传感器的基本特性有以下两种

1、传感器的基本特性有以下两种：1静态特性：线性度、灵敏度、重复性、迟滞性、稳定性、漂移、静态误差等。2动态特性：阶跃响应：最大超调量、延滞时间、上升时间、峰值时间、响应时间等。频率响应：频率特性、幅频特性、相频特性等。电阻式传感器把位移、力、压力、加速度、扭矩等非电物理量转换为电阻值变化的传感器。它主要包括电阻应变式传感器、电位器式传感器（见位移传感器）和锰铜压阻传感器等。电阻式传感器与相应的测量电路组成的测力、测压、称重、测位移、加速度、扭矩等测量仪表是冶金、电力、交通、石化、商业、生物医学和国防等部门进行自动称重、过程检测和实现生产过程自动化不可缺少的工具之一。结构：由电阻元件及电刷（活动触

2、点）两个基本部分组成。电刷相对于电阻元件的运动可以是直线运动、转动和螺旋运动，因而可以将直线位移或角位移转换为与其成一定函数关系的电阻或电压输出。电位器的结构与材料（1）电阻丝:康铜丝、铂铱合金及卡玛丝等（2）电刷：常用银、铂铱、铂铑等金属（3）骨架:常用材料为陶瓷、酚醛树脂、夹布胶木等绝缘材料，骨架的结构形式很多，常用矩形。应用：电阻式传感器与相应的测量电路组成的测力、测压、称重、测位移、加速度、扭矩等测量仪表是冶金、电力、交通、石化、商业、生物医学和国防等部门进行自动称重、过程检测和实现生产过程自动化不可缺少的工具之一。优缺点：电阻式传感器具有结构简单、输出精度较高、线性和稳定性好等特点。

3、但是它受环境条件如温度等影响较大，有分辨率不高等不足之处。分类：电位器式传感器是一种把机械的线位移或角位移输入量转换为和它成一定函数关系的电阻或电压输出的传感元件。成一定函数关系的电阻或电压输出的传感元件。应变片式传感器的工作原理是基于电阻应变效应，即在导体产生机械变形时，它的电阻值相应发生变化。气敏和湿敏电阻传感器是一种把气体中的特定成分或水蒸气检测出来造成半导体阻值变化的电阻传感器。电容式传感器：把被测的机械量，如位移、压力等转换为电容量变化的传感器。它的敏感部分就是具有可变参数的电容器。其最常用的形式是由两个平行电极组成、极间以空气为介质的电容器（见图）。若忽略边缘效应，平板电容器的电容

4、£S/d，式中£为极间介质的介电常数，S为两极板互相覆盖的有效面积，d为两电极之间的距离。d、s、£三个参数中任一个的变化都将引起电容量变化，并可用于测量。因此电容式传感器可分为极距变化型、面积变化型、介质变化型三类。极距变化型一般用来测量微小的线位移或由于力、压力、振动等引起的极距变化（见电容式压力传感器）。面积变化型一般用于测量角位移或较大的线位移。介质变化型常用于物位测量和各种介质的温度、密度、湿度的测定。简介：70年代末以来，随着集成电路技术的发展，出现了与微型测量仪表封装在一起的电容式传感器。这种新型的传感器能使分布电容的影响大为减小，使其固有的缺点得到

5、克服。电容式传感器是一种用途极广，很有发展潜力的传感器。典型的电容式传感器由上下电极、绝缘体和衬底构成。当薄膜受压力作用时，薄膜会发生一定的变形，因此，上下电极之间的距离发生一定的变化，从而使电容发生变化。但电容式压力传感器的电容与上下电极之间的距离的关系是非线性关系，因此，要用具有补偿功能的测量电路对输出电容进行非线性补偿。定义：电容式传感器一一将被测非电量的变化转换为电容量变化的传感器。分类：根据被测参数的变化分：（1）变极距型电容传感器（d）（2）变面积型电容传感器（A）（3）变介质型电容传感器（£）目的：；提高灵敏度减小非线性误差应用：1、ZCS1100型精密电容位移传感器。

