新传感器与敏感材料课件：第三章 敏感陶瓷与器件（第一章）

第三章敏感陶瓷与器件公衍生材料科学与工程系本章内容电子元器件基础知识传感器简介热敏陶瓷及其应用压敏陶瓷及其应用气敏陶瓷及其应用湿敏陶瓷及其应用光敏陶瓷及其应用§3.1电子元器件基础知识电子器件是组成一个实际的电子电路或电子产品最基本的单元，是一个具体的实物；而电子元件则是从实际电子元件中抽象出来的模型，是电路图中的一个符号。常用的电子元器件：电阻器电容器半导体器件基本电子元件特性一览表PCB板上字母标志元件名称特性极性or方向计量单位功能R(RN/RP)电阻有色环有SIP/DIP/SMD封装SIP/DIP有方向欧姆Ω/KΩ/MΩ限制电流C电容色彩明亮、标有DC/VDC/pF/uF等部分有法拉pF/nF/uF存储电荷，阻直流、通交流L电感单线圈无亨利uH/mH存储磁场能量,阻直流,通交流T变压器两个或以上线圈有匝比数调节交流电的电压与电流D或CR二极管小玻璃体，一条色环标记为1Nxxx/LED有允许电流单向流动Q三极管三只引脚，通常标记为2Nxxx/DIP/SOT有放大倍数用作放大器或开关U集成电路IC有多种电路的集合X或Y晶振crystal金属体有赫兹（Hz）产生振荡频率F保险丝fuse无安培（A）电路过载保护S或SW开关switch有触发式、按键式及旋转式，通常为DIP有触点数通断电路J或P连接器有引脚数连接电路板B或BJT电池正负极，电压有伏特（安培）提供直流电流3.1电子元器件基础知识无源器件:是指没有电压、电流或功率放大能力的元器件，这类器件有电阻器（简称电阻）、电容器（简称电容）、电感器（简称电感）、二极管和数码管等。有源器件：有源器件是指有电压、电流功率放大能力的器件，主要有三极管、场效应管和运算放大器等。3.1电子元器件基础知识1.电阻器电阻器是电子设备中使用最多的基本元件之一，统计表明，电阻器在一般电子产品中要占到全部元件的50%左右。具有一定阻值，一定几何形状，一定技术性能的在电路中起特定作用的元件，叫做电阻器（简称电阻），应用于各种电子设备。3.1电子元器件基础知识1.电阻器电阻在电路中的主要用途是：分压、限流和充当负载。电阻器的分类电阻器按其结构可分为三类，即固定电阻器、可变电阻器(电位器)和敏感电阻器。按组成材料的不同，又可分为炭膜电阻器、金属膜电阻器、线绕电阻器、热敏电阻器、压敏电阻器、光敏电阻器等。3.1电子元器件基础知识电阻器的型号命名示例：RJ71－0.125－5.１kI型的命令含义

由此可见，这是精密金属膜电阻器，其额定功率为１／８W，标称电阻值为5．1k，允许误差为土5％。3.1电子元器件基础知识电阻器的主要参数标称值：电阻器表面所标阻值叫标称值。电阻器的标称值是按国家规定标准化了的电阻值系列。额定功率：电阻器的额定功率是指在标准大气压和一定环境温度下，电阻器长期连续负荷所允许消耗的最大的功率。允许误差：电阻器的允许误差是指实际阻值对于标称阻值的允许最大误差范围，它表示产品的精度。3.1电子元器件基础知识标称阻值系列精度精度等级电阻器标称值E24±5%Ⅰ1.11.21.31.51.61.82.02.22.42.73.03.33.63.94.34.75.15.66.26.87.58.29.1E12±10%Ⅱ1.21.51.82.22.73.33.94.75.66.88.2E6±20%Ⅲ1.02.23.34.76.8电阻器标称系列

