传感器原理及检测技术课件.ppt

1、传感器原理和检测技术，sensorprincipledetectingtechnology，实验装置，电阻式远传压力修正，感应式流量表，称重传感器，CCD传感器，质子旋转式感磁传感器，压阻式液位传感器，受光传感器，温度48学时(其的课程地位、性质和任务先修课程：次低频电子电路、脉冲和数字电子电路传感器的原理和应用是应用电子技术专业的主干专业课。 其任务是通过该课程向学生介绍各种传感器的基本原理、性能、结构以及典型的应用电路，使学生掌握传感器的信号转换和处理，以及传感器在各个领域的应用和发展情况。 教学的基本要求是掌握电阻式、静电容量式、感应式、压电式、热电式、光电式等传感器的原理和典型应用。

2、在校学生会中使用各种传感器，要求熟悉其工作原理、特性、应用范围。 了解传感器技术的最新发展和应用进展。 实验要求和实验内容PN结电容温度传感测温实验要求：在实验台用自各儿组装系统，使用测温二极管、测温晶体管和集成温度传感器进行测温，观察、记录、比较测量结果。 光电传感器光电电阻的特性要求：在传感器实验台上用自各儿组成系统，观察记录光电电阻的暗电阻、亮电阻及光电流，在云同步上制作其伏安图特性图。 霍尔传感器的特性要求：在传感器实验台上组装自各儿的系统，分别改变控制电流I、磁场b，或在云同步上改变I、b观察记录电压UH。1校正安装技术和传感器http:/www.i- 2传感器世界3中国传感器4传感

3、器技术http:/www.sensor- 421IC中国电子网5传感器技术学报网6传感器信息网，参考网站、检测技术作为信息科学的重要分支，计算机技术、 在随着自动控制技术和通讯技术等信息技术人类步入信息时代的今天，人们所有的社会活动都以信息获取和信息转换为中心，传感器作为信息获取和信息转换的重要手段，是信息科学的前沿阵地，是实现信息化的基础技术之一。 “没有传感器就没有现代科学技术”的观点在全世界广为认可。 以传感器为核心的检测系统如同神经和感觉一样，不断向人类提供宏命令和微观世界的各种信息，已成为人们认识自然、改造自然的有利工具。 第一节传感器的地位和作用，传感器是人类五官的延长，也被称为电

4、五官。 传感器是获取信息的主要方法和手段。 没有传感器，现代化生产就失去了基础。 传感器是边缘学科发展的先行者。 第一章绪论表明，传感器技术在经济发展、社会进步推进等方面发挥了重要作用。 传感器已渗透到工业生产、太空探索、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极其广泛的领域。 从广阔的宇宙到广阔的大海，再到各种复杂的工程系统，几乎所有的现代化项目工程都离不开各种传感器。第二节传感器的定义、国家标准(GB7665-87 )中传感器的定义：接受规定的测量，根据一定的规则可以转换为可用的输出信号的解老虎钳或装置。 传感器是测定装置，能够完成检查塔斯克的输入量是某个被测定量，可

5、以是物理量，也可以是化学量、生质能源等的输出量是某个物理量，传输、转换、处理、显示等容易，与瓦斯气体、光、电物理量、主要是电物理量的输出输入有对应关系传感器名称：信号发送器、信号发送器、信号发送器、检测器、探头、传感器功能：一感二传，即感受并发送被测信息。、v、I、f、p、第三节传感器的构成、辅助电源、传感器元件、转换元件、基本电路变换、被测量、电信号、传感器元件直接感知被测量，输出与测量有确定关系的物理量的元件，转换元件：传感器元件的输出是其输入，将输入转换成电路残奥仪表基本电路变换：上述电路残奥表放入基本电路变换(简称为电路变换)后，可转换为电量输出。 实际上，有些传感器简单，有些是复杂的

6、，很多是开环系统，有些是带种子文件回闭环系统。 最简单的传感器由传感器元件(也兼作转换元件)构成，感受热电偶等测量时的直接输出电量。 有些传感器由传感器元件和转换元件构成，没有压电式加速度传感器那样的电路变换。 质量体m是传感器元件，压电片(块)是转换元件。 有些传感器有多个转换元件，需要多次转换。 由于空间的限制等原因，电路变换总是放在电气箱里。 然而，许多传感器确定了电路变换是传感器的组成元件之一，因为在经过电路变换之后输出电信号。第四节传感器的分类，1、根据传感器的工作反应历程，物理型、化学型、生物型等，2、根据构成原理，结构型和物性型两种，3、根据传感器的能量转化情况，能量控制型传感器

