传感器_第01章_传感器概论0603讲义重点

1、Copyright南京理丄大学陈文建2006J"i I Ji参考教材Ls &、Copyright南京理丄大学陈乂建2006传感器原理jfcjinixHr?（传感器原理、设计与应用（第三版、第四版）刘迎春q叶湘滨编著国防科技大学岀版1#南京理工大学 2006年春季主讲：陈文建Email: che .c nCopyright南京理工大学第一章传感器概论2006Copyright南京理丄大学陈文建2006感器及其在科技发展中的作用?传感器原理与应用1999年第一版黄贤武郑筱霞编著 电子科技大学出版社'/ 尿2006.3.20#a. 1（传感

2、器及其在科技发展中的作用 传感器组成和分类传感器技术发展动向第一节第二节第三节、传感器的定义别 名：换能器、变换器、变送器、探测器等 英 文名：transducer, sensor, pick up, transverter,detector, sender, detecting element及 sensings#copyright 南京理丄大学陈乂建2UU62#所谓传感器是能感知有用信息，并能检知的设备。#Copyright发展历史通 等 因南京理工大陈文006专感器在科学技术中的地位与作用Transducer 把输入信号变成不同形式输出信号的装置。 如麦克风、留声机、扩音机、气压计光电管

3、、门铃等Senso感知物理量的绝对值或变化量的装置的总称。常情况下，将温度、压力、流速、PH值、光及放射线物理量的强度变换成信息采集系统有用的输入信号。 此电视摄像机是一个敏感元件（senso），而传感器（transducer）则是一种特殊的敏感元件。因为电信号易于放大、反馈、滤波、微分、 存储、和远距离传输，加之当代电子计算机只能 处理电信号，所以通常狭义地说：传感器是能感 受规定的被测量（物理量、化学量、生物量等） 并按照一定的规律转换成可用输出信号（一般为 电量）的器件或装置。传感器输出信号有不同的形式，如电压、电 流、频率、脉冲、电阻、电容、电感等，以满足 信号的传输、处理、记录、显示

4、和控制等要求。?功能：感知+采集+转换+传输+处理信息?2用途：能够取代甚至超出人的农五官”具有视觉、 听觉、触觉、嗅觉或味觉等。根据中华人民共和国国家标准（GB7665.87）传感器通用术语，传感器 仃ransducer/Sensor）的定义是：能感受规定的 被测量并按照一定规律转换成可用输岀信号的器件或装置。传感器的历史比近代科学的岀现还要来得古老。 天平等工具自古埃及王朝时代开始使用，一直沿用到 现在；利用液体的膨胀特性进行温度测量，在十六世 纪前后就开始出现。电磁学的基础建于十九世纪，法 拉弟所完成的各种巧妙实验对人类作岀了很大贡献， 他所发现的物理法则直到现在作为各种传感器的工作 原

5、理仍在应着。3#Copyright南京理工大学陈文建2006Copyright南京理工大学陈文建20064Copyright南京理工大学陈文建2006认识自然现代测控系统中#Copyright南京理工大学陈文建2006#Copyright南京理工大学陈文建2006为了对自然现象有一个定量的认识，传感器作为 一种不可缺少的工具，起到了应有的作用。也就是说 先通过传感器取得关于对象的信息（一次信息），再 根据对这些信息处理的结果，进一步推论和了解自然 现象的本质。（例如：最大辐射波长法则测量天体温 度）。Copyright 南京变换处理被测对象4传感器与测控系统的关系被测对象被测量传羈信号传感器是

6、现代测控系统中不可缺少的元件，通常体积小,结构也不复杂。然而传感器处于连接被测对象和测试*¥系统的接口位置，构成了系统信息输入的主要窗口”提供着系统赖以进行处理和决策所必需的原始信息，是现代 技术的起点，在很大程度上影响和决定了系统的功能。信号变换处理陈文建2006控制器传感器与测控系统的关系copyright南京理丄大学陈乂建2UU6多数二次仪表都能高保真度再现传感器的输岀，但无r/法追加新的检测信息，或消除传感器所引入的误差。换句 话说，信息的质量往往是一次性地由传感器的能力所确 定。也就是对传感器的第一要求是可靠性。显示记录常用这样的例子，若干过程不能进行有效的控制，多 半是由

