
网络化
通过物联网和传感器网络技术， 实现传感器之间的信息共享和协 同工作，提高航空航天系统的整 体性能和安全性。
多传感器融会与协同工作
融会技术
利用多传感器融会技术，整合不同类 型和功能的传感器数据，提高感知的 准确性和可靠性。
协同工作
通过多传感器协同工作，实现传感器 之间的优势互补和功能拓展，提高航 空航天系统的适应性和鲁棒性。
压力传感器
用于测量发动机内部的压力变化，如 气瓶压力和燃油压力。这些传感器对 于确保发动机的正常运行和安全性至 关重要。
导航与定位传感器
惯性测量单元（IMU）
由陀螺仪和加速度计组成，用于测量飞行器的加速度和角速度变化。IMU数据 与GPS数据相结合，能够提供高精度的导航和定位信息，提高飞行器的自主导 航能力。
传感器的发展趋势
总结词
随着科技的不断进步和应用需求的不断提高，传感器正 朝着微型化、智能化、集成化、网络化的方向发展。
详细描述
随着科技的不断进步和应用需求的不断提高，传感器正 朝着微型化、智能化、集成化、网络化的方向发展。
02
传感器在航空航天中的应用
飞行器姿态与位置传感器
飞行姿态传感器
用于检测和测量飞行器的姿态变化，如俯仰、偏航和滚动角 。这些传感器通常包括陀螺仪和加速度计，能够提供高精度 的姿态数据，确保飞行器的稳定性和导航精度。
详细描述
传感器技术及应用习题及答案
综合练习 一. 填空题1．根据传感器的功能要求，它一般应由三部分组成，即.敏感元件、转换元件、转换电路。
2．传感器按能量的传递方式分为有源的和无源的传感器。
3. 根据二阶系统相对阻尼系数ζ的大小，将其二阶响应分成三种情况. 1ζ>时过阻尼；1ζ=时临界阻尼；1ζ<时欠阻尼。
4. 应变计的灵敏系数k 并不等 于其敏感栅整长应变丝的灵敏度系数0k ，一般情况下，0k k <。
5. 减小应变计横向效应的方法.采用直角线栅式应变计或箔式应变计。
6. 应变式测力与称重传感器根据结构形式不同可分为:柱式﹑桥式﹑轮辐式﹑梁式和环式等。
7. 半导体材料受到应力作用时，其电阻率会发生变化，这种现象就称为压阻效应。
8. 光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。
9. 光电效应是光照射到某些物质上，使该物质的电特性发生变化的一种物理现象，可分为外光电效应和内光电效应两类。
10. 基于外光电效应的光电敏感器件有光电管和光电倍增管。
基于光电导效应的有光敏电阻。
基于势垒效应的有光电二极管和光电三极管。
基于侧向光电效应的有反转光敏二极管。
11. 光电倍增管是一种真空器件。
它由光电发射阴极（光阴极）和聚焦电极、电子倍增极及电子收集极（阳极）等组成。
12. 光敏电阻器是利用半导体光电导效应制成的一种特殊电阻器，对光线十分敏感，它的电阻值能随着外界光照强弱（明暗）变化而变化。
它在无光照射时，呈高阻状态；当有光照射时，其电阻值迅速减小。
13. 光电二极管与光电三极管外壳形状基本相同，其判定方法如下.遮住窗口，选用万用表R*1K 挡，测两管脚引线间正、反向电阻，均为无穷大的为光电三极管。
14. 光电耦合器是发光元件和光电传感器同时封装在一个外壳内组合而成的转换元件。
以光为媒介进行耦合来传递电信号，可实现电隔离，在电气上实现绝缘耦合，因而提高了系统的抗干扰能力。
15. 电荷藕合器件图像传感器CCD （Charge Coupled Device ），它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷。
20190411北航传感器技术及应用009to
电阻 元件
电刷
思考题壳：体画出传活感塞器阻的尼原器理框图
仪器科学与光电工程学院
School of Instru. Sci. & Opto-electro. Eng.
