传感器技术基础知识
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能量控制型:从外部供给能量并由被测量控制外部 供给能量的变化.例如:电阻应变片.
4)按敏感元件与被测对象之间的能量关系:
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.
5.传感器的命名 由主题词加四级修饰语构成。 主题词——传感器； 第一级修饰语——被测量，包括修饰被测量的定 语； 第二级修饰语——转换原理，一般可后续以“式” 字； 第三级修饰语——特征描述，指必须强调的传感 器结构、性能、材料特征、敏感元件及其它必要 的性能特征，一般可后续以“型”字； 第四级修饰语——主要技术指标（量程、精确度、 灵敏度等）。
1 2
ΔH max
Et
m 100% YFS
0
xmax
5. 重复性 重复性是指传感器在检测同一物理量时每次测量的 不一致程度，也叫稳定性。重复性的高低与许多随机因 素有关，也与产生迟滞的原因相似，它可用实验的方法 来测定。
1.1.3 传感器的发展方向 当今，传感器技术的主要发展动向，一是开展基
础研究，重点研究传感器的新材料和新工艺；二是实 现传感器的智能化。三是向集成化方向发展，传感器 集成化的一个方向是具有同样功能的传感器集成化。 从而使对一个点的测量变成对一个平面和空间的测量。 例如。利用电荷耦合器件形成的固体图像传感器来进 行的文字和图形识别 。
声: 声压,噪声. 磁: 磁通,磁场. 温度: 温度,热量,比热. 光： 亮度，色彩
2)按工作原理分类: 机械式,电气式,光学式，流体式等。
切削力测量应变片
动圈式磁电传感器
3)按信号变换特征: 能量转换型和能量控制型.
能量转换型:直接由被测对象输入能量使其工作. 例如:热电偶温度计,压电式加速度计.
1.用物理现象、化学反应和生物效应设计制作各种用途 的传感器，这是传感器技术的重要基础工作。
例如，利用某些材料的化学反应制成的能识别气体的“电 子鼻”；利用超导技术研制成功的高温超导磁传感器等。
2.传感器向高精度、一体化、小型化的方向发展。 工业自动化程度越高，对机械制造精度和装配精度要求 就越高，相应地测量程度要求也就越高。因此，当今在传感 器制造上很重视发展微机械加工技术。
量程点，可以得到端基线性度。
4. 迟滞 迟滞特性表明检测系统在正向和反向行程期间，
输入—输出特性曲线不一致的程度。也就是说，对 同样大小的输入量，检测系统在正、反行程中，往
往对应两个大小不同的输出量，如右下图所示。通
过实验，找出输出量的
y
这种最大差值，并以满量程 ymax
输出YFS的百分数表示， 如下式：
物理量
电量
2.传感器的组成
传感器由敏感器件与辅助器件组成。敏感器 件的作用是感受被测物理量，并对信号进行转换 输出。辅助器件则是对敏感器件输出的电信号进 行放大、阻抗匹配，以便于后续仪表接入。如下 图的温度电阻。
d V
3.传感器的分类
1)按被测物理量分类
常见的被测物理量
机械量:长度,厚度,位移,速度,加速度, 旋转角,转数,质量,重量,力, 压力,真空度,力矩,风速,流速, 流量;
3.发展智能型传感器
智能型传感器是一种带有微处理器并兼有 检测和信息处理功能的传感器。智能型传感器 被称为第四代传感器，使传感器具备感觉、辨 别、判断、自诊断等功能，是传感器发展的主 要方向。
1.2 检测技术基础 1.2.1 检测技术的概念与作用
检测技术是人们为了对被测对象所包含的信息 进行定性的了解和定量的掌握所采取的一系列技术 措施。
第1章 传感器与检测技术基础知识
本章学习目的要求: 1.了解传感器的作用与工程应用情况 2.了解传感器的分类 3.了解传感器的最新发展动态 4.掌握测量及误差的概念 5.掌握基本测量电路的作用
1.1 传感器基础知识
1.1.1 概述
1.定义
传感器就是能感知外界信息并能按一定规律将这些 信息转换成可用信号的机械电子装置。如下图所示:
3. 线性度与非线性误差
线性度是用实测的检测系统输入—输出特性曲
线与拟合直线之间最大偏差与满量程输出的百分比
