第一篇：《傳感器原理設(shè)計(jì)與應(yīng)用》重點(diǎn)總結(jié).

本文檔根據(jù)老師最后一次課上課時(shí)所說的相關(guān)內(nèi)容并根據(jù)我自己的個(gè)人情況簡要整理，相對簡潔，和大家分享一下?？紤]到老師說的內(nèi)容和考試內(nèi)容相比，可能不夠完整；而且個(gè)人水平有限，不可能把握的很準(zhǔn)確，所以只是參考而已。。建議大家根據(jù)自己的理解補(bǔ)充完善~ 第一章：傳感器概論

1、傳感器的定義：傳感器（或敏感元件）基于一定的變換原理/規(guī)律將被測量（主要是非電量的測量，可采用非電量電測技術(shù)）轉(zhuǎn)換成電量信號。變換原理/規(guī)律涉及到物理、化學(xué)、生物學(xué)、材料學(xué)等學(xué)科。

2、傳感器的組成：傳感器一般由敏感元件（將非電量變成某一中間量）、轉(zhuǎn)換元件（將中間量轉(zhuǎn)換成電量）、測量電路（將轉(zhuǎn)換元件輸出的電量變換成可直接利用的電信號）三部分組成，有的傳感器還需加上輔助電源。

3、傳感器的分類

按變換原理分類——>利用不同的效應(yīng)構(gòu)成物理型、化學(xué)型、生物型等傳感器。

按構(gòu)成原理分類：

結(jié)構(gòu)型：依靠機(jī)械結(jié)構(gòu)參數(shù)變化來實(shí)現(xiàn)變換。物性型：利用材料本身的物理性質(zhì)來實(shí)現(xiàn)變換。

按輸入量的不同分類——>溫度、壓力、位移、流量、速度等傳感器 按變換工作原理分類: 電路參數(shù)型:電阻型、電容型、電感型傳感器

按參電量如：Q（電量）、I、U、E 等分類:磁電型、熱電型、壓電型、霍爾型、光電式傳感器

4、傳感器技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向：

教材表述：發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象、開發(fā)新材料、采用微細(xì)加工技術(shù)、研制多功能集成傳感器、智能化傳感器、新一代航天傳感器、仿生傳感器

老師表述：微型化、集成化、廉價(jià)。第二章：傳感器的一般特性

1、靜態(tài)特性

檢測系統(tǒng)的四種典型靜態(tài)特性

線性度：傳感器的輸出與輸入之間的線性程度。傳感器的理想輸出-輸入特性是線性的。

靈敏度：系統(tǒng)在靜態(tài)工作的條件下，其單位輸入所產(chǎn)生的輸出，實(shí)為擬合曲線上某點(diǎn)的斜率。

即S N=輸入量的變化/輸出量的變化=dy/dx

遲滯性：特性表明傳感器在正（輸入量增大）反（輸入量減?。┬谐唐陂g輸出-輸入特性曲線不重合的程度。

（產(chǎn)生的原因：傳感器機(jī)械部分存在的不可避免的缺陷。）

重復(fù)性：重復(fù)性表示傳感器在輸入量按同一方向作全量程多次測量時(shí)所得特性曲線不一致程度。曲線的重復(fù)性好，誤差也小。產(chǎn)生的原因與遲滯性類似。

精確度.測量范圍和量程.零漂和溫漂.2、動(dòng)態(tài)特性：（傳感器對激勵(lì)（輸入）的響應(yīng)（輸出）特性）

動(dòng)態(tài)誤差：輸出信號不與輸入信號具有完全相同的時(shí)間函數(shù)，它們之間的差異。包括：穩(wěn)態(tài)動(dòng)態(tài)誤差、暫態(tài)動(dòng)態(tài)誤差

動(dòng)態(tài)測試中的兩個(gè)重要特征：時(shí)間響應(yīng)、頻率響應(yīng) 第三章：傳感器中的彈性敏感元件

1、什么叫敏感材料? 對電、光、聲、力、熱、磁、氣體分布等待測量的微小變化而表現(xiàn)出性能明顯改變的功能材料。

半導(dǎo)體材料最主要的特點(diǎn)是對溫度、光、電、磁、各種氣體及壓力等外界因素具有敏感特性，是制造磁敏、熱敏、光敏、力敏、離子敏等傳感器件的主要材料。

2、引言：

（1）變形：物體在外力作用下，改變原來的尺寸和形狀的現(xiàn)象。（2）剛度：彈性敏感元件在外力的作用下抵抗變形的能力（3）彈性元件：具有彈性變形特性的物體。

彈性敏感元件作用：把力、力矩或壓力變換成相應(yīng)的應(yīng)變或位移;然后由各種轉(zhuǎn)換元件，將被測力、力矩或壓力轉(zhuǎn)換成電量。

3、彈性敏感元件的基本特性：

（1）彈性特性：作用在彈性敏感元件上的外力與其引起的相應(yīng)變形（應(yīng)變、位移或轉(zhuǎn)角）之間的關(guān)系?？捎蓜偠然蜢`敏度來表示。

（2）剛度：彈性敏感元件在外力作用下抵抗變形的能力。dx dF x F k x = ??? ????=→?0lim（3）靈敏度是剛度的倒數(shù)

（4）彈性滯后：彈性元件在彈性變形范圍內(nèi)，彈性特性的加載曲線與卸載曲線不重合的現(xiàn)象。

（5）彈性后效：彈性敏感元件所加載荷改變后，不時(shí)立即完成相應(yīng)的變形，而是在一定時(shí)間間隔中逐漸完成變形的現(xiàn)象。

（6）應(yīng)力：反映物體一點(diǎn)處受力程度的力學(xué)量

（7）應(yīng)變：用以描述一點(diǎn)處變形的程度的力學(xué)量是該點(diǎn)的應(yīng)變（8）彈性模量=線性應(yīng)力/線性應(yīng)變

