模块一--传感器基本知识
《传感器及应用》教案
传感器及应用教案
教案
在允许误差范围内，传感器能测量的下限值（
1)端基拟合直线由传感器校准数据的零点输出平均值和满量程
平均值连成的一直线。
2）独立拟合直线方程用最小二乘法求得
（2）迟滞传感器在正、反行程期间，输入、输出曲线不重合的
现象。
数值是百分比，用
H
γ表示。
（3）重复性传感器输入量按同一方向作多次测量时，输出特性
不一致的程度。
属于随机误差，记作
K
γ，σ为标准误差，
im
∆为
最大误差
(23)
100%
K
F S
y
σ
γ
⋅
=±⨯；
2
1
1
n
im
i
n
σ=
∆
=
-
∑
(4)零漂和温漂
任务二传感器的动态特性
当输入量（X）随时间变化时（如加速度、振动），讨论传感器
的动态特性，输入输出关系称动态特性。
三、课堂热身
这堂课学习了传感器的基本特性的知识，要求重点掌握并理解传
感器的静态特性。
四、拓展延伸
1.作业布置：
课后习题1-5
2.预习传感器的测量误差与准确度及传感器中的敏感元件。
学生认真
听讲并做
好笔记
学生在教
师的引导
下回顾
30
13
2
教案
教案
教案
教案
教案
教案
教案
教案
教案
教案
教案
教案
教案
教案
教案。
传感器原理及应用
H%12yhm m aaxx 100% 1-7
迟滞现象反映了传感器机械结构 和制造工艺上的缺陷,如轴承摩 擦、间隙、螺钉松动、元件腐蚀 等。
5 精确度
传感器的精确度是指传感器的输出指示值与被测量 约定真值的一致程度,反映了传感器测量结果的可靠 程度。在工程应用中,为了简单表示测量结果的可靠 性程度,引入精确度这个等级概念,用A表示,它表示允 许的最大绝对误差与满度量程的比值的百分数,即
二、电阻应变式传感器
电阻应变式传感器是目前工程测力传感器中应 用最普遍的一种传感器,它测量精度高,范围广, 频率响应特性较好,结构简单,尺寸小,易实现小 型化,并能在高温、强磁场等恶劣环境下使用,并 且工艺性好,价格低廉。它主要应用在力作用下, 将材料应变转变为电阻值的变化,从而实现力值 的测量。组成电阻应变片的材料一般为金属或 半导体材料。
2．传感器的动态特性
传感器的动态特性是指传感器在测量快速变化的输 入信号情况下,输出对输入的响应特性。传感器测量 静态信号时,由于被测量不随时间变化,测量和记录的 过程不受时间限制。但是在工程实践中,检测的是大 量随时间变化的动态信号,这就要求传感器不仅能精 确地测量信号的幅值大小,而且还能显示被测量随时 间变化的规律,即正确的再现被测量波形。传感器测 量动态信号的能力用动态特性来表示。
习题：1、2
模块二 力敏传感器及其应用
课题一 力敏传感器的工作原理与分类
任务目标 ★ 掌握电阻应变式力敏传感器的工作原理； ★ 掌握电感应变式力敏传感器的工作原理； ★ 了解电阻应变式和电感应变式力敏传感器之间 的区别。
一、力敏传感器概述
力敏传感器,顾名思义就是能对各种力或能转 化为力的物理量产生反应,并能将其转变为电 参数的装置或元件。很显然,要成为真正实用 意义上的力敏传感器,这个由力转化为电参数 的过程最好能成线性关系。根据由力至电参数 转变的方式不同,力敏传感器一般有电阻应变 式传感器、电位计式传感器、电感式传感器、 压电式传感器、电容式传感器等,它们也可用 来测量力值。
《传感技术》课程标准
《传感技术》课程标准1适用对象三年制高职本课程适用于节能工程技术、电子信息工程技术、电子组装技术专业开设的专业课，也可作为其他专业的选修课。
2课程性质与任务《传感技术》是电子信息工程技术比较重要的一门专业课，它是节电技术与管理专业的核心课程，是在学完《电路基础》、《模拟电子技术》、《高频电子技术》、《数字电路》以后所开的专业必修课。
本课程立足于高职高专教育人才培养目标，突出实用性和针对性，重点介绍了在工程实践中和日常生活中常见的传感器的工作原理和电路实例。
经学生反馈和对就业的学生调研中，本课程的开设，对于学生了解现代仪器设备、现代自动化较高的设施的工作原理方面，起到良好的作用，对于熟练使用测试传感器奠定了一定基础。
4教学重点与难点重点掌握力敏传感器、湿度传感器、温度传感器、气体传感器、光电传感器、磁敏传感器、微波和超声波传感器的工作原理，在讲解其结构原理的基础上，重点分析每一种传感器对应的实际电路（实物）的电原理图。
难点在于学生分析整体电路的能力较差，需要教师在这点下功夫。
5课程内容和要求本课程的讲授，根据本课程的每章讲授一种传感器的工作原理，章与章互相独立的特点，将每章设计成一个独立的教学任务，授课采用理论与实践相结合的方法，，以及学生完成任务后达到什么样的目标。
鼓励学生自己设计、装配、安装、调试传感器电路。
本课程属于实用性较强的专业课，需要配套的传感器来结合教学，鉴于学校实践条件有限，尚不能提供教材包含的全部传感器，还望今后学校能逐步投资完善实验设备7相关说明7.1教学的组织与方法本课程以课堂教学为主，同时与实验结合起来，结合传感器实物讲解工作原理与使用方法。