来表示的，如下图所示。
线性度可用非线性
ymax
误差来表示，计算式为：
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ΔLmax
Ef
m 100% YFS
2
0
xmax
采取不同的方法选取拟合直线，可以得到不同的
线性度。如使拟合直线通过实际特性曲线的起点和满
1.1.2 传感器的主要特性参数
1.灵敏度
灵敏度是指传感器或检测系统在稳态下输出量
变化和引起此变化的输入量变化的比值。它是输
入与输出特性曲线的斜率，
y
如右图所示，可表示为：
s
dy
一般希望灵敏度s在整个 dx
测量范围内保持为常数。
dy
这样，可得均匀刻度的标尺，
dx
使读数方便，也便于分析和
0
x
处理测量结果。
检测技术也是自动化系统中不可缺少的组成部 分。检测技术的完善和发展推动着现代科学技术的 进步。检测技术几乎渗透到人类的一切活动领域， 发挥着愈来愈大的作用。
1.2.2 检测系统的基本组成 一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感
器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别 完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其 中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。检测 系统的组成框图如下 ：
2. 分辨率 分辨率是指检测仪表能够精确检测出被测量 最小变化值的能力。输入量从某个任意值缓慢增 加，直到可以测量到输出的变化为止，此时的输 入量就是分辨率。它可以用绝对值，也可以用量 程的百分数来表示。它说明了检测仪表响应与分 辨输入量微小变化的能力。灵敏度愈高，分辨率 愈好。一般模拟式仪表的分辨率规定为最小刻度 分格值的一半。数字式仪表的分辨率是最后一位 的一个字。
6.传感器的代号 依次为主称（传感器） 被测量—转换原理—序 号
主称——传感器，代号C； 被测量——用一个或两个汉语拼音的第一个大 写字母标记。见附录表2； 转换原理——用一个或两个汉语拼音的第一个 大写字母标记。见附录表3； 序号——用一个阿拉伯数字标记，厂家自定， 用来表征产品设计特性、性能参数、产品系列 等。例：应变式位移传感器： C WY-YB-20； 光纤压力传感器：C Y-GQ-2。
4)按敏感元件与被测对象之间的能量关系:
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.
5.传感器的命名 由主题词加四级修饰语构成。 主题词——传感器； 第一级修饰语——被测量，包括修饰被测量的定 语； 第二级修饰语——转换原理，一般可后续以“式” 字； 第三级修饰语——特征描述，指必须强调的传感 器结构、性能、材料特征、敏感元件及其它必要 的性能特征，一般可后续以“型”字； 第四级修饰语——主要技术指标（量程、精确度、 灵敏度等）。
1 2
ΔH max
Et
m 100% YFS
0
xmax
5. 重复性 重复性是指传感器在检测同一物理量时每次测量的 不一致程度，也叫稳定性。重复性的高低与许多随机因 素有关，也与产生迟滞的原因相似，它可用实验的方法 来测定。
1.1.3 传感器的发展方向 当今，传感器技术的主要发展动向，一是开展基
础研究，重点研究传感器的新材料和新工艺；二是实 现传感器的智能化。三是向集成化方向发展，传感器 集成化的一个方向是具有同样功能的传感器集成化。 从而使对一个点的测量变成对一个平面和空间的测量。 例如。利用电荷耦合器件形成的固体图像传感器来进 行的文字和图形识别 。
声: 声压,噪声. 磁: 磁通,磁场. 温度: 温度,热量,比热. 光： 亮度，色彩
2)按工作原理分类: 机械式,电气式,光学式，流体式等。
切削力测量应变片
动圈式磁电传感器
3)按信号变换特征: 能量转换型和能量控制型.
能量转换型:直接由被测对象输入能量使其工作. 例如:热电偶温度计,压电式加速度计.