第四章：電阻應(yīng)變式傳感器

1、電阻應(yīng)變片的種類（P63~P65）

絲式應(yīng)變片：（1）回線式應(yīng)變片（2）短接式應(yīng)變片 箔式應(yīng)變片 薄膜應(yīng)變片 半導(dǎo)體應(yīng)變片

2、應(yīng)變效益：金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體在受到外力作用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)變（拉伸或壓縮），其電阻也將隨之發(fā)生變化。

通過彈性敏感元件轉(zhuǎn)換作用，將位移、力、力矩、加速度、壓力等參數(shù)轉(zhuǎn)換為應(yīng)變因此可以將應(yīng)變片由測量應(yīng)變擴(kuò)展到測量上述參數(shù)，從而形成各種電阻應(yīng)變式傳感器。

第五章：電容式傳感器

1、電容式傳感器工作原理：由絕緣介質(zhì)分開的兩個(gè)平行金屬板組成的平板電容器，當(dāng)忽略邊緣效應(yīng)影響時(shí)，其電容量與真空介電常數(shù)、極板間介質(zhì)的相對介電常數(shù)、極板的有效面積Ａ以及兩極板間的距離d 有關(guān)：

d A C r εε0=

若被測量的變化使式中d、Ａ、三個(gè)參量中任意一個(gè)發(fā)生變化時(shí)，都會(huì)引起電容量的變化，因此可分為三種：

變間隙式、變面積式、變介電常數(shù)式。第六章：電感式傳感器

（目測老師上課時(shí)沒講，之后視情況補(bǔ)充）第七章：壓電式傳感器

1、概念：壓電式傳感器是以具有壓電效應(yīng)的壓電器件為核心組成的傳感器，已被廣泛應(yīng)用于超聲，通信，宇航，雷達(dá)和引爆等領(lǐng)域。

2、（1）正壓電效應(yīng)（壓電效應(yīng)）：

在電介質(zhì)的一定方向上施加機(jī)械力而產(chǎn)生電的極化，導(dǎo)致兩個(gè)相對表面（極化面）上出現(xiàn)符號相反的束縛電荷Q，且其電位移D 與外應(yīng)力張量T 成正比：

D=dT（d —壓電常數(shù)矩陣 即壓電系數(shù)？）

當(dāng)外力消失，又恢復(fù)不帶電原狀；當(dāng)外力消失，電荷極性隨之而變。（2）逆壓電效應(yīng)（電致伸縮）：

施加電場時(shí)，應(yīng)變S 與外電場強(qiáng)度E 成正比：S= dE（d —逆壓電常數(shù)矩陣 即壓電系數(shù)？）

即能量類型轉(zhuǎn)換： 電能量

教材表述：

x 軸平行于正六面體的棱線，稱為電軸； y 軸垂直于正六面體的棱面，稱為機(jī)械軸；

z 軸表示其縱向軸，稱為光軸。

壓電效應(yīng)：這些物質(zhì)（壓電材料）在沿一定的方向受到壓力或拉力作用而發(fā)生形變時(shí)，其表面上會(huì)產(chǎn)生電荷；若將外力去掉時(shí)他們又回到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象就稱為壓電效應(yīng)。在每一切片中，當(dāng)沿電軸方向加作用力F 時(shí)，則在于電軸垂直的平面上產(chǎn)生電荷Q。

逆壓電效應(yīng)：在片狀壓電材料的兩個(gè)電極面上，如果加以交流電壓，那么壓電片能產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，即壓電片在電極方向上有伸縮的現(xiàn)象壓電材料的這種現(xiàn)象稱為“電致伸縮效應(yīng)”，也叫“逆壓電效應(yīng)”。

3、相關(guān)傳感器：壓電式加速度傳感器、壓電式力傳感器、壓電式壓力傳感器、測力傳感器

第八章：磁電式傳感器

1、概念：磁電式傳感器是利用電磁感應(yīng)原理, 將輸入運(yùn)動(dòng)速度變換成感應(yīng)電勢輸出的傳感器。有時(shí)也稱作電動(dòng)式或感應(yīng)式傳感器。根據(jù)電磁感應(yīng)定律, 當(dāng)N 匝線圈在均恒磁場內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí), 設(shè)穿過線圈的磁通為Φ, 則線圈內(nèi)的感應(yīng)電勢e 與磁通變化率d Φ/dt有如下關(guān)系：

dt d N e φ-=

2、霍爾傳感器（ppt 上沒有相關(guān)內(nèi)容，大家自己補(bǔ)充）第九章：熱電式傳感器

1、熱電偶溫度計(jì)（熱電偶溫度計(jì)是以熱電效應(yīng)為基礎(chǔ)的測溫儀表）（1）組成：

熱電偶（敏感元件）: 必須用兩種不同的材料作熱電極—>1 連接熱電偶和測量儀表的導(dǎo)線（補(bǔ)償導(dǎo)線及銅導(dǎo)線）—>2

測量儀表（動(dòng)圈儀表或電位差計(jì)）—（2）結(jié)構(gòu)：

熱電偶是由兩種不同材料的導(dǎo)體焊接而成；導(dǎo)體被稱為熱電極。工作端或熱端：焊接的一端用來感受被測介質(zhì)的溫度。自由端或冷端：與導(dǎo)線相連端。（3）熱電偶的基本原理：

①熱電效應(yīng)：在兩種不同的金屬所組成的閉合回路中，當(dāng)兩接觸處的溫度不同時(shí)，回路中就要產(chǎn)生熱電勢，稱為Seebeck 電勢。這一物理現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)?；芈返目偀犭妱轂椋?/p>

αAB —為熱電勢率或Seebeck 系數(shù)，其值隨電極材料和兩接點(diǎn)的溫度而定。熱電效應(yīng)產(chǎn)生的電勢由珀?duì)柼б婧蜏愤d效應(yīng)引起。

②接觸電勢（珀?duì)柼妱荩?珀?duì)柼?yīng)