应用时将上表中所列数值乘以10n(n为正整数)。例如：1.2乘以10n得到1.2Ω、12Ω、120Ω、1.2kΩ、12kΩ、120kΩ、1.2MΩ等阻值系列。

由上表可见，不同精度等级的电阻器有不同的阻值系列。电阻标称值3.1电子元器件基础知识3.1电子元器件基础知识电阻器的标注方法a、文字符号直接标注3.1电子元器件基础知识b、色码法色码标注的电阻器表面有不同颜色的色带，每一种颜色对应一个数字，色带位置的不同，所表示的意义也不相同，它可以分别表示有效数字、乘数或允许误差。一般常用三环、四环和五环的色码电阻器。颜色棕红橙黄绿蓝代表数值123456代表乘数101

102103104105106允许误差±%120.50.25颜色紫灰白黑金银本色代表数值7890代表乘数10710810910010-110-2允许误差±%0.151020色码代表的意义3.1电子元器件基础知识电阻器的色环表示方法3.1电子元器件基础知识色环电阻示例第一环红色，第一位有效数字为2第二环黄色，第二位有效数字4第三环橙色，倍乘数103误差环本色，误差为20%。第一环黄色，第一位有效数字为4第二环紫色，第二位有效数字7第三环红色，倍乘数102误差环棕色，误差为1%。标称值24k误差20%标称值4.7k误差1%3.1电子元器件基础知识

特殊电阻特殊电阻器都是用特殊材料制造的，它们在常态下的阻值是固定的，当外界条件发生变化时，其阻值也随之发生变化，故又称其为敏感型电阻。按输入、输入关系可分为“缓变型”和“突变型”两种。根据性质可分为：热敏、光敏、压敏、气敏、湿敏、磁敏电阻器等。3.1电子元器件基础知识热敏电阻器：热敏电阻器是利用半导体的电阻率受温度的影响很大的性质支撑的温度敏感器件。可分为：MF：负温度系数；MZ：正温度系数。

图形符号t°3.1电子元器件基础知识

负温度系数热敏电阻（NTC）：阻值随温度的升高而减小。

正温度系数热敏电阻（PTC）：阻值随温度的升高而升高。热敏电阻3.1电子元器件基础知识

光敏电阻（MG）:

光敏电阻器是利用半导体材料的电阻率受光照的影响很大的性质制成的。

光敏电阻的阻值随光照强度的变化而变化。无光照时，为高阻态，阻值可达1.5MΩ；有光照时，为低阻态，阻值减小到1kΩ左右。图形符号3.1电子元器件基础知识压敏电阻

MY压敏电阻是以氧化锌为主要材料制成的半导体陶瓷元件，电阻值随加在两端电压的变化按非线性特性变化。当加到两端电压不超过某一特定值时，呈高阻抗，流过压敏电阻的电流很小，相当于开路。当电压超过某一值时，其电阻急骤减小，流过电阻的电流急剧增大。压敏电阻在电子和电气线路中得到较多的应用，主要用于过压保护和用来作为稳压元件。

其符号为：V3.1电子元器件基础知识磁敏电阻

MC磁敏电阻器是采用砷化铟或锑化铟等材料，根据半导体的磁阻效应制成的，阻值随穿过它的磁通量增大而增大。是一种对磁场敏感的半导体元件，可以将磁感应信号转变为电信号。主要用于测磁场强度、磁卡文字识别、磁电编码、交直流变换。

其符号为：×电阻器的选用原则①在选用电阻器时必需首先了解电子产品整机工作环境条件。②要了解电子产品整机工作状态。③既要从技术性能考虑满足电路技术以保证整机的正常工作，又要从经济上考虑其价格、成本，还要考虑其货源和供应情况。④根据不同的用途选用。⑤阻值应选取最靠近计算值的一个标称值，不要片面采用高精度和非标准系列的电阻产品。⑥电阻器的额定功率选取一个比计算的耗散功率大一些（1.5～2倍）的标称值。⑦选取耐压比额定值大一些的。3.1电子元器件基础知识2.电位器

电位器实际上是一个可变电阻，其阻值可在一定的范围内变化。图形符号固定端3RP12固定端滑动端

电位器作为可变电阻使用时的连接方法

作为电位器使用时的连接方法312RpV2V1312Rp3.1电子元器件基础知识3.1电子元器件基础知识电位器的型号

电位器型号组成方式与电阻器基本相同，型号的主称部分用W，材料部分与电阻同，分类部分见下表：代号12389WDG意义普通普通精密特种函数特殊微调多圈高功率WSWIA区别代号分类、微调即：微调有机实芯电位器有机实芯电位器序号I如：3.1电子元器件基础知识3.电容器电容器是电子电路中常用的器件,它是由两个导电极板,中间夹一层绝缘介质构成。当在两个导电极板加上电压时，电极上就会储存电荷。所以电容器是一种储能器件。F(法拉)、μF(法)、pF(皮法），常用μF和pF。电容器的符号：C

