传感器的含义

1、1、传感器的定义英文名称：transducer / sensor 传感器是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如烟雾），并将探知的信息传递给其他装置或器官。 国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。 2、传感器的分类可以用不同的观点对传

2、感器进行分类：它们的转换原理(传感器工作的基本物理或化学效应)；它们的用途；它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。 根据传感器工作原理，可分为物理传感器和化学传感器二大类 ：传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的微小变化都将转换成电信号。 化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。 有些传感器既不能划分到物理类，也不能划分为化学类。大多数传感器是以物理原理为基础运作的。化学传感器技术问题较多，例如可靠性问题，规模生产的可能性，价格问题等，解

3、决了这类难题，化学传感器的应用将会有巨大增长。 按照其用途，传感器可分类为： 压力敏和力敏传感器 位置传感器 液面传感器 能耗传感器 速度传感器 热敏传感器 加速度传感器 射线辐射传感器 振动传感器 湿敏传感器 磁敏传感器 气敏传感器 真空度传感器 生物传感器等。 以其输出信号为标准可将传感器分为： 模拟传感器将被测量的非电学量转换成模拟电信号。 数字传感器将被测量的非电学量转换成数字输出信号(包括直接和间接转换)。 膺数字传感器将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出(包括直接或间接转换)。 开关传感器当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时，传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信

4、号。 在外界因素的作用下，所有材料都会作出相应的、具有特征性的反应。它们中的那些对外界作用最敏感的材料，即那些具有功能特性的材料，被用来制作传感器的敏感元件。从所应用的材料观点出发可将传感器分成下列几类： (1)按照其所用材料的类别分 金属 聚合物 陶瓷 混合物 (2)按材料的物理性质分 导体 绝缘体 半导体 磁性材料 (3)按材料的晶体结构分 单晶 多晶 非晶材料 与采用新材料紧密相关的传感器开发工作，可以归纳为下述三个方向： (1)在已知的材料中探索新的现象、效应和反应，然后使它们能在传感器技术中得到实际使用。 (2)探索新的材料，应用那些已知的现象、效应和反应来改进传感器技术。 (3)在

5、研究新型材料的基础上探索新现象、新效应和反应，并在传感器技术中加以具体实施。 现代传感器制造业的进展取决于用于传感器技术的新材料和敏感元件的开发强度。传感器开发的基本趋势是和半导体以及介质材料的应用密切关联的。表1.2中给出了一些可用于传感器技术的、能够转换能量形式的材料。 按照其制造工艺，可以将传感器区分为： 集成传感器薄膜传感器厚膜传感器陶瓷传感器 集成传感器是用标准的生产硅基半导体集成电路的工艺技术制造的。通常还将用于初步处理被测信号的部分电路也集成在同一芯片上。 薄膜传感器则是通过沉积在介质衬底(基板)上的，相应敏感材料的薄膜形成的。使用混合工艺时，同样可将部分电路制造在此基板上。厚膜

6、传感器是利用相应材料的浆料，涂覆在陶瓷基片上制成的，基片通常是Al2O3制成的，然后进行热处理，使厚膜成形。 陶瓷传感器采用标准的陶瓷工艺或其某种变种工艺(溶胶-凝胶等)生产。 完成适当的预备性操作之后，已成形的元件在高温中进行烧结。厚膜和陶瓷传感器这二种工艺之间有许多共同特性，在某些方面，可以认为厚膜工艺是陶瓷工艺的一种变型。 每种工艺技术都有自己的优点和不足。由于研究、开发和生产所需的资本投入较低，以及传感器参数的高稳定性等原因，采用陶瓷和厚膜传感器比较合理。 电阻式传感器电阻式传感器是将被测量，如位移、形变、力、加速度、湿度、温度等这些物理量转换式成电阻值这样的一种器件。主要有电阻应变式

