传感器教育训练

传感器

1、定义

2、主要作用3、主要特点

4、主要功能5、常见种类

6、主要分类

7、主要特性

8、选型原则9、环境影响10、国家标准

1、定义国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量件并按照一定的规律(数学函数法则)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”。中国物联网校企联盟认为，传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢变得活了起来。”“传感器”在新韦式大词典中定义为：“从一个系统接受功率，通常以另一种形式将功率送到第二个系统中的器件”。2、主要作用人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。而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中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，又称之为电五官。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、甚至文物保护等等极其之泛的领域。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，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。3、主要特点传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化，它不仅促进了传统产业的改造和更新换代，而且还可能建立新型工业，从而成为21世纪新的经济增长点。微型化是建立在微电子机械系统（MEMS）技术基础上的，已成功应用在硅器件上做成硅压力传感器。4、主要功能常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟：光敏传感器——视觉声敏传感器——听觉气敏传感器——嗅觉化学传感器——味觉压敏、温敏、

流体传感器——触觉敏感元件的分类：物理类，基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。化学类，基于化学反应的原理。生物类，基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。通常据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。5、常见种类光电传感器光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。它首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。

5、常见种类磁感应开关简介

磁感应开关包括磁体以及与磁体相对布置的感应线圈，感应线圈的输出端与开关电路的输入端连接，开关电路的输出端串接在电源的输入端上。磁感应开关主要优点是抗干扰能力强，防水性能好，动作距离远，能耐高温，适用于某些要求高的场合。

5、常见种类微动开关是具有微小接点间隔和快动机构，用规定的行程和规定的力进行开关动动作的接点机构，用外壳覆盖，其外部有驱动杆的一种开关，因为其开关的触点间距比较小，故名微动开关，又叫灵敏开关。电气文字符号为：SM

5、常见种类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、压阻式、热电阻、热敏、气敏、湿敏等电阻式传感器件。称重传感器称重传感器是一种能够将重力转变为电信号的力→电转换装置，是电子衡器的一个关键部件。能够实现力→电转换的传感器有多种，常见的有电阻应变式、电磁力式和电容式等。电磁力式主要用于电子天平，电容式用于部分电子吊秤，而绝大多数衡器产品所用的还是电阻应变式称重传感器。电阻应变式称重传感器结构较简单，准确度高，适用面广，且能够在相对比较差的环境下使用。因此电阻应变式称重传感器在衡器中得到了广泛地运用。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）、横向效应小等优点。5、常见种类热电阻传感器热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。

热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。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。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大。5、常见种类激光传感器用激光技术进行测量的传感器。

它由激光器、激光检测器和测量电路组成。激光传感器是新型测量仪表，它的优点是能实现无接触远距离测量，速度快，精度高，量程大，抗光、电干扰能力强等。激光传感器工作时，先由激光发射二极管对准目标发射激光脉冲。经目标反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器，因此它能检测极其微弱的光信号，并将其转化为相应的电信号。利用激光的高方向性、高单色性和高亮度等特点可实现无接触远距离测量。激光传感器常用于长度（ZLS-Px）、距离（LDM4x）、振动（ZLDS10X）、速度（LDM30x）、方位等物理量的测量，还可用于探伤和大气污染物的监测等。5、常见种类温度传感器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，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10KΩ±3%。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。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5KΩ±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，用的感温头的型号是602F-3500F，基准电阻为25℃对应电阻6KΩ±1%。几个典型温度的对应阻值分别是：-10℃→（25.897─28.623）KΩ；0℃→（16.3248─17.7164）KΩ；50℃→（2.3262─2.5153）KΩ；90℃→（0.6671─0.7565）KΩ。温度传感器的种类很多，经常使用的有热电阻：PT100、PT1000、Cu50、Cu100；热电偶：B、E、J、K、S等。温度传感器不但种类繁多，而且组合形式多样，应根据不同的场所选用合适的产品。测温原理：根据电阻阻值、热电偶的电势随温度不同发生有规律的变化的原理，我们可以得到所需要测量的温度值。5、常见种类光敏传感器

光敏传感器是最常见的传感器之一，它的种类繁多，主要有：光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏三极管、太阳能电池、红外线传感器、紫外线传感器、光纤式光电传感器、色彩传感器、CCD和CMOS图像传感器等。它的敏感波长在可见光波长附近，包括红外线波长和紫外线波长。光传感器不只局限于对光的探测，它还可以作为探测元件组成其他传感器，对许多非电量进行检测，只要将这些非电量转换为光信号的变化即可。光传感器是目前产量最多、应用最广的传感器之一，它在自动控制和非电量电测技术引中占有非常重要的地位。最简单的光敏传感器[2]是光敏电阻，当光子冲击接合处就会产生电流。视觉传感器工作原理：视觉传感器是指：具有从一整幅图像捕获光线的数发千计像素的能力，

