东南大学控制工程基础-传感器
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(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 传感器的发展方向。
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4.2 电阻式传感器
• 学习要求
完成本节内容的学习后应能做到： 1.掌握电阻式传感器的工作原理 2.了解电阻式传感器的结构、分类 3.掌握变阻器式传感器、电阻应变式传感器、 固态压阻式传感器在结构和工作原理的相同点 和不同点 4.了解电阻式传感器的应用
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4.1.3 传感器的分类
• 传感器的种类繁多。在工程测试中， 一种物理量可以用不同类型的传感器来检 测；而同一种类型的传感器也可测量不同 的物理量。 •
传感器的分类方法很多，概括起来， 主要有下面几种分类方法。
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• (1)按被测物理量来分类，可分为位移传 感器、速度传感器、加速度传感器、力 传感器、温度传感器等。
➢4.5 压电式传感器
➢4.6 磁电式传感器
➢4.7 半导体元件传感器
➢4.8 其他类型传感器
➢ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ.9
传感器选用原则 ppt课件
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4.1 概述
4.1.1 传感器的作用 用机械代替体力劳动是第一次产业革命，
在那次革命中，火车、汽车取代了人力车， 各种动力机械取代了繁重的体力劳动。而 用机械和电子装置来代替部分脑力劳动， 可以说是第二次或第三次产业革命，这也 是当前科学技术发展的重要课题之一。在 这一课题中，传感器的研究是一个不可忽 视的内容。
本章学习要求
传感器是一种获取信息的装置，是测试 系统的首要环节。完成本章内容的学习后 应能做到： 1.了解传感器的的作用与工业应用情况 2.了解传感器的分类 3.了解传感器的最新发展动态
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第四章 信息的转换—传感技术
➢4.1 概述
➢4.2 电阻式传感器
➢4.3 电感式传感器
➢4.4 电容式传感器
工作原理是将物体的位移转换为电阻的变化。 根据式
式中 ——电位器的电阻灵敏度。 相应电刷位移x的电压输出U0为
• 一般把信号调理与转换电路归为辅助 器件，它们是一些能把敏感器件输出的 电信号转换为便于显示、记录、处理等 有用的电信号的装置。
• 现在已经能把一些处理电路和传感 器集成在一起，构成集成传感器。进一 步的发展是将传感器和微处理器相结合， 装在一个检测器中形成一种新型的“智 能传感器”。它将具有一定的信号调理、 信号分析、误差校证、环境适应等能力， 甚至具有一定的辨认、识别、判断的功 能。
• (2)按传感器工作的物理原理来分类，可 分为机械式、电气式、辐射式、流体式 等。
(3)按信号变换特征来分类，可分为物性 型和结构型。
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所谓物性型传感器，是利用敏感器件材 料本身物理性质的变化来实现信号的检测。 例如，用水银温度计测温，是利用了水银 的热胀冷缩的现象；用光电传感器测速， 是利用了光电器件本身的光电效应；用压 电测力计测力，是利用了石英晶体的压电 效应等。
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4.1.2 传感器的组成
• 传感器一般由敏感器件与其它辅助器 件组成。敏感器件是传感器的核心，它的 作用是直接感受被测物理量，并将信号进 行必要的转换输出。如应变式压力传感器 的弹性膜片是敏感元件，它的作用是将压 力转换为弹性膜片的形变，并将弹性膜片 的形变转换为电阻的变化而输出。
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所谓结构型传感器，则是通过传感器 本身结构参数的变化来实现信号转换的。 例如，电容式传感器，是通过极板间距离 发生变化而引起电容量的变化；电感式传 感器，是通过活动衔铁的位移引起自感或 互感的变化等。
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(4)按传感器与被测量之间的关系来分类， 可分为能量转换型和能量控制型。
• 能量转换型传感器 (或称无源传感器)， 是直接由被测对象输入能量使其工作的。 例如，热电偶将被测温度直接转换为电 量输出。由于这类传感器在转换过程中 需要吸收被测物体的能量，容易造成测 量误差。
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电阻式传感器的基本原理是将被测物理 量的变化转换成电阻值的变化,再经相应的 测量电路和装置显示或记录被测量值的变 化。按其工作原理可分为变阻器式(电位器 式)、电阻应变式和固态压阻式传感器三种。
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4.2.1 变阻器式传感器
• (1) 变阻器式传感器工作原理 变阻器式传感器也称电位器式传感器，其
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• 传感器是借助于检测元件接收一种形 式的信息，并按一定的规律将所获取的信 息转换成另一种信息的装置。它获取的信 息可以为各种物理量、化学量和生物量， 而转换后的信息也可以有各种形式。但目 前，传感器转换后的信号大多为电信号。 因而从狭义上讲，传感器是把外界输入的 非电信号转换成电信号的装置。一般也称 传感器为变换器、换能器和探测器，其输 出的电信号陆续输送给后续配套的测量电 路及终端装置，以便进行电信号的调理、 分析、记录或显示等。
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(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。
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(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。微机械加 工技术除全面继承氧化、光刻、扩散、沉 积等微电子技术外，还发展了平面电子工 艺技术，各向异性腐蚀、固相键合工艺和 机械分断技术。
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(5) 按传感器输出量的性质可分为模拟式 和数字式两种
前者的输出量为连续变化的模拟量，而 后者的输出量为数字量。由于计算机在工 程测试中的应用，数字式传感器是很有发 展前途的。当然，模拟量也可以通过模-数 转换变为数字量。
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4.1.4 传感器的发展动向
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。