7、、压阻式、热电阻、热敏、气敏、湿敏等电阻式传感器件。 电阻应变式传感器传感器中的电阻应变片具有金属的应变效应，即在外力作用下产生机械形变，从而使电阻值随之发生相应的变化。电阻应变片主要有金属和半导体两类，金属应变片有金属丝式、箔式、薄膜式之分。半导体应变片具有灵敏度高（通常是丝式、箔式的几十倍）、横向效应压阻式传感器压阻式传感器是根据半导体材料的压阻效应在半导体材料的基片上经扩散电阻而制成的器件。其基片可直接作为测量传感元件，扩散电阻在基片内接成电桥形式。当基片受到外力作用而产生形变时，各电阻值将发生变化，电桥就会产生相应的不平衡输出。用作压阻式传感器的基片（或称膜片）材料主要为硅片和锗片，硅

8、片为敏感 材料而制成的硅压阻传感器越来越受到人们的重视，尤其是以测量压力和速度的固态压阻式传感器应用最为普遍。 热电阻传感器热电阻传感器主要是利用电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。在温度检测精度要求比较高的场合，这种传感器比较适用。目前较为广泛的热电阻材料为铂、铜、镍等，它们具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点。用于测量-200+500范围内的温度。热电阻传感器分类：1.NTC热电阻传感器：该类传感器为负温度系数传感器，即，传感器阻值随温度的升高而减小；2.PTC热电阻传感器：该类传感器为正温度系数传感器，即，传感器阻值随温度的升高而增

9、大。 温度传感器1、室温管温传感器：室温传感器用于测量室内和室外的环境温度，管温传感器用于测量蒸发器和冷凝器的管壁温度。室温传感器和管温传感器的形状不同，但温度特性基本一致。按温度特性划分，目前美的使用的室温管温传感器有二种类型：1、常数B值为4100K±3%，基准电阻为25对应电阻10K±3%。温度越高，阻值越小；温度越低，阻值越大。离25越远，对应电阻公差范围越大；在0和55对应电阻公差约为±7%；而0以下及55以上，对于不同的供应商，电阻公差会有一定的差别。除个别老产品外，美的空调电控使用的室温管温传感器均使用这种类型的传感器。常数B值为3470K±

10、;1%，基准电阻为25对应电阻5K±1%。同样，温度越高，阻值越小；温度越低，阻值越大。离25越远，对应电阻公差范围越大。2、排气温度传感器：排气温度传感器用于测量压缩机顶部的排气温度，常数B值为3950K±3%,基准电阻为90对应电阻5K±3%。3.、模块温度传感器：模块温度传感器用于测量变频模块（IGBT或IPM）的温度，目前用的感温头的型号是602F-3500F，基准电阻为25对应电阻6K±1%。3、传感器静态特性传感器的静态特性是指对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。因为这时输入量和输出量都和时间无关，所以它们之间的关系，

11、即传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。表征传感器静态特性的主要参数有：线性度、灵敏度、分辨力和迟滞等。 4、传感器动态特性所谓动态特性，是指传感器在输入变化时，它的输出的特性。在实际工作中，传感器的动态特性常用它对某些标准输入信号的响应来表示。这是因为传感器对标准输入信号的响应容易用实验方法求得，并且它对标准输入信号的响应与它对任意输入信号的响应之间存在一定的关系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种，所以传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。 5、传感器的线性度通常

12、情况下，传感器的实际静态特性输出是条曲线而非直线。在实际工作中，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。拟合直线的选取有多种方法。如将零输入和满量程输出点相连的理论直线作为拟合直线；或将与特性曲线上各点偏差的平方和为最小的理论直线作为拟合直线，此拟合直线称为最小二乘法拟合直线。 6、传感器的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。它是输出一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S是一个常数。否则，它将随输入量的变化而变化。灵敏度的量纲是输出、输入量的量纲

13、之比。例如，某位移传感器，在位移变化1mm时，输出电压变化为200mV，则其灵敏度应表示为200mV/mm。当传感器的输出、输入量的量纲相同时，灵敏度可理解为放大倍数。提高灵敏度，可得到较高的测量精度。但灵敏度愈高，测量范围愈窄，稳定性也往往愈差。 7、传感器的分辨力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。也就是说，如果输入量从某一非零值缓慢地变化。当输入变化值未超过某一数值时，传感器的输出不会发生变化，即传感器对此输入量的变化是分辨不出来的。只有当输入量的变化超过分辨力时，其输出才会发生变化。通常传感器在满量程范围内各点的分辨力并不相同，因此常用满量程中能使输出量产生阶跃变化的输