作业布置，每章布置一次作业，每次作业2-3题，光电传感器由于内容多可布置两次作业。
本课程属于考试课，用闭卷考试，成绩统计比例为平时（包括作业、实验、提问、辅导时对学生的了解）占30%,期末成绩占70%。
7.2教学材料的编写与选择该课程选用电子工业出版社2011年1月出版的《传感器原理及应用》（杨少春主编，书号：ISBN978-7-121-12723-6）该教材是国家示范性高职院校建设项目成果，高等职业教育教学改革系列规划教材，荣获2011年全国电子信息类优秀教材（职业教育类）三等奖。
传感器基本知识重点
模块一传感器概述练习题一、填空题：1、依据传感器的工作原理，通常传感器由、和转换电路三部分组成，是能把外界转换成的器件和装置。
2、传感器的静态特性包含、、迟滞、、分辨力、精确度、稳定性和漂移。
3、传感器的输入输出特性指标可分为和动态指标两大类，线性度和灵敏度是传感器的指标，而频率响应特性是传感器的指标。
4、传感器可分为物性型和结构型传感器，热电阻是型传感器，电容式加速度传感器是型传感器。
5、已知某传感器的灵敏度为K0，且灵敏度变化量为△K0，则该传感器的灵敏度误差计算公式为。
6、测量过程中存在着测量误差，按性质可被分为、和三类。
7、相对误差是指测量的与被测量量真值的比值，通常用百分数表示。
8、噪声一般可分为和两大类。
9、任何测量都不可能，都存在。
10、常用的基本电量传感器包括、电感式和电容式传感器。
11、对传感器进行动态的主要目的是检测传感器的动态性能指标。
12、传感器的过载能力是指传感器在不致引起规定性能指标永久改变的条件下，允许超过的能力。
13、传感检测系统目前正迅速地由模拟式、数字式，向方向发展。
14、若测量系统无接地点时，屏蔽导体应连接到信号源的。
15、如果仅仅检测是否与对象物体接触，可使用作为传感器。
16、动态标定的目的，是检验测试传感器的指标。
17、确定静态标定系统的关键是选用被测非电量(或电量)的标准信号发生器和。
18、传感器的频率响应特性，必须在所测信号频率范围内，保持条件。
19、为了提高检测系统的分辨率，需要对磁栅、容栅等大位移测量传感器输出信号进行_ 。
20、传感器的核心部分是。
21、在反射参数测量中，由耦合器的方向性欠佳以及阻抗失配引起的系统误差是。
22、传感器在输入按同一方向连续多次变动时所得特性曲线不一致的程度称为。
二、判断题：1、灵敏度高、线性误差小的传感器，其动态特性就好。
（）2、测量系统的灵敏度要综合考虑系统各环节的灵敏度。
（）3、测量的输出值与理论输出值的差值即为测量误差。
传感器技术应用与应用
七、传感器的基本特性
传感器的基本特性一般是指传感器的输出与输入之 间的关系，有静态和动态之分。通常是以建立数学 模型来体现的，为了简化传感器的静、动态特性， 可以分开来研究。
1．传感器的静态特性
静态特性是指在静态信号作用下，传感器输出与 输入量间的一种函数关系，其静态特性可表示为
y=a0+a1x+a2x2+…+anxn
% | y max | 100%
L
y max
（1-4）
图1-2 传感器的线性度误差
图1-3 传感器的重复性
（3）重复性 重复性表示传感器在输入量按同一方向作全量程 连续多次变动时所得到的特性曲线的不一致程度， 如图1-3所示，用公式表 示为
x%
mmax ymax
（1-5）
式中，⊿mmax取⊿ m1、 ⊿ m2中最大的计算，ymax为满 量程输出值。
可靠性程度，引入精确度这个等级概念，用A表示，
它表示允许的最大绝对误差与满度量程的比值的百
分数，即
A A 100%
ymax
（1-8）
式中 A——传感器精确度； ⊿ A——测量范围内允许的最大绝对误差； ymax ——满度量程输出值。
常用的档次为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0、5.0。例如，0.5级的仪表表 示其允许的最大使用误差为0.5%。
三、传感器的发展趋势
1．新材料的开发、应用
如：半导体材料 、功能陶瓷材料 、功能金属、功能 有机聚合物、非晶态材料、固体材料及薄膜材料等， 都可进一步提高传感器的产品质量，降低生产成本。
2．新工艺、新技术的应用 将半导体的精密细微加工技术应用在传感器的制造中， 可极大提高传感器的性能指标，并为传感器的集成化、 超小型化提供技术支撑。借助半导体的蒸镀技术、扩 散技术、光刻技术、静电封闭技术、全固态封接技术， 也可取得类似的功效。
仪表传感器知识点总结
仪表传感器知识点总结仪表传感器是一种广泛应用于工业控制领域的传感器，它们能够测量和监测各种物理量，例如温度、压力、流量、液位等。
在工业生产过程中，仪表传感器被广泛用于测量和监测各种工艺参数，以保证生产过程的安全和稳定运行。