將同溫度的兩種不同的金屬互相接觸。由于不同金屬內(nèi)自由電子的密度不同，在金屬A 和B 的接觸處會(huì)發(fā)生自由電子的擴(kuò)散現(xiàn)象，從密度大的A 擴(kuò)散到B ；使A 帶正電，B 帶負(fù)電；直到在接點(diǎn)處建立了強(qiáng)度充分的電場，E AB(T

③溫差電勢——>Thomson效應(yīng)

假設(shè)在一勻質(zhì)棒狀導(dǎo)體的一端加熱，則沿此棒狀導(dǎo)體有一溫度梯度。導(dǎo)體內(nèi)的自由電子將從高溫端向低溫端擴(kuò)散，并在溫度較低一端積聚起來，使棒內(nèi)建立起一電場。當(dāng)該電場對電子的作用力與擴(kuò)散力相平衡時(shí)，擴(kuò)散作用停

止，電場產(chǎn)生的電勢稱為Thomson 電勢（溫差電勢）

。E A(T T T o 溫差電勢遠(yuǎn)小于接觸電勢，常把它忽略掉。回路的總熱電勢為：((,(0 0 T E T E dT T

T E AB AB T T AB AB-= =?α

(4插入第三種導(dǎo)線的問題:在熱電偶回路中接入第三種金屬導(dǎo)線對原熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢數(shù)值并無影響。不過必須保證引入線兩端的溫度相同。

(5補(bǔ)償導(dǎo)線的選用:(工作端與冷端離得很近，而且冷端又暴露在空間，受周圍環(huán)境溫度的影響，冷端溫度難以恒定?？梢圆捎靡环N專用導(dǎo)線，將熱電偶的冷端延伸出來，這種專用導(dǎo)線稱為“補(bǔ)償導(dǎo)線”。不同的熱電偶所用的補(bǔ)償導(dǎo)線也不同。

(6熱電偶的溫度補(bǔ)償方法（教材上表述方法有些許不同，大家自己補(bǔ)充吧~）①0℃恒溫法：在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，將清潔的水和冰鞋混合后放在保溫容器內(nèi)，可使T 0保持0℃

②補(bǔ)正系數(shù)修正法：設(shè)冷端溫度為t n，此時(shí)測得溫度為t 1，其實(shí)際溫度應(yīng)為t= t1+kt n（k ：補(bǔ)正系數(shù)）③延伸電極法：原理為連接導(dǎo)體定律

④補(bǔ)償電橋法：利用不平衡電橋產(chǎn)生的電壓來補(bǔ)償熱電偶參考端溫度變化引起的電勢變化

（7）熱電偶的使用誤差

①分度誤差：熱電偶的分度是指將熱電偶置于給定溫度下測定其熱電勢，以確定熱電勢與溫度的對應(yīng)關(guān)系。

方法有標(biāo)準(zhǔn)分度表分度和單獨(dú)分度兩種。

②儀表誤差δ=（T max-T min）K（式中T max、T min ：儀表量程上，下限；K ：儀表的精度等級。）③延伸導(dǎo)線誤差：一種是由延伸導(dǎo)線的熱特性與配用的熱電偶不一致引起的；另一種是由延伸導(dǎo)線與熱電偶參考端的兩點(diǎn)溫度不一致引起的。這種誤差應(yīng)盡量避免。

④動(dòng)態(tài)誤差

產(chǎn)生原因：由于測溫元件的質(zhì)量和熱慣性，用接觸法測量快速變化的溫度時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一定的滯后，即指示的溫度值始終跟不上被測介質(zhì)溫度的變化值，兩者之間會(huì)產(chǎn)生一定的差值。

修正方法：在熱電偶測量系統(tǒng)中引入與熱電偶傳遞函數(shù)倒數(shù)近似的RC 或RL 網(wǎng)絡(luò)

⑤漏電誤差

產(chǎn)生原因：隨溫度升高（特別是在高溫時(shí)）時(shí)，絕緣效果明顯變壞，是熱電勢輸出分流。

（8）熱電偶的基本定律（P158）：

①均質(zhì)導(dǎo)體定律：兩種均質(zhì)金屬組成的熱電偶，其電勢大小與熱電極的直徑、長度及沿?zé)犭姌O長度上的溫度分布無關(guān)，只與熱電極材料和兩端溫度有關(guān)。

②中間導(dǎo)體定律：在熱電偶回路中插入第三、四?種導(dǎo)體，只要插入導(dǎo)體的兩端溫度相同，切插入導(dǎo)體是均質(zhì)的，則無論插入導(dǎo)體的溫度分布如何，都不會(huì)影響原來熱電偶的熱電勢的大小。

③中間溫度定律：熱電偶在接點(diǎn)溫度為T,T 0時(shí)的熱電勢等于該熱電勢在接點(diǎn)溫度為T,T n 和T n，T 0時(shí)相應(yīng)的熱電勢的代數(shù)和，即：E AB(T,T0=EAB(T,Tn +EAB(Tn ,T 0(9熱電偶對熱電極的材料的基本要求任意兩種導(dǎo)體或半導(dǎo)體都能配成熱電偶，當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)溫度不同時(shí)就能產(chǎn)生熱電勢，但作為實(shí)用的測溫元件，不是所有的材料都適于制作熱電偶?；疽笫牵?/p>

①熱電特性穩(wěn)定，即熱電勢與溫度的對應(yīng)關(guān)系不會(huì)變動(dòng) ②熱電勢要足夠大，易于測量熱電勢，且課得到較高的準(zhǔn)確度 ③熱電勢與溫度為單值關(guān)系，最好成線性關(guān)系，或者是簡單的函數(shù)關(guān)系 ④電阻溫度系數(shù)和電阻率要小，否則熱電偶的電阻講隨熱端溫度而有較大的變化，影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性⑤物理成分穩(wěn)定，化學(xué)成分均勻，不易氧化和腐蝕

