L06传感器(基础,电阻) 整理完

传统机械按键结构层图：
按键
PCBA
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传感技术基础
基础效应
光磁电效应
▪ 克尔效应：光通过各种同性物质并在垂直方向加 电压时分成正常和异常光线（光电→光）
▪ 法拉第效应：线偏振光通过磁性物质时偏振面旋 转（光磁→电）
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传感技术基础
基础效应
磁效应
检测元件
检测元件是仪表、检测系统的关键，决定了可测参 数、被测量的可测范围、测量准确度、仪表的使用 条件等。
① 敏感性：对被测量的敏感性 ② 适用范围：环境温度、压力、外加电源等 ③ 测量范围：被测量不超过敏感元件规定的测量范围 ④ 输出特性：输出与被测量之间有明确的单调关系 ⑤ 其它：价格、易复制性、安全性、易安装等
▪ 传感器←一级修饰语←二级修饰语←三级修饰语← 四级修饰语。 示例：“传感器、位移、应变计式、100 mm”
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检测元件的命名
运用命名法时应注意
使用场合不同，修饰语的排序亦不同
▪ 在技术文件、产品说明书、学术论文、教材、书刊 等的陈述句中，传感器名称应采用反序排列
基础效应
压电效应
▪ 压电效应是指强介质加压力时的极化现象，可产 生电位差（压力←→电），超声波换能器。
多普勒效应
▪ 当声源、光源及微波等波源与观测者之间有相对 运动时，观测到的频率发生谱移的现象 （运动→频率）
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1.什么是传统机械按键设计？
传统的机械按键设计是需要手动按压按键触动PCBA上的开关按键来实现功 能的一种设计方式。
自动检测技术及仪表
Test & Measurement Technology and Automatic Instrumentation
CIST@BUCT 2011
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第①部分
基础知识
第二章 检测元件 与检测技术
传感技术基础原理 电阻型检测元件
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检测元件
检测元件的分类、命名和表示
传感技术
自然规律、基础效应
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检测元件
检测元件是指传感器中能直接感受（或响应）被 测量对象的部分。
在完成非电量到电量的变换时，并非所有的非电 量都能利用现有手段直接转换成电量，往往是将 被测量先变换为另一种易于变成电量的非电量， 然后再转换成电量。
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传感技术基础
基础效应
光磁电效应
▪ 光的热电效应：热释电（热→电），红外人体传感器 ▪ 塞曼效应：光通过磁场时光
谱离散（光磁→光谱） ▪ 拉曼效应：单色光照射物质
时发出不同光谱（光→光） ▪ 泡克尔斯效应：光通过压电
晶体时分成正常和异常光线 （光电→光）
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检测元件的分类
按输出信号的形式分类
开关式、 模拟式和数字式
按输入和输出的特性分类
线性和非线性
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检测元件的分类
按材料分类
无机材料检测元件 半导体材料检测元件 陶瓷材料检测元件 高分子材料检测元件 纳米材料检测元件 智能材料检测元件
结构方面： 外形尺寸、重量、外 壳、材质、结构特点 等
安装连接方面： 安装方式、馈线、电 缆等
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检测元件的分类
按输入量（被测对象）分类 按转换原理分类 按输出信号的形式分类 按输入和输出的特性分类 按能量转换的方式分类 按材料分类
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由结构型传感器和物性型传 感器组合而成的，兼有两者 的特征。例如，电阻式、电 感式、电容式、压电式、光 电式、热敏、气敏、湿敏、 磁敏传感器等等。
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检测元件的分类
按转换原理分类
结构型传感器 物性型传感器 复合型传感器 这种分类方法清楚地指明了传感器的原理，便于学习
▪ 一般可由物理方程给出，这些方程可作为许多传 感器工作的数学模型。例如，利用静电场制成的 电容式传感器，利用电磁感应定律可制成的电感 （自感或互感）式传感器等等。
▪ 利用场的定律制成，可统称为结构型传感器。
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传感技术基础
自然规律
物质定律
▪ 表示各种物质本身内在性质的定律（如虎克定律、 欧姆定律），通常以这种物质所固有的物理常数 加以描述，其大小决定着传感器的主要性能。 半导体物质法则：压阻、热阻、光阻、湿阻等效 应，可分别制成压敏、热敏、光敏、湿敏等传感 器件； 压电晶体物质法则：压电效应，可制成压电式传 感器等等。
利用材料的固态物理特性及其各种物理、化学效应（即 物质定律，如虎克定律、欧姆 定律等）来实现非电量转换的。 它是以半导体、电介质、铁电 体等作为敏感材料的固态器件。
复合型传感器
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检测元件的分类
按转换原理分类
结构型传感器 物性型传感器 复合型传感器
检测元件
陶瓷材料检测元件
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检测元件
高分子材料检测元件
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检测元件
高分子材料检测元件
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检测元件
高分子材料检测元件
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检测元件的分类
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检测元件
无机材料检测元件
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检测元件
半导体检测元件
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检测元件
半导体检测元件
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检测元件
陶瓷材料检测元件
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▪ 霍尔效应：电流流过导体并在与电流垂直的方向加