图像的清晰和细腻程度常用分辨率来衡量，以像素数量表示。位移传感器

位移传感器又称为线性传感器，

把位移转换为电量的传感器。位移传感器是一种属于金属感应的线性器件，传感器的作用是把各种被测物理量转换为电量它分为电感式位移传感器，电容式位移传感器，光电式位移传感器，超声波式位移传感器，霍尔式位移传感器。压力传感器生物传感器液位传感器6、主要分类

按用途分类压力敏和力敏传感器、位置传感器、液位传感器、能耗传感器、速度传感器、加速度传感器、射线辐射传感器、热敏传感器。按原理分类

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。按输出信号为标准分类

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号。6、主要分类按测量目分类物理型传感器是利用被测量物质的某些物理性质发生明显变化的特性制成的。化学型传感器是利用能把化学物质的成分、浓度等化学量转化成电学量的敏感元件制成的。生物型传感器是利用各种生物或生物物质的特性做成的，用以检测与识别生物体内化学成分的传感器。按其构成分类基本型传感器：是一种最基本的单个变换装置。组合型传感器：是由不同单个变换装置组合而构成的传感器。应用型传感器：是基本型传感器或组合型传感器与其他机构组合而构成的传感器。7、主要特性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、主要特性传感器的分辨率分辨率是指传感器可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率时，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率并不相同，因此常用满量程中能使输出量产生阶跃变化的输入量中的最大变化值作为衡量分辨率的指标。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、选型原则根据测量对象与测量环境确定类型灵敏度的选择频率响应特性线性范围稳定性精度9、环境影响高温环境对传感器造成涂覆材料熔化、焊点开化、弹性体内应力发生结构变化等问题。对于高温环境下工作的传感器常采用耐高温传感器；另外，必须加有隔热、水冷或气冷等装置。

粉尘、潮湿对传感器造成短路的影响。在此环境条件下应选用密闭性很高的传感器。

在腐蚀性较高的环境下，如潮湿、酸性对传感器造成弹性体受损或产生短路等影响，应选择外表面进行过喷塑或不锈钢外罩，抗腐蚀性能好且密闭性好的传感器。电磁场对传感器输出紊乱信号的影响。在此情况下，应对传感器的屏蔽性进行严格检查，看其是否具有良好的抗电磁能力。易燃、易爆不仅对传感器造成彻底性的损害，而且还给其它设备和人身安全造成很大的威胁。这种传感器的密封外罩不仅要考虑其密闭性，还要考虑到防爆强度，以及电缆线引出头的防水、防潮、防爆性等。

10、国家标准与传感器相关的现行国家标准GB/T14479-1993传感器图用图形符号GB/T15478-1995压力传感器性能试验方法GB/T15768-1995电容式湿敏元件与湿度传感器总规范GB/T15865-1995摄像机(PAL/SECAM/NTSC)测量方法第1部分:非广播单传感器摄像机GB/T13823.17-1996振动与冲击传感器的校准方法声灵敏度测试GB/T18459-2001传感器主要静态性能指标计算方法GB/T18806-2002电阻应变式压力传感器总规范GB/T18858.2-2002低压开关设备和控制设备控制器-设备接口(CDI)第2部分:执行器传感器接口(AS-i)GB/T18901.1-2002光纤传感器第1部分:总规范GB/T19801-2005无损检测声发射检测声发射传感器的二级校准GB/T7665-2005传感器通用术语GB/T7666-2005传感器命名法及代号GB/T11349.1-2006振动与冲击机械导纳的试验确定第1部分：基本定义与传感器GB/T20521-2006半导体器件第14-1部分:半导体传感器-总则和分类GB/T14048.15-2006低压开关设备和控制设备第5-6部分：控制电路电器和开关元件-接近传感器和开关放大器的DC接口（NAMUR）GB/T20522-2006半导体器件第14-3部分:半导体传感器-压力传感器GB/T20485.11-2006振动与冲击传感器校准方法第11部分：激光干涉法振动绝对校准10、国家标准GB/T20339-2006农业拖拉机和机械固定在拖拉机上的传感器联接装置技术规范GB/T20485.21-2007振动与冲击传感器校准方法第21部分：振动比较法校准GB/T20485.13-2007振动与冲击传感器校准方法第13部分:激光干涉法冲击绝对校准GB/T13606-2007土工试验仪器岩土工程仪器振弦式传感器通用技术条件GB/T21529-2008塑料薄膜和薄片水蒸气透过率的测定电解传感器法GB/T20485.1-2008振动与冲击传感器校准方法第1部分:基本概念GB/T20485.12-2008振动与冲击传感器校准方法第12部分：互易法振动绝对校准GB/T20485.22-2008振动与冲击传感器校准方法第22部分：冲击比较法校准GB/T7551-2008称重传感器GB4793.2-2008测量、控制和实验室用电气设备的安全要