《传感器的基本概念》PPT课件
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传感器ppt课件
汽车电子
总结词
传感器在汽车电子中发挥重要作用，提高车 辆安全性能和驾驶体验。
详细描述
现代汽车中，传感器被广泛应用于发动机控 制、底盘控制、车身控制等系统中。通过使 用传感器，车辆可以实现燃油喷射、点火时 刻控制、刹车防抱死等复杂的功能。同时， 传感器还为驾驶者提供诸如车速、转速、水 温等实时信息，帮助驾驶者更好地掌握车辆
将传感器输出的信号通过数据采集系统进行 采集，并将其转换为计算机能够处理的数字 信号。
数据处理
采集到的数字信号需要进行数据处理，包括 数据分析和处理、数据存储和检索等，以便 得到有用的信息和结果。
04
传感器在自动化中的应用
工业自动化
要点一
总结词
传感器在工业自动化中应用广泛，提高生产效率和产品质 量。
05
传感器的发展趋势与挑战
新材料与新技术的应用
纳米材料
随着纳米材料的发展，传感器正朝着纳米级精度和灵 敏度的方向发展，提高传感器的响应速度和准确性。
新型传感器材料
新型传感器材料如碳纳米管、石墨烯等具有优异的物理 、化学性能，为传感器设计提供了更多的选择和可能性 。
智能化与微型化趋势
智能化
智能化传感器能够通过算法和数据处理技术对感知数据进行处理、分析和解释，提高传感器输出的准确性和可靠 性。
压电式传感器
总结词
高精度、响应快、适合动态测量
详细描述
压电式传感器利用压电效应原理，通过检测压电材料的电压变化来检测物理量，如压力、加速度等。 由于其具有高精度、响应快、适合动态测量等优点，因此在振动、冲击、噪声等测量领域得到广泛应 用。
磁性传感器
总结词
高灵敏度、宽测量范围、易于实现小型化和集成化
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区别
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18
铁磁材料裂纹检测
N
S
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19
三、霍尔接近传感器和接近开关
在霍尔器件背后偏置一块永久磁体，并将它们和相应的处 理电路装在一个壳体内，做成一个探头，将霍尔器件的输 入引线和处理电路的输出引线用电缆连接起来，构成霍尔 接近传感器。 霍尔线性接近传感器主要用于黑色金属的自控计数，黑色 金属的厚度检测、距离检测、齿轮数齿、转速检测、测速 调速、缺口传感、张力检测、棉条均匀检测、电磁量检测、 角度检测等。
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26
❖ (2)电动车到达B点以后进人“弯道区”，沿 圆 弧引导线到达C点。C点下埋有边长为 15cm的正方形薄铁片，要求电动车到达C点 检测到薄铁片后在C点处停车5秒，停车期间 发出断续的声光信息; (3)电动车在光源的引导下，通过障碍区进人 停车区并到达车库。电动车必须在两个障碍 物之间通过且不得与其接触; (4)电动车完成上述任务后应立即停车。停车 后，能准确显示电动车全程行驶时间。
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5
【电涡流传感器应用】
一：电涡流涂层厚度仪
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6
电涡流涂层厚 度仪原理
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7
二、电涡流式通道安全检查门
安检门的内部设置有发射线
圈和接收线圈。当有金属物体通
过时，交变磁场就会在该金属导
体表面产生电涡流，会在接收线
圈中感应出电压，计算机根据感
应电压的大小、相位来判定金属
霍尔接近传感器的外形图
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当磁性物件移近霍尔开关时，开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应 而使开关内部电路状态发生变化，由此识别附近有磁性物体存在，进而 控制开关的通或断。这种接近开关的检测对象必须是磁性物体。 霍尔接 近开关主要用于各种自动控制装置，完成所需的位置控制，加工尺寸控 制、自动计数、各种计数、各种流程的自动衔接、液位控制、转速检测 等等。霍尔开关具有无触电、低功耗、长使用寿命、响应频率高等特点， 内部采用环氧树脂封灌成一体化，所以能在各类恶劣环境下可靠的工作。
传感器的基础知识.ppt
21