磁场时在垂直方向产生电势的现象（磁电→电），
磁敏二极管、磁敏三极管等。
▪ 磁阻效应：导体在磁场中电阻
Bz
增加的现象（磁电→电阻），
磁敏电阻、磁头等。
▪ 磁致伸缩效应：强磁体加磁
场时产生变形（磁→机械）
x
I
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传感技术基础
记忆合金 压电材料 光纤传感器
MEMS/MOEMS
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检测元件的命名
国标 GB7666
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， 一般可后续以“式”字。 三级修饰语——特征描述，指必须强调的传感器结构、
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传感技术基础
基础效应
光磁电效应
▪ 光电子发射效应：外光电效应 （光→电），光电二极管、光 电倍增管及紫外线传感器等。
▪ 光电导效应：内光电效应（光 →电阻），光敏电阻。
▪ 光伏特效应：内光电效应（光 →电），光电池、光敏二极管、 光敏三极管和光敏晶闸管等。
按材料分类
纳米材料检测元件
气敏材料
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检测元件
智能材料检测元件
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检测元件的分类
按材料分类
智能材料检测元件
记忆合金 压电材料
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检测元件的分类
按材料分类
智能材料检测元件
结构型传感器
利用机械构件（如金属膜片等）在动力场或电磁场的 作用下产生变形或位移，将外界被测参数转换成相应 的电阻、电感、电容等物理量，它是利用物理学运动 定律或电磁定律实现转换的。
物性型传感器 复合型传感器
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检测元件的分类
按转换原理分类
结构型传感器 物性型传感器
检测元件的分类
按输入量（被测对象）分类
物理量传感器、化学量传感器和生物量传感器 物理量传感器又可分为：温度传感器、压力传感器、
位移传感器、∙∙∙∙∙∙ 等等。 这种分类方法给使用者提供了方便，容易根据被测
对象选择所需要的传感器。
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检测元件的分类
按转换原理分类
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传感技术基础
自然规律
统计法则
▪ 将微观系统与宏观系统联系起来的物理法则，这 些法则常常与传感器的工作状态有关。
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传感技术基础
基础效应
热电效应
▪ 塞贝克效应：热电势（温度—→电），热电偶 ▪ 珀尔帖效应：接触电势（温度←→电），半导体制冷 ▪ 汤姆逊效应：温差电势（温差←→电） ▪ 热电子发射效应：热—→电子，红外成像
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检测元件
特性 基本参数指标
环境参数指标
可靠性指标
其他指标
量程指标： 量程范围、过载能力 等 灵敏度指标： 灵敏度、满量程输出 、分辨力、输入输出 阻抗等 精度方面的指标： 精度(误差)、重复性 、线性、回差、灵敏 度误差、阈值、稳定 性、漂移、静态总误 差等 动态性能指标： 固有频率、阻尼系数 、频响范围、频率特 性、时间常数、上升 时间、响应时间、过 冲量、衰减率、稳态 误差、临界速度、临 界频率等
温度指标： 工作温度范围、温度 误差、温度漂移、灵 敏度温度系数、热滞 后等
抗冲振指标： 各向冲振容许频率、 振幅值、加速度、冲 振引起的误差等
其他环境参数： 抗潮湿、抗介质腐蚀 、抗电磁场干扰能力 等
工作寿命、平均无故 障时间、保险期、疲 劳性能、绝缘电阻、 耐压、反抗飞弧性能 等
使用方面： 供电方式(直流、交流 、频率、波形等)、电 压幅度与稳定度、功 耗、各项分布参数等
和研究。
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检测元件的分类
按能量转换的方式分类
有源型和无源型
有源型：也称能量转换型或发电型，它把非电量直接 变成电压量、电流量、电荷量等，如磁电式、压电式、 光电池、热电偶等。
无源型：也称能量控制型、能量传输型或参数型，它 把非电量变成电抗（电阻、电容、电感）等，或将被 测电量传输至检测装置。
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传感技术基础
自然规律
守恒定律
▪ 包括能量、动量、电荷量等守恒定律。 ▪ 这些定律是分析、研制新型传感
器时必须严格遵守的基本法则。
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传感技术基础
自然规律
场的定律
▪ 动力场的运动定律、电磁场的感应定律等，其作 用与物体在空间的位置及分布状态有关。
▪ 四级修饰语→三级修饰语→二级修饰语→一级修饰 语→传感器 示例：“100mm应变计式位移传感器” “100～160dB电容式声压传感器”
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检测元件的命名
运用命名法时应注意
使用场合不同，修饰语的排序亦不同 传感器（主称）＋ 四级修饰语组成全称。
在实际运用中，可根据产品具体情况省略任何一级 修饰语。但国标规定，传感器作为商品出售时，第 一级修饰语不得省略。
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检测元件的表示
从电路角度考虑，敏感元件就是信号(或信息)源。 对于大多数传感器，它都可以用具有两端口或四端
口特征的电气元件足够精确地进行描述。
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检测元件的表示
与传统的信息技术中常见的两端口或四端口元件相
比，唯一的区别是敏感元件的特性依赖于物理的或
化学的环境变量。
＋
＋
I
C2 －
R
C1
－ ＋
－
－
＋
＋
Ua＝IR
Ug
uc(t)
ua(t)
R
/ 2
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传感技术基础
自然规律
守恒定律、场的定律、物质定律、统计法则
基础效应
热电效应、光磁电效应、磁效应、压电效应、应变 效应、电涡流效应、超导效应、集肤效应、多普勒 效应、物理现象等
性能、材料特征、敏感元件以及其它必要的性能特征， 一般可后续以“型”字。 四级修饰语——主要技术指标，如量程、精确度、灵敏 度范围等。
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检测元件的命名
运用命名法时应注意
使用场合不同，修饰语的排序亦不同
▪ 在有关传感器的统计报表、图书检索及计算机文字 处理等场合，传感器名称应采用正序排列。