第二章--传感器概述.上课讲义
《传感器及其工作原理》 讲义
《传感器及其工作原理》讲义一、传感器的定义与作用在我们生活的这个科技飞速发展的时代，传感器就像是感知世界的“触角”，默默地在各种设备和系统中发挥着至关重要的作用。
那么，究竟什么是传感器呢？简单来说，传感器是一种能够感受被测量的信息，并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置。
它就像是我们人体的感官器官，比如眼睛能感知光线、耳朵能感知声音一样，传感器能够感知温度、压力、湿度、位置、速度等各种物理量和化学量，并将这些信息转化为电信号或其他易于处理和传输的形式。
传感器的作用不可小觑。
在工业生产中，它可以实时监测生产过程中的各种参数，保证生产的高效、稳定和质量；在医疗领域，它能够精确测量人体的生理指标，为疾病的诊断和治疗提供重要依据；在智能家居中，它让我们的生活更加便捷和舒适，比如自动调节室内温度、湿度的智能空调系统；在交通运输领域，传感器帮助实现自动驾驶、车辆故障诊断等功能，提升交通安全和效率。
二、传感器的分类传感器的种类繁多，为了更好地理解和研究它们，可以根据不同的标准进行分类。
按照被测量的物理量分类，传感器可以分为温度传感器、压力传感器、湿度传感器、位移传感器、速度传感器、加速度传感器、力传感器、流量传感器等。
如果按照工作原理来分，常见的有电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、磁电式传感器、光电式传感器、热电式传感器等。
此外，还可以按照输出信号的类型分为模拟式传感器和数字式传感器；按照使用的材料分为金属传感器、陶瓷传感器、半导体传感器等。
三、常见传感器的工作原理1、电阻式传感器电阻式传感器是利用电阻元件将被测量的变化转换为电阻值的变化。
例如，电阻应变式传感器，它通常由电阻应变片组成。
当应变片受到外力作用时，其电阻值会发生变化，通过测量电阻的变化就能推算出所受外力的大小。
再比如，热电阻温度传感器，它是利用金属导体或半导体的电阻值随温度变化的特性来测量温度的。
温度升高时，电阻值增大或减小，通过测量电阻值就能知道温度的高低。
《传感器》 讲义
《传感器》讲义一、什么是传感器在我们生活的这个科技飞速发展的时代，传感器扮演着至关重要的角色。
简单来说，传感器就是一种能够感知和检测各种物理量、化学量或生物量，并将其转换成可测量和可处理的电信号或其他形式信号的装置。
传感器就像是我们人体的感觉器官，能够“感受”到周围环境的变化。
比如，我们的眼睛能看到光，耳朵能听到声音，皮肤能感受到温度和压力。
而传感器则可以像这些感觉器官一样，感知温度、湿度、光照、声音、压力、位置、速度等各种各样的信息。
传感器的应用范围极其广泛，从我们日常使用的智能手机、智能家居设备，到工业生产中的自动化控制系统、医疗领域的医疗器械，再到航空航天、交通运输等众多领域，都离不开传感器的身影。
二、传感器的工作原理要理解传感器是如何工作的，我们首先需要了解一些基本的物理和化学原理。
大多数传感器都是基于某些特定的物理效应或化学反应来工作的。
比如，温度传感器通常利用热敏电阻、热电偶或半导体材料的温度特性来测量温度。
当温度发生变化时，这些材料的电阻、电势差或其他电学特性也会相应地发生改变，通过测量这些电学特性的变化，就可以确定温度的数值。
压力传感器则常常基于应变片的原理工作。
当受到压力作用时，应变片会发生形变，从而导致其电阻值发生变化。
通过测量电阻的变化，就能够计算出所施加的压力大小。
而在化学传感器中，例如气体传感器，可能会利用某些化学物质与特定气体发生反应时产生的电学、光学或其他性质的变化来检测气体的浓度。
三、传感器的分类由于传感器能够检测的物理量和化学量种类繁多，因此传感器也有许多不同的类型。
按照被测量的物理量分类，传感器可以分为温度传感器、压力传感器、湿度传感器、光照传感器、声音传感器、位置传感器、速度传感器等等。
如果按照工作原理来分类，传感器则可以分为电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、光电式传感器、磁电式传感器等等。
此外，还有按照输出信号类型分类的，比如模拟式传感器和数字式传感器；按照使用场景分类的，如工业用传感器、家用传感器、医疗用传感器等等。
传感器原理介绍及应用ppt课件
目录
1 传感器的基本概念 2 常用传感器 3 公司产品介绍 4 产品应目方案分析
项目评估 工艺流程图
沈阳某电视台网管中心空调自控工程