3）.随机误差
在同一条件下，多次测量同一被测量，有时 会发现测量值时大时小，误差的绝对值及正、负 以不可预见的方式变化，该误差称为随机误差， 也称偶然误差，它反映了测量值离散性的大小。 随机误差是测量过程中许多独立的、微小的、偶 然的因素引起的综合结果。
存在随机误差的测量结果中，虽然单个测量 值误差的出现是随机的，既不能用实验的方法消 除，也不能修正，但是就误差的整体而言，多数 随机误差都服从正态分布规律。
1.误差产生的因素：1）.粗大误差
明显偏离真值的误差称为粗大误差，也
叫过失误差。粗大误差主要是由于测量人员
的粗心大意及电子测量仪器受到突然而强大
的干扰所引起的。如测错、读错、记错、外
界过电压尖峰干扰等造成的误差。就数值大
小而言，粗大误差明显超过正常条件下的误
差。当发现粗大误差时，应予以剔除。
2021/4/3
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14
2.分辨力：指传感器能检出被测信号
的最小变化量。当被测量的变化小于分 辨力时，传感器对输入量的变化无任何 反应。对模拟式传感器，以最小刻度的 一半所代表的输入量表示；对数字式传 感器，如果没有其他附加说明，可以认 为该表的最后一位数值所代表的输入量 就是它的分辨力。
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……
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四、传感器基本特性
传感器的特性一般指输入、输出特性， 包括：灵敏度、分辨力、线性度、迟滞、 重复性、漂移等。
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11
1.灵敏度 ：
灵敏度是指传感器在稳态下输出变 化值与输入变化值之比，用K 来表示：
K dy y dx x
（1－1）
2021/4Βιβλιοθήκη 312作图法求灵敏度过程
传感器的基本概念课件
学习本课程所需的预备知识 电路基础、电子测量技术、电子线路。 教学提要（重难点）、课程内容、教学要求、实验指
导 传感器的概念以及传感器的基本特性是本章重点。
从传感器的作用开始，逐一介绍了传感器的概念、组 成以及分类，对传感器的基本特性作了详细阐述。
《传感器的基本概念》PPT课件
1.1 传感器的定义
x(t)
h(t)
y(t)
系统分析中的三类问题：
1)当输入、输出是可测量的(已知)，可以通过它们推断系统的传输 特性。 (系统辨识)
2)当系统特性已知，输出可测量，可以通过它们推断导致该输出
的输入量。 (反求)
3)如果输入和系统特性已知，则可以推断和估计系统的输出量。(
预测)
《传感器的基本概念》PPT课件
1). 微分方程 绝大多数传感器都属模拟(连续变化)系列。描述模拟系统的一般方法是采用微分方程。
在实际的模型建立过程中，一般采用线性时不变系统理论描述传感器的动态特性，即 用高阶线性常系数微分方程表示传感器输出量y和输入量x的关系。其通式如下：
式中，y为输出量，x为输入量，ai,bi为常数。 对于复杂的系统，其微分方程的建立求解都是很困难的；但是一旦求解出微分方程的
只要知道Y(S)，X(S)，H(S)三者中任意两者，第三者便可方便地求出。这时 可见，无需 了解复杂系统的具体内容，只要给系统一个激励信号x(t)，便可 得到系统的响应y(t)，系统特性就能被确定。它们可用图(a)框图表示。
对于多环节串、并联组成的传感器，如果各个环节阻抗匹配适当，可忽略相 互间的影。则传感器的等效传递函数可按下列代数方式求得：
压力传感器的外形及内部结构
《传感器的基本概念》PPT课件
被测量通过敏感元件转换后，再经传感元 件转换成电参量
导 传感器的概念以及传感器的基本特性是本章重点。
从传感器的作用开始，逐一介绍了传感器的概念、组 成以及分类，对传感器的基本特性作了详细阐述。
《传感器的基本概念》PPT课件
1.1 传感器的定义
x(t)
h(t)
y(t)
系统分析中的三类问题：
1)当输入、输出是可测量的(已知)，可以通过它们推断系统的传输 特性。 (系统辨识)
2)当系统特性已知，输出可测量，可以通过它们推断导致该输出
的输入量。 (反求)
3)如果输入和系统特性已知，则可以推断和估计系统的输出量。(
预测)
《传感器的基本概念》PPT课件
1). 微分方程 绝大多数传感器都属模拟(连续变化)系列。描述模拟系统的一般方法是采用微分方程。
在实际的模型建立过程中，一般采用线性时不变系统理论描述传感器的动态特性，即 用高阶线性常系数微分方程表示传感器输出量y和输入量x的关系。其通式如下：
