第1章 传 感 器 概 述 1.1 传感器的组成和分类 1.2 传感器的重要性 1.3 传感器技术的发展 图0.1?? 身体与机器人的对应关系 传感器的定义 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。 传感器的作用：把外界输入的非电信号转换成电信号 传感器又称为敏感元件、检测器、转换器等 说明 1.传感器是测量装置，能完成检测任务 2.它的输入量是某一被测量，可能是物理量，也可能是化学量、生物量等 3.输出量是某种物理量，这种量要便于传输、转换、处理、显示等等，这种量可以是气、光、电量，但主要是电量。 4.输入输出有对应关系，且应有一定的精确度。 传感器组成 传感器组成 敏感元件：传感器中能直接感受或响应被测量的部分；先将待测的非电量变为易于转换成电量的另一种非电量 转换元件：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。将感受到的非电量变换为电量。例如，可以将位移量直接变换为电容、 电阻及电感的电容变换器、 电阻及电感变换器； 能直接把温度变换为电势的热电偶变换器。转换元件是传感器不可缺少的重要组成部分。 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， 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。 传感器的分类 传感器种类繁多，目前常用的分类有两种：一种是以被测量来分，另一种是以传感器的原理来分。 被测量类别 被???? 测???? 量 热工量 温度、热量、比热；压力、压差、真空度；流量、流速、风速 机械量 位移（线位移、角位移），尺寸、形状；力、力矩、应力；重量、质量；转速、线速度；振动幅度、频率、加速度、噪声 物性和成分量 气体化学成分、液体化学成分；酸碱度（PH值）、盐度、浓度、粘度；密度、比重 状态量 颜色、透明度、磨损量、材料内部裂缝或缺陷、气体泄漏、表面质量 按被测量来分类 序号 工作原理 序号 工作原理 1 电阻式 8 光电式（红外式、光导纤维式） 2 电感式 9 谐振式 3 电容式 10 霍尔式（磁式） 4 阻抗式（电涡流式） 11 超声式 5 磁电式 12 同位素式 6 热电式 13 电化学式 7 压电式 14 微波式 按传感器的原理来分类 1.2 传感器的重要性 变送器：将非标准信号转换成标准电信号的仪器 处于信息采集系统的前端，其性能会影响整个系统的工作状态和质量 数据传输环节 数据处理环节 1.3 传感器技术的发展 基础研究的促进：新现象、新材料、新加工技术 集成化、智能化、网络化 课程学习 1.各类传感器的工作原理、主要性能及其特点、应用； 2. 能够合理地选择和使用传感器； 3. 了解常用传感器的工程设计方法并掌握常用传感器的试验研究方法； 4.了解传感器的发展方向等。 课程学习 参考资料： 检索相关主题的资料，网络资料 应用：中国传感器网 学习：东南大学，http://ins2max.book118.com.cn/chgq/chap1-11/cgq001.htm 具体参考书： 传感器与应用电路设计 ,科学出版社，2002 最新传感器实用手册 ,人民邮电出版社， 2004 传感器实用电路设计与制作 ,科学出版社， 2005 光栅传感器 压力传感器 气体传感器 热电偶 CCD传感器 光纤传感器 无线传感器 课程学习 实验（4学时）课地点：南湖校区机电学院楼 学习纪律： 考试要求：笔试＋实验＋平时作业 教师答疑： 联系方式：陈光柱，cgzhu@sohu.com * 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。在有些学科领域，传感器又称为敏感元件、检测器、转换器等。这些不同提法，反映了在不同的技术领域中，只是根据器件用途对同一类型的器件使用着不同的技术术语而已。如在电子技术领域，常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，在超声波技术中则强调的是能量的转换，如压电式换能器等。这些提法在含义上有些狭窄，因此传感器一词是使用最为广泛而概括的用语。 * 1、传感器输出信号通常是电量，它便于传输、转换、处理、显示等。电量有很多形式，如电压、电流、电容、电阻等，输出信号的形式由传感器的原理确定。 2、通常，传感器由敏感元件和转换元件组成（如图1 - 1所示）。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。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， 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， 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。随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用，传感器的信号调理转换电路与敏感元件一起集成在同一芯片上，安装在传感器的壳体里。 * 1、传感器输出信号通常是电量，它便于传输、转换、处理、显示等。电量有很多形式，如电压、电流、电容、电阻等，输出信号的形式由传感器的原理确定。 2、通常，传感器由敏感元件和转换元件组成（如图1 - 1所示）。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。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， 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， 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。随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用，传感器的信号调理转换电路与敏感元件一起集成在同一芯片上，安装在传感器的壳体里。 * 分类方法也很多， 但目前一般采用两种分类方法：一种是按被测参数分类，如温度、压力、位移、速度等；另一种是按传感器的工作原理分类， 如应变式、电容式、压电式、磁电式等。还可已按如下的方法分类： 物理型：物理型传感器是利用某些变换元件的物理性质或某些功能材料的特殊性能制成的传感器。 化学型：化学型传感器是利用电化学反应原理把有机和无机的化学物质的成分、浓度等转换成电信号的传感器。 生物型：生物型传感器是利用生物功能物质作识别器件制成的传感器。 * 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。在有些学科领域，传感器又称为敏感元件、检测器、转换器等。这些不同提法，反映了在不同的技术领域中，只是根据器件用途对同一类型的器件使用着不同的技术术语而已。如在电子技术领域，常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，在超声波技术中则强调的是能量的转换，如压电式换能器等。这些提法在含义上有些狭窄，因此传感器一词是使用最为广泛而概括的用语。 * 1、传感器输出信号通常是电量，它便于传输、转换、处理、显示等。电量有很多形式，如电压、电流、电容、电阻等，输出信号的形式由传感器的原理确定。 2、通常，传感器由敏感元件和转换元件组成（如图1 - 1所示）。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。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
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