4.2 电位器式传感器(小结)
4.2.1 概 述
4位.2移.2 元线件绕式电位器的特性
4.2.3 非线性电位器
4负.2载.4 特电性位器的的意负义载特性及负载误差
——周边固支的波纹膜片
WC
1 Ap
pR4 Eh3
Ap
23q1q
312 q2
q
11.5
H2 h2
——波纹膜盒中心处的法向位移
WS,C
4WC
4 Ap
pR4 Eh3
——不考虑弹簧的作用
真空膜盒
——电位器电刷位移
WP
WS,C
lP lC
4pPlR4 AplCEh3
弹簧
电刷 电位器 引线 壳体
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1.电位器式压力传感器
——考虑弹簧的作用 弹簧
——作用于波纹膜片的压力看成等效的集中力
——单个波纹膜片的位移特性
WCA 1FF πeEqR3h 2 A 1FAπeE qp3hR 2
4.2.5 电位器的结构与材料 4.2.6 非线绕式电位器 4.2.7 典型的电位器式传感器
作 业：P115，前6题任选2题，后面的任选3题
预 习——第5章 应变式传感器
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高性能传感器在航空领域的应用
高性能传感器在航空领域的应用在航空领域，高性能传感器就如同飞机的“敏锐感官”，为飞行安全、性能优化和任务执行提供着关键的支持。
它们能够感知和收集各种关键数据，使得飞行员和地面控制人员能够做出及时、准确的决策。
航空领域对于传感器的性能要求极为严苛。
首先，由于飞行环境的复杂性和多变性，传感器必须能够在极端的温度、压力和振动条件下稳定工作。
例如，在高空，温度可能会骤降至零下数十度，而在飞机发动机内部，温度又可能高达数千度，高性能传感器需要在这样的温差范围内保持精准的测量能力。
其次，传感器的精度和响应速度也是至关重要的。
在飞行中，哪怕是微小的误差都可能导致严重的后果，因此传感器必须能够提供高度精确的数据，并且能够迅速对变化的环境做出响应。
再者，可靠性是另一个关键因素。
一旦传感器出现故障，可能会引发一系列的连锁反应，威胁到整个飞行任务的安全，所以传感器需要具备高度的可靠性和容错能力。
压力传感器在航空领域中发挥着重要作用。
在飞机的飞行控制系统中，压力传感器能够测量大气压力，从而帮助飞机确定高度。
通过精确测量不同高度的气压变化，飞行员可以准确地掌握飞机的飞行高度，这对于避免与其他飞行器或地形发生碰撞至关重要。
此外，压力传感器还被用于监测飞机发动机内部的油压和气压，以确保发动机的正常运行。
它们能够及时检测到压力的异常变化，为维修人员提供早期预警，避免潜在的故障。
温度传感器同样不可或缺。
飞机发动机在运行过程中会产生大量的热量，如果温度过高可能会导致部件损坏甚至发动机故障。
温度传感器能够实时监测发动机各个部位的温度，包括燃烧室、涡轮叶片等关键部位。
一旦温度超过安全阈值，控制系统会自动采取措施，如调整燃油供应、增加冷却等，以保证发动机的安全运行。
在飞机的客舱和货舱中，温度传感器也用于维持舒适的环境温度，为乘客和货物提供适宜的条件。
加速度传感器对于飞行安全和性能优化具有重要意义。
它们能够测量飞机在三个坐标轴上的加速度变化，从而帮助飞行员了解飞机的姿态和运动状态。
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传感器技术及应用
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1.3 课程的设置背景(重要性)
本课程重要！ 传感器的重要作用 学科专业的 悠久发展历史 基于技术内涵 的12个典型例子
1.3 课程的设置背景(拓展3)
“广义信息获取”原则
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1.3 课程的设置背景(拓展3)
“广义信息获取”原则
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1.4 课程的主要内容
传感器的定义与理解
传感器的发展
新材料、新功能的开发与应用 微机械加工工艺的发展
传感器的多功能化发展 【生化传感器】
传感器的智能化发展 【仿生传感技术】
传感器模型及其仿真技术
最佳的座位号码和登机顺序。【需要大量的传感器…】
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1.3 课程的设置背景(拓展6)
我校唐铁桥、黄海军发表研究新登机方法论文引国际媒体关注
点击数:[6275] | 加入时间:[2012-11-16 18:43]
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1.3 课程的设置背景(拓展6)
我校唐铁桥、黄海军发表研究新登机方法论文引国际媒体关注
新方法建议航空公司将乘客按照其特征排队，步履快的、 手提行李轻小的先登机。未来，电脑系统可以根据乘客的 特征、健康状况、座位偏好和当次旅行的手提行李，确定
3. 输出信号——适于测量的电信号。
——
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1.4 课程的主要内容
传感器的定义与理解
传感器的分类
按工作原理分类：物理型、化学型和生物型 按被测参数分类：温度、压力、流量、物 位、加速度、速度、位移、转速、力矩、 湿度、粘度、浓度等传感器
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1.4 课程的主要内容Байду номын сангаас
传感器的定义与理解
传感器的特点
涉及多学科与技术 品种繁多，个性化应用
要求具有高的稳定性、高的可靠性、高的重复 性、低的迟滞和快的响应 应用领域十分广泛 应用要求千差万别 传感器技术发展缓慢
1.5 课程教学的基本要求
如何学好传感器 ？