式中，y为输出量，x为输入量，ai,bi为常数。 对于复杂的系统，其微分方程的建立求解都是很困难的；但是一旦求解出微分方程的
只要知道Y(S)，X(S)，H(S)三者中任意两者，第三者便可方便地求出。这时 可见，无需 了解复杂系统的具体内容，只要给系统一个激励信号x(t)，便可 得到系统的响应y(t)，系统特性就能被确定。它们可用图(a)框图表示。
对于多环节串、并联组成的传感器，如果各个环节阻抗匹配适当，可忽略相 互间的影。则传感器的等效传递函数可按下列代数方式求得：
压力传感器的外形及内部结构
《传感器的基本概念》PPT课件
被测量通过敏感元件转换后，再经传感元 件转换成电参量
认识传感器ppt课件
分辨力越小，表明传感器检测非电量的能力越 强，分辨力的高低从某个侧面反映了传感器的 精度。
（4）迟滞 迟滞反映传感器正向特性与反向特性不一致的
程度。产生这种现象的原因是由于传感器的机 械部分不可避免地存在间隙、摩擦及松动。
图1-12 迟滞特性
（5）重复性
重复性是指传感器输入量按同一方向作全量程连续 多次测量时所得输出-输入特性曲线不重合的程度。 它是反映传感器精密度的一个指标，产生的原因与迟 滞性基本相同，重复性越好，误差越小。
（a） 雷达波探测器 外热成像生命探测仪
（b） 视频探测器 （c） 音频探测器 （d） 红 图1-6 生命探测设备
4．农业生产中使用的传感器
图1-7 塑料大棚
5．汽车中使用的传感器
图1-8 汽车中使用的部分传感器
二、传感器的概念与定义
1．传感器的概念 传感器是一种能把特定被测量的信息按
一定规律转换成某种可用信号并输出的器件或 装置，以满足信息的传输、处理、记录、显示 和控制等要求。
2．传感器的动态特性
传感器要检测的输入信号是随时间而变化的。 传感器应能跟踪输入信号的变化，这样才能获 得正确的输出信号；如果输入信号变化太快， 传感器就可能跟踪不上，这种跟踪输入信号的 特性就是传感器的响应特性，即为动态特性。 表征传感器动态特性的主要参数有响应速度、 频率响应。
（1）响应速度
是将感受的被测的量转换成电信号的部分。
将电信号转换为便于显示、记录、处理和控制
的有用电信号。有用电信号有很多形式，如电
压、电流、频率等。随着科学技术的发展，输
出信号将来也可能是光信号或其他的信号。
传感器的特性有
和
之分。
主要有线性度、灵敏度、分辨力和迟滞、重复
（4）迟滞 迟滞反映传感器正向特性与反向特性不一致的
程度。产生这种现象的原因是由于传感器的机 械部分不可避免地存在间隙、摩擦及松动。
图1-12 迟滞特性
（5）重复性
重复性是指传感器输入量按同一方向作全量程连续 多次测量时所得输出-输入特性曲线不重合的程度。 它是反映传感器精密度的一个指标，产生的原因与迟 滞性基本相同，重复性越好，误差越小。
（a） 雷达波探测器 外热成像生命探测仪
（b） 视频探测器 （c） 音频探测器 （d） 红 图1-6 生命探测设备
4．农业生产中使用的传感器
图1-7 塑料大棚
5．汽车中使用的传感器
图1-8 汽车中使用的部分传感器
二、传感器的概念与定义
1．传感器的概念 传感器是一种能把特定被测量的信息按
一定规律转换成某种可用信号并输出的器件或 装置，以满足信息的传输、处理、记录、显示 和控制等要求。
2．传感器的动态特性
传感器要检测的输入信号是随时间而变化的。 传感器应能跟踪输入信号的变化，这样才能获 得正确的输出信号；如果输入信号变化太快， 传感器就可能跟踪不上，这种跟踪输入信号的 特性就是传感器的响应特性，即为动态特性。 表征传感器动态特性的主要参数有响应速度、 频率响应。
（1）响应速度
是将感受的被测的量转换成电信号的部分。
将电信号转换为便于显示、记录、处理和控制
的有用电信号。有用电信号有很多形式，如电
压、电流、频率等。随着科学技术的发展，输
出信号将来也可能是光信号或其他的信号。
传感器的特性有
和
之分。
主要有线性度、灵敏度、分辨力和迟滞、重复
传感器介绍PPT课件
原理。
例题：（新教材 2003天津理综）如图，当电键K断开时，用光
子能量为的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零。合上电键，
调节滑线变阻器，发现当电压表读数小于时，电流表读数仍不为零；
当电压表读数大于或等于时，电流表读数为零。由此可知阴极材料
的逸出功为 (
)
A
A. 1.9eV B. 0.6eV
解：反向截止电压为，
解：a=2kS/m
10
0
10
∴ S=ma/2k
U=U0 Rx / R = U0 S / L
P
=maU0 / 2kL
U
=mU0 a / 2kL∝a
U0
（3）测 力
例题：（风力测定仪）如图所示为一种测定风作用力的仪器原