电容器的单位：+无极性电容有极性电容（新标准）有极性电容（旧标准）正极电容的图形符号：3.1电子元器件基础知识3.1电子元器件基础知识电容器的分类电容器按结构可分为：固定电容器可变电容器半可调电容器按极性可分为无极性和有极性电容：1）电容器的分类

根据介质的不同，分为陶瓷、云母、纸质、薄膜、电解电容几种。陶瓷电容：体积小，自体电感小。云母电容：性能优良，高稳定，高精密。纸质电容：价格低，容量大。薄膜电容：体积小，但损耗大，不稳定。电解电容：容量大，稳定性差。（使用时应注意极性）3.1电子元器件基础知识

常见电容器外形图3.1电子元器件基础知识2）电容器的主要参数a.标称容量及精度标称容量是电容器外表面所标注的电容量，是标准化了的电容值，其数值同电阻器一样，也采用E24、E12、E6标称系列。b.额定工作电压额定工作电压是电容器在规定的工作温度范围内，长期、可靠地工作所能承受的最高电压。若工作电压超出这个电压，电容器会被击穿损坏。3.1电子元器件基础知识3）电容器的标注方法a.直接标注直接标注是用文字或数字将电容器有关的参数直接标注在电容器表面上。体积较大的电容器可标注材料、标称值、单位、允许误差和额定工作电压或只标注标称容量和额定工作电压。而体积较小的电容器只标注数字，不标注单位，直接用数码表示容量。电容器的型号命名CBB12(非密封型聚丙烯电容器)第四部分，用数字表示产品序号第三部分，用数字（个别用字母）表示分类第二部分，用字母表示介质材料，BB为聚丙烯第一部分，用字母C代表电容例：国产电容器的型号一般由四部分组成示例：CJX－250－0．33－+10％电容器的命令含义：3.1电子元器件基础知识b.文字符号法：采用字母或数字或两者结合的方法来标注电容的主要参数。例如：10p表示容量为10pF4.7µ表示容量为4.7µF3p3表示容量为3.3pF10n表示容量为10nF，即0.01µF8n2表示容量为8.2nF，即8200pF3.1电子元器件基础知识c.数码表示法：用三位数字表示容量大小，前两位表示有效数字，后一位表示倍乘数。103容量为10×103pF=10000pF，即0.01µF104容量为100000pF，即0.1µF。332容量为3300pF473容量为47000pF，即0.047µF例如：注意：第三位数如果是9，则倍乘数为10-1

。229表示22×10-1pF，即2.2pF例如：339表示33×10-1pF，即3.3pF3.1电子元器件基础知识只标数字不标单位的直接表示法采用这种表示方法的容量单位有pF和µF，µF用于电解电容。如：4700表示4700pF；47表示47µF。正极负极6V100µF容量100µF耐压0.2263V0.22µF耐压103容量电容器示例CD25V47µF负极正极电容铝电解负极标记电容器示例3.1电子元器件基础知识4)电容器的选用电容器的种类很多,应根据电路的需要,合理的选用。⑴选用合适的介质；⑵容量及允许误差的选择；⑶额定工作电压。3.1电子元器件基础知识5)测试漏电阻的方法1.用万用表的两个表笔分别与电容的两只管脚接触。2.观察表针的摆动，若冲电过程结束，指针回到∞处附近，所示数值越大，表明电容的漏电阻越大。3.一般电解电容的漏电阻为数百kΩ以上，普通电容为∞。若所测电容的漏电阻值在正常范围内，则表明电容的性能是好的。3.1电子元器件基础知识4.半导体器件半导体器件是电子元器件中功能和品种最为复杂的一类器件。由于历史发展的原因，各国对其功能分类及命名的方法各不相同。常用的有光敏电阻、光电二极管、光电三极管、发光二极管和光电耦合器等。根据我国国家标准（GB249-64），半导体器件的型号由5个部分组成：3.1电子元器件基础知识第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分用数字表示器件电极数目用汉语拼音字母表示器件的材料和极性用汉语拼音字母表示器件的类型用数字表示器件序号用汉语拼音字母表示规格号序号意义符号意义符号意义2二极管AN型锗材料P普通管BP型锗材料V微波管CN型硅材料W稳压管DP型硅材料C参量管3三极管APNP型锗材料U光电器件BNPN型锗材料K开关管CPNP型硅材料N阻尼管DNPN型硅材料X低频小功率管fT≤3MHz,Po<1WE其它材料G高频小功率管fT≥3MHz，Po<1WD低频大功率管,fT≤3MHz,Po≥1WA高频大功率管fT≥3MHz,Po≥1W示例:3.1电子元器件基础知识欧洲半导体分立器件型号命名法第一部分第二部分第三部分第四部分用字母表示器件使用的材料

