传感器原理及应用-第1章-传感器技术基础ppt课件.ppt

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1、第一章传感器技术基础1.1传感器的定义、组成和分类1.2传感器的基本特性1.3传感器的选用原则国家标准（GB7665-87）中传感器的定义：传感器：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置。①传感器是测量装置，能完成检测任务；②输入量是某一被测量，物理量、化学量、生物量等；③输出量是某种物理量，便于传输、转换、处理、显示等，可以是气、光、电物理量，主要是电物理量；④输出与输入有对应关系。传感器名称：发送器、传送器、变送器、检测器、换能器、探测器传感器功用：一感二传，即感受

2、被测信息，并传送出去。一、传感器的定义（Transducer/Sensor）§1.1传感器的定义、组成和分类工业测量标准输出信号能量转换敏感元件：直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。转换元件：敏感元件的输出就是它的输入，把输入转换成电路参量。基本转换电路：上述电路参数接入基本转换电路（简称转换电路），便可转换成电量输出。二、传感器的组成§1.1传感器的定义、组成和分类敏感元件辅助电路转换元件被测非电量有用非电量有用电量基本转换电路可用电量（1）敏感元件直接感受被测量，并输

3、出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。二、传感器的组成§1.1传感器的定义、组成和分类弹性敏感元件实际上，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环系统。最简单的传感器由一个敏感元件(兼转换元件)组成，感受被测量时直接输出电量，如热电偶。二、传感器的组成（2）转换元件§1.1传感器的定义、组成和分类T’①②BAT热电偶有些传感器由敏感元件和转换元件组成，没有转换电路。例如：压电式加速度传感器，质量块是敏感元件，压电片（块）是转换元件。有些传感器，转换元件不只一个，要

4、经过若干次转换。二、传感器的组成——（2）转换元件§1.1传感器的定义、组成和分类压电式加速度传感器二、传感器的组成——（2）转换元件§1.1传感器的定义、组成和分类弹性体极板支架绝缘材料定极板动极板被测非电量：外界压力敏感元件：弹性体有用非电量：极板间距变化转换元件：平行板电容器有用电量：电容量C电容式称重传感器敏感元件辅助电路转换元件被测非电量有用非电量有用电量基本转换电路可用电量二、传感器的组成（3）转换电路§1.1传感器的定义、组成和分类转换电路是传感器的主要组成环节：因为不少传感器要在

5、通过转换电路后才能输出电信号，从而决定了转换电路是传感器的组成环节之一。敏感元件辅助电路转换元件被测非电量有用非电量有用电量基本转换电路可用电量1、按工作机理：物理型、化学型、生物型等2、按构成原理：结构型与物性型两大类3、根据能量转换：能量控制型和能量转换型传感器4、按照物理原理分类：十种5、按照用途分类：位移、压力、振动、温度等传感器7、根据输出信号：模拟信号和数字信号6、根据转换过程可逆与否：单向和双向8、根据是否使用电源：有源传感器和无源传感器三、传感器的分类§1.1传感器的定义、组成和

6、分类结构型传感器利用物理学中场的定律构成的，包括动力场的运动定律，电磁场的电磁定律等。物理学中的定律一般是以方程式给出的。对于传感器，这些方程式就是许多传感器在工作时的数学模型。这类传感器的特点：传感器的工作原理是以传感器中元件相对位置变化引起场的变化为基础，而不是以材料特性变化为基础。三、传感器的分类_结构型与物性型§1.1传感器的定义、组成和分类各种弹性敏感元件传感器物性型传感器利用物质定律构成的，如虎克定律、欧姆定律等。物质定律是表示物质某种客观性质的法则。这种法则，大多数是以物质本身的常

7、数形式给出。这些常数的大小，决定了传感器的主要性能。物性型传感器的性能随材料的不同而异。如光电管，利用了物质法则中的外光电效应，特性与涂覆在电极上的材料有着密切的关系。又如所有半导体传感器、所有利用各种环境变化而引起的金属、半导体、陶瓷、合金等性能变化的传感器，都属于物性型传感器。三、传感器的分类_结构型与物性型§1.1传感器的定义、组成和分类半导体气体传感器能量控制型传感器在信息变化过程中，传感器将从被测对象获取的信息能量用于调制或控制外部激励源，使外部激励源的部分能量载入信息而形成输出信号。

8、这类传感器必须由外部提供激励源，如电阻、电感、电容等电路参量传感器都属于这一类传感器。基于电阻应变效应、磁阻效应、热阻效应、外光电效应、霍尔效应等的传感器也属于此类传感器。三、传感器的分类_能量控制型和能量转换型§1.1传感器的定义、组成和分类霍尔传感器能量转换型传感器能量转换型传感器，又称有源型或发生器型传感器。传感器将从被测对象获取的信息能量直接转换成输出信号能量，主要由能量变换元件构成，不需要外电源。如基于压电效应、热电效应、内光电效应等的传感器都属于此类传感器。三、传感器的分类_能量控制