以下是关于仪表传感器的一些主要知识点总结：1. 传感器类型：仪表传感器通常根据其检测原理和测量范围来分类。
常见的仪表传感器类型包括温度传感器、压力传感器、流量传感器、液位传感器等。
每种传感器类型都有其特定的测量原理和适用范围。
2. 传感器检测原理：仪表传感器的检测原理多种多样，常见的包括电阻式、电容式、压阻式、振动式、光电式等。
不同的检测原理适用于不同的测量场合，选择合适的检测原理可以确保传感器的准确性和稳定性。
3. 传感器工作原理：仪表传感器通常通过将被测物理量转换为电信号来实现测量和监测。
传感器的工作原理包括获取被测物理量信号、转换为电信号、放大和处理信号、最终输出测量结果等。
4. 传感器特性：仪表传感器具有许多特性，包括灵敏度、线性度、重复性、稳定性、精度等。
这些特性直接关系到传感器的测量准确性和可靠性，是评价传感器性能的重要指标。
5. 传感器选型与安装：在选择仪表传感器时，需要根据测量范围、精度要求、工作环境等因素进行综合考虑。
传感器的安装位置和方式也会影响其工作性能，正确的安装可以最大限度地发挥传感器的作用。
6. 传感器信号处理:传感器输出的信号通常需要经过放大、滤波、线性化等处理，才能得到符合要求的测量结果。
传感器信号处理技术对传感器的测量性能具有重要影响，是传感器技术领域的重要研究方向之一。
在工业自动化控制领域，仪表传感器起着至关重要的作用，它们直接关系到生产过程的安全性、稳定性和经济效益。
随着科学技术的不断进步，仪表传感器技术也在不断发展，新的传感器类型和新的传感器技术不断涌现，为工业控制领域的发展提供着强大的支撑。
总的来说，仪表传感器技术是一门综合性的技术领域，它涉及到传感器的原理、结构、工作方式、信号处理、测量精度等方面的知识。
sensor传感器原理及应用资料
3.可与计算机相连，进行数据的自动运算、分析和 处理 传感器将非电物理量转换成电信号后，通过接口电 路变成计算机能够处理的信号，进行自动运算、分 析和处理。 4.品种繁多，应用广泛 现代信息系统中待测的信息量很多，一种待测信息 可由几种传感器来测量，一种传感器也可测量多种 信息，因此传感器种类繁多，应用广泛，从航空、 航天、兵器、交通、机械、电子、冶炼、轻工、化 工、煤炭、石油、环保、医疗、生物工程等领域， 到农、林、牧、副、渔业，以及人们的衣、食、住、 行等生活的方方面面，几乎无处不使用传感器，无 处不需要传感器。
长江工程职业技术学院自动化教研室
三、传感器的发展趋势
1．新材料的开发、应用
如：半导体材料 、功能陶瓷材料 、功能金属、功能 有机聚合物、非晶态材料、固体材料及薄膜材料等， 都可进一步提高传感器的产品质量，降低生产成本。 2．新工艺、新技术的应用 将半导体的精密细微加工技术应用在传感器的制造中， 可极大提高传感器的性能指标，并为传感器的集成化、 超小型化提供技术支撑。借助半导体的蒸镀技术、扩 散技术、光刻技术、静电封闭技术、全固态封接技术， 也可取得类似的功效。
说
明
为了配合电子工业出版社2011年1月出版的《传 感器原理及应用》（书号：ISBN 978-7-121-12723-6 杨少春主编）教材的教学，我们制作了本教材配套的 多媒体课件，由于时间紧迫，制作者水平有限，课件 中难免有不足之处，恳请广大读者批评指正。
长江工程职业技术学院 武汉职业技术学院
周海波 杨少春
长江工程职业技术学院自动化教研室
根据以上定义可画出传感器的组成框图，如图1-1 所示。
图1研室
六、传感器的分类与特点
传感器常用的分类方法有两种，一种是按被测输入 量划分，另一种是按传感器的工作原理划分。
参考答案传感器及应用第三版习题册
模块一传感器的基本知识课题1 传感器的认识一、填空题1.传感器技术2.非电量信息3.敏感元件；传感器元件；测量电路4.物理效应5.传感器二、判断题1.√2.√3.×4.×5.√三、名词解释1.敏感元件是传感器中将被测量转换成与其有确定关系的、更易于转换的非电量的元件。
如很多称重传感器，先将重力转化成位移，位移更易于转换和检测。
2.传感元件是将传感器中的敏感元件转换的非电量进一步转换成电量，便于信号采集的元件。
如很多称重传感器，敏感元件先将重力转换成位移，传感元件再将位移转换成电阻变化，经检测电路成为便于测量的电压信号或电流信号。
四、简答题1.在信号检测和自动化控制系统中，传感器用于接收各种外部环境信息，其作用类似于人的感官，例如光敏传感器的作用类似视觉器官，气敏传感器的作用类似嗅觉器官。
2.传感器种类多种多样，比较常用的分类方法有三种：○1按传感器测量的物理量分类，可分为温度传感器、压力传感器、流量传感器、位移传感器等。
○2按传感器工作原理分类，可分为电阻传感器、电容传感器、电感传感器、光电传感器等。
○3按传感器输出信号的性质分类，可分为开关型传感器、模拟型传感器、数字型传感器。
