第一章传感器及基本特性PPT课件
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《传感器介绍》课件
压力传感器
用于测量液体或气体的压力， 广泛应用于汽车、工业和医疗 设备。
光线传感器
测量光的强度和光谱，用于照 明、自动化和电子设备。
位置传感器
检测物体的位置和运动，用于 机器人、船舶和航空航天领域。
传感器如何工作？
1
传感器的基本原理
传感器利用物理、化学或其他原理感知并测量外部量，如电阻、电流或频率。
什么是传感器？
传感器是一种能够感知并测量外部物理量、化学量或其他特定信息的器件。 它们可靠地将这些信息转换为与之相关的电信号或数字信号，用于监测、控 制和应用。
传感器的应用
温度传感器
用于监测和控制温度，广泛应 用于工业、医疗和家居领域。
湿度传感器
测量空气中的湿度，用于气象、 农业和建筑领域的监测和控制。
1 传感器的作用
2 传感器的应用
传感器起着感知和测量外部信息的关键作用， 为现实世界与数字世界的交互提供基础。
传感器应用广泛，涵盖温度、湿度、压力、 光线等多个领域，为各行各业提供关键数据。
3 传感器的原理
传感器基于不同的物理或化学原理工作，将 外部信息转换为电信号或数字信号。
4 传感器的未来
传感器的发展将继续创新和突破，促进科技 和社会的进步与发展。
传感器的未来发展
传感器的发展趋势
新型传感器技术的出现，如纳 米传感器和柔性传感器，将拓 展传感器应用的边界。
传感器的应用前景
智能城市、医疗健康、工业自 动化等领域将成为传感器应用 的重点开发方向。
传感器的未来发展方向
传感器将更加小型化、智能化， 并融合其他技术，实现更广泛 的应用和更高的性能。
总结
Байду номын сангаас
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
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
传感器与检测技术ppt课件第一章
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1.2检测技术理论基础
1.2.2 测量方法
1) 直接测量、间接测量和组合测量 (又称联立 测量)。经过求解联立方程组，才能得到被测物理量的最后
结果，则称这样的测量为组合测量。
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
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1.1.3 传感器基本特性
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。
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，传感器系统示意图如下图所 示。
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1.1.3 传感器基本特性
2．传感器的分类
（1）按照其工作原理，传感器可分为电参数式(如电阻式、 电感式和电容式)传感器、压电式传感器、光电式传感器及 热电式传感器等。
（2）按照其被测量对象，传感器可分为力、位移、速度、 加速度传感器等。常见的被测物理量有机械量、声、磁、温 度和光等。
（3）按照其结构，传感器可分为结构型、物性型和复合型 传感器。物性型传感器是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。
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。
测量电路(measuring circuit)： 将转换
元件输出的电信号进行进一步转换和处理的部分，如 放大、滤波、线性化、补偿等，以获得更好的品质特 性，便于后续电路实现显示、记录、处理及控制等功 能。
《传感器教程》课件
03
微型化和智能化传感器的结合 将为物联网、智能家居等领域 提供更加便捷和高效的数据采 集解决方案。
多功能与复合型传感器的研发
多功能传感器将集成多种传感元件，实现多参数、多维度的测量，提高测 量效率和精度。
复合型传感器将结合不同传感原理，实现优势互补，提高传感器的综合性 能。