一、项目背景 通常现代建筑中的中央空调系统冷冻主机的负荷能 随季节气温变化自动调节负载，而与冷冻主机相匹 配的冷冻泵、冷却泵却不能自动调节负载，不仅造 成电能的极大耗费，同时也恶化了中央空调的运行 环境和运行质量。 随着新技术、新设备在电视台的 广泛应用，数字化、网络化、智能化有效的提高了 电视信号的播出水平。沈阳某电视台网管中心集中 着电视的大部分关键设备，使用空调自控系统对设 备的安全起到保障作用。因此，这对电视台网管中 心的空调系统自动控制改造提出了更高要求。沈阳 新华控制系统有限公司成功中标沈阳某电视台网管 中心的空调自控系统的设计、安装与调试工程。
常用传感器—霍尔传感器
概念：霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁
场传感器。
分类：霍尔传感器分为线型霍尔传感器和开关型
霍尔传感器两种。
结构：霍尔电流传感器一般由原边电路、聚磁环、
霍尔器件、（次级线圈）和放大电路等组成。
应用：测量电流、位移、转速、风速、流速、自
动电路。
常用传感器—温度传感器
概念：是指能感受温度并转换成可用输出信号的
SITRANS FM MAG 1100 F电 磁流量传感器是 特地为食品、饮 料和制药工业而 设计的，配置各 种卫生型快速接 头。
公司产品介绍—西门子工业业务
西门子 SITRANS P ZD 系列压力测量仪表可 配置的压力变送器， 测量气体、液体和蒸 汽的表压和绝压。带 数字显示，量程比10 ︰1，数字显示与过程 连接的可选经向或轴 向两种方式。
传感器基本知识ppt课件
区别
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铁磁材料裂纹检测
N
S
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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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【电涡流传感器应用】
一：电涡流涂层厚度仪
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电涡流涂层厚 度仪原理
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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。
传感器的基本概念课件
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
（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(传感器教学课件)精选全文完整版
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 可编辑修改精选全文完整版传感器(传感器教学课件)传感器(传感器教学课件) 1、传感器：（1）广义：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和装置，狭义：在本教材中是指一个能将被测的非电量变换成电量的器件。
（2）、通常由敏感元件和转换元件组成。
（3）分类从应用目的角度（被测量性质）：机械量传感器：位移、速度、加速度、振动、力、尺寸热工量传感器：温度、压力、流量、物位化学量传感器：浓度、化学成分状态量传感器：颜色、透明度、磨损量、裂纹从研究目的角度（输出量性质/工作原理）：参量型传感器：电阻式、电容式、电感式（无源电参量）发电型传感器：热电偶、光电、磁电、压电等（输出电压或电流）三、检测系统组成 2、灵敏度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。
1/ 6若系统的输出和输入间有线性关系，则灵敏度 k 是一个常数。
3、测量过程：比较、示差、平衡、读数四个步骤 4、测量误差：检测结果和被测量的客观真值之间存在的差别。
（1）绝对误差仪表的指示值（测量值）与被测量真值之间的差值。
x x0 （2）相对误差仪表指示值的绝对误差与被测量真值（实际值）的比值。
我国电工仪表的准确度等级就是按照满度误差分级的。
仪表的准确度等级和基本误差实际测量时，为防止测量值超量程太多而损坏仪表，应先在大量程下测得被测量大致数值，然后选择合适的量程测量，以尽可能减小相对误差。