3.传感器测量转换电路将传感元件输出的幅度很小且混杂有干扰信号的信号转换成为具有最佳特性的、线性化的电信号，并放大成易于测量、处理的电信号，如电压、电流、频率等。
五、综合应用题1.答案要点：一辆中级轿车中装有上千种传感器，以保证汽车的动力性、安全性、舒适性等。
当速度传感器感受到汽车速度为零时，输出信号使得汽车刹车启动，实现自动启停功能；汽车碰撞时，冲击传感器感受到冲击，输出信号将气囊打开，保护驾驶员的安全性。
温度传感器能够使汽车内部环境舒适宜人，保证驾驶员及乘坐人员的舒适性。
2.答案要点：机器人能看到障碍物，它可能用了图像传感器，类似于相机中的图像传感器，可以记录图像、可以识别图像。
课题2 传感器的技术指标一、填空题1.真实值2.线性度；迟滞；重复性3.最小变化4.动态响应时间；频率响应范围5.线性度；迟滞；重复性二、判断题1.×2.√3.√4.√5.√三、名词解释1.传感器的静态特性是指传感器的输入信号不随时间变化，或随时间缓慢变化时，传感器的输入与输出的对应关系。
高二传感器知识点总结
高二传感器知识点总结一、传感器的基本概念传感器是一种能够感知周围环境并将感知到的信息转化为电信号或其他形式信号的器件。
传感器在工业自动化、智能家居、医疗设备、汽车工业等领域都有广泛的应用，对于提高生产效率、改善生活质量有着重要的作用。
二、传感器的分类1. 按照测量物理量分类传感器根据其测量的物理量不同可以分为温度传感器、压力传感器、光敏传感器、湿度传感器、力传感器、位移传感器等多种类型。
2. 按照传感原理分类传感器还可以按照其传感原理不同进行分类，常见的传感原理包括电阻传感器、电容传感器、电感传感器、霍尔传感器、红外线传感器、激光传感器等。
3. 按照传感器的工作原理分类按照传感器的工作原理可以分为接触式传感器和非接触式传感器两种。
接触式传感器需要直接接触被测物体，而非接触式传感器可以通过无线、光学或者声波等方式进行测量。
三、传感器的特点1. 灵敏度高传感器能够感知到微小的变化，具有高的灵敏度。
2. 可靠性高传感器具有良好的稳定性和可靠性，能够长时间稳定工作。
3. 多功能性强传感器可以感知多种物理量，具有多功能性。
4. 体积小、重量轻传感器通常体积小、重量轻，便于安装和携带。
5. 自动化程度高传感器可以实现自动检测和自动控制，有助于提高生产效率。
四、传感器的应用1. 工业自动化传感器在工业自动化领域有着广泛的应用，可以用于测量温度、压力、液位、流量等参数，实现设备的自动化控制。
2. 智能家居在智能家居领域，传感器可以应用于智能灯光控制、温湿度监测、门窗开关检测等方面，提高生活的便利性和舒适性。
3. 医疗设备在医疗设备领域，传感器可以用于心率监测、血压监测、血糖监测等，为医疗人员提供重要的生理参数。
4. 汽车工业在汽车工业中，传感器可以用于车速测量、车重检测、发动机温度检测等，提高车辆的性能和安全性。
五、传感器的未来发展趋势1. 多功能集成传感器未来发展趋势是实现多功能集成，将多种传感功能整合在一个器件中，提高传感器的智能化和多功能性。
1-1.传感器的认识
2.知识密集程度高、边缘学科色彩浓
3.制造技术复杂、工艺要求高
4.功能优良、精度高、可靠性好
5.现代传感器品种繁多、应用广泛
作业：p4习题1、2、3
学生做笔记
学生理解记忆Biblioteka 成都市技师学院理论课教案首页
课程名称
《传感器及应用》
课题名称
传感器的认识
课时
2
授课日期
任课教师
王文川
目标群体
教学环境
教室
学习目标
一、了解传感器的作用与分类
二、了解传感器的组成和适用范围
三、掌握传感器的组成与应用
学习重点
1.传感器的组成与应用
学习难点
传感器的应用
教法、学法
理论讲授
教学媒体
教学、学习
准备
教师：教材、教案、传感器模型
学生：学材、练习册
成都市技师学院理论课教案副页
教学环节
教学内容
教师活动
学生活动
时间
讲授
模块一认识传感器
传感器定义：能够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和装置，通常由敏感元件和转换元件组成。顾名思义，传感器的功能是一感二传，即感受被测信息，并传送出去。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。
1．根据被测物理量分类
速度传感器、位移传感器、加速度传感器、温度传感器、压力传感器等。
2．按工作原理分类
应变式、电压式、电容式、涡流式、差动变压器式等。
3．按能量的传递方式分类
有源的和无源的传感器。
传感器技术包括传感器的研究、设计、试制、生产、检测与应用。它已逐渐形成了一门相对独立的专门学科。与其他学科相比，它具有如下技术特点：
传感器的认识
误差是测量值与真实值之差，分为绝对误差和 相对误差。
2013-11-5
