传感器的原理及应用有哪些

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传感器
一、传感器的定义

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。

二、传感器的分类

目前对传感器尚无一个统一的分类方法，但比较常用的有如下三种：

1、按传感器的物理量分类，可分为位移、力、速度、温度、流量、气体成份等传感器

2、按传感器工作原理分类，可分为电阻、电容、电感、电压、霍尔、光电、光栅、热电偶等传感器。

3、按传感器输出信号的性质分类，可分为：输出为开关量（“1”和"0”或“开”和“关”）的开关型传感器；输出为模拟型传感器；输出为脉冲或代码的数字型传感器。

三、传感器的静态特性

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，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。

四、传感器的动态特性

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。

五、传感器的线性度

通常情况下，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。

六、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。

七、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。

八、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。

九、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。

十、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。

十一、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。

十二、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。

种类很多的!比如压力 温度 液位等

压力传感器，在金属里面贴应变片，利用金属的变形，输出不同的电信号。主要应用于电子称、吊称等称质量的设备，测力仪等测力的设备。

温度传感器是用温度探头在不同温度下的电阻变化。应用于需要测量温度的地方，比如烤炉等。

还有很多传感器，比如位移传感器，利用的也是电阻变化，还有压强传感器。

传感器原理及应用，1分钟带你了解，看完你就明白了

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19133252960：一般的传感器有哪些?起什么作用?
茅厘劳 ：答：4、传感器有哪些种类--磁传感器 磁传感器常用的效应是霍尔效应与磁阻效应。利用霍尔效应的元件是霍尔元件，它是在一半导体薄片两端之间通以电流，如果在薄片垂直方向外加一磁场，则载流子在罗伦兹力的作用下，将沿着与磁场方向垂直的方向移动，若在该方向上设置电极，则可检测出电压来 (霍尔电压)。最常见的...

19133252960：传感器的基本种类有哪些?
茅厘劳 ：答：1. 结构型传感器 结构型传感器则是依靠传感器结构参数的变化而实现信号转换的。例如，电容式传感器依靠极板间距离变化引起电容量变化；电感式传感器依靠衔铁位移引起自感或互感变化等。2. 无源传感器 无源传感器不能直接转换能量形式，但它能控制从另一输入端输入的能量或激励能，传感器承担将某个对象或过程的...

19133252960：传感器的基本原理
茅厘劳 ：答：1、基本型传感器:是一种最基本的单个变换装置; 2、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; 3、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。 七、按作用形式 1、主动型传感器又有作用型和反作用型,此种传感器对被测对象能发出一定探测信号,能检测探测信号在被测对象中...

19133252960：传感器按工作原理分类有哪些常用传感器?
茅厘劳 ：答：按工作原理分类  按照传感器工作原理的不同，可分电阻式、电感式、电容式、压电式、光电式、热电式、半导体式、波式和辐射式等传感器。这些类型的传感器大部分是分别基于其各自的物理效应原理命名的，这种分类方法有利于对传感器工作原理的阐述和对传感器的深入研究与分析。

19133252960：传感器有什么分类传感器的原理是什么
茅厘劳 ：答：一、原理1、压电传感器：基于压电效应的传感器。是一种自发电式和机电转换式传感器。它的敏感元件由压电材料制成。压电材料受力后表面产生电荷。此电荷经电荷放大器和测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出。压电式传感器用于测量力和能变换为力的非电物理量，如压力、加速度等(见压电...

19133252960：传感器有几种分类方法,如何分类?
茅厘劳 ：答：常见传感器的应用领域和工作原理列于下表。1、传感器按照其用途分类：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 加速度传感器 射线辐射传感器 热敏传感器 24GHz雷达传感器 2、传感器按照其原理分类：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。3、传感器...

19133252960：一般的传感器有哪些?起什么作用
茅厘劳 ：答：传感器有哪些类型？1、按用途分 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。2、按原理分 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。3、按其制造工艺分 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...

19133252960：传感器分类可以怎么分?
茅厘劳 ：答：2.按原理 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。3.按输出信号 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...

19133252960：传感器及其工作原理
茅厘劳 ：答：一、感受世界的力量：传感器的定义与工作原理 传感器，是大自然的耳朵和眼睛，它能感知周围环境的细微变化，如<span 力、温度、光、声、化学成分等，通过<span 转换元件</，将这些非电学量转化为我们可处理的电信号。例如，干簧管，这小小的磁性元件，能通过磁场接通或断开，仿佛赋予物体无形的开关功能，...

19133252960：传感器的分类有哪些
茅厘劳 ：答：二、膜盒式压力传感器 这种传感器是由很薄的金属片焊接成气压罐，通过气体的正压力或负压力（即抽真空）使膜盒膨胀或收缩，膜片移动时驱动操纵杆移动，膜片经过微分变换器，使其转换成电阻变化形成电信号输出，工作原理类似于机械高压泵上的冒烟限制器。三、可变电感式压力传感器 该压力传感器主要是由两个...