实际测量中，若真值未知，或测量误差不大，可用指示值代替真值计算相对误差，即示值相对误差例：现有一重约 15g 的物体待测，请从下列几个称重仪中选出最合适的一台,并做必要的计算和说明。
传感器的概述精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版第一章 传感器的概述1.传感器的定义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叫做传感器。
2.传感器的共性：利用物理定律或物质的物理、化学、生物等特性，将非电量（位移、速度、加速度、力等）转换成 电量（电压、电流、电容、电阻等）输出。
3.传感器的组成：传感器由有敏感元件、转换元件、信号调理电路、辅助电源组成。
传感器基本组成有敏感元件和 转换元件两部分，分别完成检测和转换两个基本功能。
第二章 传感器的基本特性1.传感器的基本特性：静态特性、动态特性。
2.衡量传感器静态特性的主要指标有：线性度 、灵敏度 、分辨率迟滞 、重复性 、漂移。
3.迟滞产生原因：传感器机械部分存在摩擦、间隙、松动、积尘等。
4.产生漂移的原因：①传感器自身结构参数老化；②测试过程中环境发生变化。
5.例题：1．用某一阶环节传感器测量100Hz 的正弦信号，如要求幅值误差限制在±5%以内，时间常数应取多少？如果用该传感器测量50Hz 的正弦信号，其幅值误差和相位误差各为多少？ 解：一阶传感器的频率响应特性： 幅频特性：2.在某二阶传感器的频率特性测试中发现，谐振发生在频率为216Hz 处，并得到最大福祉比为1.4比1，试估算该传感器的阻尼比和固有频率的大小。
1)(1)(+=ωτωj j H )(11)(ωτω+=A srad f n n /135********.014.121)(A )(4)(1)(A n max n 21222=⨯=======⎭⎬⎫⎩⎨⎧+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=-ππωωξξωωωωωξωωω所以，时共振，则当解：二阶系统3.玻璃水银温度计通过玻璃温包将热量传给水银，可用一阶微分方程来表示。
现已知某玻璃水银温度计特性的微分方程是x y dtdy310224-⨯=+ ，y 代表水银柱的高度，x 代表输入温度（℃）。
求该温度计的时间常数及灵敏度。
解：原微分方程等价于：x y dt dy3102-=+所以：时间常数T=2S, 灵敏度Sn=10-3第三章 电阻式传感1.应变式电阻传感器的特点： 1）优点：①结构简单，尺寸小，质量小，使用方便，性能稳定可靠；②分辨力高，能测出极微小的应变；③灵敏度 高，测量范围广，测量速度快，适合静、动态测量；④易于实现测试过程自动化和多点同步测量、远距离 测量和遥测；⑤价格便宜，品种多样，工艺较成熟，便于选择和使用，可以测量多种物理量。
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
《认识传感器》 讲义
《认识传感器》讲义一、什么是传感器在我们的日常生活和现代科技的各个领域中，传感器扮演着极其重要的角色。
那么，究竟什么是传感器呢？简单来说，传感器就是一种能够感知和检测外界环境中各种物理量、化学量或生物量，并将其转换为电信号或其他易于处理和传输的信号的装置。
传感器就像是我们的“感觉器官”，但它的感知能力远远超过了人类自身。
它能够感知到我们肉眼无法看到的微小变化，听到我们耳朵无法分辨的细微声音，感受到我们皮肤无法察觉的温度差异等等。
例如，在智能手机中，有光线传感器可以根据周围环境的亮度自动调节屏幕的亮度；在汽车中，有速度传感器来监测车速；在智能家居中，有温度传感器来控制空调的运行。
二、传感器的工作原理要理解传感器是如何工作的，我们首先需要了解一些基本的物理和化学原理。
大多数传感器的工作基于某种物理效应或化学反应。
比如，电阻式传感器利用电阻值随被测量的变化而变化的原理；电容式传感器则是基于电容值随被测量的改变而改变；而光电传感器则是依靠光电效应，将光信号转换为电信号。
以温度传感器为例，常见的热电偶温度传感器是利用两种不同金属在温度变化时产生的热电势差来测量温度的。
当温度发生变化时，两种金属之间的热电势差也会相应地改变，这个变化的电势差被测量并转换为对应的温度值。
再比如，压力传感器通常采用应变片的原理。
当压力作用在应变片上时，应变片会发生微小的形变，从而导致其电阻值发生变化。
通过测量电阻值的变化，就可以推算出所施加的压力大小。
三、传感器的分类传感器的种类繁多，为了更好地理解和研究它们，可以根据不同的标准进行分类。
