你所了解的传感器有哪些?

测试与检测技术基础传感器部分课程报告

我所了解的传感器——传感器技术漫谈

班级：机械16班 姓名：马骥遥 学号：2011010570

2014年4月24日

我所了解得传感器——传感器技术漫谈

马骥遥 2011010570 指导教师：王雪

（清华大学 精密仪器与机械学系，北京 100084）

摘要

传感器是一种可以将感测到的被测量信息按一定规律转化为电信号或其它所需信号的测试装置，是目前用途最为广泛，最有发展潜力的检测装置。它集信息的传输、处理、储存、转换等多功能与一身，是实现自动化控制的首要环节。

本文简要概述了传感器的基本分类、基本原理，着重研究了视觉传感器的相关问题，探讨了传感器的未来发展趋势，并举例介绍了传感器科技尖端的研究成果。

关键词

传感器 视觉传感器

一、传感器的基本分类和基本原理

传感器的种类很多，常见的传感器有电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、

激光传感器、霍尔传感器、生物传感器、化学传感器等。

1.1 电阻式传感器

电阻式传感器是将被测量，如位移、形变、力、加速度、湿度、温度等这些物理

量转换成电阻值的一种测量装置。

电阻式传感器具有结构简单、原理基础、输出精度较高、线性和

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角位移传感器原理 带你了解角位移传感器基本原理

导语：今天我们又一次提到了传感器，相信大家对这个词已经不再陌生了吧？在这里，装修界小编再给大家讲一下，关于传感器的相关知识，传感器呢是一种可以将被测物体转换为一种我们可以读取的特殊信号的物体，其实传感器它的真正意义在于它让物体变的拟人化，使

它成为了一种有视觉的物体。那么，角位移传感器又是什么呢？下面就让我们一起来了解一

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下它以及它的基本工作原理吧。角位移传感器的概念：角位移传感器是把对角度测量转换成其他物理量的测量，它采用非接触式专利设计，与同步分析器和电位计等其它传统的角位移测量仪相比，有效地提高了长期可靠性。角位移传感器原理：是位移传感器的一种型号，采用非接触式专利设计，与同步分析器和电位计等其它传统的角位移测量仪相比，有效地提高了长期可靠性。它的设计独特，在不使用诸如滑环、叶片、接触式游标、电刷等易磨损的活动部件的前提下仍可保

2-1【答】

1、传感器是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或装置。 2、传感器由：敏感元件、转换元件、信号调理与转换电路和辅助的电源组成。 3、它们的作用是：

（1）敏感元件：是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分；

（2）转换元件：是指传感器中能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； （3）信号调理与转换电路：由于传感器输出信号一般都很微弱，需要有信号调理与转换电路，进行放大、运算调制等；

（4）辅助的电源：此外信号调理转换电路以及传感器的工作必须有辅助的电源。

4、最简单的传感器由一个敏感元件(兼转换元件)组成，它感受被测量时直接输出电量，如热电偶。有些传感器由敏感元件和转换元件组成，没有转换电路，如压电式加速度传感器，其中质量块m是敏感元件，压电片（块）是转换元件。有些传感器，转换元件不只一个，要经过若干次转换。 2-2【答】

1、传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出与输入的关系。也即当输入量为常量，或变化极慢时，这一关系就称为静态特性。

2、静态特性性能指标包括：线性度、灵敏度、迟滞、重复性和漂移等。 3、性能指标：

（1）灵敏度：输出量增量Δy与引起输出量增量Δy的相

2-1【答】

1、传感器是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或装置。 2、传感器由：敏感元件、转换元件、信号调理与转换电路和辅助的电源组成。 3、它们的作用是：

（1）敏感元件：是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分；

（2）转换元件：是指传感器中能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； （3）信号调理与转换电路：由于传感器输出信号一般都很微弱，需要有信号调理与转换电路，进行放大、运算调制等；