1.用物理现象、化学反应和生物效应设计制作各种用途 的传感器，这是传感器技术的重要基础工作。
例如，利用某些材料的化学反应制成的能识别气体的“电 子鼻”；利用超导技术研制成功的高温超导磁传感器等。
2.传感器向高精度、一体化、小型化的方向发展。 工业自动化程度越高，对机械制造精度和装配精度要求 就越高，相应地测量程度要求也就越高。因此，当今在传感 器制造上很重视发展微机械加工技术。
量程点，可以得到端基线性度。
4. 迟滞 迟滞特性表明检测系统在正向和反向行程期间，
输入—输出特性曲线不一致的程度。也就是说，对 同样大小的输入量，检测系统在正、反行程中，往
往对应两个大小不同的输出量，如右下图所示。通
过实验，找出输出量的
y
这种最大差值，并以满量程 ymax
输出YFS的百分数表示， 如下式：
物理量
电量
2.传感器的组成
传感器由敏感器件与辅助器件组成。敏感器 件的作用是感受被测物理量，并对信号进行转换 输出。辅助器件则是对敏感器件输出的电信号进 行放大、阻抗匹配，以便于后续仪表接入。如下 图的温度电阻。
d V
3.传感器的分类
1)按被测物理量分类
常见的被测物理量
机械量:长度,厚度,位移,速度,加速度, 旋转角,转数,质量,重量,力, 压力,真空度,力矩,风速,流速, 流量;
3.发展智能型传感器
智能型传感器是一种带有微处理器并兼有 检测和信息处理功能的传感器。智能型传感器 被称为第四代传感器，使传感器具备感觉、辨 别、判断、自诊断等功能，是传感器发展的主 要方向。
1.2 检测技术基础 1.2.1 检测技术的概念与作用
检测技术是人们为了对被测对象所包含的信息 进行定性的了解和定量的掌握所采取的一系列技术 措施。
第1章 传感器与检测技术基础知识
本章学习目的要求: 1.了解传感器的作用与工程应用情况 2.了解传感器的分类 3.了解传感器的最新发展动态 4.掌握测量及误差的概念 5.掌握基本测量电路的作用
1.1 传感器基础知识
1.1.1 概述
1.定义
传感器就是能感知外界信息并能按一定规律将这些 信息转换成可用信号的机械电子装置。如下图所示:
3. 线性度与非线性误差
线性度是用实测的检测系统输入—输出特性曲
线与拟合直线之间最大偏差与满量程输出的百分比
来表示的，如下图所示。
线性度可用非线性
ymax
误差来表示，计算式为：
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ΔLmax
Ef
m 100% YFS
2
0
xmax
采取不同的方法选取拟合直线，可以得到不同的
线性度。如使拟合直线通过实际特性曲线的起点和满
1.1.2 传感器的主要特性参数
1.灵敏度
灵敏度是指传感器或检测系统在稳态下输出量
变化和引起此变化的输入量变化的比值。它是输
入与输出特性曲线的斜率，
y
如右图所示，可表示为：
s
dy
一般希望灵敏度s在整个 dx
测量范围内保持为常数。
dy
这样，可得均匀刻度的标尺，
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使读数方便，也便于分析和
0
x
处理测量结果。
检测技术也是自动化系统中不可缺少的组成部 分。检测技术的完善和发展推动着现代科学技术的 进步。检测技术几乎渗透到人类的一切活动领域， 发挥着愈来愈大的作用。
1.2.2 检测系统的基本组成 一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感
器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别 完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其 中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。检测 系统的组成框图如下 ：
2. 分辨率 分辨率是指检测仪表能够精确检测出被测量 最小变化值的能力。输入量从某个任意值缓慢增 加，直到可以测量到输出的变化为止，此时的输 入量就是分辨率。它可以用绝对值，也可以用量 程的百分数来表示。它说明了检测仪表响应与分 辨输入量微小变化的能力。灵敏度愈高，分辨率 愈好。一般模拟式仪表的分辨率规定为最小刻度 分格值的一半。数字式仪表的分辨率是最后一位 的一个字。
6.传感器的代号 依次为主称（传感器） 被测量—转换原理—序 号
主称——传感器，代号C； 被测量——用一个或两个汉语拼音的第一个大 写字母标记。见附录表2； 转换原理——用一个或两个汉语拼音的第一个 大写字母标记。见附录表3； 序号——用一个阿拉伯数字标记，厂家自定， 用来表征产品设计特性、性能参数、产品系列 等。例：应变式位移传感器： C WY-YB-20； 光纤压力传感器：C Y-GQ-2。