1．绝对误差△ 绝对误差反映测量值偏离真值的大小： △＝Ax-A0 式中Ax：测量值；A0：理论真值。 绝对误差△和测量值Ax具有相同的单位。用绝对 误差无法比较不同测量结果的可靠程度。 2．相对误差γ 人们用测量值的绝对误差与测量值之比来评价， 称它为相对误差，并可化成百分比，也叫百分误差。 相对误差γ由下式计算：
2013-11-5
二、传感器的技术指标
1．传感器的静态技术指标 传感器的静态特性是指传感器的输入信号不随 时间变化时，传感器的输入与输出之间所对应的关 系。 表征传感器静态特征的技术指标主要有：线性 度、迟滞、重复性、灵敏度和分辨力等。
2013-11-5
（1）传感器的灵敏度 灵敏度是指传感器在稳态工作情况下输出量 变化△y对输入量变化△x的比值。它是输出—输入 特性曲线的斜率。如果传感器的输出和输入之间呈 线性关系，则灵敏度S是一个常数。否则，它将随 输入量的变化而变化。 灵敏度的量纲是输出、输入量的量纲之比。 当传感器的输出、输入量的量纲相同时，灵敏度可 理解为放大倍数。 例如，某温度传感器，在温度变化1℃时，输 出电压变化为20mV，则其灵敏度应表示为 20mV/℃。
2013-11-5
四、传感器的作用
在检测和自动控制系统中，传感器的作用相 当于人的五官，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、流体传感器——触觉 自动化程度越高，系统对传感器的依赖性越 大，传感器对系统功能的决定性作用越明显。
2013-11-5
2013-11-5
管道清洗机器人是由坦克状的车、各种传感 器、显示器、录像机、控制箱及操控杆组成。 工作人员可以根据机器人感受到的外部信息 用操控杆控制机器人前进、倒退、转弯，清扫通 风管道。 机器人之所以能感受到外界环境的各种信息， 正是因为在机器人的各部位安装了相应的传感器 来感觉环境信息。 那么什么是传感器？它能够起什么作用？本 课题任务就是认识传感器，了解传感器在人们生 活以及自动化生产中的作用。
电子信息工程技术《传感器基本知识》
模块一传感器概述练习题一、填空题：1、依据传感器的工作原理，通常传感器由、和转换电路三局部组成，是能把外界转换成的器件和装置。
2、传感器的静态特性包含、、迟滞、、分辨力、精确度、稳定性和漂移。
3、传感器的输入输出特性指标可分为和动态指标两大类，线性度和灵敏度是传感器的指标，而频率响应特性是传感器的指标。
4、传感器可分为物性型和结构型传感器，热电阻是型传感器，电容式加速度传感器是型传感器。
5、某传感器的灵敏度为K0，且灵敏度变化量为△K0，那么该传感器的灵敏度误差计算公式为。
6、测量过程中存在着测量误差，按性质可被分为、和三类。
7、相对误差是指测量的与被测量量真值的比值，通常用百分数表示。
8、噪声一般可分为和两大类。
9、任何测量都不可能，都存在。
10、常用的根本电量传感器包括、电感式和电容式传感器。
11、对传感器进行动态的主要目的是检测传感器的动态性能指标。
12、传感器的过载能力是指传感器在不致引起规定性能指标永久改变的条件下，允许超过的能力。
13、传感检测系统目前正迅速地由模拟式、数字式，向方向开展。
14、假设测量系统无接地点时，屏蔽导体应连接到信号源的。
15、如果仅仅检测是否与对象物体接触，可使用作为传感器。
16、动态标定的目的，是检验测试传感器的指标。
17、确定静态标定系统的关键是选用被测非电量或电量的标准信号发生器和。
18、传感器的频率响应特性，必须在所测信号频率范围内，保持条件。
19、为了提高检测系统的分辨率，需要对磁栅、容栅等大位移测量传感器输出信号进行_ 。
2021感器的核心局部是。
21、在反射参数测量中，由耦合器的方向性欠佳以及阻抗失配引起的系统误差是。
22、传感器在输入按同一方向连续屡次变动时所得特性曲线不一致的程度称为。
二、判断题：1、灵敏度高、线性误差小的传感器，其动态特性就好。
〔〕2、测量系统的灵敏度要综合考虑系统各环节的灵敏度。
〔〕3、测量的输出值与理论输出值的差值即为测量误差。
sensor传感器原理及应用
长江工程职业技术学院自动化教研室
（1-1）
常用的静态性能指标包括灵敏度、精确度、测量范 围、量程、线性度及误差等。 （1）灵敏度 传感器的灵敏度K是指达到稳定状态时，输出增量与输 入增量的比值
y K x
（1-3）
线性传感器的灵敏度就是其静态特性的斜率，而 非线性传感器的灵敏度则是其静态特性曲线某点处 切线的斜率。
A A 100% ymax
（1-8）
式中 A——传感器精确度； ⊿ A——测量范围内允许的最大绝对误差； ymax ——满度量程输出值。 常用的档次为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0、5.0。例如，0.5级的仪表表 示其允许的最大使用误差为0.5%。
长江工程职业技术学院自动化教研室
长江工程职业技术学院自动化教研室
四、传感器需求与开发的重点方向