⑥材料的復(fù)制性好

⑦材料的機(jī)械強(qiáng)度要高

2、兩種熱電式傳感器的轉(zhuǎn)換關(guān)系： 熱電阻傳感器（將溫度變化轉(zhuǎn)化為電阻變化）熱電偶傳感器（將溫度變化轉(zhuǎn)化為熱電勢變化）

3、熱電阻傳感器 電阻式測溫系統(tǒng)是利用熱電阻和熱敏電阻的電阻率溫度系數(shù)而制成溫度傳感器的。大多數(shù)金屬導(dǎo)體和半導(dǎo)體的 電阻率都隨溫度發(fā)生變化，都稱為熱電阻。純金屬有整的溫度系數(shù)，半導(dǎo)體有負(fù)的溫度系數(shù)。（1）熱電阻材料的特點(diǎn)： ①高溫度系數(shù)，高電阻率 ②化學(xué)和物理性能穩(wěn)定 ③良好的輸出特性 ④良好的工藝性（2）熱敏電阻的特點(diǎn) ①負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻 a：電阻溫度系數(shù)大，靈敏度高，約為熱電阻的十倍。b：結(jié)構(gòu)簡單，體積小，可測量點(diǎn)溫度。c：電阻率高，熱慣性小，適宜動(dòng)態(tài)測量。d：易于維護(hù)和進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制。e：制造簡單，使用壽命長。②正溫度系數(shù)熱敏電阻 ③臨界溫度系數(shù)熱敏電阻 第十章：光電式傳感器

1、分類（光電式傳感器是能將光能轉(zhuǎn)換為電能的一種器件，簡稱光電器件。它的物理基礎(chǔ)是光電效應(yīng)）： 光電管 光電倍增管 光敏電阻 光敏二極管和光敏晶體管 光電池 光電式傳感器的應(yīng)用 光電耦合器件(補(bǔ) 測量非電量時(shí):非電量的變化轉(zhuǎn)化為光量 的變化，通過光電器件的作用，將光量的變化轉(zhuǎn)換為電量的變化

2、光電式傳感器利用的效應(yīng)：光電效應(yīng)，分為：外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)、阻擋層光電效應(yīng)（光生伏打效應(yīng)）（1）外光電效應(yīng)：在光線作用下使物體的電子逸出表面的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)。例如：光電管、光電倍增管（2）內(nèi)光電效應(yīng)：在光線作用下能使物體電阻值改變的現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效應(yīng)。例如：光敏電阻（3）在光線作用下能使物體產(chǎn)生一定方向的電動(dòng)勢的現(xiàn)象，稱為阻擋層光電效應(yīng)（光生伏打效應(yīng)）。例如:光電 池、光敏晶體管等

3、光電管（充氣光電管：玻璃泡內(nèi)充少量惰性氣體，提高光電管靈敏度，但穩(wěn)定性、頻率特性等較差）6 原理：當(dāng)陰極受到適當(dāng)波長的光線照射時(shí)便發(fā)射電子，電子被帶正電位的陽極所吸引，這 樣在光電管內(nèi)就產(chǎn)生了電子流，在外電路中便產(chǎn)生了電流。

4、光電倍增管 它由光電陰極 K、若干倍增極 E1~E4 和陽極 A 三部分組成。光電陰極是由半導(dǎo)體光電材料制造的，入射光就 在它上面打出光電子。倍增極數(shù)目在 4—14 個(gè)不等。在各倍增極上加上一定的電壓。陽極收集電子，外電路形成電 流輸出。

5、光敏電阻（沒有極性，純粹是一個(gè)電阻器件）當(dāng)無光照時(shí)，光敏電阻值(暗電阻很大，電路中電流很小，此時(shí)的電流稱為暗電流。當(dāng)光敏電阻受到一定波長范圍的光照時(shí)，它的阻值（亮電阻急劇減少，電路中電流迅速增加此時(shí)的電流稱為亮 電流。光電流與暗電流之差，稱為光電流。

6、光敏二極管和光敏晶體管（1）接法及原理：光敏二極管在電路處于反向偏置，在沒有光照射，反向電阻很大，反向電流很小，這反向電流 稱為暗電流。當(dāng)光照射在 pn 結(jié)上，通過 Pn 結(jié)的反向電流也隨著增加。如果入射光照度變化，通過外電路的光電流 強(qiáng)度也隨之變動(dòng)，可見光敏二極管能將光信號轉(zhuǎn)換為電信號輸出。（2）光敏晶體管與一般晶體管很相似，具有 2 個(gè) pn 結(jié)。它在把光信號轉(zhuǎn)換為電信號同時(shí)又將信號電流加以放大。又將信號電流加以放大。

7、光電池 7（1）工作原理：當(dāng)光照到 pn 結(jié)上時(shí)，如果光子能量足夠大，n 區(qū)和 p 區(qū)之間就出現(xiàn)電位差。用導(dǎo)線將 pn 結(jié)兩端用 導(dǎo)線連接起來．電路中就有路流流過，電流的方向由 p 區(qū)流經(jīng)外電路至 n 區(qū)。若將電路斷開，就可以測出光生電動(dòng) 勢。（2）光電池對不同波長的光，靈敏度是不同的 第十一章：智能式傳感器（這個(gè)好像也

沒上。。）第十二章：光導(dǎo)纖維傳感器

1、光纖傳感器的工作原理 光纖波導(dǎo)原理：光纖波導(dǎo)簡稱光纖，它是用光透射率高的電介質(zhì)(如石英、玻璃、塑料等構(gòu)成的光通路。它由 折射率 n1 較大(光密介質(zhì)的纖芯和折射率 n2 較小(光疏介質(zhì)的包層構(gòu)成的雙層同心圓柱結(jié)構(gòu)。n0 : 光纖周圍媒質(zhì)的折射率 n1：纖芯的折射率 n2：包層的折射率 ? : 光線纖端入射角 ?：光線纖內(nèi)入射角 ?：光線與軸線的夾角 a : 纖芯半徑 在光纖內(nèi)傳輸?shù)臈l件：

2、光纖的分類： ? ? ? 0（? 0：光線在纖芯 ?包層分界面的臨界角。? ?纖芯直徑 2a ? 2 ~ 12μm ? ? ?單模光纖 ?纖皮折射率差 ? ? 1 2 ? 0.01 ~ 0.02 ? ? n1 ? ? ? ?纖芯折射率均勻 ? ?階躍折射率光纖 ? ? ?纖芯與包層界面折射率 發(fā)生突變 按纖芯折射率分布 ? ?纖芯折射率不均勻 ? ?梯度折射率光纖 ?纖芯折射率按一定函數(shù) 關(guān)系沿光纖徑向變化 ? ?

