(简减版)传感器总结.doc

第一章 传感器定义 传感器(Transducer/Sensor)的定义：能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。 传感器名称：发送器、传送器、变送器、检测器、探头。 传感器功用：感受被测信息，并传送出去。 传感器的作用： 传感技术与通讯技术，计算机技术并列成为支撑整个现代信息产业的三大支柱。 在基础科学和尖端科学技术的研究中，要检测极端巨微的信息，如超高低温，超高低压，超真空，超强弱磁场，必须借助配有相应传感器的高精度检测系统才能奏效。传感器的发展是一些边缘科学研究和高新技术的先驱。 在工业和国防领域，生物工程，医疗卫生，环境保护等方面的传感器已层出不穷，传感器几乎已渗入到新技术革命的所有领域，涉及国民经济各部门。 传感器的组成 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。 自动化检测系统构成 传感器分类 分类法 型式 说????明 按基本效应分类 物理型化学型生物型 采用物理效应进行转换采用化学效应进行转换采用生物效应进行转换 按构成原理分类 结构型物性型 以转换元件结构参数变化实现信号转换以转换元件物理特性变化实现信号转换 按能量关系分类 能量转换型能量控制型 传感器输出量直接由被测量能量转换而来传感器输出量能量由外部能源提供，但受输入量控制 按工作原理分 电阻式电容式电感式压电式磁电式热电式光电式光纤式 利用电阻参数变化实现信号转换利用电容参数变化实现信号转换利用电感参数变化实现信号转换利用压电效应实现信号转换利用电磁感应原理实现信号转换利用热电效应实现信号转换利用光电效应实现信号转换利用光纤特性参数变化实现信号转换 按输出量分类 模拟式数字式 输出量为模拟信号(电压、电流、……)输出量为数字信号(脉冲、编码、……) 传感器特点 内容离散，知识密集程度高，技术复杂，工艺高难，品种繁多 。 传感器的发展趋势 信息产业的发展对传感器的精度、可靠性、响应速度、获取的信息量要求越来越高。主要体现的方面： 开发新型传感器 新型传感器包括：①采用新原理；②填补传感器空白；③仿生传感器等方面。人们不断探索具有新效应的敏感功能材料，并以此研制出具有新原理的新型物性型传感器件，发展高性能、多功能、低成本和小型化的传感器。 2.开发新材料 用复杂材料来制造性能更加良好的传感器是今后的发展方向之一。 3.新工艺的采用 近年来随着集成电路工艺发展起来的，微细加工技术越来越多地用于传感器领域。 4集成化,多功能化 把多个功能不同的传感元件集成在一起，除可同时进行多种参数的测量外，还可对这些参数的测量结果进行综合处理和评价，可反映出被测系统的整体状态。分为：①同一功能的多元件并列化，即将同一类型的单个传感元件用集成工艺在同一平面上排列起来，如CCD图像传感器；②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。 智能化 对外界信息具有检测、数据处理、逻辑判断、自诊断和自适应能力的集成一体化多功能传感器，并且这类传感器具有多功能、高性能、体积小、适宜大批量生产和使用方便等优点，是传感器重要的发展方向之一。 6.微机电系统传感器 微电子机械系统(MEMS)是近年来发展起来的一种新型多学科交叉的技术，即微电子机械系统。它用微电子技术和微加工技术相结合的制造工艺，制造出各种性能优异、价格低廉、微型化的传感器、执行器、驱动器和微系统。 第二章 传感器的一般特性是指传感器的输入与输出间 的关系特性 静态特性：传感器在被测量处于稳定状态时的输入Y输出X之间的关系。 静态特性：线性度，灵敏度，迟滞回差，重复性。 实际的输出-输入曲线与拟合曲线(工作曲线，一般为直线)间必有偏差，其最大偏差的相对值 EL 即为线性度 非线性原因：（1）外界干扰：温度，湿度，压力，冲击，振动，电场，磁场（2）误差因素：摩擦，间隙，松动，迟滞，蠕变，形变，老化。 灵敏度定义：Sn 的定义是输出增量与输入增量的比值。 迟滞回差EH反映了传感器的输入量在正向行程和反向行程全量程多次测试时，所得到的特性曲线的不重合程度。 重复性 Ex 反映了传感器在输入量按同一方向(增或减)全量程多次测试时，所得到的特性曲线的不一致程度。 分辨率( △Xmin )在规定的测量范围内，传感器所能检测出输入量的最小变化值。有时也用相对与输入满量程的相对值表示 稳定性： ①时间稳定性 时间稳定性是指传感器在长时间工作的情况下输出量发生的变化，有时称为长时间工作稳定性或零点漂移。 ②温度稳