（4）辅助的电源：此外信号调理转换电路以及传感器的工作必须有辅助的电源。

4、最简单的传感器由一个敏感元件(兼转换元件)组成，它感受被测量时直接输出电量，如热电偶。有些传感器由敏感元件和转换元件组成，没有转换电路，如压电式加速度传感器，其中质量块m是敏感元件，压电片（块）是转换元件。有些传感器，转换元件不只一个，要经过若干次转换。 2-2【答】

1、传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出与输入的关系。也即当输入量为常量，或变化极慢时，这一关系就称为静态特性。

2、静态特性性能指标包括：线性度、灵敏度、迟滞、重复性和漂移等。 3、性能指标：

（1）灵敏度：输出量增量Δy与引起输出量增量Δy的相

习题及思考题

1、 从某直流测速发电机试验中获得如下结果：

转速（r/min） 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 输出电压（V）0 9.1 15.0 23.3 29.9 39.0 47.5 试绘制转速和输出电压的关系曲线，并确定： （1） 该测速发电机的灵敏度

（2） 该测速发电机的线性度

2、 一只压力传感器的较准数据如下，试求其迟滞误差、线性度、灵敏度，并画出其输入输

出曲线。

输入压力Xi (×105Pa) 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 正行程输出电压Yi (V) 0.0020 0.2015 0.4005 0.6000 0.7995 1.0000 反行程输出电压Yi (V) 0.0030 0.2020 0.4020 0.6010 0.8005 1.0000

3、 如将两个100Ω电阻应变片平行地粘贴在钢制试件上， 试件初载等截面积为0.5×

10-4m2，弹性模量E=200GN/m2，由50KN的拉力所引起的应变片电阻变化为1Ω，把它们接入直流

1.3 物体热辐射物体通常以两种不同形式发射辐射能量。 物体通常以两种不同形式发射辐射能量。 第一种称为热辐射。第二种称为发光。 第一种称为热辐射。第二种称为发光。

1.3.1 黑体辐射定律1.黑体 1.黑体能够完全吸收从任何角度入射的任何波长的 辐射， 辐射，并且在每一个方向都能最大可能地发射任 意波长辐射能的物体称为黑体。显然， 意波长辐射能的物体称为黑体。显然，黑体的吸 收系数为1 发射系数也为1 收系数为1,发射系数也为1。

2.普朗克辐射定律 2.普朗克辐射定律 黑体为理想的余弦辐射体， 黑体为理想的余弦辐射体，其光谱辐射出射 角标“ 表示黑体 表示黑体) 度Me,s,λ(角标“s”表示黑体)由普朗克公式表示 为M e ,s , λ = 2 πc 2 h

λ (e5

hc λkT

1)

(1-40)

式中，k为波尔兹曼常数；h为普朗克常数；T为 式中， 为波尔兹曼常数 为波尔兹曼常数； 为普朗克常数 为普朗克常数； 为 绝对温度； 为真空中的光速 为真空中的光速。 绝对温度；c为真空中的光速。

黑体光谱辐亮度Le,s,λ和光谱辐强度Ie,s,λ分别为

Le,s,λ =

2c h

2

λ5 (e

hc λkT

1)

I e,s,λ =

2c 2 hA

最新传感器列表

遥感波段

? 紫外线：波长范围为0.01～0.38μm，太阳光谱中，只有0.3～0.38μm波长的光到达地面，对油污染敏感，但探测高度在2000 m以下。

? 可见光：波长范围：0.38～0.76μm，人眼对可见光有敏锐的感觉，是遥感技术应用中的重要波段。

? 红外线：波长范围为0.76～1000μm，根据性质分为近红外、中红外、远红外和超远红外。

? 微波：波长范围为1 mm～1 m，穿透性好，不受云雾的影响。 ? 近红外：0.76～3.0 μm，与可见光相似。 ? 中红外：3.0～6.0 μm，地面常温下的辐射波长，有热感，又叫热红外。 ? 远红外：6.0～15.0 μm，地面常温下的辐射波长，有热感，又叫热红外。 ? 超远红外：15.0～1 000 μm，多被大气吸收，遥感探测器一般无法探测。