3、光調(diào)制與解調(diào)技術(shù) 所謂“調(diào)制”，是將被研究對象的信號（信息）通過載體傳輸出去。因此，光的調(diào)制過程就是將一攜帶信息的 信號疊加到載波光波上；完成這一過程的器件叫做調(diào)制器。

4、概念：纖傳感器是通過被測量對光纖內(nèi)傳輸光進(jìn)行調(diào)制，使傳輸光的強(qiáng)度(振幅、相位、頻率或偏振等特性發(fā)生 變化，再通過對被調(diào)制過的光信號進(jìn)行檢測，從而得出相應(yīng)被測量的傳感器。

5、光纖的特性（1）損耗：吸收損耗、散射損耗，物質(zhì)的吸收作用將使傳輸?shù)墓饽茏兂蔁崮?，造成光功能的損失。損耗的單位：dB／km（2）色散：所謂光纖的色散就是輸入脈沖在光纖傳輸過程中，由于光波的群速度不同而出現(xiàn)的脈沖展寬現(xiàn)象 可分為：材料色散、波導(dǎo)色散（結(jié)構(gòu)色散）、多模色散 8

6、光強(qiáng)度的外調(diào)制 光纖本身只起傳光作用。這里光纖分為兩部分：發(fā)送光纖和接收光纖。兩種常用的調(diào)制器是反射器和遮光屏。反射式強(qiáng)度調(diào)制器：

7、信息容量用所能調(diào)制的頻帶寬度表示。載波信號的頻率越高，獲得的頻帶寬度越大信息傳送容量越大。第十三章、第十四章可能不考。。第十五章：濕度傳感器

1、濕度測量技術(shù)發(fā)展已有 200 多年的歷史

2、絕對濕度表示單位體積空氣里所含水汽的質(zhì)量：ρ =Mv/V（Mv：被測空氣中水汽質(zhì)量；V：被測空氣體積）相對濕度是氣體的絕對濕度(ρ v與在同一溫度下，水蒸汽已達(dá)到飽和的氣體的絕對濕度(ρ w之

比，表達(dá)式為：相對濕度=(ρ v /ρ w×100%RH 第十六章：紅外傳感器 紅外線與可見光、紫外線、X 射線、γ 射線和微波、無線電波一起構(gòu)成了整個(gè)無限連續(xù)的電磁波譜。9

第二篇：傳感器原理與應(yīng)用

傳感器原理與應(yīng)用（專業(yè)限選課）

Principle and Application of Sensor

【課程編號】XZ260111

【學(xué)分?jǐn)?shù)】2

【學(xué)時(shí)數(shù)】24+6+9（實(shí)驗(yàn)課時(shí)）【課程類別】專業(yè)限選 【編寫日期】2010.3.30 【先修課程】電路分析、模電、數(shù)電

【適用專業(yè)】電子信息工程類

一、教學(xué)目的、任務(wù)

《傳感器原理和應(yīng)用》是電子及自動(dòng)化專業(yè)的一門專業(yè)課。它有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。通過學(xué)習(xí)本課程使學(xué)生掌握各類傳感器的基本原理、主要性能及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；能合理地選擇和使用傳感器； 掌握常用傳感器的工程設(shè)計(jì)方法和實(shí)驗(yàn)研究方法；了解傳感器的發(fā)展動(dòng)向。

二、課程教學(xué)的基本要求

現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱是傳感器技術(shù)﹑通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，它們分別構(gòu)成了信息系統(tǒng)的“感官”、“神經(jīng)”和“大腦”。在機(jī)械工程中,傳感器對于機(jī)械電子、測量、控制、計(jì)量等領(lǐng)域都是必不可少的獲取信息的關(guān)鍵部件。

鑒于上述認(rèn)識并考慮學(xué)科特色,在本課程有限學(xué)時(shí)內(nèi),要求學(xué)生重點(diǎn)掌握下列幾方面的知識：⑴傳感器的基本概念﹑術(shù)語和特性；⑵常用傳感器的原理、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用；⑶傳感器測量電路；⑷傳感器的典型應(yīng)用。

三、教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時(shí)分配

第1章 傳感與檢測技術(shù)的理論基礎(chǔ)自學(xué)

主要內(nèi)容：

1.1測量概論

1.2測量數(shù)據(jù)的估計(jì)和處理

教學(xué)要求：

了解測量的基本概念，測量系統(tǒng)的特性，測量誤差及數(shù)據(jù)處理的各種方法。

第2章 傳感器概述2學(xué)時(shí)

2.1傳感器的組成與分類

2.2傳感器的基本特性

教學(xué)要求：

熟悉傳感器的輸出--輸入特性與內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)的外部特性，掌握其靜態(tài)特性，動(dòng)態(tài)特性的分析方法。

第3章 應(yīng)變式傳感器4學(xué)時(shí)

主要內(nèi)容：

3.1 工作原理

3.2 應(yīng)變片的種類、材料及粘貼

3.3 電阻應(yīng)變片的特性

3.4 電阻應(yīng)變片的測量電路

3.5 應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用

教學(xué)要求：

熟悉應(yīng)變片傳感器的工作原理及外部特性，了解其應(yīng)用范圍，掌握測量電路的分析方法。其它教學(xué)環(huán)節(jié)：實(shí)驗(yàn)一應(yīng)變片性能測試實(shí)驗(yàn)3學(xué)時(shí)