6、本传感器可以在线检测压电微位移、振动台，电子显微镜微调，天文望远镜镜片微调，精密微位移测量等。该传感器是一个单一的通道，高性能线性位移测量系统，创新的电容位移测量技术，提供了纳米测量能力，成本低，适合测量任何导电目标。2、FWS-CII型在线电容式水分检测传感器。在线检测各种工作机械的液压、润滑系统介质的含水率，特别是外部水容易渗入机械内部的轧钢机、造纸机、汽轮机、船舶机械。监视循环油系统是否存在泄漏，如水冷却器等。监视工作机械的密封元件是否损坏，引起外部水渗入。监视环境空气湿度对润滑液压系统油品品质和含水率的影响。，从而精确测定润滑油质量，预测设备故障，是设备润滑油管理中的关键部件。本传感器

7、采用螺纹连接，体积小，重量轻，结构可靠，测量精度高，工作稳定，具有较强的抗电磁干扰性能。封闭型不锈钢制外壳具有很好的防水防尘性能。可直接安装于工厂现场液压润滑管道上。是理想的在线水分检测传感器。该传感器还可与控制室中的二次仪表或控制器相连，在线、连续、实时的检测各种低水分油品的含水率。直接显示，远程控制和报警。实现数据存储，积算、传输和控制功能。普遍应用于大中型机械联动机组的液压、润滑循环系统例如：高线轧机和板带轧机润滑油系统、板带轧机和棒线轧机液压传动系统、汽轮发电机组润滑系统、造纸机组润滑系统、船舶机械润滑系统、燃料油库。粘度计，污染度，湿度计电容式传感器3、FW-C1型电容式润滑油实时在

8、线监测传感器。本传感器可以在线准确测定润滑油的污染程度，包括氧化程度、含水量和其它机械化学杂质污染度，从而精确测定润滑油质量，判定是否需要更换润滑油，即可节约油料，又能预测设备故障，是设备润滑油管理中改变传统的按期换油，实现按质换油的关键部件。本传感器采用螺纹连接，体积小，重量轻，结构可靠，是理想的在线润滑油检测传感器，可普遍应用于各类大型动力机械，轴承，齿轮箱，泵机和汽轮机的润滑油检测质量实时检测中。该传感器还可与控制室中的二次仪表或控制器相连，实现数据存储，积算、传输和控制功能。固症电検；2塑抽掘$-质蚩块i4一弾鶴,5榦出瑞：弔充住凹怡瑾璃越片IS5-14柔动式电容式压力博席哉结杓斛iv

9、o变换!»5-15耒动式讯廨抑襪扌惜庸鶴谆*if因is5-16炯車剧券訪苕Hi赛刑rat彳占硕魁tai珂皈rai特点优势：电容式传感器与电阻式、电感式等传感器相比有如下一些优点：（1）高阻抗、小功率，因而所需的输入力很小，输人能量也很低。电容式传感器因带电极板间静电引力极小（约几个10-5N）,因此所需输入能量极小，所以特别适宜用来解决输入能量低的测量问题，例如测量极低的压力、力和很小的加速度、位移等，可以做得很灵敏,分辨力非常髙，能感受O.OOlm甚至更小的位移。（2）温度稳定性好。传感器的电容值一般与电极材料无关，有利于选择温度系数低的材料，又因本身发热极小，对稳定性影响甚微。（