1．工业过程控制与汽车传感器 2．环保传感器 3．医疗卫生与食品监测传感器 4．微小型传感器及MEMS（微电子机械系统） 5．生物、医学研究急需要的新型传感器 6．生态农业传感器
长江工程职业技术学院自动化教研室
五、传感器的定义与组成
传感器的定义是：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。通常由对被 测量敏感的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，如应变式 压力传感器中的弹性膜片，就是敏感元件；转换元件 是指传感器中能将敏感元件感受或响应到的被测量转 换成适于传输或测量的电信号（电压、电流）部分， 如电阻应变片就是转换元件。
长江工程职业技术学院自动化教研室
ห้องสมุดไป่ตู้
二、电阻应变式传感器
传感器知识点
传感器知识点一、什么是传感器？传感器是一种可以将环境中的物理量或化学量转换为电信号的装置。
它通过感受、测量和探测环境中的各种物理量，如温度、湿度、压力、流量等，并将其转化为可供电子设备处理的电信号。
二、传感器的分类1. 根据测量的物理量分类：- 温度传感器：用于测量环境或物体的温度。
- 压力传感器：用于测量气体或液体的压力。
- 湿度传感器：用于测量空气中的湿度水分含量。
- 光照传感器：用于检测环境中的光照强度。
- 加速度传感器：用于测量物体的加速度。
- 位置传感器：用于测量物体在空间中的位置。
2. 根据测量原理分类：- 电阻型传感器：利用物体电阻值与物理量之间的关系进行测量。
- 电容型传感器：利用物体电容值与物理量之间的关系进行测量。
- 压阻型传感器：利用物体阻值与物理量之间的关系进行测量。
- 磁阻型传感器：利用物体磁阻值与物理量之间的关系进行测量。
- 光电传感器：利用物体与光之间的相互作用进行测量。
三、传感器的应用1. 工业自动化领域：- 温度传感器被广泛用于测量工业过程中的温度，以控制物体的加热或冷却过程。
- 压力传感器用于测量管道中的液体或气体压力，以确保工业过程的正常运行。
- 光照传感器可用于在工业生产线上检测产品的正确定位和识别。
2. 环境监测领域：- PM2.5传感器用于测量空气中的颗粒物含量，以实时监测空气质量。
- 湿度传感器可用于测量土壤湿度，以帮助农民进行精确灌溉。
3. 医疗设备领域：- 心率传感器用于监测患者的心率情况。
- 血糖传感器可用于测量患者的血糖水平。
4. 智能家居领域：- 温度传感器和湿度传感器用于控制智能家居设备，如空调、加湿器等。
- 光照传感器可用于智能家居自动调节照明亮度。
四、未来发展趋势随着物联网技术的发展，传感器在各个领域的应用将越来越广泛。
传感器将更小、更智能化，能够实现更多的功能。
同时，传感器的精度和稳定性也将不断提高，使得测量结果更加准确可靠。
总结：传感器是现代科技发展中不可或缺的重要组成部分。
传感器基础知识
一阶传感器
二阶传感器
⑶ 瞬态响应特性指标
各指标定义如下：
① 时间常数τ 一阶传感器的上升到63.2%所需的时间，称为时
间常数。 ② 延迟时间td 输出达到稳态值的50%所用的时间。
③上升时间tr 输出达到稳态值的90%所用的时间。
⑶ 瞬态响应特性指标
④峰值时间tp 阶跃响应曲线达到第一个峰 值所需时间。
1.1.2 传感器的组成和分类
1．传感器的组成
传感器是由敏感元件、转换元件和测量电路 组成。
2024/2/9
1
直接感受被测量的变化，并输出与被测量成确 定关系的某一物理量的元件。
敏感元件是传感器的核心
2024/2/9
2
转换元件： 将敏感元件输出的物理量转换成 适于传输或测量电信号的元件。
2024/2/9
B、结构型传感器是依靠传感器结构参数的变化实 现信号变换，如：电容式传感器。
2024/2/9
6
1.1.3 传感器基本特性
传感器的基本特性是指系统的输入与输出关系特性， 即传感器系统的输出信号y(t)和输入信号（被测量） x(t)之间的关系，
传感器系统示意图
当传感器的输入信号是常量，不随时间变化 时，其输入输出关系特性称为静态特性。
2) 偏差式测量、零位式测量与微差式测量
3) 等精度测量与非等精度测量 4) 静态测量与动态测量
2024/2/9
45
1.2. 3 检测系统
1、检测系统的构成
检测系统是由被测对象、传感器、数据传输环节、 数据处理环节和数据显示环节构成。 （P9）
2024/2/9
46
1.2. 3 检测系统
检测系统又分：开环检测系统与闭环检测系统
1模块一 智能网联汽车传感器概述
模块一 智能网联汽车传感器概述