實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：金屬箔式應(yīng)變片性能——單臂電橋、半橋和全橋。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求：掌握使用金屬箔式應(yīng)變片組成單臂電橋、半橋和全橋的方法，了解在不同電路

形式時(shí)電路的輸出特性。

注意要點(diǎn)：確保接線正確，電源電壓不能用錯(cuò)。

第4章 電感式傳感器3 學(xué)時(shí)

主要內(nèi)容：

4.1自感式電感傳感器

4.2差動(dòng)變壓器式傳感器

4.3電渦流式傳感器

教學(xué)要求：

了解電感式傳感器的應(yīng)用范圍，工作特點(diǎn)，掌握其組成的各種測量電路的分析方法及組成特點(diǎn)。其它教學(xué)環(huán)節(jié)：實(shí)驗(yàn)二電渦流式傳感器的靜態(tài)位移性能3學(xué)時(shí)

實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：電渦流式傳感器的工作原理和工作情況，動(dòng)手自制一個(gè)渦流探頭，利用實(shí)驗(yàn)室放大器

及振蕩器對不同被測材料（即混料）進(jìn)行分選。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求：研究電渦流傳感器特性，被測材料（物質(zhì)）對傳感器的特性的影響以及電渦流

傳感器的應(yīng)用。

注意要點(diǎn)：確保接線正確，激勵(lì)、響應(yīng)線圈不能用錯(cuò)。

第5章電容式傳感器3 學(xué)時(shí)

主要內(nèi)容：

5.1電容式傳感器的工作原理和結(jié)構(gòu)

5.2電容式傳感器的靈敏度及非線性

5.3電容式傳感器的等效電路

5.4電容式傳感器的測量電路

5.5電容式傳感器的應(yīng)用

教學(xué)要求：

熟悉電容式傳感器的工作原理及結(jié)構(gòu)，掌握其在非電量測量與自動(dòng)檢測中的應(yīng)用。

其它教學(xué)環(huán)節(jié)：實(shí)驗(yàn)三 變面積式電容傳感器的性能1學(xué)時(shí)

實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：變面積式電容傳感器的工作原理和工作情況。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求：熟悉變面積式電容傳感器的工作原理和工作情況；研究差動(dòng)式電容傳感器特性。注意要點(diǎn)：確保接線正確，電源電壓不能用錯(cuò)。

第6章 壓電式傳感器3 學(xué)時(shí)

主要內(nèi)容：

6.1壓電效應(yīng)及壓電材料

6.2 壓電式傳感器測量電路

6.3 壓電式傳感器的應(yīng)用

教學(xué)要求：

了解壓電式傳感器具有的特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍，掌握其組成的測量電路分析及應(yīng)用。

第7章 磁電式傳感器4學(xué)時(shí)

主要內(nèi)容：

7.1磁電感應(yīng)式傳感器

7.2 霍爾式傳感器

教學(xué)要求：

掌握磁電式傳感器的各種不同類型及應(yīng)用范圍。

其它教學(xué)環(huán)節(jié)：實(shí)驗(yàn)四 霍爾傳感器特性研究及應(yīng)用2學(xué)時(shí)

實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：霍爾傳感器在交、直流信號激勵(lì)下的特性。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求：了解霍爾傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理；實(shí)驗(yàn)研究霍爾傳感器在交、直流信號激勵(lì)

下的特性；掌握霍爾傳感器測量振幅和稱重應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)方法。

注意要點(diǎn)：確保接線正確，電源電壓不能超出規(guī)定值。

第8章 光電式傳感器3 學(xué)時(shí)

主要內(nèi)容：

8.1光電器件

8.2光纖傳感器

教學(xué)要求：

熟悉典型的光電器件的特性和應(yīng)用，了解光纖傳感器及其技術(shù)發(fā)展方向，掌握紅外傳感器的應(yīng)用。

第9章 半導(dǎo)體傳感器2學(xué)時(shí)

主要內(nèi)容：

9.1半導(dǎo)體氣敏傳感器

9.2濕敏傳感器

9.3色敏傳感器

9.4半導(dǎo)體式傳感器的應(yīng)用

教學(xué)要求：

了解以半導(dǎo)體材料組成的各種傳感器及其它們的工作原理，掌握氣敏、濕敏、色敏傳感器在測量電路中的應(yīng)用及其電路分析。

第10章 超聲波傳感器2學(xué)時(shí)

主要內(nèi)容：

10.1超聲波及其物理性質(zhì)

10.2超聲波傳感器

10.3超聲波傳感器應(yīng)用用

教學(xué)要求：

熟悉超聲波傳感器的工作原理及其物理性質(zhì)，掌握超聲波傳感器的應(yīng)用。

第11章 微波傳感器1學(xué)時(shí)

主要內(nèi)容：

11.1微波概述

11.2微波傳感器的原理和組成11．3微波傳感器的應(yīng)用

教學(xué)要求：

了解壓電式傳感器具有的特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍，掌握其組成的測量電路分析及應(yīng)用。

第12章 輻射式傳感器1 學(xué)時(shí)

主要內(nèi)容：

12.1紅外傳感器

12.2核輻射傳感器

教學(xué)要求：

了解輻射式傳感器的特性及應(yīng)用。

第13章 數(shù)字式傳感器自學(xué)

主要內(nèi)容：

13.1光柵傳感器

13.2編碼器

13.3感應(yīng)同步器

教學(xué)要求：

了解數(shù)字式傳感器的特點(diǎn)及應(yīng)用。

第14章 智能式傳感器自學(xué)

主要內(nèi)容：

14.1概述

14.2傳感器的智能化

14.3集成智能傳感器

教學(xué)要求：

了解集成智能感器的特性及應(yīng)用。

第15章 傳感器在工程檢測中的應(yīng)用4學(xué)時(shí)