理图，图中P为金属球，悬挂在一细长裸金属丝下面，O是悬挂点， R0是保护电阻，CD是水平放置的光滑电阻丝，与悬挂小球的细金 属丝始终保持良好接触，无风时细金属丝与电阻丝在C点接触，此 时电路中的电流为I，有风时细金属丝将偏转一角度θ（θ与风力大 小有关），细金属丝与电阻丝在C/点接触，已知风力方向水平向左， OC=h，CD=L，球的质量为M，电阻丝单位长度的电阻为k，电源 内电阻和细金属丝电阻均不计，金属丝偏转θ角时，电流表的示数
1、干簧管 是一种能感知磁场的传感器 2、光敏电阻 电阻随光照的增强而减小 （半导体材料） 3、热敏电阻 一般随温度升高电阻减小 （半导体材料） 4、金属热电阻 温度升高电阻增大 5、电容式位移传感器 6、霍尔元件
如图所示，R1为定值电阻，R2为热敏电阻， L为小灯泡，当温度降低时（ C ）
A、R1两端的电压增大 B、电流表的示数增大 C、小灯泡的亮度变强 D、小灯泡的亮度变弱
传感器的基本概念
的传感器。
基本物理量 线位移 位移 角位移 线速度 速度 角速度 加速度 力 时间 光
派生物理量 长度、厚度、应变、振动、磨损、不平度 旋转角、偏转角、角振动等 速度、振动、流量、动量等
转速、角振动等 线加速度 振动、冲击、质量等 角加速度 角振动、扭矩、转动惯量等 压力 重量、应力、力矩等 频率 周期、记数、统计分布等 热容量、气体速度、涡流等 光通量与密度、光谱分布等
温 度
四、 按能量的关系分类：根据能量观点
分类，可将传感器分为有源传感器
和无源传感器两大类。 有源传感器是将非电能量转换为电能 量，称之为能量转换型传感器，也称换能 器。通常配合有电压测量电路和放大器。
如:压电式、热电式、电磁式等。
无源传感器又称为能量控制型传感器。 被测非电量仅对传感器中的能量起控制 或调节作用。所以必须具有辅助能源(电 能)。
y
H n S
则： H S H1 S H 2 S H p S
（ 6） 1
21
对于较为复杂的系统，可以将其看作是 一些较为简单系统的串联与并联。 若传感器由r个环节串联而成
x
H1 S
H 2 S
H n S
y
则：H S H1 S H 2 S H r S
式中，a0、a1、…, an, b0、b1、…., bm是与传感器的结构特性有关 的常系数。
被测
非电量
敏感 元件
有用
非电量
转换 元件
有用 电量
信号调节 电路
电 量
辅助电路
图1-1 一般传感器组成框图
3
敏感元件：直接感受被测非电量并按 一定规律转换成与被测量有确定关系 的其它量的元件。 转换元件：又称变换器。能将敏感元 件感受到的非电量直
基本物理量 线位移 位移 角位移 线速度 速度 角速度 加速度 力 时间 光
派生物理量 长度、厚度、应变、振动、磨损、不平度 旋转角、偏转角、角振动等 速度、振动、流量、动量等
转速、角振动等 线加速度 振动、冲击、质量等 角加速度 角振动、扭矩、转动惯量等 压力 重量、应力、力矩等 频率 周期、记数、统计分布等 热容量、气体速度、涡流等 光通量与密度、光谱分布等
温 度
四、 按能量的关系分类：根据能量观点
分类，可将传感器分为有源传感器
和无源传感器两大类。 有源传感器是将非电能量转换为电能 量，称之为能量转换型传感器，也称换能 器。通常配合有电压测量电路和放大器。
如:压电式、热电式、电磁式等。
无源传感器又称为能量控制型传感器。 被测非电量仅对传感器中的能量起控制 或调节作用。所以必须具有辅助能源(电 能)。
y
H n S
则： H S H1 S H 2 S H p S
（ 6） 1
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对于较为复杂的系统，可以将其看作是 一些较为简单系统的串联与并联。 若传感器由r个环节串联而成
x
H1 S
H 2 S
H n S
y
则：H S H1 S H 2 S H r S
式中，a0、a1、…, an, b0、b1、…., bm是与传感器的结构特性有关 的常系数。
被测
非电量
敏感 元件
有用
非电量
转换 元件
有用 电量
信号调节 电路
电 量
辅助电路
图1-1 一般传感器组成框图
3
敏感元件：直接感受被测非电量并按 一定规律转换成与被测量有确定关系 的其它量的元件。 转换元件：又称变换器。能将敏感元 件感受到的非电量直
传感器基础知识PPT课件
精度等级以一系列标准百分比数值分档表示。 代表传感器测量的最大允许误差，即相对误差。
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10
4. 灵敏度：灵敏度是指传感器输出的
变化 量与引起该变化量的输入变化 量之比，如下图所示。
s y x
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.
