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1、模拟电子技术课程报告摘要：传感器技术作为信息技术的三大基础之一,是当前各发达国家竞相发展的高科技技术，是进入21世纪以来优先发展的十大顶尖技术之一。现代传感器技术具有巨大的应用潜力,拥有广泛的开发空间。本文对传感器进行了概述，并对光电式传感器的组成、原理、应用和发展前景加以介绍。关键词：传感器，光电，前景一．传感器概述1.传感器的定义传感器（Transducer/Sensor）是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可输出信号的器件或装置。传感器转换后的信号大多为电信号。因而从狭义上讲，传感器是把外界输入的非电信号转换
2、成电信号的装置。2.传感器的构成传感器由敏感器件、转换元件和基本转换电路组成。敏感器件的作用是感受被测物理量，并对信号进行转换输出。辅助器件则是对敏感器件输出的电信号进行放大、阻抗匹配，以便于后续仪表接入传感器构成框图输出信息被测信息敏感元件转换元件辅助电源基本转换电路3.传感器的分类1)按被测物理量分类机械量:长度,厚度,位移,速度,加速度,旋转角,转数,质量,重量,力,压力,真空度,力矩,风速,流速,流量;声:声压,噪声.磁:磁通,磁场.温度:温度,热量,比热.光：亮度，色彩2)按被测量分类:位移传感器,力传感器,
3、滑觉传感器,压力传感器，流量传感器，温度传感器等.3)按信号变换特征:能量转换型和能量控制型.能量转换型（有源）:直接由被测对象输入转换为电能.例如:热电偶温度计,压电式加速度计.能量控制型（无源）:从外部供给能量并由被测量控制外部供给能量的变化.例如:电阻应变片.4)按工作原理分类:电阻应变式传感器，电容传感器，磁电式传感器，光电式传感器，光纤式传感器等4.传感器的特性A．静态特性传感器在稳态信号（x（t）=常量）作用下，其输出—输入关系为静态特性。衡量传感器静态特性的性能指标是线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性和
4、量程等。（1）线性度传感器的线性度（linearity）是指传感器的输出与输入之间的线性程度。传感器的理想输出—输入曲线特性，具有以下优点：①可大大简化传感器的理论分析和设计计算；②为传感器的标定和数据处理带来很大方便，只要知道线性输出—输入特性上的两点就可以确定其余各点；③可是仪表刻度盘均匀刻度，因而制作、安装、调试容易，提高测量精度；④避免非线性补偿环节（2）灵敏度灵敏度（sensitivity）是指传感器在稳态下的输出变化对输入变化的比值，用Sn来表示，即Sn=输出量的变化量／输入量的变化量=dy／dx(3)分辨
5、率和分辨力（resolution）都是用来表示传感器能够检测被测量的最小量值的性能指标。前者是以满量程的百分数来表示，是一个无量纲比率的量；后者是以最小量程的单位值来表示，是一个有量纲的量值。（4）迟滞迟滞(hysteresis)特性表明传感器的正向（输入量增大）和反向（输入量减小）行程输入—输出特性曲线不重合的程度。迟滞大小一般由实验测得，以正、反向输出量的最大偏差对满量程输出yF*S的百分数表示，即δH=±Δmax／yF*S×100%(5)重复性重复性(repeatability)表示传感器在输入量按同一方向作全程
6、连续多次变动时所的曲线不一致的程度。多次重复测试特性曲线重复性好，误差就小。重复性指标一般采用输出最大不重复误差Δmax与满量程输出yF*S直比的百分数表示，即δR=±Δmax／yF*S×100%（6）精度传感器的精度（accuracy）是指测量结果的可靠程度，它以给定的准确度表示重复某个读数的能力，误差越小，则传感器的精度越高。传感器的精度由其量程范围内的最大基本误差与满量程之比的百分数表示。基本误差是由系统误差和随机误差两部分组成的。迟滞与线性度所表示的误差为传感器的系统误差，重复性所表示的误差为随机误差。所以传感
7、器的精度δ为δ=Δm／yF*S＝δL＋δH＋δR式中，Δm为测量范围内允许的最大基本误差。B．动态特性动态特性是指传感器对于随时间变化的输入信号x(t)的响应特征。。它是传感器的输出值能够真实的再现随时间变化的输入量能力的反映。理想的传感器，其输出量y(t)与输入量x(t)的时间函数表达式应该相同。但实际上二者只能在一定的频率范围内保持一致。动态特性用数学模型来描述，对于连续时间系统主要有三种形式：时域中的微分方程，复频域中的传递函数H(s)，频率域中的频率特性H(jw).传感器的动态特性有其本身的固有属性所决定。下面
8、，本文将对光传感器原理及其应用电路进行具体介绍。二、光电式传感器的组成、工作原理及其应用光电式传感器是一种将被测量通过光量变化转化成电量的传感器，它的物理基础是光电效应。光电式传感器一般由光源、光学元件和光电元件三部分组成，光源发射出一定光通量的光线，由光电元件接受，在检测时，被测量使光源发射出的光通量发生变化，因而使接收光通量的