多功能与复合型传感器的研发将推动传感器在智能制造、机器人等领域的 应用，促进产业升级和转型。
详细描述
电容式传感器利用电容器原理，通过检测电容量变化来检测物理量的变化，如压力、位 移、液位等。
电容式传感器
总结词
测量范围大
详细描述
电容式传感器的测量范围较大，能够 检测较大的位移和压力等物理量，同 时具有较好的线性度。
电容式传感器
总结词
温度稳定性好
VS
详细描述
电容式传感器通常采用陶瓷或聚四氟乙烯 等材料制作，具有良好的温度稳定性，能 够在较宽的温度范围内工作。
总结词
频率响应高
要点二
详细描述
压电式传感器的频率响应较高，能够在高频振动和冲击等 快速变化的物理量中实现实时检测和反馈控制。
压电式传感器
总结词
耐腐蚀性好
详细描述
压电式传感器通常采用特殊的材料制 作，具有较强的耐腐蚀性，能够在恶 劣的环境条件下工作。
03
传感器的特性参数
线性度
总结词
线性度是衡量传感器输出与输入之间线性关系的参数。
THANKS
监测控制
传感器可以监测设备的运行 状态和环境参数，及时发现 异常情况，实现远程控制和 智能调节。
决策支持
传感器采集的数据可以为决 策者提供科学依据，帮助决 策者做出更加科学、合理的 决策。
传感器简介PPT课件
传感器简介PPT课件
目录
• 传感器基本概念与原理 • 常见类型传感器介绍 • 传感器性能指标评价方法 • 传感器应用领域探讨 • 传感器技术发展趋势预测
01
传感器基本概念与原理
传感器定义及作用
传感器定义
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。
传感器作用
将被测量转换为与之有确定关系 的、便于应用的某种物理量，以 满足信息传输、处理、存储、显 示、记录和控制等要求。
多功能、复合型方向
利用新材料、新工艺和新技术， 开发具有多种功能的复合型传感 器，如同时检测温度、湿度、压
力等多种参数的传感器。
发展可穿戴传感器技术，实现人 体生理参数和环境参数的实时监
测和评估。
结合柔性电子技术，开发可弯曲 、可折叠的传感器，拓展其在可 穿戴设备、医疗器械等领域的应
用。
生物医学传感器方向
转换过程
敏感元件将被测量转换为电参量（如电阻、电容、电感等），经过转换电路转 换为标准输出信号（如电压、电流等）。转换过程中可能涉及信号调理和校准 等环节，以确保输出信号的准确性和稳定性。
02
常见类型传感器介绍
温度传感器
01
02
03
热电偶
利用热电效应测量温度， 具有测量范围宽、稳定性 好等特点。
电容式压力传感器
利用电容器原理将压力转 换为电容变化，具有精度 高、稳定性好等特点。
位移传感器
电感式位移传感器
光电式位移传感器
利用电磁感应原理将位移转换为电感 量变化，具有测量精度高、响应速度 快等优点。
利用光电转换原理将位移转换为光信 号变化，具有测量精度高、抗干扰能 力强等优点。
电容式位移传感器
目录
• 传感器基本概念与原理 • 常见类型传感器介绍 • 传感器性能指标评价方法 • 传感器应用领域探讨 • 传感器技术发展趋势预测
01
传感器基本概念与原理
传感器定义及作用
传感器定义
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。
传感器作用
将被测量转换为与之有确定关系 的、便于应用的某种物理量，以 满足信息传输、处理、存储、显 示、记录和控制等要求。
多功能、复合型方向
利用新材料、新工艺和新技术， 开发具有多种功能的复合型传感 器，如同时检测温度、湿度、压
力等多种参数的传感器。
发展可穿戴传感器技术，实现人 体生理参数和环境参数的实时监
测和评估。
结合柔性电子技术，开发可弯曲 、可折叠的传感器，拓展其在可 穿戴设备、医疗器械等领域的应
用。
生物医学传感器方向
转换过程
敏感元件将被测量转换为电参量（如电阻、电容、电感等），经过转换电路转 换为标准输出信号（如电压、电流等）。转换过程中可能涉及信号调理和校准 等环节，以确保输出信号的准确性和稳定性。
02
常见类型传感器介绍
温度传感器
01
02
03
热电偶
利用热电效应测量温度， 具有测量范围宽、稳定性 好等特点。
电容式压力传感器
利用电容器原理将压力转 换为电容变化，具有精度 高、稳定性好等特点。
位移传感器
电感式位移传感器
光电式位移传感器
利用电磁感应原理将位移转换为电感 量变化，具有测量精度高、响应速度 快等优点。
利用光电转换原理将位移转换为光信 号变化，具有测量精度高、抗干扰能 力强等优点。
