学习目标：

传感器是一种获取信息的装置，是测试系统的首要环节。完成本章内容的学习后应能做到：
   1.了解传感器的的作用

2.了解传感器的分类

3.掌握电阻式、电容式、电感式、压电式传感器的工作原理。

4.了解传感器的选用原则

Ø传感技术是自动检测和自动控制系统的第一基础。

Ø在我们日常生活中，使用着各种各样的传感器：  

•电冰箱、电饭煲中的温度传感器;•空调中的温度和湿度传感器;

•煤气灶中的煤气泄漏传感器;•电视机和影碟机中的红外遥控器;    

•照相机中的光传感器;•汽车中燃料计和速度计等等，不胜枚举。

•人的体力和脑力劳动通过感觉器官接收外界信号，将这些信号传送给大脑，大脑把这些信号分析处理传递给肌体。

•如果用机器完成这一过程，计算机相当人的大脑，执行机构相当人的肌体，传感器相当于人的五官和皮肤。

传感器是人体感官的补充和延伸，有人又称“电五官”。

1、传感器(Sensor)定义

 传感器是能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。通常由敏感元件和转换元件组成(GB766-87)。 狭义上， 

在非电量电测系统中的作用：

敏感作用：感受并拾取被测对象的信号

变换作用： 被测信号转换成易于检测和处理的电信号

以上定义表明传感器有以下含义：

•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。

按使用的场合不同又称为:

发送器、传送器、变送器、检测器、探头

2、传感器的构成:

传感器由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成：

 敏感元件感受被测量;

 转换元件将响应的被测量转换成电参量;

 基本电路把电参量接入电路转换成电量; 

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。

获得传感器信号的两种方法

ü直接获得电信号的变化（开关传感器）；

ü将物理量变换成电信号的变化（水位、压力等）；

3.传感器的分类

(1)按被测物理量分类

位移传感器,流量传感器,温度传感器等.

(2)按传感器元件的变换原理分类

电阻式,电容式,电感式,压电式,光电式等.

(3)按传感器的能量传递方式分类

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.

能量传递型:从某种能量发生器与接受器进行能量传递过程中实现

           敏感检测.  

           例如:超声波发生器和接受器.

（4）按输出量性质：

△电参数型/参数式：R、L、C

→工程参数à电参数

→基本类型:电阻、电感和电容式

→无源传感器：本身没有内在的能量转换

△电量型/发电式：电压、电流、电荷

→工程参数à电信号

→基本类型:压电式、磁电式、光电式、霍尔式以及热电式

→有源传感器：本身就有内在的能量转换

4.传感器的性能要求

Ø工作范围或量程应足够大，具有一定的过载能力

Ø与检测系统匹配性好，转换灵敏度高

Ø精度适当，稳定性高

Ø反应速度快，工作可靠性高

Ø适应性和适用性强

5.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

传感器的应用及发展趋势：

目前，传感器技术的主要发展动向：

一是不断提高和改善现有传感器的性能；

二是开展基础研究，发掘新效应，重点研究传感器的新材料和新工艺；

三是实现传感器的集成化、多功能化与智能化。

传感器作为信息的源头，广泛应用于各个领域——科技进步的推动力。

改善传感器性能的技术途径：

1)差动技术——提高灵敏度、改善非线性误差、减小外界干扰(温度、电源、噪声等)影响。

2)平均技术——若干个传感单元同时感受被测量，输出为平均值，有效减小误差，提高灵敏度。

3)补偿与修正技术——软件或硬件等。

4)屏蔽、隔离与干扰抑制

5)稳定性处理——传感器是长期测量或反复使用的器件。

发现并利用新现象、新材料、新工艺：

1)利用物理现象、化学反应、生物效应作为传感器原理，是研究开发新型传感器的基础。如磁成像技术。

2)传感器材料是传感器技术的重要基础，开发新材料的趋势包括①从单晶体到多晶体、非晶体；②从单一型到复合材料；③原子（分子）型材料的人工合成。如半导体、陶瓷、高分子材料、磁性、智能材料等。

3)随着集成电路工艺发展起来的微机械加工技术是开发新型传感器的新工艺。例如溅射、蒸镀、等离子体刻蚀、化学气体淀积（CVD）、外延、扩散、腐蚀、光刻等发现并利用新现象、新材料、新工艺：

传感器的集成化、多功能化与智能化：

1)集成化包括两种形式：一是同一功能的多元件并列化，如CCD图象传感器。另一个是多功能一体化，即将传感器与放大、运算以及温度补偿等环节一体化，组装成一个器件。

2)将几种不同的传感器组合在一起，同时测量几种不同被测参数。例如温、气、湿三功能陶瓷传感器

3)智能化(Smart Sensor)——带有微处理器并兼有检测和信息处理功能。

4)研究生物感官，开发仿生传感器。传感器的集成化、多功能化与智能化：