用字母表示器件类型的

用数字或字母加数字表示登记号

用字母对同一器件进行分档

符号意义

符号意义

符号意义

符号意义

符号意义

A

B

C

D

R

锗材料（禁带为0.6～1.0eV）硅材料（禁带为1.0～1.3eV）砷化镓材料（禁带大于1.3eV锑化铟材料（禁带小于1.3eV复合材料A

BC

D

EF

GHK

J

检波二极管、开关二极管、混频二极管变容二极管低频小功率三极管（RTj＞15℃/W）低频大功率三极管（RTj≤15℃/W）隧道二极管高频小功率管（RTj＞15℃/W）复合器件及其它器件磁敏二极管开放磁路中的霍尔元件高频大功率三极管（RTj≤15℃/W）

M

PQR

S

T

U

XYZ

封闭磁路中的霍尔元件光敏器件发光器件小功率可控硅（RTj＞15℃/W）小功率开关管（RTj＞15℃/W）大功率可控硅（RTj＞15℃/W）大功率开关管（RTj＞15℃/W）倍增二极管整流二极管稳压二极管

三位数字

代表通用半导体器件的登记序号

ABCDE．．．代表专用半导体器件的登记序号

一个字母两个数字代表专用半导体器件的登记序号

例1：BU208器件登记号大功率开关管硅材料例2：BZY88C容许误差±5％专用器件登记号稳压二极管硅材料日本半导体分立器件型号命名方法第一部分

第二部分

第三部分

第四部分

第五部分

用数字表示器件有效电极数或类型

日本电子工业协会（JEIA）注册标志

用数字表示器件使用材料极性和类型

器件在日本电子工业协会（JEIA）的登记号

同一型号的改进产品标志

符号意义

符号意义

符号意义

符号意义

符号意义

0

12

3...n-1光电二极管或三极管及包括上述器件的组合管二极管三极管或具有三个电极的其它器件具有四个有效电极的器件

具有n个有效电极的器件

S已在日本电子工业协会（JEIA）注册登记的半导体器件

ABCDFGHJKMPNP高频晶体管PNP低频晶体管NPN高频晶体管NPN低频晶体管P控制极可控硅N控制极可控硅N基极单结晶体管N沟道场效应管P沟道场效应管N双向可控硅

多位数字

这一器件在日本电子工业协会（JEIA）的注册登记号，但不同厂家生产的器件可以使用同一个登记号

ABCD...表示这一器件是原型号的改进型

JEIA登记号PNP高频晶体管JEIA注册产品三极管例1：2SA42例2：2SC502A2SC502的改进型JEIA登记号NPN高频晶体管JEIA注册产品3个有效电极美国半导体分立器件型号命名法