1、按照被测量的物理量分类物理量传感器：如温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器、加速度传感器等。
化学量传感器：例如气体传感器、湿度传感器、水质传感器等。
生物量传感器：像血糖传感器、生物芯片等。
2、按照工作原理分类电阻式传感器电容式传感器电感式传感器压电式传感器光电式传感器磁电式传感器等3、按照输出信号的类型分类模拟量传感器：输出连续变化的模拟信号，如电压、电流等。
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
传感器的一些基本概念与常识PPT课件
3. 信号调理电路：是能把转换元件输出的电信号转换为便于显示、记录、
处理和控制的有用电信号的电路。
类型视转换元件的分类而定，经常采用的有电桥电路、放大器、振 荡器、阻抗变换、补偿及其它特殊电路，如高阻抗输入电路、脉冲调宽 电路等。
4. 辅助电路：通常指电源，即交、直流供电系统。
不重复性一般采用下式的极限误差式表示：
Ex
max10% 0 YFS
式中Δmax——输出最大不重复误差；
YFS ——满量程输出值。
不重复性误差一般属于随机误差性质，按极限误差公式计算不太合理。 不重复性误差可以通过校准测得。根据随机误差的性质，校准数据的离 散程度随校准次数不同而不同，其最大偏差值也不一样。因此，重复性精选PBiblioteka T课件83、传感器分类
精选PPT课件
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精选PPT课件
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4、传感器的一般特性
一种传感器就是一种系统，一个系统总可以用一个数学方程式或函数来描 述。即用某种方程式或函数表征传感器的输出和输入间的关系和特性。
从传感器的静态输入－输出关系建立的数学模型叫静态模型；
从传感器的动态输入－输出关系建立的数学模型叫动态模型。
误差E z 可按下式计算：
Ez 2Y ~F3S10% 0 式中 为标准偏差，可用贝赛尔公式求得。
精选PPT课件
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迟滞(回差滞环)现象
迟滞特性能表明传感器在正向(输入量增大)行程 和反向(输入量减小)行程期间，辅出-输入特性曲线 不重合的程度。
对于同一大小的输入信号 x ，在 x 连续增大的行 程中，对应某一输出量为 yi ，在 x 连续减小过程中， 对应于输出量为 yd 之间的差值叫做滞环误差，这就 是所谓的迟滞现象。该误差用 E 表示为
《传感器教育资料》PPT课件
传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律将其转换成使用输出信号的器 件或装置.在有些学科领域，传感器又称为SENSOR、敏感元件、检测器、转换器 等。在电子技术领域，把能感受信号的电子元件称为敏感元件，如热敏元件、磁 敏元件、光敏元件及气敏元件等.
传感器的输出信号通常是电量，它便于传输、转换、处理、显示等。 传感器由敏感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；转换元件是指传感器中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.由于传感器的输出信号一般都很微弱，因此 需要有信号调理与转换电路对其进行放大、运算调制等.信号调理转换电路以及 传感器工作必须有辅助的电源，因此，信号调理转换电路以及所需的电源都应作 为传感器组成的一部分.传感器组成框图如图 2-1 所示：
共同工作 共同成长 共同繁荣 共同分享
1. 光电传感器
(2) 透过型传感器介绍 a.
厂家：SUNX 型号：SH-21E
b.
厂家：KEYENCE 型号：PS-56T
(3) SS-A5 型放大器介绍
a. SS-A5 型放大器实物图
厂家：SUNX 型号：SS-A5
1:灰色正极 2:灰色负极 3:黑色负极 4:黑色正极
共同工作 共同成长 共同繁荣 共同分享
2. 磁性传感器
(3) 磁性传感器原理图
(4) 输入/输出的转移特性
共同工作 共同成长 共同繁荣 共同分享
2. 磁性传感器
(5) 磁性传感器介绍
磁性传感器的型号比较多，大小不 一，其功能都是一样。
(6) 磁性传感器接线
a.三根线的：棕 蓝 黑.