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(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 传感器的发展方向。
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4.2 电阻式传感器
• 学习要求
完成本节内容的学习后应能做到： 1.掌握电阻式传感器的工作原理 2.了解电阻式传感器的结构、分类 3.掌握变阻器式传感器、电阻应变式传感器、 固态压阻式传感器在结构和工作原理的相同点 和不同点 4.了解电阻式传感器的应用
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4.1.3 传感器的分类
• 传感器的种类繁多。在工程测试中， 一种物理量可以用不同类型的传感器来检 测；而同一种类型的传感器也可测量不同 的物理量。 •
传感器的分类方法很多，概括起来， 主要有下面几种分类方法。
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• (1)按被测物理量来分类，可分为位移传 感器、速度传感器、加速度传感器、力 传感器、温度传感器等。
➢4.5 压电式传感器
➢4.6 磁电式传感器
➢4.7 半导体元件传感器
➢4.8 其他类型传感器
➢ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ.9
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4.1 概述
4.1.1 传感器的作用 用机械代替体力劳动是第一次产业革命，
在那次革命中，火车、汽车取代了人力车， 各种动力机械取代了繁重的体力劳动。而 用机械和电子装置来代替部分脑力劳动， 可以说是第二次或第三次产业革命，这也 是当前科学技术发展的重要课题之一。在 这一课题中，传感器的研究是一个不可忽 视的内容。
本章学习要求
传感器是一种获取信息的装置，是测试 系统的首要环节。完成本章内容的学习后 应能做到： 1.了解传感器的的作用与工业应用情况 2.了解传感器的分类 3.了解传感器的最新发展动态
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第四章 信息的转换—传感技术
➢4.1 概述
➢4.2 电阻式传感器
➢4.3 电感式传感器
➢4.4 电容式传感器
工作原理是将物体的位移转换为电阻的变化。 根据式
式中 ——电位器的电阻灵敏度。 相应电刷位移x的电压输出U0为
• 一般把信号调理与转换电路归为辅助 器件，它们是一些能把敏感器件输出的 电信号转换为便于显示、记录、处理等 有用的电信号的装置。
• 现在已经能把一些处理电路和传感 器集成在一起，构成集成传感器。进一 步的发展是将传感器和微处理器相结合， 装在一个检测器中形成一种新型的“智 能传感器”。它将具有一定的信号调理、 信号分析、误差校证、环境适应等能力， 甚至具有一定的辨认、识别、判断的功 能。
• (2)按传感器工作的物理原理来分类，可 分为机械式、电气式、辐射式、流体式 等。
(3)按信号变换特征来分类，可分为物性 型和结构型。
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所谓物性型传感器，是利用敏感器件材 料本身物理性质的变化来实现信号的检测。 例如，用水银温度计测温，是利用了水银 的热胀冷缩的现象；用光电传感器测速， 是利用了光电器件本身的光电效应；用压 电测力计测力，是利用了石英晶体的压电 效应等。
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4.1.2 传感器的组成
• 传感器一般由敏感器件与其它辅助器 件组成。敏感器件是传感器的核心，它的 作用是直接感受被测物理量，并将信号进 行必要的转换输出。如应变式压力传感器 的弹性膜片是敏感元件，它的作用是将压 力转换为弹性膜片的形变，并将弹性膜片 的形变转换为电阻的变化而输出。
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所谓结构型传感器，则是通过传感器 本身结构参数的变化来实现信号转换的。 例如，电容式传感器，是通过极板间距离 发生变化而引起电容量的变化；电感式传 感器，是通过活动衔铁的位移引起自感或 互感的变化等。
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(4)按传感器与被测量之间的关系来分类， 可分为能量转换型和能量控制型。
• 能量转换型传感器 (或称无源传感器)， 是直接由被测对象输入能量使其工作的。 例如，热电偶将被测温度直接转换为电 量输出。由于这类传感器在转换过程中 需要吸收被测物体的能量，容易造成测 量误差。
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电阻式传感器的基本原理是将被测物理 量的变化转换成电阻值的变化,再经相应的 测量电路和装置显示或记录被测量值的变 化。按其工作原理可分为变阻器式(电位器 式)、电阻应变式和固态压阻式传感器三种。
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4.2.1 变阻器式传感器
• (1) 变阻器式传感器工作原理 变阻器式传感器也称电位器式传感器，其
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• 传感器是借助于检测元件接收一种形 式的信息，并按一定的规律将所获取的信 息转换成另一种信息的装置。它获取的信 息可以为各种物理量、化学量和生物量， 而转换后的信息也可以有各种形式。但目 前，传感器转换后的信号大多为电信号。 因而从狭义上讲，传感器是把外界输入的 非电信号转换成电信号的装置。一般也称 传感器为变换器、换能器和探测器，其输 出的电信号陆续输送给后续配套的测量电 路及终端装置，以便进行电信号的调理、 分析、记录或显示等。
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(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。
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(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。微机械加 工技术除全面继承氧化、光刻、扩散、沉 积等微电子技术外，还发展了平面电子工 艺技术，各向异性腐蚀、固相键合工艺和 机械分断技术。
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(5) 按传感器输出量的性质可分为模拟式 和数字式两种
前者的输出量为连续变化的模拟量，而 后者的输出量为数字量。由于计算机在工 程测试中的应用，数字式传感器是很有发 展前途的。当然，模拟量也可以通过模-数 转换变为数字量。
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4.1.4 传感器的发展动向
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。