10、3）结构简单，适应性强，待测体是导体或半导体均可可在恶劣环境中工作。电容式传感器结构简单，易于制造，可做得非常小巧，以实现某些特殊的测量;能工作在高低温、强辐射及强磁场等恶劣的环境中，也能对带有磁性的工件进行测量。（4）动态响应好。由于极板间的静电引力很小，可动部分做得很小很薄，因此其固有频率很高，动态响应时间短，能在几兆赫的频率下工作，特别适合动态测量，如测量振动、瞬时压力等。（5）可以实现非接触测量，具有平均效应。例如非接触测量回转轴的振动或偏心、小型滚珠轴承的径向间隙等。当采用非接触测量时，电容式传感器具有平均效应，可以减小工作表面粗糙等对测量的影响。不足之处如下：（1）输出阻抗高，负载

11、能力差。（2）寄生电容影响大。两点注意：（1）工作频率等于或接近谐振频率时，谐振频率破坏了电容的正常作用。因此，工作频率应该先择低于谐振频率。（2）电容式传感器的有效电容除与位移有关外，还与角频率有关。因此，在实际应用时必须与标定的条件（3）相同。测量电路电容传整的特点:电容量小,变胚小P喙。理世上,交流电榜可作対电容恃感器的涣捏电跖IU由于电容及曲匕不易实现=包括LI谓頻輾运算预丈器式电路二极懿T那交流电桥脉冲宽度谓制电路特点：（1）转换电路生成频率信号，可远距离传输不受干扰。（2）具有较高的灵敏度，可以测量高至0.01pm级位移变化量。（3）但非线性较差，可通过鉴频器（频压转换）转化为电压

12、信号后，进行补偿。运算放大器式电路运算放大器要求：特点：（1）解决了单个变极板间距离式电容传感器的非线性问题（2）要求Zi及放大倍数足够大（3）为保证仪器精度，还要求电源电压的幅值和固定电容稳定（4）由于Cx变化小，所以该电路实现起来困难（5）输入阻抗高（避免泄漏）、放大倍数大（接近理想放大器）电感式传感器：电感式传感器inductancetypetransducer电感式传感器是利用电磁感应把被测的物理量如位移，压力，流量，振动等转换成线圈的自感系数和互感系数的变化，再由电路转换为电压或电流的变化量输出，实现非电量到电量的转换。特点：（1）结构简单，传感器无活动电触点，因此工作可靠寿命长。（

13、2）灵敏度和分辨力高，能测出0.01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。（3）线性度和重复性都比较好，在一定位移范围（几十微米至数毫米）内，传感器非线性误差可达0.05%0.1%。同时，这种传感器能实现信息的远距离传输、记录、显示和控制，它在工业自动控制系统中广泛被采用。但不足的是，它有频率响应较低，不宜快速动态测控等缺点。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。应用：电感式传感器具有结构简单、动态响应快、易实现非接触测量等突出的优点，特别适合用于酸类，碱类，氯化物，有机溶剂，液态CO2,氨水，PVC粉料，灰料，油水界面等液位测量

14、，目前在冶金、石油、化工、煤炭、水泥、粮食等行业中应用广泛。要求：1、检测距离的衰减性。滑翘为铁质，适合电感式传感器检测；而滑翘被测部分的尺寸略小于标准检测物尺寸（标准被测物尺寸为3倍额定检测距离，此应用中，标准尺寸应为120*120mm），这样的话就会有一定的衰减。2、现场抗干扰能力。这个是不容忽视的问题，普通电感式传感器容易被电机或变频器干扰，很多技术人员只对在此附近的应用选择相应强抗电磁干扰的传感器。但在汽车制造车间，厂房大，现场技术人员习惯使用对讲机沟通，尤其是边走边用对讲机对话时，会不经意的靠近传感器，导致短暂失效。3、安装方面。随着电感式传感器的普及，传感器不仅仅在电气性能方面有所

15、提升，其机械方面的设计也越来越人性化。要在最大程度的实现人性化安装。减少了多种近似产品的备货和减少了安装、维护的时间。4、稳定运行的保障。在车厂的使用中，要杜绝任何油污、尘污的侵蚀。另外，滑翘经过轨道时，震动是长期存在的，优异的抗震动性同样是有着非常重要的作用。压电式传感器：基于压电效应的传感器。是一种自发电式和机电转换式传感器。它的敏感元件由压电材料制成。压电材料受力后表面产生电荷。此电荷经电荷放大器和测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出。压电式传感器用于测量力和能变换为力的非电物理量。它的优点是频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠和重量轻等。缺点是某些压电材料需