BROWN: + V BLUE : - V BLACK: OUT
传感器PPT教学课件
热电阻ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
基于电阻随温度变化的原 理，常用于中低温测量。
集成温度传感器
将温敏元件、信号调理电 路等集成于一体，具有体 积小、响应快等优点。
压力传感器
压阻式压力传感器
利用压阻效应将压力转换为电阻变化 ，具有灵敏度高、线性度好等特点。
压电式压力传感器
电容式压力传感器
通过测量电容变化来反映压力大小， 具有稳定性好、抗干扰能力强等优点 。
智能安防
02
利用红外传感器、门窗磁感应器等监测家庭安全状况，及时发
现异常情况并报警。
智能家电
03
传感器在智能家电中广泛应用，如温度传感器在空调中调节室
内温度，湿度传感器在加湿器中控制室内湿度等。
汽车电子领域应用
汽车安全系统
利用碰撞传感器、加速度传感器等监测车辆行驶状态，及时触发安 全气囊、安全带预紧器等安全装置，保障驾乘人员安全。
网络化
传感器具有数字接口和通信协议，可方便地与计 算机或网络进行连接和通信。
物联网应用
传感器作为物联网的感知层设备，广泛应用于智 能家居、智能交通、智能农业等领域。
多功能化与复合化趋势
多功能化
一个传感器可以同时检测多个参数，如温度、湿度、压力等，实 现一机多用。
复合化
将不同功能的传感器进行组合和封装，形成复合传感器，提高检测 效率和精度。
转换元件
将敏感元件输出的物理量 转换为电信号。
测量电路
将转换元件输出的电信号 进行放大、处理、转换， 以便于显示、记录、控制 和处理。
传感器信号转换过程
传感器接收被测量，通过敏感元件转换为相应的物理量 。
转换元件将物理量转换为电信号，如电压、电流或电阻 等。
02传感器的基本知识-PPT精品文档43页
6、传感器的多功能化 多功能化就是 一个传感器具有可以检 测多种参数的功能。
7、传感器的智能化 一般认为智能化传感器自身带有微型计 算机，具有存储、识别、处理、自诊断等智能化的功能。也有 人认为智能化传感器是为了代替人和生物体的感觉器官并扩大 其功能而研制的一种新型传感器。
2、新工艺、新技术的应用 如精密加工技术、蒸镀技 术、扩散技术、光刻技术、静电封接技术、全固态封接 技术等的应用，可研制出超小型化、高性能指标的新型 传感器。
3、新的效应的应用 如激光的应用、仿生学的应用、 生物分子学的应用等，可研制出许多新型传感器。
4、传感器的集成化 利用集成加工技术，将敏感元件、传感 元件、测量电路等制作在很小的同一芯片上，从而研制出新型 的体积小、质量轻、稳定性和可靠性高的传感器。
2) 一阶传感器
这种传感器其输出量 y与输入量 x之间的
关系为：
a1
ddyta0yb0x
解方程式,根据初始条件T=0、y=0，可得到输
出响应为：
t
y(t)K(1e T)
式中 K----灵敏度，T----时间常数,设 y的稳定值为K,则达
到稳定值的63.2%(即0.632K)时所用的时间为T。
线圈：直接感应衔铁的移动并将其转换成电参数 （感抗）输出——它是敏感元件与转换元件合一的敏 感元件。变压器电桥：将电参数转换成电量——它是 1） ①按被测物理量性质（输入量）分类 如位移传感器、速度传感器、负荷传感器、压力传 感器、流量传感器、温度传感器……
5）分段线性化
折线逼近法， 通常用精密折点电路实现， 也可在具有CPU的测量装置中用软件实现。 6）最小二乘法
传感器整套课件完整版ppt教学教程最全电子讲义教案
（2）线绕电位器式角位移传感器。线绕电位器的 电阻体由电阻丝缠绕在绝缘物上构成，电阻丝的种类 很多，电阻丝的材料是根据电位器的结构、容纳电阻 丝的空间、电阻值和温度系数来选择的。电阻丝越细， 在给定空间内越获得较大的电阻值和分辨率。但电阻 丝太细，在使用过程中容易断开，影响传感器的寿命。
图9 传感器电阻体的结构设计图
•科学出版社
（2）转轴及电刷组件的结构。电刷转轴组件主 要由转轴、轴承、垫片、挡环、绝缘轴套、集流环、 电刷臂等零件组成，如图10所示。
图10 转轴组件装配图
•科学出版社