14、入量中的最大变化值作为衡量分辨力的指标。上述指标若用满量程的百分比表示，则称为分辨率。分辨率与传感器的稳定性有负相相关性。 8、传感器的迟滞特性迟滞特性表征传感器在正向（输入量增大）和反向（输入量减小）行程间输出-一输入特性曲线不一致的程度，通常用这两条曲线之间的最大差值MAX与满量程输出F·S的百分比表示。迟滞可由传感器内部元件存在能量的吸收造成。 9、接口传感器魏德米勒传感器/执行器接口产品，可以通过加装相应的总线协议适配器，SAI产品可以直接连接到现场总线。可以支Profibus-DP、CANopen、DeviceNet、Interbus和ASi现场总线协议。无源传感器/执行器

15、接口产品(SAI)防护等级达到IP68，可直接安装而无需防护。 节约安装材料、时间、空间。 提供4、6、8路的分配器，每路有3针、4针和5针的结构(提供一路和两路信号)。 有带接线盖型(标准型)和电缆预制型。 可另外提供金属外壳的产品，适用于食品行业。 带有信号和电源的指示。有源传感器/执行器接口产品(SAI)通过加装相应的总线协议适配器，SAI产品可以直接连接到现场总线。可以支持Profibus-DP、CANopen、DeviceNet、Interbus和ASi现场总线协议。提供两种防护等级的产品：IP67(总线连接方式为圆形接头连接)， IP68(总线连接方式为自装配型)。提供8DI、8D

16、O、8DI/4DO、16DI、8DI/8DO五种输入输出的产品。10、传感器的发展趋势 采用新原理、开发新型传感器；大力开发物性型传感器(因为靠结构型有些满足不了要求)；传感器的集成化；传感器的多功能化；传感器的智能化(Smart Sensor)； 11、传感器的工作过程举例向传感器提供±15V电源，激磁电路中的晶体振荡器产生400Hz的方波，经过TDA2030功率放大器即产生交流激磁功率电源，通过能源环形变压器T1从静止的初级线圈传递至旋转的次级线圈，得到的交流电源通过轴上的整流滤波电路得到±5V的直流电源，该电源做运算放大器AD822的工作电源；由基准电源AD589与双

17、运放AD822组成的高精度稳压电源产生±4.5V的精密直流电源，该电源既作为电桥电源，又作为放大器及V/F转换器的工作电源。当弹性轴受扭时，应变桥检测得到的mV级的应变信号通过仪表放大器AD620放大成1.5v±1v的强信号，再通过V/F转换器LM131变换成频率信号，通过信号环形变压器T2从旋转的初级线圈传递至静止次级线圈，再经过外壳上的信号处理电路滤波、整形即可得到与弹性轴承受的扭矩成正比的频率信号，该信号为TTL电平,既可提供给专用二次仪表或频率计显示也可直接送计算机处理。由于该旋转变压器动-静环之间只有零点几毫米的间隙，加之传感器轴上部分都密封在金属外壳之内，形成有

18、效的屏蔽，因此具有很强的抗干扰能力。 12、传感器的组成 在工程技术领域，传感器是人体“五官”的工程模拟物，是一种能把特定的被测非电量信息（包括物理量、化学量、生物量等）按一定规律转换成电量的器件或装置。传感器是一种能把非电输入信息转换成电信号输出的器件或装置。传感器又叫变换器、换能器或探测器。传感器一般是由物理、化学和生物等学科的某些效应或原理按照一定的制造工艺研制出来的，它能“感知”被控量或被测量的大小不等与变化并进行处理。传感器由敏感元件、转换元件、信号调节电路和其他辅助电路组成。（一）   敏感元件在完成非电量到电量的转换时，并非所有的非电量都能用现有的技术直接转换

19、为电量，而是先进行预转换，然后再转换为电量。敏感元件是直接感受被测非电量，并按一定规律转换成与被测量有确定对应关系的其他量（一般仍为非电量）的元件。通常把这种能完成预转换的元件称为敏感元件。如热敏电阻是敏感元件，它能将温度的变化预转换为电阻的变化，再转换为电压或电流的变化。（二） 转换元件转换元件又叫变换器，是能将敏感元件感受到的非电量直接转换成电量的元件。信号的转换元件是构成传感器的核心。转换元件又可分为一次转换型（直接转换）和二次转换型（间接转换）。(1)一次转换型对于物性型传感器而言，一般都可一次完成，即可实现“被测非电量-有用电量”的直接转换。(2)二次转换型对于结构型传感器