第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分用符号表示器件类别

用数字表示PN结数目

美国电子工业协会（EIA）注册标记美国电子工业协会（EIA）登记号用字母表示器件分档符号意义符号意义符号意义符号意义符号意义JAN或J不标

军用品非军用品

123n二极管三极管三个PN结器件N个PN结器件

N该器件已在美国电子工业协会（EIA）注册标记

多位数字

该器件已在美国电子工业协会（EIA）的登记号

ABCD同一型号的不同档别

例1：JAN2N3553EIA登记号EIA注册标志三极管军用品1N60EIA登记号EIA注册标志二极管3.1电子元器件基础知识

二极管二极管是用半导体单晶材料(主要是锗和硅材料)制成的半导体器件。根据所用材料不同分为硅二极管和锗二极管。二极管的符号：二极管的结构：PN阳极阴极+-阳极阴极+-3.1电子元器件基础知识二极管的单向导电性+-有电流电流表

当二极管的阳极接电源的正极，阴极接电源的负极时，在二极管中有电流从阳极流向阴极。+-I≈0

反向连接二极管与电源，从阴极流向阳极的电流则很小。这就是二极管的单向导电性。3.1电子元器件基础知识二极管的伏-安特性

伏-安特性表示的是加在二极管两端的电压和流过二极管的电流之间的关系。用伏-安特性可以更清楚的表示二极管的单向导电性。3.1电子元器件基础知识二极管的正向特性当加在二极管两端的电压在零值附近时，电流为零。当电压为正向且达到一定值时，电流随着电压的增加而迅速上升，这个电压叫导通电压，硅二极管的导通电压为0.6~0.7V，锗二极管的导通电压为0.2~0.3V。二极管伏-安特性曲线3.1电子元器件基础知识二极管的反向特性二极管加反向电压时，处于截止状态，反向电流很小，且反向电流不随电压的增大而增大，称其为反向饱和电流。反向电压达到一定数值，二极管失去单向导电性，反向电流会突然急剧增大，称为“反向击穿”，这时的电压称为反向击穿电压。反向击穿时，容易烧坏管子。通常二极管在正常使用时，是不允许进入击穿范围的。3.1电子元器件基础知识常用二极管类型整流二极管。由硅半导体材料制成，用于整流电路。常用的有1N400系列。检波二极管。由锗半导体材料制成，常用的有2AP系列。稳压二极管。反向击穿时，两端电压能固定在某一电压值，基本不随电流大小变化。稳压二极管使用时反向连接，并且需要串联一限流电阻，限制击穿后的电流，以免烧毁二极管。3.1电子元器件基础知识常用二极管类型发光二极管。伏—安特性与普通二极管一样，但它的正向压降较大，在压降达到一定值时就导通发光。发光二极管的工作电压一般为1.5～３Ｖ。发光的颜色与构成PN结的材料有关。几种常用二极管的图形符号普通二极管稳压二极管发光二极管3.1电子元器件基础知识二极管三极管§3.2

传感器简介信息技术的基础传感器技术通讯技术计算机技术感观神经大脑“没有传感器就没有现代科学技术”的观点已为全世界所公认。以传感器为核心的检测系统就像神经和感官一样，源源不断地向人类提供宏观与微观世界的种种信息，成为人们认识自然、改造自然的有利工具。

传感器技术是材料学、力学、电学、磁学、微电子学、光学、声学、化学、生物学、精密机械、仿生学、测量技术、半导体技术、计算机技术、信息处理技术、乃至系统科学、人工智能、自动化技术等众多学科相互交叉的综合性高新技术密集型前沿技术。

传感器——是一种能感知某一物理量（或化学量、生物量等）的信息，并能将该信息转化为有用信号的装置。

高浓度甲烷传感器应变式压力传感器振动加速度传感器

传感器利用具有不同物理、化学和/或生物效应的各种功能材料来实现声、光、磁、电、力、温度、湿度、气体等变化的检测。各种功能材料是传感器技术发展的物质基础。强调敏感器件材料——是一些具备一种能敏锐地感受被测量物体的某种物理量（化学量、生物量等）大小和变化的信息，并将其转换成电信号或光信号输出的特性的材料。