7、和能量转化型传感器，4、 根据物理原理可分类的7 .传感器输出信号：模拟计程仪信号和数字信号，6，转换过程是否可逆：单向和双向，8，传感器是否使用电源：有源传感器和无源传感器，结构传感器是利用物理学电场规律构成的，包括动力场的运动规律、电磁场的电磁规律等物理学中的法则一般由方程式给出。 对于传感器，这些个方程是许多传感器工作时的数学模型。 这种传感器的特征是，传感器的工作原理是基于传感器内元件的相对位置的变化而不是材料特性的变化的情况下的变化。 物性型传感器是利用胡克定律、欧姆定律等物质法则构成的。 物质规律是表示物质的客观性质的规律。 这个定律常常作为物质本身的常数给出。 这些个常数的大小决

8、定了传感器的主要性能。 因此，物性型传感器的性能因材料而异。 例如，光电管利用了物质规律中的外部光电效应。 显然，其特性与涂在电极上的材料有着密切的关系。 另外，所有的半导体传感器以及利用因各种环境变化而引起的金属、半导体、蜂窝混合双打、合金等性能变化的所有传感器都是物性型传感器。 在能量控制型传感器、信息变化的过程中，传感器将从被测量对象得到的信息能量用于外部激励源的调制或控制，使信息输送到外部激励源的一部分能量形成输出信号，这些个的传感器从外部激励源，例如电阻、电感量、电容等电路残奥仪表传感器基于应变电阻效应、磁电阻效应、热阻抗效应、光电效应、霍尔效应等的传感器也属于这样的传感器。 传感器

9、也称为有源型或发电机型，传感器将从受测对象获得的信息能量直接转换为输出信号能量，主要由能量转化元件构成，不需要外接电源。 这种传感器可以是基于逆压电效应、热电效应、光生伏特效应等的化学基的传感器。物理原理分类：电气式传感器：电阻式、感应式、静电容量式等磁性传感器：磁电感应式、霍尔式、磁栅式等压电式传感器：声波传感器、医学超声传感器光电式传感器：一般光电式、光栅式、激光式、光电查询密码盘式、光纤式、红外式， 摄像式等瓦斯气体电式传感器：电位计式、应变式热电式传感器：热电偶、热电偶波形传感器：医学超声式、微波式等放射性射线式传感器：热辐射式、放射性射线式半导体式传感器：霍尔德老虎钳、热敏电阻及其他

10、原理的传感器：差动变压器、振动弦式等。 一些传感器的工作原理具有两种以上原理的复合形式，例如许多半导体式传感器也可以视为电传感器。 第五节传感器的发展趋势、传感技术的发展可分为两个方面：提高和改善传感器的技术性能寻找新原理、新材料、新工艺、新功能等。 另一方面，改善传感器性能的技术路径1差动技术差动技术是传感器普遍采用的技术。 其应用显着减小温度变化、电源变动、声干扰等对传感器精度的影响，抵消共模误差，减小非线性误差等。 由于许多传感器采用了差动技术，所以灵敏度也可以增加。 此外，二平均技术或传感器中通常采用的平均技术，其中，用多个传感器用户针织面料测量云同步，并根据正态概率分布，其输出是这些

11、个的用户针织面料输出的平均值，将每个用户针织面料可引入的误差看作随机误差，并根据误差理论，总误差减少到等于=/n的n传感器用户针织面料。 可见，通过将平均技术用于传感器，不仅可以减少传感器误差，还可以增大信号量，即，可以增大传感器灵敏度。3补偿、补偿技术补偿和补偿技术的运用大致对应于两种情况：对于传感器自身的特性，发现传感器的工作条件或对于外界环境，对于传感器的特性发现误差的变化规律，或测量其大小和方向，用适当的方法进行补偿或补偿。 对传感器的工作条件和外界环境进行误差补偿也是提高传感器精度的有势力技术措施。 很多传感器对温度敏感，温度变化引起的误差相当大。 为了解决这个问题，可以根据需要控制

12、温度，制作恒温装置，但经常花费太多，不能在现场行政许可。 在很多情况下，还可以将温度误差补偿引入传感器中。 找到此时温度对测量值的影响规律，导入温度补偿措施。 补偿和修正可以由电子电路(硬件)解决，也可以由使用微型计算机的软件实现。 4屏蔽隔离干扰作用抑制传感器多在现场工作，现场条件对一盏茶难以预料，有时甚差。 各种外在因素影响传感器的精度和各相关性能。 为了减小检验误差，保证其本来的性能，需要设法减弱或消除外在因素对传感器的影响。 该方法可减小传感器对影响因素的灵敏度，降低外部因素对传感器实际作用的程度，对电磁干扰作用可采用屏蔽、隔离措施，也可采用过滤烟嘴等方法进行抑制。 对温度、大气湿度、