7、于无法解决合适的检测元件，不能掌握其变化规律 所致；若干系统精度达不到要求，关键也往往与传感器有 关。所以它是当前工程技术中一个十分薄弱的部分，国内 外都将传感器列为高技术，在美、日等发达国家传感器倍 受重视。例如：炼钢厂炼钢炉内温度测量直接影响钢的质量。控制器5Copyright南京理工大学陈文建2006X /Copyright南京理工大学陈文建2006基础科学中#Copyright南京理工大学陈文建2006X /Copyright南京理工大学陈文建2006#Copyright南京理工大学陈文建2006X /Copyright南京理工大学陈文建2006正是基于上述原因，有 传感器检测各种信息

8、，那 支撑现代文明的科学技术，就不可能发展。”.感器。如口：全自动洗衣VCD、电视机、计算机等。在基础科学中，传感器同样具有独特的地位。现代科 学技术的发展，进入了许多新境地，以主要支柱物理学为 例：宏观上可观察上千光年的茫茫宇宙，微观上可小到深 入10-13cm的粒子世界，长达数十亿年的天体演化，短到 10-2 4秒的瞬间反应，几乎无所不包。显然要获得大量人类 感官或单纯电子设备所无法直接加以检测的信息，没有相 应的传感器技术，就无法解决检测与被检测量间的媒介 问题苕许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息获取 困难，而一些新机理和高灵敏度检测传感器的出现， 导致该领域内的突破。换句话说，

9、若干传感器的发 是一些边缘研究开展的先驱”02-yr 人评价说：? 一般说来，如没有么,'/日常生活中也乡#Copyright南京理工大学陈文建2006X /Copyright南京理工大学陈文建2006#Copyright南京理工大学陈文建2006X /Copyright南京理工大学陈文建2006Copyright 南京、乂建 2006Copyright南京理工人学陈文建2006#Copyright南京理工大学陈文建2006X /Copyright南京理工大学陈文建2006感官、传感器的组成 传感器一般由敏感元件（预变换应用在自动检测与自动控制的领域控制的领域，它将传感器主要应用在自动

10、检测与 诸如温度、压力、流量等参量转换为 方法进行测量和控制。因此传惑里 段，它获得信息的正确与否，关 度。人们常把电子计算机比 比喻人的五育，因此如果一 的人.界信息作岀反应。量然后通过电的 惑器是一种获得信息的手 关系到整个测量系统的精 为人的大脑称电脑，把传感器 个失去了某种传感器 即使有健全的大脑利发达的四肢，也难于对某些1.2传感器的组成和分类器）、传感元件（转换元件）和信号调节与转换电路三部分组 成，有时还需要加辅助电源。输出信息信号调节电路转换元件:传感器、压力传感电源Copyright勺变化来实现 尤其大多数直接感受、响应、检出待测量 （弹性敏感元件）三阻式将敏感元件所检出的待

11、测量转换成电信号（电阻应变片）被测信息敏感元件十辅助电路信号的放大、规化2006传感器分为可分3.按物理现像分类：结构型、物性型传丿 成两类一类是按照传感 在信号变换过程中足是发 物性型、结构型。物性型传感器在实现信号的： 换过程中，其结构参数基本上是不变化的，而是 依靠敏感元件的物 换。物性型纟 器都是以半导 器生产标准化、智能化、功 二、传感 传感般如下几种常用的分类方法：输入量对象来分，如速度传感器、温度传感 、压力传感器等；2、器;有一类方法是按照能量传递方式来分，可为有源和无源传感器两大类前者有如一台 微型发电.将非电功率转换为电功率，这类典 型的传感器如压电式、电磁式、热电式（热电 偶）等等。后者（无源传感器）并不起换能作用, 它必须具有辅助能源这类典型的传感器如电 阻式、电容式、电感式等.遥感技术中微波、 激光等传感方法也