11
灵敏度表征传感器对输入量变化的反应能力
(a) 线性传感器
(b) 非线性传感器
二阶传感器的固有频率ωn表征了其动态特性。
.
35
1.1.4 传感器的命名、代号和图形符号
1.传感器的命名
传感器的全称应由“主题词+四级修饰语”组成，即 主题词 —— 传感器 一级修饰语 —— 被测量，包括修饰被测量的定语。 二级修饰语 —— 转换原理，一般可后缀以“式”字。 三级修饰语 —— 特征描述，指必须强调的传感器结构、性能、材料特
和快速地测得非电量的技术。
(2)非电量电测量技术优点：
测量精度高、反应速度快、能自动连续地进行测 量、可以进行遥测、便于自动记录、可以与计算 机联结进行数据处理、可采用微处理器做成智能
仪表、能实现自动检测与转换等。
.
43
酒精测试仪
呼气管
.
44
电子湿度计模块
封装后的外 形
.
45
1.2.2 测量方法
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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
开环检测系统：
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1.2. 3 检测系统
闭环检测系统 ：
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1.2. 4 测量误差及数据处理
第1章 传感器的基本概念ppt课件
关系。在不考虑迟滞、蠕变、不稳定性等因素的情况下，其静 态特性可用下列多项式代数方程表示：
y a 0 a 1 x a 2 x 2 a n x n
式中 x——输入量； y——输出量；a 0 ——零位输出；
a 1——传感器线性灵敏度（传感器输出的变化量 y与
引起该变化量的输入变化量 x之比即为其静态 灵敏度），常用 K或S表示；
（5）智能化 对外界信息具有检测、数据处理、逻辑判断、 自诊断和自适应能力的集成一体化多功能传感器，这种传感 器具有与主机互相对话的功能，可以自行选择最佳方案，能 将已获得的大量数据进行分割处理，实现远距离、高速度、 高精度传输等。
1.4 传感器的数学模型概述
1.4.1 静态模型 静态模型是指在输入信号不随时间变化时传感器输入输出
给定量 （篮圈位置）
比较器
控制器 （大脑）
控制量
执行器 （投掷力）被控对象
（手）
（篮球）
检测装置 （眼睛）
图1-1 投篮控制原理结构框图
被控量 （篮球位置）
其中眼睛能感知篮球的位置，并将这个位置信息传给大脑， 因此眼睛就是我们人体的一种传感器件。
1.1 传感器的定义与组成
1.1.1 传感器定义 国家标准（GB7665-87）中传感器（Transducer/
无源传感器，又称能量控制型传感器，在信息变化过程中，传 感器将从被测对象获取的信息能量用于调制或控制外部激励源， 使外部激励源的部分能量载运信息而形成输出信号，这类传感 器必须由外部提供激励源，如电阻式、电感式、电容式等传感 器都属于这一类传感器。
1.3 传感器的发展趋势
（1）开发新型传感器 出具有新原理的新型物性型传感器件，这是发展高性能、
Sensor）的定义是：能够感受规定的被测量，并按照 一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。
y a 0 a 1 x a 2 x 2 a n x n
式中 x——输入量； y——输出量；a 0 ——零位输出；
a 1——传感器线性灵敏度（传感器输出的变化量 y与
引起该变化量的输入变化量 x之比即为其静态 灵敏度），常用 K或S表示；
（5）智能化 对外界信息具有检测、数据处理、逻辑判断、 自诊断和自适应能力的集成一体化多功能传感器，这种传感 器具有与主机互相对话的功能，可以自行选择最佳方案，能 将已获得的大量数据进行分割处理，实现远距离、高速度、 高精度传输等。
1.4 传感器的数学模型概述
1.4.1 静态模型 静态模型是指在输入信号不随时间变化时传感器输入输出
给定量 （篮圈位置）
比较器
控制器 （大脑）
控制量
执行器 （投掷力）被控对象
（手）
（篮球）
检测装置 （眼睛）
图1-1 投篮控制原理结构框图
被控量 （篮球位置）
其中眼睛能感知篮球的位置，并将这个位置信息传给大脑， 因此眼睛就是我们人体的一种传感器件。
1.1 传感器的定义与组成
1.1.1 传感器定义 国家标准（GB7665-87）中传感器（Transducer/
无源传感器，又称能量控制型传感器，在信息变化过程中，传 感器将从被测对象获取的信息能量用于调制或控制外部激励源， 使外部激励源的部分能量载运信息而形成输出信号，这类传感 器必须由外部提供激励源，如电阻式、电感式、电容式等传感 器都属于这一类传感器。