按功能可分为：敏感器件材料热敏压敏湿敏气敏力敏磁敏光敏声敏射线敏离子敏生物敏等基础知识定义、分类发展趋势选用原则一般特性传感器原理检测技术温度传感器磁敏传感器光电传感器应变传感器电感传感器电容传感器压电传感器其他传感器多传感器融合检测电路现代检测系统传感器的工作原理、结构、主要参数、检测电路及其典型应用传感器被测信息：传感器、检测仪器、检测装置、检测系统全部操作：检测过程：信号采集、信号处理、信号显示、信号输出物理量（光、电、力、热、磁、声、…）被测对象：宇宙万物（固液气体、动物、植物、天体……）检测器具：化学量（pH、成份…）生物量（酶、葡萄糖、…）……检测系统（测试系统/测量系统）定义：确定被测对象的属性和量值为目的的全部操作3.2传感器简介（引言）

一般说来，检测系统由传感器、中间变换装置和显示记录装置三部分组成。

传感器将被测物理量(如噪声,温度)检出并转换为电量，中间变换装置对接收到的电信号用硬件电路进行分析处理或经A/D变换后用软件进行信号分析，显示记录装置则将测量结果显示出来，提供给观察者或其它自动控制装置。

检测系统组成鼠标:光电位移传感器摄象头:CCD传感器声位笔:超声波传感器麦克风:电容传声器声卡:A/D卡+D/A卡软驱:速度,位置伺服PC机中的传感器汽车中的传感器应用汽车中的传感器应用发动机：向发动机的电子控制单元（ECU）提供发动机的工作状况信息，对发动机工作状况进行精确控制

温度、压力、位置、转速、流量、气体浓度和爆震传感器等

汽车传感器：汽车电子控制系统的信息源，关键部件，核心技术内容

普通轿车：约安装几十到近百只传感器，豪华轿车：传感器数量可多达二百余只。

底盘：控制变速器系统、悬架系统、动力转向系统、制动防抱死系统等车速、踏板、加速度、节气门、发动机转速、水温、油温车身：提高汽车的安全性、可靠性和舒适性等

温度、湿度、风量、日照、加速度、车速、测距、图象等

日常生活中的传感器应用与日俱增

家用电器：数码相机、数码摄像机：自动对焦---红外测距传感器数字体温计：接触式---热敏电阻，非接触式---红外传感器自动感应灯：亮度检测---光敏电阻空调、冰箱、电饭煲：温度检测---热敏电阻、热电偶电话、麦克风：话音转换---驻极电容传感器遥控接收：红外检测---光敏二极管、光敏三极管办公商务：可视对讲、可视电话：图像获取---面阵CCD(电荷耦合器件)扫描仪：文档扫描---线阵CCD红外传输数据：红外检测---光敏二极管、光敏三极管医疗卫生：电子血压计：血压检测---压力传感器血糖测试仪、胆固醇检测仪---离子传感器楼宇控制与安全防护

为使建筑物成为安全、健康、舒适、温馨的生活、工作环境，并能保证系统运行的经济性和管理的智能化。在楼宇中应用了许多测试技术，如闯入监测、空气监测、温度监测、电梯运行状况。

图示为某公司楼宇自动化系统。该系统分为：电源管理、安全监测、照明控制、空调控制、停车管理、水/废水管理和电梯监控。烟雾传感器亮度传感器红外人体探测器家庭与办公自动化

在家电产品和办公自动化产品设计中，人们大量的应用了传感器和检测技术来提高产品性能和质量。全自动洗衣机中的传感器：衣物重量传感器，衣质传感器，水温传感器，水质传感器，透光率光传感器(洗净度)液位传感器，电阻传感器(衣物烘干检测)。指纹传感器透光率传感器温湿度传感器温度传感器其他应用航天农业交通医学质子旋进式磁敏传感器压阻式液位传感器光敏传感器温度传感器风力参数传感器地震检波器反射式光敏传感器磁、气、力敏传感器超声传感器3.2传感器简介1.传感器定义