13、机械振动、气压、声压、辐射乃至气流等，可以采用绝热、密封、防震等隔离措施，或转换为电量后分离或抑制声干扰信号，减小其影响。 5稳定性处理，在使用传感器时，测量要求高的情况下，根据需要，也可以对应追加的调整元件、后续电路的主要零配件的劣化处理。 提高传感器性能的稳定性对策：对材料、元老虎钳或传感器整体进行必要的稳定性处理。 例如，硬磁材料的时间劣化、温度劣化、机械劣化和交流稳定磁处理、零配件的劣化筛选等。传感器性能不稳定的原因是，随着时间的推移和环境条件的变化，构成传感器的各种材料和零配件性能发生变化。 传感器作为长期测量或反复使用的去老虎钳，其稳定性特别重要，其重要性优于精度指标，特别是在它们

14、困难时或无法定期标定时非常重要。 二、实现了传感器的发展动向、新型传感器开发新材料新技术的采用集成化、多功能化智能化、基础研究的开展、新现象的发现、传感器新材料和新技术开发传感器的集成化和智能化，传感器的工作反应历程基于各种效果和规律，对人们进一步探索具有新效果的敏感功能材料， 由此研制出具有新原理的新型物性型传感器老虎钳是发展高性能、多功能、低成本和小型化传感器的重要途径。 结构型传感器发展迅速，现在正在成熟。 结构型传感器被认为结构复杂、体积大、价格高。 物性型传感器大致相反，有很多魅力的优点，也脚丫子不到过去的发展。 世界各国向物性型传感器投入大量人力物资加强研究，成为值得关注的发展动向

15、。 1、开发新的传感器，新的传感器是包括采用新原理在内的填充传感器空白的生物传感器等。它们之间是相互连接的。 传感器材料是传感器技术的重要基础，随着材料科学的进步，人们在制造时可以任意控制它们的成分，从而为各种传感器设定和制造功能材料。 用复杂的材料制造性能更好的传感器是今后的发展方向之一。 2、研制新材料；(1)半导体传感器材料；(2)陶瓷材料；(3)磁性材料；(4)智能材料，例如半导体氧化物，可以制造各种气敏传感器，但陶瓷传感器的工作温度远远高于半导体，导光纤维的应用是传感器材料的一大突破，用以拓展发展新的传感器，必须采用新的工艺。 新工艺的意义范围很广，这里主要指与新传感器的发展特别密切

16、相关的微加工技术。 该技术又称为传声器吉卜赛人加工技术，近年来随着IC集成电路工艺的发展，为用于络离子、电子束、分子束、激光束和化学蚀刻等微电子学加工的技术，在越来越多的传感器领域得到应用。3采用新工艺，如利用半导体技术制造压阻式传感器，利用薄膜工艺快速响应的瓦斯气体感湿式传感器，日本横河公司利用各向异性现象刻蚀技术进行高精度的三次元加工，在硅片上构成孔、槽角锥、半球等各种开头，使用全硅谐振式压力传感器4、集成、多功能、同一功能的多元件并行化，即将同一类型的单一传感器元件在集成工艺中排列在同一平面上，例如激光影像仪。多功能一体化，即传感器与放大、运算及温度补偿等环节一体化，组装成一个解老虎钳。

17、 除了能够将功能不同的多个传感器元件一体化，使云同步进行多个残奥仪表的测定之外，还能够综合地处理做评估这些个的残奥仪表的测定结果，能够反映被测定系统整体的状态。 可通过组合多个不同的传感器元件来创建集合子摇滾乐，以使云同步测量多个不同的被测残奥仪表。 例如，温、气、湿三功能陶瓷传感器开发成功。 5、一种综合多功能传感器，对外部信息具有检测、数据处理、逻辑判断、自适应诊断和适应能力。 该传感器具有与机身交互的功能，可以自行选择最佳方案，分割处理得到的大量数据，实现远距离、高速、高精度传输等。斯玛特传感器是传感器技术和大规模IC集成电路技术的结合，其实现依赖于传感器技术和半导体集成工艺水平的提高和

18、发展。 此类传感器具有多功能、高性能、小型、大批量生产和易于使用等优点，是传感器的重要发展方向之一。 例如，在DS18B20中，传感器测量系统主要指输出与输入之间的关系。 6节传感器的特性、传感器输出和输入关系可用差分方程描述。 理论上，当差分方程中的一阶以上的微分项为零时，得到静态特性。 因此，传感器的静态特性只是动态特性的特例。 在输入量随时快速变化的情况下，将该关系称为动态特性。 的双曲馀弦值。 当输入量为常数或变化非常慢时，该关系称为静态特性。实际上，传感器的静态特性包含非线性和随机性等因素，将这些个因素导入差分方程会使问题复杂化。 为了避免这种情况，经常将静态特性和动态特性分开考虑。 传感器的输出与输入有一定的对