1.3 传感器的发展趋势
（1）开发新型传感器 出具有新原理的新型物性型传感器件，这是发展高性能、
Sensor）的定义是：能够感受规定的被测量，并按照 一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。
传感器基础知识课件
能力。
分辨率
分辨率是指传感器能够检测到的最 小输入变化量。分辨率越高，传感 器能够检测到的信号越微弱。
交叉灵敏度
交叉灵敏度是指传感器对非测量方 向的输入变化的敏锐程度。交叉灵 敏度会影响传感器的测量精度和稳 定性。
分辨率
绝对分辨率
绝对分辨率是指传感器能够检测 到的最小输入变化量。绝对分辨 率反应了传感器对微弱信号的检
新技术
新兴技术如物联网、人工智能等正在与传感器技术深度融会，推动传感器向智能化、网络化方向发展 。
微型化与集成化
微型化
随着微纳加工技术的进步，传感 器正变得越来越微型化，这使得 传感器能够应用于更广泛的领域 ，如生物医疗、环境监测等。
集成化
将多个传感器集成到一个芯片上 ，实现多参数、多功能的测量， 有助于提高传感器的测量效率和 精度。
环境稳定性
环境稳定性是指传感器在不同环境条件下（如温度、湿度 、压力、振动等）的性能表现。环境稳定性是衡量传感器 在不同工作环境下性能稳定性的重要指标。
重复性
重复性是指传感器在相同条件下重复测量同一物理量时， 其输出值的一致程度。重复性是衡量传感器测量精度的重 要指标。
响应时间
响应时间
响应时间是指传感器从接收到输入信号到产生相应输出信号所需 的时间。响应时间是衡量传感器快速响应能力的重要指标。
工作原理
转换机制
传感器的工作原理是将输入的信号转换成电信号。例如，电阻式传感器通过改 变电阻值来测量压力或温度；光电传感器则利用光电效应将光信号转换成电信 号。
放大与调节
传感器内部通常包含放大器和调节器，用于放大和调节转换后的电信号，以便 进行后续处理和测量。
传感器在日常生活中的应用
01
分辨率
分辨率是指传感器能够检测到的最 小输入变化量。分辨率越高，传感 器能够检测到的信号越微弱。
交叉灵敏度
交叉灵敏度是指传感器对非测量方 向的输入变化的敏锐程度。交叉灵 敏度会影响传感器的测量精度和稳 定性。
分辨率
绝对分辨率
绝对分辨率是指传感器能够检测 到的最小输入变化量。绝对分辨 率反应了传感器对微弱信号的检
新技术
新兴技术如物联网、人工智能等正在与传感器技术深度融会，推动传感器向智能化、网络化方向发展 。
微型化与集成化
微型化
随着微纳加工技术的进步，传感 器正变得越来越微型化，这使得 传感器能够应用于更广泛的领域 ，如生物医疗、环境监测等。
集成化
将多个传感器集成到一个芯片上 ，实现多参数、多功能的测量， 有助于提高传感器的测量效率和 精度。
环境稳定性
环境稳定性是指传感器在不同环境条件下（如温度、湿度 、压力、振动等）的性能表现。环境稳定性是衡量传感器 在不同工作环境下性能稳定性的重要指标。
重复性
重复性是指传感器在相同条件下重复测量同一物理量时， 其输出值的一致程度。重复性是衡量传感器测量精度的重 要指标。
响应时间
响应时间
响应时间是指传感器从接收到输入信号到产生相应输出信号所需 的时间。响应时间是衡量传感器快速响应能力的重要指标。
工作原理
转换机制
传感器的工作原理是将输入的信号转换成电信号。例如，电阻式传感器通过改 变电阻值来测量压力或温度；光电传感器则利用光电效应将光信号转换成电信 号。
放大与调节
传感器内部通常包含放大器和调节器，用于放大和调节转换后的电信号，以便 进行后续处理和测量。
传感器在日常生活中的应用
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[课件]第一讲 传感器的基本概念PPT
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传感器原理与应用
• 传感器在各个领域中的需要量
13
传感器原理与应用
• 传感器的作用
涵盖
吃穿用、农轻重、海陆空
(1)是产品检验和质量控制的重要手段 (2)安全经济运行监测方面不可缺少 (3)与自动控制技术密不可分 (4)传感器发展推动科学技术的进步
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传感器原理与应用
• 传感器的作用
未来世界是个充满传感器的世界，还会有： 智能房屋（自动识别主人，太阳能提供能源） 智能衣服（自动调节温度） 智能公路（自动记录公路的压力、温度、车流量） 智能汽车（无人驾驶、卫星定位） 智能……