16、要防潮措施，而且输出的直流响应差，需要采用高输入阻抗电路或电荷放大器来克服这一缺陷。压电效应：可分为正压电效应和逆压电效应。正压电效应是指：当晶体受到某固定方向外力的作用时，内部就产生电极化现象，同时在某两个表面上产生符号相反的电荷；当外力撤去后，晶体又恢复到不带电的状态；当外力作用方向改变时，电荷的极性也随之改变；晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。压电式传感器大多是利用正压电效应制成的。逆压电效应是指对晶体施加交变电场引起晶体机械变形的现象，又称电致伸缩效应。用逆压电效应制造的变送器可用于电声和超声工程。压电敏感元件的受力变形有厚度变形型、长度变形型、体积变形型、厚度切变型、平面切变

17、型5种基本形式（见图）。压电晶体是各向异性的，并非所有晶体都能在这5种状态下产生压电效应。例如石英晶体就没有体积变形压电效应，但具有良好的厚度变形和长度变形压电效应。某些物质，当沿着一定方向对其加力而使其变形时，在一定表面上将产生电荷，当外力去掉后，又重新回到不带电状态，这种现象称为压电效应。压电材料：明显呈现压电效应的敏感功能材料叫压电材料。压电单晶体，如石英、酒石酸钾钠等；多晶压电陶瓷，如钛酸钡、锆钛酸铅、铌镁酸铅等，又称为压电陶瓷。此外，聚偏二氟乙烯（PVDF）作为一种新型的高分子物性型传感材料得到广泛的应用。分类：压电式传感器大致可以分为4种，即：压电式测力传感器，压电式压力传感器，压

18、电式加速度传感器及高分子材料压力传感器。主要参数：（1）压电常数是衡量材料压电效应强弱的参数，它直接关系到压电输出的灵敏度。（2）压电材料的弹性常数、刚度决定着压电器件的固有频率和动态特性。（3）对于一定形状、尺寸的压电元件，其固有电容与介电常数有关；而固有电容又影响着压电传感器的频率下限。（4）在压电效应中，机械耦合系数等于转换输出能量（如电能）与输入的能量（如机械能）之比的平方根；它是衡量压电材料机电能量转换效率的一个重要参数。（5）压电材料的绝缘电阻将减少电荷泄漏，从而改善压电传感器的低频特性。（6）压电材料开始丧失压电特性的温度称为居里点温度。等效电路1、电容效应等效原理1）压电式传感

19、器结构：在压电晶片的两个工作面上进行金属蒸镀，形成金属膜，构成两个电极，如图所示。2）等效电容量：当压电传感器受到沿其敏感轴向的外力作用时，就在两电极上产生极性相反的电荷，因此它相当于一个电荷源（静电发生器）。由于压电晶体是绝缘体，当它的两极表面聚集电荷时，它又相当于一个电容器，其电容量为沿x轴方向加力产生纵向压电效应，沿y轴加力产生横向压电效应，沿相对两平面加力产生切向压电效应。3）等效电压：当压电晶体受外力作用时，两表面产生等量的正、负电荷Q，可求出其开路电压（负载电阻为无穷大时）.1）、压电式传感器既可等效为电荷源又可等效为电容器，其等效电路可认为是二者的并联，如下图（a）所示；也可认为