主要內(nèi)容：

15.1溫度測量

15.2壓力測量

15.3流量測量

15.4物位測量

教學(xué)要求：

了解熱電偶的結(jié)構(gòu)和原理、熱電效應(yīng)的構(gòu)成成份。掌握熱電偶的基本定律、冷端補(bǔ)償方法、測量計(jì)算方法。了解熱電阻的工作原理、結(jié)構(gòu)，掌握應(yīng)用方法。了解傳感器在工程檢測中的作用及其應(yīng)用。

四、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)及教學(xué)方法

重點(diǎn)：各種常見的、應(yīng)用廣泛的傳感器的基本原理、基本特性、轉(zhuǎn)換電路以及工程應(yīng)用，及分析、設(shè)計(jì)方法。以課堂講授為主，通過實(shí)驗(yàn)加深對所學(xué)各類傳感器的性能及工作原理理解。

難點(diǎn)：各種傳感器的特性分析。

五、考核方式及成績評定方式：

考核方式：考查，六、教材及參考書目

推薦教材：

《傳感器原理及工程應(yīng)用》（第三版），郁有文等編著，西安科技大學(xué)出版社，2008年參考書：

1．王化祥，《傳感器原理與應(yīng)用》，天津大學(xué)出版社，第七版，2003

3．劉君華，《智能傳感器系統(tǒng)》，西安電子科技大學(xué)出版社，第一版，1999

4．單成祥，《傳感器的理論與設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及其應(yīng)用》，國防工業(yè)出版社，1999

4．趙負(fù)圖，《現(xiàn)代傳感器集成電路》，人民郵電出版社，2000

修（制）訂人：審核人：

2010年 3 月30日

第三篇：傳感器原理與應(yīng)用復(fù)習(xí)

例1：量程為150V的0.5級電壓表和量程為30V的1.5級電壓表，分別測量20V電壓，問哪個(gè)測量精度高？

例2：某壓力表精度為1.5級，量程為0～2.0MPa，測量結(jié)果顯示為1.2MPa，求1）最大引用誤差δnm；2）可能出現(xiàn)的最大絕對誤差Δm；3）示值相對誤差δx＝？

例3：一差動(dòng)變壓器式位移傳感器，在位移變化1mm時(shí)，輸出電壓變化1200mv，問位移傳感器的靈敏度是多少？

例4：機(jī)械式指針位移傳感器，當(dāng)輸入信號有0.01mm的位移變化量式，指針位移10mm，求位移傳感器的靈敏度？

例5：進(jìn)行某動(dòng)態(tài)壓力測量時(shí)，所采用的壓電式力傳感器的靈敏度為90.9nC/Mpa，將它與增益為0.005V/nC的電荷放大器相連，而電荷放大器的輸出接到一臺筆式記錄儀上，記錄儀的靈敏度為20mm/V。試計(jì)算這個(gè)測量系統(tǒng)的總靈敏度。當(dāng)壓力變化為3.5MPa時(shí)，記錄筆在記錄紙上的偏移量是多少？

例6：有一只變極距電容傳感元件，兩極板重疊有效面積為，兩極板間的距離為1mm，已知空氣的相對介電常數(shù)是1，真空中介電常數(shù)為8.85×10-12F/m,試計(jì)算該傳感器的位移靈敏度。

例7：粘貼在鋼件上的康銅電阻絲應(yīng)變片，其靈敏度為2，電阻溫度系數(shù)為20×10-6/oC，敏感柵材料的線膨脹系數(shù)為15×10-6/oC，鋼件的線線膨脹系數(shù)為11×10-6/oC，彈性模量E為2×1011N/m2,求：（1）當(dāng)環(huán)境溫度變化為10oC時(shí)，應(yīng)變熱輸出為多少？相當(dāng)于試件產(chǎn)生多大應(yīng)力？

（2）當(dāng)=1000uε時(shí)，由于熱輸出產(chǎn)生的溫度誤差γt是多少？

例8：半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏度為120，電阻為120歐姆，金屬電阻應(yīng)變片的靈敏度為2，電阻為120歐姆，單臂非線性誤差不大于0.1，求：它們可測的最大應(yīng)變?yōu)槎嗌伲?/p>

第四篇：傳感器原理與應(yīng)用心得

傳感器原理與應(yīng)用心得

張寶龍

電信工二班

201400121099 傳感器應(yīng)用極其廣泛，而且種類繁多，涉及的學(xué)科也很多，通過對傳感器的學(xué)習(xí)讓我基本了解了傳感器的基本概念及傳感器的靜、動(dòng)態(tài) 特性電阻式、電感式傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理及應(yīng)用。

傳感器的特性主要是指輸出入輸入之間的關(guān)系。當(dāng)輸入量為常量或變化很慢時(shí)，其關(guān)系為靜態(tài)特性。當(dāng)輸入量隨時(shí)間變換較快時(shí)，其關(guān)系為動(dòng)態(tài)特性。

傳感器的靜態(tài)特性是指對靜態(tài)的輸入信號，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。因?yàn)檫@時(shí)輸入量和輸出量都和時(shí)間無關(guān)，所以它們之間的關(guān)系，即傳感器的靜態(tài)特性可用一個(gè)不含時(shí)間變量的代數(shù)方程，或以輸入量作橫坐標(biāo)，把與其對應(yīng)的輸出量作縱坐標(biāo)而畫出的特性曲線來描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性、漂移等。

所謂動(dòng)態(tài)特性，是指傳感器在輸入變化時(shí)，它的輸出的特性。在實(shí)際工作中，傳感器的動(dòng)態(tài)特性常用它對某些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號的響應(yīng)來表示。這是因?yàn)閭鞲衅鲗?biāo)準(zhǔn)輸入信號的響應(yīng)容易用實(shí)驗(yàn)方法求得，并且它對標(biāo)準(zhǔn)輸入信號的響應(yīng)與它對任意輸入信號的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號有階躍信號和正弦信號兩種，所以傳感器的動(dòng)態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來表示。