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传感器原理与应用
传感器是获取自然领域中信息的主要途径与手段。
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传感器原理与应用
• 传感器的功用
现代信息技术的三大支柱： 传感检测技术 采集 通讯技术 传输 计算机技术 处理
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。
传感器原理与应用
第一讲 传感器的基本概 念
传感器原理与应用
课程概述
• 本门课程的特点：
1、是一门专业基础课
2、课程具有较强实践性
3、课程涉及的知识面广 4、是一门工程性、应用性都非常强的课程
2
传感器原理与应用
课程概述
• 课程的内容
传感器的基础知识(第一章/讲） 电阻式传感器（第二章/讲） △
角度 位移 速度 压力 温度 湿度 声强 光照 磁场 电压 传感器 电流 电阻 电容
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传感器原理与应用
传感器原理与应用
• 传感器在各个领域中的需要量
13
传感器原理与应用
• 传感器的作用
涵盖
吃穿用、农轻重、海陆空
(1)是产品检验和质量控制的重要手段 (2)安全经济运行监测方面不可缺少 (3)与自动控制技术密不可分 (4)传感器发展推动科学技术的进步
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传感器原理与应用
• 传感器的作用
未来世界是个充满传感器的世界，还会有： 智能房屋（自动识别主人，太阳能提供能源） 智能衣服（自动调节温度） 智能公路（自动记录公路的压力、温度、车流量） 智能汽车（无人驾驶、卫星定位） 智能……
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传感器原理与应用
传感器是获取自然领域中信息的主要途径与手段。
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传感器原理与应用
• 传感器的功用
现代信息技术的三大支柱： 传感检测技术 采集 通讯技术 传输 计算机技术 处理
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。
传感器原理与应用
第一讲 传感器的基本概 念
传感器原理与应用
课程概述
• 本门课程的特点：
1、是一门专业基础课
2、课程具有较强实践性
3、课程涉及的知识面广 4、是一门工程性、应用性都非常强的课程
2
传感器原理与应用
课程概述
• 课程的内容
传感器的基础知识(第一章/讲） 电阻式传感器（第二章/讲） △
角度 位移 速度 压力 温度 湿度 声强 光照 磁场 电压 传感器 电流 电阻 电容
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传感器原理与应用
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§3.1.3 传感器的发展趋势
发展趋势 三新
四化
传感器的“三新四化”发展趋势是相互交叉、渗透 和相辅相成的。事实上，这远远不能完全描述传感器 的前景。虽然传感器只是一个小小的装置，但它涉及 的学科非常广泛，如物理、化学、生物、医学、电子， 材料、工艺等等。随着在任何一个领域中研究的深入， 都会对传感器的发展起到推进作用。
第3章 常用传感器的工作原理
被测对象 传感器
信号 调理 电路
分析 与记 录装置
传感器在检测系统中处于前端，它的性能如何将 直接影响整个系统的工作状态与质量。传感器在信 息社会中的作用非同一般。
第3章 常用传感器的工作原理
传
光
感 器 的 基 本 概 念
电 阻 式 传 感 器
电 容 式 传 感 器
学习内容
§3.1.2 传感器的基本组成
转换元件
F
敏感元件
应变效应：金属导体或半 导体在受到外力作用时会 产生相应的应变，其电阻 也会随之发生变化。
§3.1.2 传感器的一般构成
转换元件
应变片电阻改变
敏感元件
膜片形变（应变）
压力作用
应变式压力传感器结构简图
§3.1.2 传感器的一般构成
被测信息 敏感元件
▪ 网络传感器
将网络接口芯片与智能传感器集成起 来并使通信协议固化到智能传感器的ROM中时， 就产生了网络传感器。
智能压力网络 传感器
IC总线 数字温 度传感
器
§3.1.3 传感器的发展趋势
三新
新材料、新工艺、新效应：
目前发展最迅速的新材料是：半导体、陶 瓷、光导纤维、磁性材料和“智能材料”， 使众多非电量的测量成为可能。