电容式位移传感器
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ppt课件
广泛应用。 C）检测技术和装置是自动化系统中不可缺少的组
成部分。 D）检测技术的完善和发展推动着现代科学技术的
进步。
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31
二、发展方向
1、不断提高检测系统的测量精度、量程范 围、延长使用寿命，提高可靠性；
2、应用新技术和新的物理效应，扩大检测 领域；
3、发展集成化，功能化的传感器； 4、采用计算机技术，使检测技术智能化； 5、发展网络化传感器及检测系统。
检测系统的工程应用
在工程领域，科学实验、产品开发、生产监 督、质量控制等，都离不开检测系统。检测系统 应用涉及到航天、机械、电力、石化和海洋运输 等每一个工程领域。
ppt精选版
20
1、工业自动化中的应用
a)机械手、机器人中的传感器
转动/移动位置传感器、力传感器、视觉传感器、听 觉传感器、接近距离传感器、触觉传感器、热觉传感器、 嗅觉传感器。
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32
§1.3传感检测系统基本特性的评价指标 一、传感检测系统的基本特性 传感器特性主要是指输出与输入之间的关系。
静态特性：被测量不随时间变化或变化很慢时， 检测系统的输入和输出量都与时间无关。
动态特性：输入量和输出量都随时间变化较快， 是一个含有时间变量的微分方程式。检测系统对 快速变化的被测量的响应特性称为动态特性。
⊿Rmax2
⊿Rmax1
Rmax10% 0
R
YFS
或：
0
X
△Rmax1正行程的最大重复性偏差， △Rmax2反行程的最大重复性偏差。
2~310% 0
R
YFS
ppt精选版
43
6、稳定性：
传感器的稳定性一般是指长期稳定性
稳定性是指传感检测系统在长时间工作的状态下， 由于外界各种干扰对系统产生的影响，使得输出量发 生与输入无关的变化，有时称为长时间工作稳定性。
成部分。 D）检测技术的完善和发展推动着现代科学技术的
进步。
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二、发展方向
1、不断提高检测系统的测量精度、量程范 围、延长使用寿命，提高可靠性；
2、应用新技术和新的物理效应，扩大检测 领域；
3、发展集成化，功能化的传感器； 4、采用计算机技术，使检测技术智能化； 5、发展网络化传感器及检测系统。
检测系统的工程应用
在工程领域，科学实验、产品开发、生产监 督、质量控制等，都离不开检测系统。检测系统 应用涉及到航天、机械、电力、石化和海洋运输 等每一个工程领域。
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20
1、工业自动化中的应用
a)机械手、机器人中的传感器
转动/移动位置传感器、力传感器、视觉传感器、听 觉传感器、接近距离传感器、触觉传感器、热觉传感器、 嗅觉传感器。
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§1.3传感检测系统基本特性的评价指标 一、传感检测系统的基本特性 传感器特性主要是指输出与输入之间的关系。
静态特性：被测量不随时间变化或变化很慢时， 检测系统的输入和输出量都与时间无关。
动态特性：输入量和输出量都随时间变化较快， 是一个含有时间变量的微分方程式。检测系统对 快速变化的被测量的响应特性称为动态特性。
⊿Rmax2
⊿Rmax1
Rmax10% 0
R
YFS
或：
0
X
△Rmax1正行程的最大重复性偏差， △Rmax2反行程的最大重复性偏差。
2~310% 0
R
YFS
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6、稳定性：
传感器的稳定性一般是指长期稳定性
稳定性是指传感检测系统在长时间工作的状态下， 由于外界各种干扰对系统产生的影响，使得输出量发 生与输入无关的变化，有时称为长时间工作稳定性。
传感器原理及应用ppt课件
香港理工AGV模型
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传感器在生物医学上的应 用