（3）外壳的结构。传感器外壳由底座、端盖和紧固圈 三部分组成，材料采用高强度铝合金，结构如图13、图14 和图15所示，图中尺寸与传感器型号有关，图中的尺寸以 16型为例。
任务1 电位器式位移传感器
1.1 基础知识 1.1.1 电位器式角位移传感器结构原理
电位器式位移传感器通过电位器元件将机械位移转换 成与之成线性或任意函数关系 的电阻或电压输出。普通 直线电位器和圆形电位器 都可分别用作直线位移和 角位移传感器。图1所示 为电位器式位移传感器 结构原理图。
图1 位移传感器工作原理
图5 使用功耗与温度关系图
•科学出版社
（7）迟滞。传感器在正反行程中的输出输入曲线 不重合性称为迟滞。迟滞可用偏差量与满量程输出之 比的百分数表示，如下式：
式中：△Hmax正反行程间输出的最大差值；YFS为传感 器的满量程输出。 迟滞特性如图6所示。
（8）重复性。重复 性是指传感器在输入按同 一方向做全量程连续多次 变动时所得的特性曲线不 一致的程度。
图6 迟滞特性图
•科学出版社
实际输出校正曲线的重复特性，正行程最大重复性 偏差为△Rmax1，反行程最大重复性偏差为△Rmax2。 重复性误差取这两个最大偏差之中较大者△Rmax除以 满量程输出y的百分数表示：
《传感器》 讲义
《传感器》讲义一、什么是传感器在我们生活的这个科技飞速发展的时代，传感器就像是我们的“电子眼”“电子耳”“电子鼻”，它们默默地工作，将各种各样的信息转化为电信号，让我们能够更清晰地了解周围的世界。
简单来说，传感器就是一种能够感知物理量、化学量或生物量等，并将其转换成可测量的电信号的装置。
它就像是一个信息的收集者和传递者，把我们所需要了解的各种情况，如实、准确地告诉我们。
比如，我们每天使用的手机，里面就有很多传感器。
像光线传感器，能够根据周围环境的光线强弱自动调节屏幕亮度；还有重力传感器，当我们翻转手机时，它能感知到并相应地改变屏幕显示方向。
再比如，汽车上的各种传感器，像温度传感器可以监测发动机的温度，防止过热；压力传感器能够检测轮胎的气压，保障行车安全。
二、传感器的分类传感器的种类繁多，按照不同的分类方式，可以分为以下几大类：1、按照被测量的物理量分类（1）温度传感器：这是大家比较熟悉的一种传感器，常见的有热电偶、热电阻等。
它们可以用于测量各种环境和设备的温度，从工业生产中的熔炉温度到我们家里的空调温度控制，都离不开它们。
（2）压力传感器：能感受压力并转换成可用输出信号。
在工业自动化、航空航天、医疗设备等领域都有广泛应用。
比如，测量血压的仪器中就有压力传感器。
（3）位移传感器：用于测量物体的位置变化，常见的有光栅尺、电感式位移传感器等。
在数控机床、机器人等设备中发挥着重要作用。
（4）速度传感器：用来测量物体的运动速度，比如汽车上的车速传感器。
（5）湿度传感器：能够检测环境中的湿度，常用于气象观测、农业生产和智能家居等方面。
2、按照工作原理分类（1）电阻式传感器：其基本原理是通过电阻值的变化来反映被测量的变化。
（2）电容式传感器：利用电容的变化来测量物理量。
（3）电感式传感器：基于电感的变化进行测量。
（4）压电式传感器：依靠压电材料的压电效应，将压力、加速度等转化为电信号。
（5）光电式传感器：通过光电转换元件，将光信号转换为电信号。
《认识传感器》 讲义
《认识传感器》讲义一、什么是传感器在我们生活的这个科技飞速发展的时代，传感器就像是无处不在的“小精灵”，默默地为我们感知和传递着各种信息。
那到底什么是传感器呢？简单来说，传感器就是一种能够检测、测量并将物理量、化学量或生物量等转换成电信号或其他易于处理和传输的信号的装置。
它就像是我们人体的感觉器官，比如眼睛能看到光、耳朵能听到声音、皮肤能感受到温度和压力。
而传感器则可以“感受”到温度的变化、光线的强弱、声音的大小、物体的位置、速度等等各种物理现象，并将这些信息转化为电信号，让我们的电子设备能够理解和处理。
二、传感器的工作原理要了解传感器是如何工作的，我们先来看看它的基本组成部分。
一般来说，传感器由敏感元件、转换元件和信号调理电路组成。
敏感元件是传感器中直接感受被测量的部分，它就像是传感器的“触角”，能够敏锐地捕捉到外界的变化。
比如，在温度传感器中，热敏电阻就是敏感元件，它的电阻值会随着温度的变化而改变。