传感器是借助于检测元件接收一种形式的信息，并按一定的规律将所获取的信息转换成另一种信息的装置。目前，传感器转换后的信号大多为电信号。因而从狭义上讲，传感器是把外界输入的非电信号转换成电信号的装置。物理量电量3.2.1概述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，可能是物理量，也可能是化学量、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输出输入有对应关系，且应有一定的精确程度。传感器名称：发送器、传送器、变送器、检测器、探头传感器功用：一感二传,即感受被测信息,并传送出去。3.2传感器简介3.2传感器简介2.传感器的组成传感器一般由敏感器件与辅助器件组成。敏感器件是传感器的核心，它的作用是直接感受被测物理量，并对信号进行转换输出。辅助器件则是对敏感器件输出的电信号进行放大、阻抗匹配，以便于后续仪表接入。dV敏感元件是直接感受被测量，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，它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。辅助电源敏感元件转换元件基本转换电路被测量电量3.2传感器简介最简单的传感器由一个敏感元件(兼转换元件)组成，它感受被测量时直接输出电量，如热电偶。有些传感器由敏感元件和转换元件组成，没有转换电路，如压电式加速度传感器，其中质量块m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，要经过若干次转换。由于空间的限制或者其他原因,转换电路常装入电箱中。然而，因为不少传感器要在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。3.2传感器简介1、按传感器的工作机理，分为物理型、化学型、生物型等2、按构成原理，结构型与物性型两大类

3、根据传感器的能量转换情况，可分为能量控制型传感器和能量转换型传感器4、按照物理原理分类：十种

5、按照传感器的用途分类：位移、压力、振动、温度传感器7、根据传感器输出信号：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、根据传感器使用电源与否：有源传感器和无源传感器

3.传感器的分类A物性型与结构型传感器物性型:依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换.

例如:水银温度计,压电测力计.结构型:依靠传感器结构参数的变化实现信号转变.

例如:电容式和电感式传感器.B能量转换型和能量控制型传感器能量转换型:直接由被测对象输入能量使其工作.

例如:热电偶温度计,压电式加速度计.能量控制型:从外部供给能量并由被测量控制外部供给能量的变化.

例如:电阻应变片.3.2传感器简介按照物理原理分类：电参量式传感器：电阻式、电感式、电容式等；磁电式传感器：磁电感应式、霍尔式、磁栅式等；压电式传感器：声波传感器、超声波传感器；光电式传感器：一般光电式、光栅式、激光式、光电码盘式、光导纤维式、红外式、摄像式等；气电式传感器：电位器式、应变式；热电式传感器：热电偶、热电阻；波式传感器：超声波式、微波式等；射线式传感器：热辐射式、γ射线式；半导体式传感器：霍耳器件、热敏电阻；其他原理的传感器：差动变压器、振弦式等。有些传感器的工作原理具有两种以上原理的复合形式,如不少半导体式传感器，也可看成电参量式传感器。

传感器的分类4.常见的被测物理量机械量:长度,厚度,位移,速度,加速度,旋转角,转数,

质量,重量,力,压力,真空度,力矩,风速,流速,

流量;声:

声压,噪声.磁:

磁通,磁场.温度:

温度,热量,比热.光：亮度，色彩3.2传感器简介力位移

速度

加速度

压力流量温度电阻式电容式电感式压电式热电式光电式磁电式电桥

放大器滤波器调制器解调器运算器

阻抗变换器

笔式记录仪光线示波器磁带记录仪电子示波器半导体存储器显示器磁卡数据处理器

频谱分析仪

FFT

实时信号分析仪

电子计算机

被测对象

传感器

中间变换测量装置

显示及记录装置

实验结果处理装置

激发装置

3.2传感器简介传感器特性主要是指输出与输入之间的关系。

当输入量为常量，或变化极慢时，这一关系称为静态特性；当输入量随时间较快地变化时，这一关系称为动态特性。传感器输出与输入关系可用微分方程来描述。5.传感器的特性3.2传感器简介稳定性(零漂)传感器温度供电各种干扰稳定性温漂分辨力冲击与振动电磁场线性滞后重复性灵敏度输入误差因素外界影响

传感器输入输出作用图输出取决于传感器本身，可通过传感器本身的改善来加以抑制，有时也可以对外界条件加以限制。衡量传感器特性的主要技术指标3.2传感器简介a、与测量条件有关的因素