• 对人体的健康状况进行 • 诊断需要进行多种生理 • 参数的测量。 • 国内已经成功地开 • 发出了用于测量近红外 • 组织血氧参数的检测仪 • 器。人类基因组计划的研究
也大大促进了对酶、免疫、 微生物、细胞、DNA、RNA、 蛋白质、嗅觉、味觉和体液 组份以及血气、血压、血流 量、脉搏等传感器的研究。
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传感器的分类
2、按传感器工作机理分类－续2
（3）化学传感器 是利用化学反应的原理，把无机和有机化学物质的成分、浓度等 转换为电信号的传感器。如：离子选择性电极。
（4）生物传感器 是一种利用生物活性物质选择性的识别和测定生物化学物质的传 感器。近年来发展很快。
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33
13
可编辑课件PPT
14
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15
在汽车、机床、电机、发动机等产品出厂 时，必须对其性能质量检测
• 图示为汽车出厂检验原理框图，测量参数包括
润滑油温度、冷却水温度、燃油压力及发动机
转速等。通过对抽样汽车的测试，工程师可以
了解产品质量。
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16
• 汽车扭距测量 机床加工精度测量
传感器的分类
3、按信息能量变换方式分类
在传感器内部，信息的传递与变换伴随着能量 的流动。
（1）能量变换型：传感器从被测对象中获取能 量，用于直接输出。如：热电偶、光电池、压 电式、电磁感应式、固体电解质气敏传感器等。
（2）能量控制型：传感器从被测对象中获取能 量，用于控制激励源，故又称有源型传感器。 如：电阻式、电感式、电容式、霍尔式、…。
第一章传感器原理与检测技术ppt课件
为了更好地掌握传感器, 需要对测量的基本概念 测量系统的特性, 测量误差及数据处理等方面的 理论及工程方法进行学习和研究, 只有了解和掌 握了这些基本理论, 才能更有效地完成检测任务
第1章 传感与检测技术的理念基础
测量概论
一、测量 测量是以确定被测量的值或获取测量结果
为目的的一系列操作。
由测量所获得的被测的量值叫测量结果。 测量结果可用一定的数值表示, 也可以用一条 曲线或某种图形表示。但无论其表现形式如何, 测量结果应包括两部分：比值和测量单位。 确 切地讲, 测量结果还应包括误差部分。
测量概论 二、测量方法
2、偏差式测量、 零位式测量与微差式测量 电位差计式测量：
UX：传感器信号 （未知量）
UK：标准量信号 （已知量）
D： 检零计 （电压表）
平衡：UK=UX
测量概论 二、测量方法
2、偏差式测量、 零位式测量与微差式测量 微差式测量是综合了偏差式测量与零位式测量的
传感器世界
中国传感器
第1章 传感与检测技术的理念基础 测量概论.
表征物质特性或其运动形式的参数很多，总的 可分为电量和非电量两大类，电量一般是物理 学中的电学量（电压、电流等）。非电量是指 电量之外的一些参数（压力、流量等）。
法测量; 根据被测量变化快慢可分为静态测量与 动态测量等。
测量概论 二、测量方法
1、直接测量、间接测量与组合测量
直接测量：
在使用仪表或传感器进行测量时, 对仪表读 数不需要经过任何运算就能直接表示测量 所需要的结果的测量方法称为直接测量。
例如,用磁电式电流表测量电路的某一支路 电流, 用弹簧管压力表测量压力等, 都属于 直接测量。直接测量的优点是测量过程简 单而又迅速, 缺点是测量精度不高
第1章 传感与检测技术的理念基础
测量概论
一、测量 测量是以确定被测量的值或获取测量结果
为目的的一系列操作。
由测量所获得的被测的量值叫测量结果。 测量结果可用一定的数值表示, 也可以用一条 曲线或某种图形表示。但无论其表现形式如何, 测量结果应包括两部分：比值和测量单位。 确 切地讲, 测量结果还应包括误差部分。
测量概论 二、测量方法
2、偏差式测量、 零位式测量与微差式测量 电位差计式测量：
UX：传感器信号 （未知量）
UK：标准量信号 （已知量）
D： 检零计 （电压表）
平衡：UK=UX
测量概论 二、测量方法
2、偏差式测量、 零位式测量与微差式测量 微差式测量是综合了偏差式测量与零位式测量的
传感器世界
中国传感器
第1章 传感与检测技术的理念基础 测量概论.