转换元件则负责将敏感元件感受到的变化转换成电信号。
还是以温度传感器为例，热敏电阻的电阻值变化通过一定的电路转换为电压或电流的变化，这就是转换的过程。
信号调理电路则对转换后的电信号进行放大、滤波、线性化等处理，使其成为更适合后续处理和传输的信号。
传感器的工作原理可以用一个简单的例子来说明。
比如压力传感器，当有物体施加压力在传感器上时，敏感元件会发生形变，这种形变通过转换元件被转换成电信号，经过信号调理电路的处理后，我们就能得到与压力大小相对应的电信号。
三、传感器的分类传感器的种类繁多，按照不同的分类方式，可以分为以下几类：1、按照被测量的物理量分类温度传感器：用于测量温度，常见的有热电偶、热敏电阻等。
压力传感器：测量压力，如应变式压力传感器、电容式压力传感器等。
位移传感器：检测物体的位置变化，像光栅位移传感器、电感式位移传感器等。
速度传感器：测量物体的运动速度，比如光电式速度传感器、霍尔速度传感器。
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15
示例2
1. 计算平均值
正、反行程输出平均值
总平均值
yj 12(yjD yjI )
2. 确定拟合直线方程
yjI1 ni n1yjiI, yji D 1 ni n1yjiD
y a 0 a 1 x a 2 x 2 a n x n
• a0－输入量x为零时的输出量； a1 ,线性项系数 •特性曲线的具体形式。
3
• 静态特性的获得： 通过实验标定获得。
1.在规定的标准工作条件下 （规定的温度范围、大气压力、湿度等），由高精度输入量
以输出的平均值求端点连线拟合直线，问灵敏度 和线性度、迟滞、重复性误差各是多少？
12
拟合直线 y 5x
线性度： L m a xL 1 L 2 1mV
L Y L F mSa 1 x % 0 0 2 1 5 1% 0 0 4 %
灵敏度：
sy 255 x 5
mV mm
迟滞：
Hma xH32 mV
3 分辨力
• 它表征测量系统有效辨别输入量最小变化 量的能力。一般为最小分度值的1/2~1/5。具有 数字显示器的测量系统，其分辨力是当最小有 效数字增加一个字时相应示值的改变量，也即 一个分度值。
4 量程
• 又称“满度值”，表征测量系统能够承受 最大输入量的能力。其数值是测量系统示值范 围上、下限之差的模。
4
静态特性的性能指标
• 1 零位（点）
如变送器是输出标准信号的传感器， 输出直流电流值4mA为零位值。零位值应 从测量结果中设法消除。
5
• 2 灵敏度
描述测量 系统对输入量变 化反应的能力：
S=常量
S常量
S输 输出 入量 量 增 增 yx量 量 ddyx
其它表达形式：
S y 、Sy y
x x
x
6
• 定义：是指传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度
y a 0 a 1 x a 2 x 2 a n x n
• a0－输入量x为零时的输出量； a1 ,线性项系数 • a2 , …, an －非线性项系数 • 非线性度是准对不同的拟合直线说的，常用拟合直线确定
的方法：理论线性度、最小二乘法线性度等。常用后者， 后者拟合的直线与实际曲线所有点的平方和最小，非线性 误差较小。拟合直线方程为：y=b+kx • 下图是各种不同的拟合方法
发生器给出一系列数值已知的、准确的、不随时间变化的 输入量:xj(j=1,2,…,m) 2. 用 高 精 度 测 量 仪 器 测 定 被 校 测 量 系 统 对 应 输 出 量 yj(j=1,2,…,m) 3. 被yj，校测xj数量值系列统出的的输数出表与、输绘入制的曲关线系或，求称之得为数静学态表特达性式。表征
8
6 重复性
• 定义：重复性是指传感器在输入 量按同一方向作全量程连续多次 变化时，所得特性曲线不一致的 程度
R
R 10% 0 YFS
重复性误差是随机误差，常用标准差
计算（标准法），也可用正反行程
中最大重复差值Rmax（极差法）计算：
R2Y~F3S10% 0
R
Rmax10% 0 2YFS
9
7 线性度（非线性误差）
第二章--传感器概述.