2.自动停车中的停车库位检测 自动停车功能需要经历两个阶段：①识别库位；② 倒车入库。 当汽车缓缓驶过库位时，汽车右前方的APA超声波 雷达返回探测距离与时间的关系。通过检测空位长度， 判断当前空间可否入库，右后方的APA超声波雷达用以 做库位的二次验证，如图1-7所示。 3.高速横向辅助 特斯拉Model S在AutoPilot 1.0时代就实现了高速 公路的巡航功能，为了增加高速巡航功能的安全性和舒 适性，特斯拉将用于停车的APA超声波雷达，同时用于 高速巡航时的横向辅助，安装于汽车侧方的APA超声波 雷达用于检测侧方的车道是否有车辆接近。
图1-7 停车库位检测
模块一 智能网联汽车传感器概述
二、毫米波雷达认知
（一）毫米波雷达定义 毫米波雷达，是指工作频率在毫米波频段的探测雷达，外观如图1-8所示。毫米波 （Millimeter Wave，MMW）是波长在1～10mm的电磁波，对应的频率范围为30～ 300GHz。
图1-8 毫米波雷达外观
模块一 智能网联汽车传感器概述
超声波雷达按照探头的工作频率分为三种：40kHz、 48kHz和58kHz探头的超声波雷达。一般来说，工作频率越 高，灵敏度越高，但水平与垂直方向的探测角度就越小，故 一般超声波雷达采用40kHz的探头。
超声波雷达防水、防尘，即使有少量的泥沙遮挡也不影 响，探测范围在0.1～3m之间，且精度较高，因此非常适用 于停车。车载超声波雷达一般安装在汽车的保险杠上方，隐 藏在保险杠的某个位置。
式中：s——目标距离； t——电磁波从雷达发射出去到接收到目标回波的往返时间； c——电磁波传播的速度，即光速。
模块一 智能网联汽车传感器概述
（二）毫米波雷达的分类 （1）毫米波雷达根据工作频段的不同，可以分为24GHz、60GHz、77GHz、79GHz、 120GHz频段的毫米波雷达，其中24GHz和77GHz两种频段用于汽车，如图1-12所示。
声音传感器模块概述
声音传感器模块一、概述声音传感器是用来对周围环境中的声音强度进行检测，可以用来检测声音的强度并与输出电压成正比。
只需要一条模拟传感器专用数据线，就可以与Arduino主控板或传感器扩展板结合使用，非常容易地实现与声音感知相关的互动效果。
二、模块参数图1：模块示意图1、尺寸大小：15mm×25mm。
2、主要芯片：LM358、驻极体话筒。
3、工作电压：DC3.3V～5V。
4、板缘设有固定螺栓孔，方便安装固定。
接口引脚功能三、接口引脚功能三、设计为电子积木接口。
S为模拟信号输出，可以简单用digitalRead来读取判断是否有环境声音，当环境身音超过一定阈值时候读到为高电平，小于某阈值时候读到为低电平；也可以连接到AD输入口作为模拟输入，用analogRead函数简单读取外环境音量。
板标示符号功能说明S模拟信号输出＋DC正极供电输入3.3V～5V－DC负极供电输入四、模块测试可用arduinoIDE自带的例程进行测试。
打开IDE，找到例程AnologInOutSerial，图2：调取例程代码本例程用来读一个模拟传感器的信号值，代码内模拟信号读入端口为A0，只需将声音传感器模块的S端口接到Arduino主控板的A0，并给模块正确接入电源即可。
原代码对模拟信号的读取刷新的太快，建议修改下循环读取时间后编译再下载。
翻到代码末行，找到delay(2)改为delay(200)或delay(1000)。
图3：修改代码打开串口监视器，即可看到Arduino对检测的信号值进行了输出。
图4：模拟信号的检测输出五、配件附配高质量黑红白3P配线！。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
传感器的组成
example
图是一种气体压力传感器的示意图。膜盒2的下半部 与壳体1固接，上半部通过连杆与磁芯4相连，磁芯4置于 两个电感线圈3中，后者接入转换电路5。
膜盒就是敏感元件，其外部与 大气压力相通，内部感受被测压 力，当压力变化时，引起膜盒上 半部移动，即输出相应的位移量。
3、按工作原理分类 传感器的测量原理主要是依据物理学各种定律
和效应以及化学原理和固体物理学理论。 如：根据变电阻的原理，相应的有电位计式、 应变式传感器；
根据变磁原理工作的有电感式、差动变压 器式、电涡流式等传感器。 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。
第一章 第23页
第一章 第6页
任务一 认识传感器
想一想： 手机哪些功能与传感器有关？
序号 功能用途
描述
1 屏幕自由旋转 可以切换手机的横屏与竖屏方向 2 计数器功能 计算出人所移动的步数 3 屏幕自动关屏 通话时屏幕接近耳朵就黑屏 4 自动亮度调节 不同光线时，自动调节手机亮度
第一章 第7页
随着科学技术的发展，人体感官所获取的信息，已经不能 满足日常生活生产的需要。于是，就研制了各种传感器。
1、楼道声光控灯
有声音和晚上的时候，灯 才点亮。
2、电饭锅
锅内温控材料的温度达到 一定温度时，温控开关启 动停止加热。
第一章 第8页
3、电子称 很快称出物体质量。
4、电子温度计 能精确测出人的体温，人 在不同体温时。发射的红 外线强度不同。