振动传感器 霍尔元件
集成化、多维化、多功能化和智能化
四化
将传感器、微处理器和信号处理电路集成 在同一芯片上，结构一般是三维器件，即 立体器件。目前该类传感器正在起飞。
21世纪是信息时代，而传 感器技术是信息技术的源 头技术，其应用遍及当今
社会的任何一个角落
20世纪80年 代日本急需 发展的十大 技术之首 美国专家称： 20世纪80年代 是传感器时代
我国在20世纪80年 代，利用863高新 技术计划，开发了 一系列“高、精、
尖”的传感器
§3.1.1 传感器的重要性
三 大
通信技术
神经系统
支 柱
技
术
传感器技术
被誉称为“电
五官”,是人类
五官的补充和
扩展
§3.1 传感器的基本概念
学习内容
• 传感器的定义 • 传感器的基本组成 • 传感器的分类 • 传感器的性能参数及要求 • 传感器的标定与校准
§3.1.1 传感器的定义
• 广义上说：能感知某一物理量、化学量、生物量等的信息， 并能按一定规律将其转化为可以加以利用的信息的装置。
ensor）相结合，产生了具有一定数据处理能力，并 能自检、自校、自补偿的新一代传感器——智能传 感器（Intelligent Sensor或Smart Sensor），智能传感器的出 现给传统工业测控带来了巨大的进步，在工业生产 、国防建设和其他科技领域发挥着重要的作用。
振动传感 器
§3.1.3 传感器的发展趋势
转换元件
信号调理电路 输出信息
有些被测非电量 可以直接被变换 为电量，这时候 传感器中的敏感 元件和转换元件 就合二为一了。
辅助电源
有些国家和有些学科 领域，将传感器称为变换
器、探测器或换能器等
§3.1.3 传感器的分类
1)按信号变换的特征分类
物性型:依靠敏感元件材料本身物理性质的变化 来实现信号变换.如:水银温度计。 结构型:依靠传感器结构参数的变化实现信号转 变。例如:电容式和电感式传感器
§3.1.3 传感器的分类
5)按测量方式分类
接触式:接触式传感器与被测物体接触，如:电阻应变式 传感器和压电式传感器。 非接触式:非接触式传感器与被测物体不接触。如:光电 式传感器和红外线传感器等。
6)按输出信号的形式分类
模拟式:模拟式传感器输出信号是连续变化的模拟量。如: 电容式传感器。 数字式:数字式传感器输出的信号是数字量。如:光栅。
2)按用途分类
力传感器、加速度传感器、温度传感器、流量传感器等
3)按工作的物理基础分类
电气式传感器、光学式传感器、机械式传感器等
§3.1.3 传感器的分类
4)按能量关系分类
无源传感器:无源传感器本身不能换能，被测非电量仅 对传感器中的能量起控制或调节作用，所以必须具有辅 助能源，故又称为能量控制型传感器。例如:电阻式、 电容式和电感式传感器都属于此类传感器。 有源传感器:有源传感器能将非电能量转换为电能量， 也称为能量转换型传感器。通常配有电压测量和放大电 路。例如:光电式传感器、热电式传感器。
嵌入式计算机
智能压力网络 传感器
智能传感器 是将传感器与微 型计算机集成在 一块芯片上，其 主要特征是将敏 感技术和信息处 理技术相结合， 使其除了具有感 I温C度总传线感数知具器字的有本认能知外能，力还。
§3.1.3 传感器的发展趋势
▪ 智能传感器 微处理器（Microprocessor）与传统传感器（Dumb S
家用电器
电子体温 计
烟雾报警 器
酒精测试 计
麦克 风
条形码识别 器
§3.1.1 传感器的重要性
机械手
§3.1.2 传感器的基本组成
被测信息 敏感元件
转换元件
信号调理电路 输出信息
辅助电源
通常传感器由敏感元件和转换元件 组成。其中敏感元件(Sensing elem ent)是指传感器中能直接感受被测 量的部分；转换元件(Transition e lement)是指传感器中能将敏感元件 输出量转换为适于传输和测量的电
• 狭义上说：传感器就是能感知被测量，并能按一定规律将其 转化为电量的装置。
物理量
电量
• 根据中华人民共和国国家标准(GB7665.87)《传感器通用术 语》，传感器(Transducer/Sensor)的定义是：能感受规定 的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置 。
§3.1.1 传感器的重要性
电
感 式 传 感 器
电 涡 流 式 传 感 器
压 电 式 传 感 器
磁 电 式 传 感 器
光
热 电 式 传 感
电 式 传 感 器
器
霍 尔 式 传 感 器
纤 式 传 感 器
§3.1 传感器的基本概念
传感器是IT时代三 大支柱技术之一。 （IT行业人士）
§3.1 传感器的基本概念
IT
行
计算机技术
业
பைடு நூலகம்
的