注重 注重 注重 注重 产学研用 与行业挂钩，面向行业 传感器本身，特别是一次敏感机理 与系统，自动化、智能化系统相结合
要尊重科学、注意积累！
耐得住寂寞
注重向自然界学习 广义上学习“传感器”！
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1.4 课程的主要内容
与传感器相关的一些基本概念
被测量(measurand)： 作为测量对象的特定量 测量(measurement)： 利用某种装置对可观测量 (或称被测参数)进行定性或定量的过程 仪表(meter)： 具有目视输出的测量装置 仪器(instrument)： 具有分析、处理功能的测量装置
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第1部分：绪 论(小结)
1.1 课程简要介绍 1.2 课程的设置背景(重要性)
1.3 课程的主要内容
1.4 课程的教学方法与方式
1.5 课程教学的基本要求
1.6 课程的考核
第一部分作业：所提出的思考题
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第一部分作业：所提出的思考题
思考(选作)：
1.画出该传感器的原理方框图 2.弹簧起什么作用？
弹簧 电刷 电位器 引线
p p
壳体
真空膜盒
p
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变送器(transmitter)： 具有标准量值及单位输出的 测量装置，有时对输入也有一定约束
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第1部分：绪 论
1.1 课程简要介绍 1.2 课程的教学方法与方式
1.3 课程的设置背景(重要性)
第2部分：传感器的输入输出特性
思考题(第2部分)
1. 如何获得传感器的静态特性？ 2. 怎样评价其静态性能指标？
3. 传感器静态校准的条件是什么？
4. 实验——数据处理——指标
课 程 内 容
第1部分：绪 论 第2部分：传感器的输入输出特性 第3部分：传感器敏感结构的力学特性 第4部分：几种典型的模拟式传感器 第5部分：谐振式传感器 第6部分：发展中的传感器新技术 第7部分：总 结
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思考题： 给出一个“广义”传感器的例子，并进行简要说明。
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第1部分：绪 论
1.1 课程简要介绍 1.2 课程的教学方法与方式
1.3 课程的设置背景(重要性)
1.4 课程的主要内容
1.5 课程教学的基本要求
1.3 课程的设置背景(拓展3)
→推论：
从信息获取的角度优化 表征信息的途径，描述 系统的本质。
→信息“交换”很重要
(理解万岁、避免误解) “广义信息获取”原则——信息解读
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1.3 课程的设置背景(拓展4)
1.6 课程的考核
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1.4 课程的主要内容
传感器的定义
中华人民共和国国家标准GB7665－2005，对传感器 （Transducer/Sensor）的定义是：能感受被测量并按一定 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 转换元件组成。其中，敏感元件（Sensing element）是指 传感器中能直接感受或响应被测量的部分；转换元件 （Transducing element）是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电信号部分。
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1.5 课程教学的基本要求
传感器的核心—敏感机理(细) 传感器的敏感元件—弹性敏感元件(会) 传感器的设计(初) 传感器的特点、应用(综)
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1.4 课程的主要内容
1.5 课程教学的基本要求
1.6 课程的考核
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1.5 课程教学的基本要求
传感器的核心—敏感机理(细)
传感器的敏感元件—弹性敏感元件(会)
几种典型的传感器(熟) 传感器的设计(初) 传感器的评估、特点与应用(综)
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第一部分作业：所提出的思考题
思考题(第1部分：绪 论)
1. 如何理解传感器? 2. 举例说明传感器在信息技术中的重要性(2个)。
3. 给出一个“广义”传感器的例子，并进行简要说
明。
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当遇到“问题”时，怎么办？
1.3 课程的设置背景(拓展5)
以“信息获取—传输—处理”为主线思考对 策
以“国家重大政策—行业领域发展趋势—国 际政治经济形势”为着眼点进行决策 以“有所不为，有所为”为指导思想组织实 践 PASS=Problem+Analysis+Solution+Success “广义信息获取”原则——获得成功之路
课 程 内 容
第1部分：绪 论 第2部分：传感器的输入输出特性 第3部分：传感器敏感结构的力学特性 第4部分：几种典型的模拟式传感器 第5部分：谐振式传感器 第6部分：发展中的传感器新技术 第7部分：总 结
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