第一章 第9页
5、电熨斗 达到一定温度时，自动断电
6、自动门 当人靠近时，自动开门
第一章 第21页
传感器的分类
化学传感器主要是利用把化学物质的成分、浓度等化学量转 换为电学量的敏感元件制成的。
生物型传感器是利用生物体组织的各种生物、化学与物理效 应制成的，如酶传感器、免疫传感器。
目前，传感器已经深入到了日常生活、生产、科学研究、 军事技术等各个领域。
第一章 第22页
传感器的分类
• 传感器是人类通过仪器探知自然界的触角，它的作用与人 的感官相类似。如果将计算机视为识别和处理信息的“大 脑”，将通信系统比作传递信息的“神经系统”，将执行 器比作人的肌体的话，传感器就相当于人的感官。
• 传感器好比人体感官的延长，有人又称“电五官”
传感器技术
通信技术
计算机技术
自动检测系统
采集、转换信息 传递信息
第一章 第16页
传感器的组成
非电量
敏感元件
转换元件
测量电路 电量
辅助电源
转换元件：将敏感元件感受的非电量直接转换为 电量。
并非所有的传感器都包括敏感元件和转换元件 （热敏电阻，压电晶体，热电偶，光电器件）
第一章 第17页
传感器的组成
非电量
敏感元件
转换元件
测量电路 电量
辅助电源
测量电路：将转换元件输出的电量变成便于显示、 传输、记录、控制和处理的有用电量（如电压、电 流、频率等） 测量电路即是信号调节与转换电路——放大器、电 桥、振荡器、阻抗变换器
第一章 第10页
7、话筒 将声音放大后输出。 声波作用在振膜上引 起振动，从而改变两 极板间电容量的变化， 引起极板上电荷 量的
改变，电荷量随时间 变化形成高变电流， 流经电阻R上在两端 产生压降，在经过放 大器输出高变信号 8、自动报警器 车的遥控钥匙
第一章 第11页
9、酒精测试仪 10、自动干手器
电压、电流、电荷、电阻、 电容、电感、电动势、……
(物理量、化学量、生物量)
非电量
传感器 电量
按照一定的规律
第一章 第14页
传感器的定义
第一章 第15页
传感器的组成
非电量
敏感元件
转换元件
测量电路 电量
辅助电源
敏感元件：直接感受被测非电量，并将它转换成易测量 的物理量的预变换装置。
敏感元件也叫变换器、检测器、探测器 弹性元件——敏感元件 也叫弹性敏感元件 （应变片、铂电阻）
处理信息
执行机构
执行
第一章 第5页
传感器技术的作用和地位
构成现代信息技术的三大支柱是： • 传感器技术（信息采集）； • 通信技术 （信息传输）； • 计算机技术（信息处理）；
它们在信息系统中分别起到 “感官”、“神经”和“大脑”的作用。
在利用信息的过程中首先要解决获取准确可靠的 信息，而传感器是获取信息的主要途径和手段。
大家好
1
➢ 在我们日常生活中，使用着各种各样的传感器。 电冰箱的温度传感器; 空调中的温度和湿度传感器; 煤气灶中的煤气泄漏传感器; 电视机中的红外遥控器; 照相机中的光传感器; 汽车中燃料计和速度计等等，不胜枚举。
➢ 传感器给我们的生活带来了很多的便利和帮助
第一章 第2页
➢ 人体器官就是一个天然的 传感器
人们通过五பைடு நூலகம்来感受外界事 物的变化
• 眼（视觉） • 耳（听觉） • 鼻（嗅觉） • 皮肤（触觉） • 舌（味觉）
感知外界信息 → 大脑 → 肌体
第一章 第3页
感官 信息获取
神经 信息传送
大脑 信息处理
肢体 执行
如果把人体看作是一个信息系统的话，那么眼 耳口鼻皮肤等感官就是这个系统的传感器
第一章 第4页
传感器的分类
3、按工作原理分类
① 应变式传感器 ② 电容式传感器 ③ 电感式传感器 ④ 压电式传感器 ⑤ 热电式传感器
……
第一章 第24页
传感器的分类
4、按结构型和物性型分类 结构型 主要是通过机械结构的几何形状或尺寸的变化 将外界被测量转换为相应电阻、电感、电容等物 理量的变化，从而检测出被测量信号。这种传感 器目前应用的最为普遍。 物性型 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。
第一章 第12页
任务二 了解传感器的基本知识 想一想：家里的哪些电子产品与传感器有关呢？ 电子热水器、电视机、冰箱、煤气、炉具、手机、车、麦克风等
第一章 第13页
任务二 了解传感器的基本知识
传感器的定义
传感器是电子器件（测量装置） 传感器是将外界各种非电量转变为电量的电子器件
温度、亮度、重量、流量、 压力、磁场、加速度、……
转换元件是可变电感线圈3， 它把输入的位移量转换成电感的 变化。
第一章 第19页
传感器的分类
1、按被测物理量分类
如：输入量为温度、压力、位移、速度、加速度、
湿度等
加
湿 度 传 感 器
温压位 速速 度力移 度度 传传传 传传 感感感 感感 器器器 器器
第一章 第20页
传感器的分类
物理传感器主要是利用被测物理量变化时，敏感元件的电 学量发生明显变化的特性制成的。