表征物质特性或其运动形式的参数很多，总的 可分为电量和非电量两大类，电量一般是物理 学中的电学量（电压、电流等）。非电量是指 电量之外的一些参数（压力、流量等）。
法测量; 根据被测量变化快慢可分为静态测量与 动态测量等。
测量概论 二、测量方法
1、直接测量、间接测量与组合测量
直接测量：
在使用仪表或传感器进行测量时, 对仪表读 数不需要经过任何运算就能直接表示测量 所需要的结果的测量方法称为直接测量。
例如,用磁电式电流表测量电路的某一支路 电流, 用弹簧管压力表测量压力等, 都属于 直接测量。直接测量的优点是测量过程简 单而又迅速, 缺点是测量精度不高
光传感器PPT课件
用导线将PN结两端用导线连接起来，就有电流 流过，电流的方向由P区流经外电路至N区。若 将电路断开，就可以测出光生电动势。
有光线作用下实质上就是电源，电路中有了这
种器件就不再需要外加电源。
.
28
（1）光谱特性Biblioteka 光电池对不同波长的光，灵敏度不同。
.
29
（2）光照特性
不同光照度下，光电流和光生电动势是不同的。
第一章 传感器及其应用
—光传感器—
.
1
一 光电效应
外光电效应: 在光线作用下使物体的电子逸出表面的现象。如 光电管、光电倍增管
内光电效应: 在光线作用下能使物体电阻率改变的现象，如光 敏电阻等属于这类光电器件。
阻挡层光电效应(光生伏特效应): 在光线作用下能使物体产生一定方向的电动势 的现象。如光电池、光敏晶体管等
.
5
2 光电倍增管
在入射光极为微弱时，光电管能产生的光电流就很小， 光电倍增管：放大光电流 组成：光电阴极+若干倍增极+阳极
.
6
光电倍增管的结构 与工作原理
光电阴极 光电倍增极
阳极
倍增极上涂有Sb-Cs或Ag-Mg等光敏材料，并且电 位逐级升高。阴极发射的光电子以高速射到倍增 极上，引起二次电子发射。
开灯原理：用一手电筒（或其它光源）短暂照射VD1， VD1阻 值减小，VT1导通，VD2、VT3导通，继电器K1闭合：一方面， 常开触点K1-2闭合，Xs插座通电，灯亮；另一方面，常开触 点K1-1闭合，VD2截止，且光源撤离后使 VT1截止。VT3保持导 通，使K1保持吸合，电路稳定。
关灯原理：用手电筒用（或其它光源）长时照射VD1， VD1阻
.
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其他各种弹性敏感元件
在上图中的各种弹性元件也能将压力转 换为角位移或直线位移。
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压力传感器的外形及内部结构
05.08.2020
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被测量通过敏感元件转换后，再经传感元件转
换成电参量
在右图 中， 电位器 为传感元件， 它将角位移 转换为电参 量-----电阻 的变化（ΔR）
05.08.2020
05.08.2020
15
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
05.08.2020
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作图法求灵敏度过程
y
切点
传感器 特性曲线
Δy
x1
0
K y
Δx
x
xmax x
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。对数字仪表而言， 如果没有其他附加说明，可以认为 该表的最后一位所表示的数值就是 它的分辨力。一般地说，分辨力的 数值小于仪表的最大绝对误差。
Y=a0+a1x+a2x2+……+anxn 静态特性的线性化： 静态校准曲线：传感器的静态特性是在静态标准条件下测定 的。在标准的工作条件下，利用一定精度等级的校准设备， 对传感器进行循环往复的测量，即可得到输出—输入数据。 将这些数据列成表格，再画出各被测量值（正行程和反行程） 对应输出平均值的连线，即为传感器的静态校准曲线。
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最小二乘法拟合
设拟合直线方程： y=kx+b
若实际校准测试点有n个，则第i 个校准数据与拟合直线上响应 值之间的残差为
Δi=yi-(kxi+b)
最小二乘法拟合直线的原理就是使 2i为最小值，即
n
n
2
2 i yi kixb min
i1
i1
2i 对k和b一阶偏导数等于零，求出a和k的表达式
敏感元件在传感器中直接感受被测量，并 转换成与被测量有确定关系、更易于转换的非 电量。
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弹性敏感元件（弹簧管）
在下图中，弹簧管将压力转换为角位移α
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弹簧管放大图
当被测压力p增大时，弹簧管撑直，通过齿 条带动齿轮转动，从而带动电位器的电刷产生 角位移。
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360度圆盘形电位器
右图所
示的360度圆
盘形电位器
的中间焊片
为滑动片，
右边焊片接
地，左边焊
片接电源。