20、来说，通常必须通过前置敏感元件预转换后才能完成，即实现“被测非电量-有用非电量-有用电量”的二次转换。（三） 信号调节电路 信号调节电路，把转换元件输出的电信号转换为便于现实、记录、处理和控制的电信号的电路。（四） 辅助电路通常指电源电路（交、直流）及其外围电路。在实际应用中，传感器的具体构成视被测对象、转换原理、使用环境及性能要求等具体情况的不同而有很大差异。13、福特车用传感器（1）节气门位置传感器节气门位置传感器（TPS）安装在节气门体上，与节气门轴相连。（2）拉压传感器采用合金材料，S型结构，拉压均可使用。采用先进的密封工艺，密封等级IP65，可应用于高湿度环境，具

21、有优越的抗扭抗侧抗偏载能力 。应用于皮带秤，料斗秤，机电结合秤，吊钩秤及各种工程装置的测力。技术参数参数 单位 技术指标 灵敏度 mV/V2.0±0.01非线性 %F·S±0.02滞后 %F·S±0.02重复性 %F·S±0.01蠕变 %F·S / 30min±0.02零点输出 %F·S±1零点温度系数 %F·S / 10±0.02灵敏度温度系数 %F·S / 10±0.02工作温度范围 -20 +80 输入电阻 380±2输出电阻 3

22、50±2安全过载 %F·S150%F·S绝缘电阻 M5000 M（50 VDC） 推荐激励电压 V10V 15V结 构 图结构尺寸量程 ABCDE50KgM10×1.525.41950.876.2100KgM10×1.525.41950.876.2200KgM12×1.7525.41950.876.2300KgM12×1.7525.41950.876.2500KgM12×1.7525.41950.876.2750KgM12×1.7525.41950.876.21000KgM12×1.75

23、0;1950.876.21500KgM12×1.75 1950.876.22TM18×1.5 25.476.21082.5TM18×1.5 25.476.21083TM18×1.5 25.476.21085TM18×1.5 25.476.21087.5TM24×2 31.8100.1139.710TM30×2 49.3125.5177.8（3）筒式荷重传感器根据额定载荷大小分别采用柱式，板环式和S型双梁式结构。各种电子汽车衡，轨道衡，平台秤，料斗秤及其它各

24、种称重测力场合 。技术参数参数 单位 技术指标 灵敏度 mV/V2.0±0.01非线性 %F·S±0.1滞后 %F·S±0.1重复性 %F·S±0.1蠕变 %F·S / 30min±0.05零点输出 %F·S±1零点温度系数 %F·S / 10±0.03灵敏度温度系数 %F·S / 10±0.03工作温度范围 -20 +80 输入电阻 380±2输出电阻 350±2安全过载 %F·S150%F·S绝缘电阻

25、M5000 M（50 VDC） 推荐激励电压 V10V 15V结 构 图结构尺寸量程Ø1Ø2Ø3Ø4H1H2H34-M10-30t97429456130106401050-10012876124821781507512150-200147100148982201889514250-300 18413218013026022412016（4）测力传感器 C2 压式C2 压式 耐腐蚀不锈钢壳体；量程: 0.5,1,2,5,10,20,50,100,200,500 kN;精度: 0.1 % ; 防护等级: IP67(IP68);扁外形,形变<0.1mm;

26、 适于高动态载荷。14、雪弗兰车用传感器（1）产品名称：FC3015雪弗兰传感器（带螺丝）适用车型：雪佛兰OEM：（2）发动机数据传感器-氧传感器电路图（3）称重传感器 PR6201适用于所有工业称重，可广泛的安装于各类工业用的平台称、斗称、仓称、及所有要求符合标准工业计量要求的工业称 重系统中。 独有的单柱式设计，统一的高度及标准的安装尺寸。产品范围：500kg.300t技术参数压式传感器罐秤/料斗秤配料系统L、D1、C3 C6OIML、NTEP500 Kg 300t操作温度防护防爆备注-30+95可选120/150IP68NEMA 6*，EX,Factory Mutual System也可

