《传感器概述》PPT课件 (2)

1.1.4 传感器的命名方法及代号
2. 传感器代号标记 1）传感器代号的构成：主称+被测量+转换原理+序号 （1）主称：C（传感器） （2）被测量：Y（压力） （3）转换原理：CY(差压式)、DR（电容） （4）序号：设计特征、性能参数 2）传感器代码标记示例： （1）压阻式压力传感器：C-Y-YZ-2.5 （2）霍尔式电流传感器：C-DL-HE-1200 （3）氢离子活度传感器：C-（H+）-12
电压
霍耳元件；力、压力、 Si，Ge，GaAs，InAs 位移传感器
光电式 光电效应
电流电压 各种光电器件；位移、 Si，CdS等，参见光电式
振动、转速传感器
传感器
光弹性效应
折射率 压力、振动传感器
温度 热电式 塞贝克效应
电压
热电偶
压电式 热型
约瑟夫逊效应 热释电效应 正、逆压电效应 热磁效应
噪声电压 绝对温度计
1.1.1 传感器的定义及组成
传感器组成：敏感元件＋转换元件
• 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 • 传感器输出信号一般都很微弱，需要有信号调理与转换电路
被测量 敏感元件
转 换 元件
信 号 调理 转 换 电路
传感器原理及工程应用
第 1 章 传感器检测技术概论
第 1 章 传感器检测技术概论
本章要求：
• 传感器的组成及分类 • 传感器的静态特性：线性度、灵敏度、迟滞、重复性和漂移。 • 传感器的动态特性：时间常数τ 对一阶传感器动态性能的影响，固有频率
ωn和阻尼比ξ对二阶传感器动态性能的影响；
第 1 章 传感器检测技术概论
辅 助 电源
1.1.2（5）传感器的基础效应
传感器利用了诸多的效应（物理效应、化学效应和生物效应）将被 测量变换成电量。
检测 类 型 对象
所利用的效应 输出信号 传感器或敏感元件举例
主要材料
光 量子型
光导效应
电阻
光敏电阻
可见光：CdS，CdSe， α－Si：H
光生伏特效应
电流、电
光敏二极管、
压 光敏三极管、光电池
压
器
聚酰亚胺
1.1.3 传感器的分类
传感器的分类方法： • 按照工作机理：物理效应、化学效应、生物效应 • 按照构成原理：结构型、物性型 • 按照能量转换：能量转换型、能量控制型 • 按照工作原理：应变式、电容式、压电式、磁电式、热电式 • 按照被测参数：温度、压力、位移、速度 • 按照使用材料：金属、半导体、光纤、陶瓷、高分子材料 • 按照输出信号：模拟式、数字式 • 按照空间关系：接触式、非接触式
磁光克尔效应 放 光电式 放射性效应 射 线 量子型 PN结光生伏特效
应 肖特基效应 湿度 电阻型 吸附效应
电容型 吸附效应
电压
霍耳元件
Si，Ge．GaAs，InAs
霍耳IC，MOS霍耳IC
Si
电阻
磁阻元件
Ni-Co合金，InSb，lnAs；
电流
PINHale Waihona Puke Baidu极管，磁敏晶体管 Ge
噪声电压
偏振光面 偏转
超导量子干涉器件 (SQUID)
光纤传感器
Pb,Sn,Nb-Ti YAG，EuO,MnBi MnBi
光强电流 光纤射线传感器
加钛石英
电脉冲 电流
射线敏二极管，PIN二极 Si，Ge，渗Li的Ge，Si 管
肖特基二极管
Au-Si
电阻，电 金属氧化物湿敏传感器 LiCl，MgCr2O4-TiO2， 导率
电容,电 有机，高分子湿敏传感 醋酸丁酸，聚苯乙烯、
结论：先从工作原理出发，了解各种各样传感器，应着重于如何合 理选择和使用传感器。
1.1.4 传感器的命名方法及代号
1. 传感器的命名方法 1）命名法的构成：主题词+四级修饰语 （1）主题词-----传感器 （2）第一级修饰语-----被测量：压力，温度，频率， （3）第二级修饰语-----转换原理：电容式、电感式、压电式 （4）第三级修饰语-----特征描述：K型热电偶、J型热电偶 （5）第四级修饰语-----主要技术指标：量程、精度、灵敏度 2）命名法规范： （1）题目中的用法-----索引检索：传感器，位移，应变式，100mm （2）正文中的用法-----技术文件：100mm应变式位移传感器 （3）修饰语的省略-----可视情况省略：位移传感器
电荷
驻极体温敏元件
电压频率 声表面波温度传感器
电场
Nernst红外探测器
Pt-PtRh10，NiCr-NiCu， Fe-NiCu 超导体 PbTiO3,PVF2,TGS,LiTaO3 石英 热敏铁氧体，磁钢
1.1.2（5）传感器的基础效应
磁 磁电式 霍耳效应
磁阻效应
约瑟夫逊效应 光电式 磁光法拉第效应
1.1 传感器的基本概论 1.2 传感器的基本特征 1.3 传感器的技术性能指标及改善途径
1.1.1 传感器的定义及组成
• 传感器定义：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
• 传感器输出信号：通常是电量，它便于传输、转换、处理、显示等。 电量有很多形式，如电压、电流、电容、电阻等，输出信号的形式由 传感器的原理确定。
红外：PbS，InSb Si，Ge，InSb(红外)
光电子发射效应
电流
肖特基光敏二极管 光电管，光电倍增管
Pt-Si Ag－O－Cs，Cs－Sb
热型
约瑟夫逊效应 热释电效应
电压 电荷
红外传感器
红外传感器，红外摄像 管
超导体 BaTiO3
1.1.2（5）传感器的基础效应
机 电阻式 电阻应变效应
械 量
压阻效应
压电式 压电效应
电阻 电压
金属应变片 半导体应变片 压电元件
康铜，卡玛合金 Si，Ge，GaP，InSb 石英,压电陶瓷,PVDF
正、逆压电效应 频率
声表面波传感器
石英，ZnO+Si
压磁式 磁致伸缩效应， 压磁效应
感抗， 电压
压磁元件；力、扭矩、 硅钢片，铁氧体，坡莫
转矩传感器
合金
磁电式 霍耳效应
1.2 传感器的基本特性
1.2.1 传感器的静态特性 1.2.2 传感器的动态特性
1.2.1 传感器的静态特性
传感器的静态特性:指被测量的值处于稳定状态时的输出与输入的关 系 • 被测量是一个不随时间变化，或随时间变化缓慢的量，可以只考虑 其静态特性，如空气温度、空气压力 • 对静态特性而言，传感器的输入量 x 与输出量 y 之间的关系与时 间量无关，通常可用一个多项式表示：