传感器技术及应用报告

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1、传感器技术及应用结业论文姓名：班级：学号：时间：评分：前言传感器技术是探测与获取外界信息的重要手段，在当代科学技术中占有十分重要的地位。随着测量、控制及信息技术的发展，传感器作为这些领域里的一个重要构成因素，被视为90年代的关键技术之一受到普遍重视，其应用几乎渗透到每一个角落。由于利用某一原理可以作出检测各种不同对象的传感器，而对于同一物理量又可以用很多不同原理的传感器来检测，故而传感器的种类繁杂。正是这么众多的传感器品种，反映出传感器在当今科学技术中活跃的程度。深入研究传感器的原理和应用，对于社会生产、经济交往、科学技术和日常生活中自动测量和自动控制的发展，以及人类观测研究自然的深度和广

2、度都有重要的实际意义。现在，所有以计算机为基础的测控系统，都需要传感器提供赖以作出实时决策的数据。随着系统的自动化程度和复杂性的增加，对传感器的精度、可靠性和响应，要求的越来越高。而许多传统的传感器，在使用上已经很难再做进一步改善来满足对他们的高要求，特别在缩小体积、减轻重量等方面几乎已无潜力可挖。因此，近些年来，国际上在传感器技术方面，开展了许多探索性的预研工作，非常明显的发展趋势是：沿用传统的作用原理和某些新效应，优先使用晶体材料（硅、石英、蓝宝石、陶瓷等），采用微机械加工技术和微电子技术，从传统的结构设计转向微机械加工工艺的微结构设计，研制开发出各种机理的集成化、数字化和智能化新型传

3、感器及其系统。一、传感器基本概念及技术基础1、传感器的定义传感器是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受(或响应)与检出功能,并使之按照一定规律转换成与之对应的可输出信号的元器件或装置的总称。传感器一般被认为由敏感元件、转换元件、测量电路三部分组成,有时还需外加辅助电源[1]。传感器可以直接接触被测对象,也可以不接触。通常对传感器设定了许多技术要求,有一些是对所有类型传感器都适用的,也有只对特定类型传感器适用的特殊要求。针对传感器的工作原理和结构在不同场合均需要的基本要求是:高灵敏度、抗干扰的稳定性、线性、容易调节、高精度、高可靠性、无迟滞性、工作寿命长、可重复性、抗老化、高响应速率、抗

4、环境影响、互换性、低成本、宽测量范围、小尺寸、重量轻和高强度、宽工作范围等。2、传感器的组成与分类转换元件转换电路敏感元件被测量电量传感器组成框图传感器一般有敏感元件、转换元件和转换电路组成。敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成一定关系的某一物理量的元件。　常用的六种分类方法：（1）按传感器检测的物理量分类：力学量、热学量、流体量、光学量、电量、磁学量、声　学量、化学量、生物量等传感器。（2）按传感器工作原理分类：电阻、电容、电感、光栅、热电偶、超声波、激光、红外、光导纤维等传感器。（3）按传感器的输出信号性质分类：数字式、模拟式传感器。（4）按信号处理方式分：直接传感器、差分传感器

5、、补偿传感器。（5）根据能量的观点分：有源传感器和无源传感器。（6）按照传感器的工作机理分：结构型和物性型。3、传感器的特性传感器的特性是指传感器的输入量和输出量之间的对应关系。通常把传感器的特性分为两种：静态特性和动态特性。静态特性是指输入不随时间而变化的特性，它表示传感器在被测量各个值处于稳定状态下输入输出的关系。动态特性是指输入随时间而变化的特性，它表示传感器对随时间变化的输入量的响应特性。1）传感器的静特性传感器的输入—输出关系：输入（外部影响：冲振、电磁场、线性、滞后、重复性、灵敏度、误差因素）—传感器—输出（外部影响：温度、供电、各种干扰稳定性、温漂、稳定性（零漂）、分辨力、误

6、差因素）。为使仪表具有均匀刻度的读数，常用一条拟合直线近似地代表实际的特性曲线、线性度（非线性误差）就是这个近似程度的一个性能指标。传感器静态特性的主要指标有：线性度、灵敏度、重复性、迟滞、分辨率、漂移、稳定性等。（1）线性度通常情况下，传感器的实际静态特性输出是条曲线而非直线。（2）灵敏度灵敏度是指传感器在稳态工作情况下输出量变化△y对输入量变化△x的比值，它是输出—输入特性曲线的斜率。如果传感器的输出和输入之间显线性关系，则灵敏度是一个常数。否则，它将随输入量的变化而变化。（3）分辨力与分辨率分辨力是指传感器可能感受到的被测量的最小变化的能力。2）传感器的动特性动特性是指传感器对随时间

7、变化的输入量的响应特性。（1）规律性的：1）周期性的：正弦周期输入、复杂周期输入；2）非周期性的：阶跃输入、线性输入、其他瞬变输入。（2）随机性的：1）平稳的：多态历经过程、非多态历经过程；2）非平稳的随机过程。“标准”输入只有三种；正弦周期输入、阶跃输入和线性输入。而经常使用的是前两种。二、传感器技术的主要应用随着现代科技技术的高速发展,人们生活水平的迅速提高,传感器技术越来越受到普遍的重视,它的应用已渗透到国民经济的