27、提供420mA模拟输出（4）测力传感器 S9 拉/压式S9 拉/压式 "S"形 低外形 钢质量程: 2, 5, 10, 20, 50 kN; 精度: 0.05 %; 抗横向力的影响 ;精度高, 稳定性好, 用于精密测力等。15、别克车用传感器（1）氧传感器汽车氧传感器是现代汽车中一个非常重要的传感器：它被用来监测发动机所排出废气中氧的含量或浓度，并根据所测得的数据输出一个信号电压，反馈给车载电脑（ECU），车载电脑根据收到的信号控制喷油量、进气量的大小，调整气、油比，从而达到省油、提高效率、减少污染等目的。(最佳气油比为14.7:1)。它通常安装在排气系统中，直接与排气气流

28、接触。据国外权威机构统计：汽车使用氧传感器后可省油15%、提高效率18%、降低污染50%。如果氧传感器出现故障，不但会使汽车费油及排放超标，还会使发动机工况恶化，导致怠速熄火、发动机运转失准等各种故障。（2）别克凯越ABS传感器发布日期：2009-2-25 16:42:30 型 号：96549712 OE 编号：96549712 适用车型：未分类 配套厂家： 商标(文字)： 制 造 商：上海爱搜机电 产 地：上海 自身参数： 重 量：0 外形尺寸(cm)： （3）测力传感器 Z4A 拉/压式Z4A 拉/压式 国际力值比对标准传感器量程: 20,50,100,200,500 kN;精度: EN1

29、0002-3/ISO376标准最高等级;长期稳定性极好, 高精度标准力值传感器。（4）高精度压力传感器新结构、绝对密封、高精度、高可靠、长期稳定，广泛用于油田、机床、化工、电力、冶金、天然气等。量程：20200Mpa 技术参数参数 单位 技术指标 灵敏度 mV/V1.0±0.01非线性 %F·S±0.02 ±0.03滞后 %F·S±0.02 ±0.03重复性 %F·S±0.02 ±0.03蠕变 %F·S / 30min±0.02零点输出 %F·S±2零点温

30、度系数 %F·S / 10±0.02灵敏度温度系数 %F·S / 10±0.02工作温度范围 -20 +80 输入电阻 400±10输出电阻 352±2安全过载 %F·S150%F·S绝缘电阻 M5000 M（50 VDC） 推荐激励电压 V10V 15V16、凯迪拉克车用传感器（1）氧传感器电路图（2）涡轮增压器传感器Products获得了一家全球领先涡轮增压器传感器制造商的涡轮增压器位置传感器生产项目。这种传感器将用于测量欧洲客车上各种形状涡轮增压器的叶片位置。公司将自2008年下半年开始投产，年产量将稳步增长

31、，远远超过100万单位。预计该项目有效期内（五年）的总收入将达3000万美元左右。 涡轮增压器正被越来越多地用在客车上，以满足日益严格的排放规定。如今，几乎所有柴油机都使用涡轮增压器，而这些柴油机正被用于多种汽油发动机。新推出的涡轮增压器整合了叶片，使吸气管嘴的形状实现多样化，从而令涡轮增压器能在低速运作下具备更高响应度。一些涡轮增压器还整合了排污闸式阀，以减少进入涡轮增压器的废气。位置传感器用于对这些叶片和闸门进行闭环控制。 凯迪拉克公司高级副总裁Tyler Buchanan评论说："凯迪拉克涡轮增压器传感器扩充了我们的排气再循环（EGR）传感器产品线。作为全球领先的EGR传感器生产商，我们为客户提供了有关位置传感器高温应用（如这些涡轮增压器应用）的多年确凿经验。我们能够利用我们的全球工程和生产足迹，支持这项技术在全球各地得到发展。（3）轮辐式传感器EVOQ内部拥有高技术的感觉，使司机总是可以“手扶转向盘，眼注前进路”。在中央控制台上有两台平面荧屏,可显示由装在EVOQ外部门上的摄像机拍摄的图像。控制台上并列的荧屏则会反映出车子后面的全部情景。forewarn倒车辅助后障碍探测系统使