《传感器概论》课件

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1、现代传感器技术本课程的任务?课程内容与学习方法课程内容:传感器的基本概论，电阻传感器、电容传感器、电感传感器、压电传感器、温度传感器、光电传感器、固态图像传感器、半导体气敏传感器、超声波传感器、数字光栅传感器等涉及的学科内容：检测物理、化学原理、电子技术学习方法与要求：1原理、2特性、3选用教材（特色）内容：部分突出、减少重复课程学习资料参考资料：检索相关主题的资料，网络资料应用：中国传感器网等学习：东南大学等高校课程网站具体参考书：传感器与应用电路设计,科学出版社2002最新传感器实用手册,人民邮电出版社2004传感器

2、实用电路设计与制作,科学出版社2005课程学习注意实验（4学时）课地点：机电楼2层学习纪律：考试要求：笔试＋实验＋平时作业教师答疑：机电楼B204，每周三下午联系方式：蒋玉强，cumtjyq@163.com第1章传感器概述1.1传感器的组成和分类1.2传感器的重要性1.3传感器技术的发展传感器的作用传感器的作用：把外界输入的非电信号转换成电信号传感器又称为敏感元件、检测器、转换器等1.1传感器的组成和分类1.2传感器的重要性处于信息采集系统的前端，其性能会影响整个系统的工作状态和质量数据传输环节数据处理环节传感器组成敏感

3、器件是传感器的核心随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用，传感器的信号调理转换电路与敏感元件一起集成在同一芯片上，安装在传感器的壳体里传感器的分类按工作原理分类：如应变式、电容式、压电式、等按检测量分：如温度、压力、位移、速度等按物理现象分：结构型，物性型。按外部供电方式分：有源、无源。(一体化)按输出信号分：模拟与数字。1.3传感器技术的发展基础研究的促进：新现象、新材料、新加工技术集成化、智能化、网络化传感器的发展趋势传感技术的发展分为两个方面：●提高与改善传感器的技术性能；●寻找新原理、新材料、新工艺及新功能等。

4、一、改善传感器的性能的技术途径1．差动技术差动技术是传感器中普遍采用的技术。它的应用可显著地减小温度变化、电源波动、外界干扰等对传感器精度的影响，抵消了共模误差，减小非线性误差等。不少传感器由于采用了差动技术，还可使灵敏度增大。2．平均技术在传感器中普遍采用平均技术可产生平均效应，其原理是利用若干个传感单元同时感受被测量，其输出则是这些单元输出的平均值，若将每个单元可能带来的误差均可看作随机误差且服从正态分布，根据误差理论，总的误差将减小为δΣ=±δ/√n式中n—传感单元数。可见，在传感器中利用平均技术不仅可使传感器误差

5、减小，且可增大信号量，即增大传感器灵敏度。3．补偿与修正技术补偿与修正技术的运用大致针对两种情况：★针对传感器本身特性★针对传感器的工作条件或外界环境对于传感器特性，找出误差的变化规律，或者测出其大小和方向，采用适当的方法加以补偿或修正。针对传感器工作条件或外界环境进行误差补偿，也是提高传感器精度的有力技术措施。不少传感器对温度敏感，由于温度变化引起的误差十分可观。为了解决这个问题，必要时可以控制温度，搞恒温装置，但往往费用太高，或使用现场不允许。而在传感器内引入温度误差补偿又常常是可行的。这时应找出温度对测量值影响的规

6、律，然后引入温度补偿措施。补偿与修正，可以利用电子线路（硬件）来解决，也可以采用微型计算机通过软件来实现。4．屏蔽、隔离与干扰抑制传感器大都要在现场工作，现场的条件往往是难以充分预料的，有时是极其恶劣的。各种外界因素要影响传感器的精度与各有关性能。为了减小测量误差，保证其原有性能，就应设法削弱或消除外界因素对传感器的影响。其方法有：减小传感器对影响因素的灵敏度降低外界因素对传感器实际作用的程度对于电磁干扰，可以采用屏蔽、隔离措施，也可用滤波等方法抑制。对于如温度、湿度、机械振动、气压、声压、辐射、甚至气流等，可采用相应的

7、隔离措施，如隔热、密封、隔振等，或者在变换成为电量后对干扰信号进行分离或抑制，减小其影响。5．稳定性处理在使用传感器时，若测量要求较高，必要时也应对附加的调整元件、后续电路的关键元器件进行老化处理。提高传感器性能的稳定性措施：对材料、元器件或传感器整体进行必要的稳定性处理。如永磁材料的时间老化、温度老化、机械老化及交流稳磁处理、电气元件的老化筛选等。造成传感器性能不稳定的原因是：随着时间的推移和环境条件的变化，构成传感器的各种材料与元器件性能将发生变化。传感器作为长期测量或反复使用的器件，其稳定性显得特别重要，其重要性甚

8、至胜过精度指标，尤其是对那些很难或无法定期标定的场合。二、传感器的发展动向开发新型传感器开发新材料新工艺的采用集成化、多功能化智能化开展基础研究，发现新现象，开发传感器的新材料和新工艺；实现传感器的集成化与智能化传感器的工作机理是基于各种效应和定律，由此启发人们进一步探索具有新效应的敏感功能材料，并以此研制出具有新原