接地
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测量转换电路的作用是将传感元件输出
的电参量转换成易于处理的电压、电流或频
率量。
在左图中，当电 位器的两端加上电源 后，电位器就组成分 压比电路，它的输出 量是与压力成一定关 系的电压Uo 。
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k 2 i2 yiki xb xi0
b 2 i2 yiki xb 1 0
即得到k和b的表达式
n
k
Байду номын сангаас
xiyi
n xi2
xi yi xi 2
b
xi2 yi xi xiyi n xi2 xi 2
将k和b代入拟合直线方程，即可得到拟合直线，然后 求出残差的最大值Lmax即为非线性误差。
LymaxLmayxmin100% （1－7）
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作图法求线性度演示
（ 1—拟合曲线 2—实际特性曲线 ）
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常用的拟合直线的方法： 理论拟合 过零旋转拟合 端点拟合
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常用的拟合直线的方法：理论拟合、过零旋转 拟合、端点拟合，下图为各种直线拟合方法：
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分压比电路的计算公式如下：
直滑电位器式传感器的 输出电压Uo与滑动触点C的位
移量x成正比： x Uo LUi
对圆盘式电位器来说，Uo 与滑动臂的旋转角度成正比：
Uo 360Ui
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2、传感器分类
传感器的种类名目繁多，分类不尽相同。常 用的分类方法有：
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传感器 组成框图
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整体概述
概况一
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概况二
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概况三
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举例：测量压力的电位器式压力传感器
1-弹簧管 2-电位器
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弹性敏感元件（弹簧管）
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迟滞
是指在相同工作条件下进行全测量范围的校准时， 在同一次校准中对应同一输入量正行程和反行程之 间的最大偏差。数值的表示为最大偏差或者最大偏 差的一半与满量程输出值的百分比：
１）按被测量分类：可分为位移、力、力矩、转 速、振动、加速度、温度、压力、流量、流速等 传感器。
2）按测量原理分类：主要基于电磁原理和固体 物理学原理，如基于变电阻原理，相应的有电位 器式、应变式传感器；基于变磁阻的原理，相应 的有电感式、差动变压器式、电涡流式传感器； 根据半导体的有关理论，相应的有半导体力敏、 热敏、光敏等固态传感器。 本教材采用第二种分 类法。
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二、传感器基本特性
传感器的输入量可分为静态量和动态量两类。 静态量：指稳定状态的信号或者变化极其缓慢的 信号（准静态）。 动态量：通常指周期信号、瞬变信号或者随机信 号 1、传感器的静态特性 2、传感器的动态特性
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1、静态特性
静态特性：传感器在被测量的各个值处于稳定状态时，输出 量和输入量之间的关系。通常包括：线性度、灵敏度、精确 度（精度）、最小检测量和分辨力、迟滞、重复性等。 传感器在静态情况下输出—输入的关系，通常用下列代数式 来表示 ：
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线性度：
线性度又称非线性误差，是指传感器静态 校准曲线与拟合直线（有时也称理论直线）之 间的最大偏差与传感器量程范围内的输出之百 分比。将传感器输出起始点与满量程点连接起 来的直线作为拟合直线，这条直线称为端基理 论直线，按上述方法得出的线性度称为端基线 性度，非线性误差越小越好 。线性度的计算公 式如下：
第一章 传感器及基本特性
一、传感器：将各种非电量（包括物理量、化学量、生 物量等），按照一定的规律转换成便于处理和传输的另 一种物理量（一般为电量）的装置。 传感技术：是利用各种功能材料实现信息检测的一门应 用技术，是检测（传感）原理、材料科学、工艺加工等 三要素的最佳结合。
1、传感器的组成
图1-4