传感器及其发展趋势

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1、传感器及其发展趋势传感器及具发展趋势0概述人体为从外界获取信息，必须借助于感觉器官，但是单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动屮它们的功能就远远不够了。为适应这种情况,就需要传感器。因此可以说，传感器是人类五官的延长，又称Z为电五官。当今世界已进入信息时代，在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获収准确可靠的信息，而传感器是获取H然和生产领域中信息的主要途径与手段。在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器來临视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此

2、町以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。在基础学科研究中，传感器更具有突出的地位。现代科学技术的发展，进入了许多新领域：例如在公观上要观察上千光年的茫茫宇宙，微观上要观察小到cm的粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的犬体演化，短到s的瞬间反应。此外，还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重耍作川的各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁肠等等。显然，要获取人量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困

3、难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破。一些传感器的发展，往往是一些边缘学科开发的先驱。传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、其至文物保护等等极其Z泛的领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，儿乎每一个现代化项冃，都离不开各种各样的传感器。由此可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步方而的重要作用，是十分明显的。世界各国都十分重视这一领域的发展。相信不久的将來，传感器技术将会岀现一个飞跃，达到与其重要地位相称

4、的新水平。1传感器的处义与组成我国国家标准(GB7665—87)中说，传感器(Ttansducer/Sensot)的立义是："能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装逍〃。我们的定义是：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与Z有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。这一怎义包含了以下几方面的意思：①传感器是测量装置，能完成检测任务；②它的输出量是某一被测量，可能是物理量，也可能是化学量、生物量等；③它的输出量是某种物理量，这种量要便于传输、转换、处理、显示等等，这种量可以是气、光、电量，但主

5、要是电量；④输出输入有対应关系，且应有一定的精确程度。关于传感器，我国曾岀现过多种名称，如发送器、传送器、变送器等，它们的内涵相同或相似，所以近来已逐渐趋向统一，大都使用传感器这一名称了。从字面上可以作如下解W：传感器的功用是一感二传，即感受被测信息，并传送出去。关于传感器，我国曾出现过多种名称，如发送器、传送器、变送器等，它们的内涵和同或和似，所以近来已逐渐趋向统一，大都使用传感器这一名称了。从字而上可以作如下解释：传感器的功用是一感二传，即感受被测信息，并传送出去。传感器一•般由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成，

6、组成框图见图1。图1传感器组成敏感元件：它是直接感受被测量，并输出与被测量成确肚关系的某一物理量的元件。图2是一种气体压力传感器的示意图。膜盒2的下半部与壳体1固接，上半部通过连杆与磁芯4相连，磁芯4置于两个电感线圈3中，后者接入转换电路5。这里的膜盒就是敏感元件，其外部与大气压力相通，内部感受被测压力当变化时，引起膜盒上半部移动，即输出相应的位移量。图2是一种气体压力传感器的示意图转换元件：敏感元件的输出就是它的输入，它把输入拎换成电路参量。在图2屮，转换元件是可变电感线圈3,它把输入的位移量转换成电感的变化。基木转换电路：

7、上述电路参数接入基木转换电路（简称转换电路），便可转换成电量输出。传感器只完成被测参数至电量的基本转换，然后输入到测控电路，进行放大、运算、处理等进一步转换，以获得被测值或进彳亍过程控制。实际上，有些传感器很简单，有些则较复杂，大多数是开环系统，也有些是带反馈的闭坏系统。最简单的传感器由一个敏感元件（兼转换元件）组成，它感受被测量时玄接输岀电量，如热电偶就是这样。如图3所示，图3热电偶两种不同的金属材料，-•端联接在一起，放在被测温度屮，另-•端为参考，温度为，则在回路中将产生一个与温度、冇关的电动势，从而进行温度测量。冇些传

8、感器由敏感元件和转换元件纽成度，如图4所示的压电式加速度传感器，其中质量块是每攵感元件，压电片（块）是转换元件。因转换元件的输出已是电量，无需转换电路。有些传感器，转换元件不只一个，要经过若干次转换。敏感元件与转换元件在结构上常是装在一起的，而转换电路为了减小外界的影响也希望