2.2 传感器的基本特性
• 输出输入特性——静态特性与动态特性 • 本节目的
• 会由基本特性确定基本参数和性能指标
2
2.2.1 静态特性
• 被测量的值处于稳定状态时的输出与输入 的关系。
• 当被测量是一个不随时间变化或随时间缓慢变化的恒定信 号时，传感器输入量与输出量之间在数值上一般具有一定 的对应关系，关系式中不含有时间变量。通常可用如下的 多项式表示：
-0.012 3 0.506 8 0.999 3 1.499 3 2.001 3
-0.012 3 0.505 6 0.998 6 1.498 5 2.000 5 2.504 9
-0.012 4 0.507 1 0.999 8 1.499 2 2.001 5
-0.012 5 0.506 0 0.999 2 1.499 0 2.001 0 2.505 2
7
5 迟滞
定义：传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）形成期 间其输入-输出特性曲线不重合的现象
y
迟滞误差：
H
Hmax10% 0 YFS
YF.S
Hmax —同一输入量对应正、反行程输出量
ΔHmax
的最大差值，迟滞差值；
O
XF.S x
图2-5 滞环特性
Y F . S —满量程输出值
• 迟滞产生的原因：弹性敏感元件的弹性滞 后、运动部件的摩擦、传动机构的间隙、 紧固件松动等。
范围内标定点数m=6,正反行程循环次数n=5，标准压力发
生器用活塞式压力计（0.05级），标定值列入表1-1中，
总计标定值的个数N＝55
14
表 1-1
静态实验标定数据
j
1
2
3
4
5
6
i
正
1
向 反
向
正
2
向 反
向
正
3
向 反
向
正
4
向 反
向
正
5
向 反
向
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
-0.011 4 0.499 8 0.995 4 1.496 2 1.999 1 2.503 0
H 1 2 Y H F m S a1 x% 0 0 1 2 2 2 5 1% 0 0 4 %
重复性：
Rmax1mV
2% R 2RYm FSax10% 0 ＝
13
[示例2]由压力测量系统的静态实验标定数据 求取静态特性基本参数与质量指标
•
某压力测量系统的标称量程为2.5×105Pa，在满量程
-0.011 6 0.502 9 0.996 9 1.497 4 1.998 6
-0.011 9 0.501 7 0.995 9 1.496 0 2.000 0
2.504 2 -0.011 9 0.504 4 0.997 9 1.498 1 1.999 6
-0.012 1 0.504 4 0.998 3 1.498 1 2.000 3 2.504 7
10
图（a）理论拟合，（b）端点旋转拟合（c）端点连线拟合，（d）端点连线平移拟合 如果为一组离散数据，可以用最小二乘拟合（线性回归分析），精度最高。
非线性度
L
Lmax10% 0 YFS
ΔLmax——静态特性与拟合直线的最大非线性绝对误差
11
• [示例1]有一位移测量系统，对位移在0～5mm的范围进行 了两个循环的测量，测量数据如下：