20、是一个电压源和一个电容器串联，如下图（b）所示。其中Ra为压电元件的漏电阻.2）、压电式传感器测试系统等效电路压电式传感器工作时，需与二次仪表配套使用，此时的等效电路如下图所示。图中Cc为传感器电缆电容，Ri为放大器输入电阻，Ci为输入电容。光电式传感器：光电式传感器photoelectrictransducer，基于光电效应的传感器，在受到可见光照射后即产生光电效应，将光信号转换成电信号输出。它除能测量光强之外，还能利用光线的透射、遮挡、反射、干涉等测量多种物理量，如尺寸、位移、速度、温度等，因而是一种应用极广泛的重要敏感器件。光电测量时不与被测对象直接接触，光束的质量又近似为零，在测量中不

21、存在摩擦和对被测对象几乎不施加压力。因此在许多应用场合，光电式传感器比其他传感器有明显的优越性。其缺点是在某些应用方面，光学器件和电子器件价格较贵，并且对测量的环境条件要求较高。类型：光电式传感器有光电管、光电倍增管、光敏电阻、光电二极管和光电三极管、光电池、半导体色敏传感器、光电闸流晶体管、热释电传感器、光电耦合器件等光电元件。另外，光电式传感器还可分为模拟式光电式传感器和脉冲式光电式传感器两类。应用：光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点?而且可测参数多。传感器的结构简单?形式灵活多样？体积小。近年来？随着光电技术的发展？光电式传感器已成为系列产品？其品种及产量日益增加？用户可根据需

22、要选用各种规格的产品？它在机电控制、计算机、国防科技等方面。光电效应：它是光照射到某些物质上，使该物质的导电特性发生变化的一种物理现象，可分为外光电效应和内光电效应和光生伏特效应三类。外光电效应是指，在光线作用下物体内的电子逸出物体表面向外发射的物理现象。光子是以量子化“粒子”的形式对可见光波段内电磁波的描述。光子具有能量hv,h为普朗克常数，v为光频。光子通量则相应于光强。外光电效应由爱因斯坦光电效应方程描述：Ek=hv-W其中，h表示普朗克常量，v表示入射光的频率）。当光子能量等于或大于逸出功时才能产生外光电效应。因此每一种物体都有一个对应于光电效应的光频阈值，称为红限频率。对于红限频率以

23、上的入射光，外生光电流与光强成正比。内光电效应又分为光电导效应和光生伏特效应两类。光电导效应是指，半导体材料在光照下禁带中的电子受到能量不低于禁带宽度的光子的激发而跃迁到导带，从而增加电导率的现象。能量对应于禁带宽度的光子的波长称光电导效应的临界波长。光生伏打效应是指光线作用能使半导体材料产生一定方向电动势的现象。光生伏打效应又可分为势垒效应（结光电效应）和侧向光电效应。势垒效应的机理是在金属和半导体的接触区（或在PN结）中，电子受光子的激发脱离势垒（或禁带）的束缚而产生电子空穴对，在阻挡层内电场的作用下电子移向N区外侧，空穴移向P区外侧，形成光生电动势。侧向光电效应是当光电器件敏感面受光照不

24、均匀时，受光激发而产生的电子空穴对的浓度也不均匀，电子向未被照射部分扩散，引起光照部分带正电、未被光照部分带负电的一种现象。外光电效应光子，光子能量；光电子。外光电效应是指在光线作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象。内光电效应在光线作用下，物体的导电性能发生变化或产生光生电动势的效应。光电导效应：光敏电阻光敏二极管（晶体管）光生伏特效应：光电池光敏管：1光敏二极管：光敏二极管在电路中一般是处于反向工作状态暗电流、光电流（光照越强，光电流？）2.光敏三极管基极无引出线，集电极相对于发射极为正电压当光照射在集电结上时，就会在结附近产生电子-空穴对，从而形成光电流，相当于三极管的基极电流。