傳感器的作用主要是感受和響應(yīng)規(guī)定的被測量，并按一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)換成有用輸出，特別是完成非電量到電量的轉(zhuǎn)換。傳感器的組成并無嚴(yán)格的規(guī)定。一般說來，可以把傳感器看做由敏感元件和變換元件兩部分組成。

通過最近的學(xué)習(xí)，是我了解到在實(shí)際中使用傳感器的選擇一定要慎重。我們可以根據(jù)測量對象與測量環(huán)境確定傳感器的類型。其次，當(dāng)我們在選擇傳感器時(shí)要注意傳感器的靈敏度，頻率響應(yīng)范圍，線性范圍，穩(wěn)定性，精度等。

人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息，必須借助于感覺器官。而單靠人們自身的感覺器官，在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動(dòng)中它們的功能就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。為適應(yīng)這種情況，就需要傳感器。因此可以說，傳感器是人類五官的延長，又稱之為電五官。

新技術(shù)革命的到來，世界開始進(jìn)入信息時(shí)代。在利用信息的過程中，首先要解決的就是要獲取準(zhǔn)確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。

通過對這門課的學(xué)習(xí)開闊了我的視野，讓我了解了以前沒有了解的東西。在老師的指導(dǎo)下讓我明白了學(xué)習(xí)要有自覺性，要自己積極主動(dòng)地去學(xué)習(xí)。

第五篇：傳感器原理與應(yīng)用復(fù)習(xí)提綱

《傳感器原理與應(yīng)用》課程復(fù)習(xí)綱要

一、課程內(nèi)容

1．基本概念名詞解釋，要完整。

例如：壓電效應(yīng)：名詞解釋要包括兩部分（正、逆壓電效應(yīng)），材料等。

2．傳感器的工作原理

例如：電渦流式測厚傳感器：說明傳感器的組成結(jié)構(gòu)、寫出原理圖、敘述工作過程和相關(guān)的表達(dá)式（或數(shù)學(xué)模型或物理模型）等。

3．基礎(chǔ)知識和基本常識（包括傳感器的分類）

例如：（1）動(dòng)態(tài)模型中，“標(biāo)準(zhǔn)”輸入只有三種：正弦周期輸入、階躍輸入和線性輸入，而經(jīng)常使用的是前兩種。

（2）在光線作用下能使物體產(chǎn)生一定方向電動(dòng)勢的稱光生伏特效應(yīng)，如光電池。

（3）電渦流式位移傳感器有高頻反射式和低頻透射式兩種。

（4）看圖分析并敘述圖上提供的信息。

4．計(jì)算

例如：（1）金屬應(yīng)變片如何貼片分布于在等強(qiáng)度梁上？電阻變化計(jì)算和輸出電壓計(jì)算。

（2）用于測量轉(zhuǎn)速的傳感器有哪些？結(jié)構(gòu)如何？如何計(jì)算轉(zhuǎn)速？測速誤差多少？

5．測量電路簡圖和作用

例如：金屬應(yīng)變片全橋電路、半橋電路等測量電路圖，及相應(yīng)的作用。

6．有關(guān)誤差補(bǔ)償

例如：非線性補(bǔ)償可用差動(dòng)結(jié)構(gòu)；溫度補(bǔ)償也可差動(dòng)結(jié)構(gòu)，還有其它方法等。

7．看圖設(shè)計(jì)敘述

例如：（1）8個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：金屬應(yīng)變片、差動(dòng)變壓器、擴(kuò)散硅壓阻式壓力傳感器、霍爾傳感器和光纖傳感器等。

（2）看圖敘述某傳感器的結(jié)構(gòu)組成，如何工作的及優(yōu)缺點(diǎn)。

二、考試形式

1．閉卷考試

考試時(shí)間：120分鐘。

2．考試題型

填空題(10分)、單項(xiàng)選擇題(10分)、簡述題(4*8分)、計(jì)算題(2*10分)和設(shè)計(jì)題(2*14分)

三、各章需掌握的內(nèi)容

緒論

什么是傳感器，傳感器的物理基礎(chǔ)、傳感器的分類等。

第1章 傳感器技術(shù)基礎(chǔ)

傳感器的數(shù)學(xué)模型、物理模型、靜態(tài)特性（包括其指標(biāo)，如線性度等）、動(dòng)態(tài)特性（包括其指標(biāo)，如二階系統(tǒng)的參量分析等）、標(biāo)定和校準(zhǔn)、傳感器的分析手段

和傳感器材料。

第2章 電阻式傳感器

電阻式傳感器的結(jié)構(gòu)、組成和工作原理，測量電路及有關(guān)信號輸出計(jì)算，及應(yīng)用。

第3章 變磁阻式傳感器

電感式傳感器的分類、組成和工作原理、測量電路的作用等；電渦式傳感器的分類、組成和工作原理；霍爾式傳感器的組成、工作原理和所用材料，及應(yīng)用；磁阻效應(yīng)的有關(guān)知識。

第4章 電容式傳感器

電容式傳感器分類、組成和工作原理、測量電路的作用等，如何解決存在的問題。

第5章 磁電式傳感器

磁電式傳感器分類、組成和工作原理、測量電路的作用，材料，及有關(guān)應(yīng)用等。

第6章 壓電式傳感器

壓電式傳感器材料、分類、組成和工作原理、測量電路，如何解決存在的問題。

第7章 光電式傳感器

光電式傳感器材料、分類、組成和工作原理、測量電路，光源要求；包括模擬式光電傳感器、開關(guān)式光電傳感器、光纖傳感器、電荷耦合器件CCD等。

第9章 智能傳感器

智能傳感器的分類、組成和工作原理，數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理技術(shù)等。

第10章 數(shù)字式傳感器

哪些是直接以數(shù)字量形式輸出的傳感器、以脈沖形式輸出的傳感器和以頻率形式輸出的傳感器。