传感器及其概述

面积 变化型和介质变化型三类 。极距变化型 电 析 方 法 。 各 种 生 物 传 感 器 有 以 下共 同 的 结 构 ： 容传 感 器 的 优 点 是 可 进 行 动 态 非 接 触 式 测 量 ， 包 括一种或数种相关生物活性材料 （ 生物 膜 ） 【 关 键 词 】传 感 器 种 类 新 型 对被测 系统的影响小 ，灵敏度高 ，适用于较 小 及能把生物活性表达 的信 号转换 为电信号的物 位移的测量，但这种传感器有非线性特性 ，因 理或化学换能器 （ 传感器 ），二者组合在一起， 此使用范围受到一定限制 。面积变化型传感器 用现代微 电子和 自动化仪表技术进行 生物信号 １前 言 的优 点是输 出与输入成线性关系 ，但与极距 型 的 再 加 工 ，构 成 各 种 可 以使 用 的 生物 传 感 器 分 传感器相 比，灵敏度较低 ，适用于较大 的直 线 析装置、仪器和 系统 。生物传感 器的原理：待 传感 器 是测试 系统 的一 部 分，其 作用 类 或角位移的测量 。介质变化 型则多用 于测量液 测物质经扩散作用进入 生物活性材料，经分子 似于人类的感觉器官 ，也可 以认 为是人类感官 体的高度等场合 。 识别 ，发生生物学 反应，产生的信息继而被相 的延伸 。人们借助传感器可 以去探测 那些人们 ． ３ 电感式传感器 应 的物理或 化学换能器转变成可定量和可处理 无法用或不便用感官直接感 知的事物，如用热 ３ 电偶 可 以测量炽热物体 的温度 ；用超声 波换能 器可 以测海 水深度；用红外遥感器可从 高空探 测地 面形貌、河流状态及植被 的分布 等。因此， 可以说传感器是人们认识 自然界事 物的有力工 具，是测量仪器与被测量物体之 间的接 口。通 常情况下，传感器处于测试 装置 的输入端，是 测试系统的第一个环节 ，其 性能直接影响着整 个测试系统 ，对测试精度有很大影 响。 电感 式传 感 器是 将被 测物 理 量，如 力、 位移等 ，转换为 电感量变 换的一种装置 ，其变 换是基于 电磁感应 原理 。电感 式传感器种类很 多 ，常见的有 自感式 ，互感式和涡流式三种 。 电感式传感器具有 以下特 点：结构简单 ， 传感器无活 动电触点，因此工作可靠寿命长 。 灵敏 度和 分辨 力高 ，能测 出 ０ ． ０ ｌ微米 的位 移 变 化。传 感器的输 出信号强 ，电压灵敏 度一般 每 毫 米 的 位 移 可 达 数 百 毫 伏 的 输 出 。 线 性 度 的 电信 号，再经二次仪表放大并输 出，便可 知 道待测物浓度 。 ４ ． ２激光传 感器 激 光传 感 器：利 用激 光技 术进 行 测量 的 传 感器。它 由激光器 、激光检测器和 测量 电路 组成。激光传感器是新型测量仪表 ，它的优点 是能实现无接触远距离测量 ， 速度快 ，精度高 ， 量程大 ，抗光 、电干扰 能力强等。激光传感器 原 理 ：激 光 传 感 器 工 作 时 ， 先 由激 光 发 射 二 极
管 对 准 目标 发 射 激 光 脉 冲 。 经 目标 反 射 后 激 光
２ 传 感 器 的 分 类
和 重 复性 都 比较好 ，在 一定 位移 范 围 （ 几 十 按被测物理量 的不 同，可以分为位 移、 力、 微 米 至数 毫米 ） 内，传感 器非 线性 误差 可达 温 度 、流 量 传 感 器 等 ； 按 工 作 的 基 础 不 同 ，可 ０ ． ０ ５ ％￣ ０ ． １ ％。 同时，这 种传 感 器 能实现 信 息 以分 为机械式传感器、 电气式传感器 、光学 式 的远距离传输、记录 、显示和控制 ，它在工业 传感 器、流体式传感器等 ；按信号变换特征 可 自动控制系统中广泛被采用 。但 不足 的是，它 以分 为 物 性 型 传 感 器 和 结 构 型 传 感 器 ；根 据 敏 有频率响应较低 ，不宜快速动态测控等缺点 。 感元 件与被测对象直接 的能量关 系，可 以分为 ３ ・ ４磁电式传感器 能量转 换型传 感器 与能量控制型传感器 。
３ ． ２ 电容式传感器 电容式 传感 器是将 被 测物理 量转 换 成 电 容量变 化的装置，它实质是一个具有可变参数 的电容器 。由于电容与极距成反 比，与正对面 积和 介 质成 正 比 ， 因 此 其 可 以分 为 极 距 变 化 型 、
大多是电信 பைடு நூலகம்，因而从狭义上讲 ， 传感 器是 把外 界 输入 的 非 电信 号 转换 为电信 号的装置
向各方 向散射 。部分散 射光返回到传感器接收 器 ，被光学系统接 收后 成像 到雪崩光 电二极管
转 化 为 同种 或 别 种 量 值 输 出 的 器 件 。 目前 ， 传 感 器 转 换 后 的 信 号
阻 变 化 ，而 半 导 体 应 变 片 式 则 是 利 用 电 阻 率变 化 引 起 电阻 的 变 化 。
４新型传感器
４ ． １生物传感器 生 物传 感 器是 用生物 活 性材 料 （ 酶、蛋 白质 、Ｄ ＮＡ、抗 体、 抗原 、生物 膜 等 ）与 物 理 化 学换 能 器 有 机 结 合 的 一 门交 叉 学 科 ，是 发 展生物技 术必不可少的一种先进 的检测方法 与 监控 方法，也是物质分子水平 的快速 、微量分
电子技术 ・ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
传感器及其概述
文／ 杨天娟 施伟斌 王 婷
于 ： 金 属 电阻 应 变 片 式 是 利 用 导体 形变 引 起 电
可 以看 成 是 电荷 发 生 器 ，又 可 以看 作 电 容 器 。
传 感 器 （英 文 名 称： ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｄ ｕ ｃ ｅ ｒ ／ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ）是 直 接 作 用 于被 测量 、并 能按 一定规 律 将 其