25、因此集电极电流是光生电流的0倍，所以光敏晶体管有放大作用。分类：基于外光电效应的光电敏感器件有光电管和光电倍增管。基于光电导效应的有光敏电阻。基于势垒效应的有光电二极管和光电三极管（见半导体光敏元件）。基于侧向光电效应的有反转光敏二极管。光电式传感器还可按信号形式分为模拟式光电传感器（见位移传感器）和数字式光电传感器（见转速传感器、光栅式传感器、数字式传感器）。光电式传感器还有光纤传感器、固体图像传感器等。构成特点：光电传感器的构成：光电传感器由光源、光学通路、光电元件构成。光电式传感器应用1、光量变化的非电量；2、能转换成光量变化的其他非电量。光电式传感器的应用可归纳为四种基本形式，即辐射式

26、（直射式）、吸收式、遮光式、反射式。光电式传感器特点：非接触、响应快、性能可靠。热电式传感器热电式传感器是将温度变化转换为电量变化的装置。它是利用某些材料或元件的性能随温度变化的特性来进行测量的。定义：例如将温度变化转换为电阻、热电动势、热膨胀、导磁率等的变化，再通过适当的测量电路达到检测温度的目的。把温度变化转换为电势的热电式传感器称为热电偶；把温度变化转换为电阻值的热电式传感器称为热电阻。特点：1、热电偶特点：测量精度高：因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。测量范围广:常用的热电偶从-50+1600°C均可连续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269°C（如金

27、铁镍铬），最高可达+2800°C（如钨-铼）。构造简单，使用方便：热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。2、热电阻特点：信号输出较大，易于测量；热电阻要借助外加电源，而热电偶可自身产生电势；热电阻的测温反应速度慢；同类材料制成的热电阻不如热电偶测温上限高。工作原理：热电偶是利用热电效应制成的温度传感器。所谓热电效应，就是两种不同材料的导体（或半导体）组成一个闭合回路，当两接点温度T和TO不同时，则在该回路中就会产生电动势的现象。由热电效应产生的电动势包括接触电动势和温差电动势。接触电动势是由于两种不同导体的自由电子密度不同而在接触

28、处形成的电动势。其数值取决于两种不同导体的材料特性和接触点的温度。温差电动势是同一导体的两端因其温度不同而产生的一种电动势。其产生的机理为：高温端的电子能量要比低温端的电子能量大，从高温端跑到低温端的电子数比从低温端跑到高温端的要多，结果高温端因失去电子而带正电，低温端因获得多余的电子而带负电，在导体两端便形成温差电动势。热电阻传感器是利用导体的电阻值随温度变化而变化的原理进行测温的。热电阻广泛用来测量一200850°C范围内的温度，少数情况下，低温可测量至1K，高温达1000。标准铂电阻温度计的精确度高，作为复现国际温标的标准仪器。热电偶工作原理热电效应：如右图所示，两种不同性质的

29、导体或半导体材料A、B串接成一个闭合回路，如果两接合点处的温度不同，即TMT0,则在两导体间产生热电势，也称热电动势，常用EAB（T,T0）表示。同时在回路中有一定大小的电流，这种现象称为热电效应。几个概念：热电极：闭合回路中的导体或半导体A、B，称为热电极；热电偶：闭合回路中的导体或半导体A、B的组合，称为热电耦；工作端：两个结点中温度高的一端，称为工作端；参比端：两个结点中温度低的一端，称为参比端；热电动势：两导体的接触电势+单一导体的温差电势；接触电势：产生接触电势的主要原因：不同材料具有不同的自由电子密度；两种不同材料的导体接触时，接触面会发生电子扩散；当扩散达到动态平衡时，在接触区形成一个稳定的电位，表示为：如图所示：温差电势: 导体中自由电子在高温端具有较大的动能；电子从高温端向低温端扩散，因而高温端带正电，低温端带负电，形成静电场，并阻碍电子扩散；当扩散达到动态平衡时，两端产生一个相应的电位差，称为温差电势，表示为：如图所示：接触电势与温差电势的性质：用公式可以证明：回路总电势：用小写e表示接触或温差电势，用大写E表示回路总电势