大气窗口

大气窗口 紫外可见光 近红外 近红外 近-中红外 波段 透射率/% 应用举例 0.3～1.3 μm ＞90 TM1-4、SPOT的HRV 1.5～1.8 μm 2.0～3.5 μm 80 80 ??TM5 TM7 中红外 3.5～5.5 μm ㏒???琰茞??ü NOAA的AVHRR 远红外 微波 8～14 μm 0

《传感器原理及应用》试卷四

适用班级：（电子071 ，072，073，074，075） 题号 得分 一 二 三 四 五 六 总分 核分人 得分 评卷人

一、填空题：（共20空，每空1分，共20分）

1、传感器一般由 、 、 测量电路和辅助电源四个部分组成。

2、气敏电阻传感器是利用半导体对气体的__________作用而使其__________发生变化的现象来检测气体的成分和浓度。气敏电阻传感器通常由 、 和封装体等三部分组成。

3、为减少电容式传感器在使用中存在的______________，可以在结构上加保护电极，但要求保护电极和被保护电极要为______________。

4、变隙式电感式传感器与螺线管式电感式传感器都可以用来测位移， _____________线性范围大，______________测量灵敏度高。

5、霍尔片越厚其霍尔灵敏度系数越__________（大或小），霍尔灵敏度系数的含义是指____________________________________________。 6、热电偶产生的热电势一般由

1、通常希望传感器的输入和输出之间具有一一对应关系，这样的传感器才能如实反映待测的信息。

16 在规定条件下，传感器校准曲线与拟合曲线间最大偏差与满量程输出值的百分比称为线性度。

15、传感器就是通过敏感元件、传感元件和电子线路把非电生物信息转化成电学量的装置

17、电阻应变片式传感器测量电路采用差动电桥时，不仅可以温度补偿，同时还能起到提高测量灵敏度的作用。

2、直流电桥的补偿包括零位补偿、温漂补偿、非线性补偿、灵敏度温漂补偿。

2、金属丝在外力作用下发生机械形变时它的电阻值将发生变化，这种现象称应变效应；固体受到作用力后电阻率要发生变化，这种现象称压阻效应。直线的电阻丝绕成敏感栅后长度相同但应变不同，圆弧部分使灵敏度K下降了，这种现象称为横向效应。

16、在传感器测量电路中，应用电桥测量线路把电阻变化转化成电流或电压变化的线路。 20、电阻应变效应是指在一定的范围内，拉伸金属导体，金属导体的电阻变化和应变成正比。

电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除（①变面积型②变极距型③变介电常数型）外是线性的。

空气介质变隙式电容传感器中，提高灵敏度和减少非线性误差是矛盾的，为此实际中大都采用差动式电容传感器

3、一般电

传感器复习

一、填空题

1.在光的作用下，物质内的电子逸出物体表面向外发射的现象，称为外光电效应。 2.根据测量方式的不同，可分为偏差式测量零位式测量和微差式测量。

3.半导体材料受到光照时会产生电子空穴，光线愈强电阻值愈低，这种光照后电阻率发生变化的现象称为光电导效应。 4.常见的压电材料可分为压电晶体和压电陶瓷以及压电半导体。

5.电阻应变片的初始电阻R0是指应变片未粘贴时，在室温下测得的静态电阻。 6.金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。

7.工业和计量部门常用的热电阻，我国统一设计的定型产品是铂热电阻和铜热电阻。 8.磁栅式传感器信号处理方式可分为鉴相型和鉴幅型。

9. 机械干扰是指系统受到一定程度的振动或冲击时带来的干扰，对于这种干扰应采取减振措施，一般可设置减振弹簧或减振橡胶等。

10. 由于受到电阻丝直径的限制，绕线式电位计分辨率不高。

11.当声源和工件之间有相对运动时，反射回来的超声波的频率将与声源发射超声波的频率有所不同，这种现象称为多普勒效应。

12.为了使光电器件能很好的工作，需要选择合适的光源。常用的光源有：发光钨丝灯泡、电弧