(1)测量的目的；

(2)被测试量的选择；

(3)测量范围；

(4)输入信号的幅值，频带宽度；

(5)精度要求；

(6)测量所需要的时间。6.传感器的选用原则b、与传感器有关的技术指标

(1)精度；

(2)稳定度；

(3)响应特性；

(4)模拟量与数字量；

(5)输出幅值；

(6)对被测物体产生的负载效应；

(7)校正周期；

(8)超标准过大的输入信号保护。3.2传感器简介c、与使用环境条件有关的因素

(1)安装现场条件及情况；

(2)环境条件(湿度、温度、振动等)；

(3)信号传输距离；

(4)所需现场提供的功率容量。d、与购买和维修有关的因素

(1)价格；

(2)零配件的储备；

(3)服务与维修制度，保修时间；

(4)交货日期。3.2传感器简介基本参数指标环境参数指标可靠性指标其他指标量程指标：量程范围、过载能力等灵敏度指标：灵敏度、分辨力、满量程输出等精度有关指标：精度、误差、线性、滞后、重复性、灵敏度误差、稳定性

动态性能指标：固定频率、阻尼比、时间常数、频率响应范围、频率特性、临界频率、临界速度、稳定时间等

温度指标：工作温度范围、温度误差、温度漂移、温度系数、热滞后等

抗冲振指标：允许各向抗冲振的频率、振幅及加速度、冲振所引入的误差

其他环境参数：抗潮湿、抗介质腐蚀等能力、抗电磁场干扰能力等工作寿命、平均无故障时间、保险期、疲劳性能、绝缘电阻、耐压及抗飞弧等使用有关指标：供电方式（直流、交流、频率及波形等）、功率、各项分布参数值、电压范围与稳定度等外形尺寸、重量、壳体材质、结构特点等安装方式、馈线电缆等3.2.2电阻式传感器电阻式传感器是把被测量转换为电阻变化的一种传感器,按工作的原理可分为:变阻器式、电阻应变式、热敏式、光敏式、电敏式.1)变阻器式传感器的分类变阻器按电阻元件分直线位移型非线性型电位器角位移型混合式电位器导电塑料电位器金属陶瓷电位器线绕电位器1.变阻器式传感器2)变阻器式传感器的特点电阻器

制作

特点

绕线式

金属陶瓷式

导电-塑料式

混合式导电性树脂涂于线绕式电阻元件上

3.2.2电阻式传感器直径0.012-0.1mm的镍铬合金的精密电阻丝绕在绝缘的薄膜铜丝或绝缘胶木板等芯上而制作。电阻胶印在陶瓷基板上，并用高温烧制而成。将基板的树脂与电阻墨制成一体，将电阻胶涂于薄膜基片上。电阻温度系数好，为±5-20×10-6/℃；精度、温度性、重复性比薄膜式好，分辨力低于薄膜式兼有线绕式和导电-塑料式的优点，电阻温度系数为±150×10-6/℃分辨力、寿命、高速现响应特性好，电阻温度系数为±400×10-6/℃分辨力高，环境适应能力强，电阻温度系数为±200×10-6/℃左右应用1：重量的自动检测--配料设备重量设定原材料

比较原理用弹簧将力转换为位移;再用变阻器将位移转换为电阻的变化3.2.2电阻式传感器应用2：煤气包储量检测原理直接将代表煤气包储量的高度变化转换为钢丝的电阻变化煤气包钢丝特点：（1）测量量程大；（2）防爆；（3）可靠；（4）成本低。3.2.2电阻式传感器原理直接将关节驱动电机的转动角度变化转换为电阻器阻值变化应用3：玩具机器人（广州中鸣数码）3.2.2电阻式传感器2.电阻应变式传感器--应变片

金属电阻应变片的工作原理是基于金属导体的应变效应，即金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着它所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化的现象。可测得应力、变形、扭矩等机械参数。3.2.2电阻式传感器金属应变计有:丝式和箔式优点:稳定性和温度特性好.缺点:灵敏度系数小.应变计半导体应变计优点：应变灵敏度大;体积小;能制成具有一定应变电阻的元件.缺点：温度稳定性和可重复性不如金属应变片。3.2.2电阻式传感器应用1：桥梁固有频率测量原理在桥中设置一三角形障碍物，利用汽车碍时的冲击对桥梁进行激励，再通过应变片测量桥梁动态变形，得到桥梁固有频率。3.2.2电阻式传感器应用2：电子称原理将物品重量通过悬臂梁转化结构变形再通过应变片转化为电量输出。3.2.2电阻式传感器3.2.3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