传感器技术.docx
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传感器技术
传感器技术
1.传感器的含义
国家标准GB7665—87对传感器下的定义是：
能感受到规定的被测量量并依据一定的规律转换成可用于输出信号的器件或装置。
传感器的涵义有广义和狭义之分，广义的传感器是指能感知某一物理量（或化学量，生物量，.…..）的信息，并能将它转化为有用的信息的装置。
狭义的传感器是指能将各种非电量转化成电信号的部件。
这是因为现代化技术中电信号是最适合传输、转换、处理和定量运算的物理量。
特别是在电子计算机作为处理信号的基本工具的时代，总是力图把各种被测量量通过传感器最终转换成电信号进行处理。
在大多数情况下，传感器是指狭义的传感器。
在现代化科学技术的发展过程中，非电量（例如压力、力矩、应变、位移、速度、流量、液位等）的测量技术（传感技术）已经成为各应用领域的重要组成部分。
但传感技术最主要的应用领域是自动检测和自动控制。
它将诸如温度、压力、流量等参量转化为电量，然后通过电的方法，进行测量和控制。
因此，传感器是一种获得信息的手段，它获得信息正确与否，关系到整个测量系统的精度。
2.传感器的组成
传感器一般是利用物理、化学和生物等学科的某些效应或原理按照一定的制造工艺研制出来的。
因此，传感器的组成将随不同的情况而有较大差异。
但是，总的来说，传感器是由敏感元件、传感元件和其他辅助部件组成，如下图。
传感器的组成
敏感元件是直接感受非电量，并按一定规律转换成与被测量有确定关系的其他量（一般仍为非电量），例如应变式压力传感器的弹性膜片就是敏感元件，它的作用是将压力转换成膜片的变形。
传感元件又称变换器，一般情况下，它不直接感受被测量，而是将敏感元件输出的量转换成为电量输出的元件。
如应力式压力传感器的应变片，它的作用是将弹性膜片的变形转换成电阻值的变化，电阻应变片就是传感元件。
这种划分并无严格的界限，并不是所有的传感器必须包含敏感元件和传感元件。
如果敏感元件直接输出的是电量，它同时兼为传感元件；如果传感元件能直接感受被测非电量并输出与之成确定关系的电量，此时，传感器就是敏感元件。
例如压电晶体，热电偶，热敏电阻，光电器件等。
信号调节与转换电路一般是指能把传感元件输出的电信号转换成为便于显示、记录、处理和控制的有用电信号的电路。
信号调节与转换的电路选择要视传感元件的类型而定，常用的电路有弱信号放大器、电桥、振荡器、阻抗变换器等。
辅助电路通常包括电源，有些传感器系统常采用电池供电。
3.传感器分类
传感器一般是根据物理学、化学、生物学等特性、规律和效应设计而成的。
由某一原理设计的传感器可以同时测量多种非电量，而有时一种非电量又可用几种不同的传感器测量，因此传感器的分类方法有很多，一般可按如下几种方法分类：
（1）按输入物理量分
按输入物理量的性质进行分类，如速度传感器、温度传感器、位移传感器等。
这种分类方法是按输入物理量命名的。
其优点是比较明确地表达了传感器的用途，便于使用者根据其用途使用。
但是这种分类方法是将原理互不相同的传感器归为一类，很难找出每种传感器在转换机理上有何共性和差异。
（2）按工作原理分
这种分类方法是以工作原理，将物理和化学等学科的原理和、规律和效应作为分类依据，如电压式、热电式、电阻式、光电式、电感式等。
这种分类方法的优点是对于传感器的工作原理比较清楚，类别少，利于对传感器进行深入分析和研究。
（3）按能量的关系分
根据能量的观点分类，可将传感器分为有源传感器和无源传感器。
前者将非电能量转换为电能量，称之为能量转换型传感器。
通常配合有电压测量电路和放大器，如压电式、热电式、电磁式等。
无缘传感器又称能量控制型传感器。
它本身不是一个换能器，被测非电量仅对传感器中能量起控制或调节作用。
所以，它们必须有辅助电源，这类传感器有电阻式、电容式、电感式等。
（4）按输出的信号的性质分
分为模拟式和数字式传感器，即传感器的输出量为模拟量或数字量。
数字传感器便于与计算机连用，且抗干扰性强，例如盘式角压数字传感器，光栅传感器等。
ITS中常用的传感器
ITS是一个汇集了众多高科技的大系统，传感器技术是其中一个重要的组成部分。
ITS中常用的传感器主要包括以下几类：
（1）磁性传感器
磁性传感器主要根据磁性物理量的变化情况，通过对磁性标记的反应，来测量有关的物理量。
如通过埋设在路表的磁钉与镶嵌在汽车底盘的磁性传感器相互作用力大小的测量可以检测出车辆对于车道中心的偏移。
（2）图像传感器
图像传感器主要是指有关的图像处理设备，用以辨别道路的标线、检测前后的车辆和检测道路上的障碍物等。
如CCD摄像机就是一种图像传感器，它将拍摄到的图像传输到图像处理中心，经过处理后，可得到车辆偏离程度和与前面车辆的距离等数据。
（3）雷达
雷达是根据多普勒效应原理工作的。
如安装在车上或道路上的雷达检测器发射一微波束，当遇到车辆或其他障碍时，波束反射回天线，利用车辆进入检测区和离开检测区时所产生的两个脉冲，即可换算成所需的交通参数，如车速、交通量等。
（4）超声波传感器
超声波传感器的工作原理是这样的，首先由传感器发射一束能量到检测区，然后接受反射回来的能量束，通过有关的换能装置，将能量束转换成所需的数据，依据此数据判别被检测物是否存在或与传感器的相对位置等。
（5）红外传感器
红外传感器使用发射、接收器，发射光束并接收反射光束，通过反射频率的变化进行对所需数据的检测。
精密激光位移传感器国际品牌大全
真尚有科技公司是精密激光位移传感器国际品牌销售商和系统集成商。
具有高性能国际品牌的产品有：
－高精度低价位功能可定制激光三角漫反射位移传感器
ZLDS100/ZLDS101是欧洲生产，畅销欧美及中国市场。
产品面向工业，在铁路行业形成系列安全运行保护仪表，在其它精密加工业用于
尺寸检验，在冶金钢铁、公路等恶劣环境下能可靠精密测量。
可用于非接触测量各种物体表面位移、三维尺寸、厚度、管道内径、轮廓、
形变、振动、液位、零件分拣等
工业级特点：
高防护等级IP67；工作温度范围宽－10℃～＋60℃；
扩展特色功能：
1，有两个以上激光扫描同步功能（确保工业在线高精度差动测厚）；
2，有输入信号触发保持功能（能在线连续对零件测长、测高等）；
能为用户定制：
1，特殊量程（如远距离起始700mm小量程300mm等）；
2，特殊应用（如路面平整度，高温被测体，管道内径，石油钻杆内外螺纹测量等均可定制）。
测量范围：
ZLDS100：
…500/750mm；ZLDS101：
250…2000mm；
线性度：
±%/%；±%；分辨率：
%…%；
频率响应:
：
2KHZ ， 可选5 或8KHZ；
输出：
串行口RS232 或RS485；CAN ；可选 4…20MA 或0…10V ；
－ZLDS200高精度可定制二维激光扫描传感器
真尚有品牌ZLDS200系列激光二维传感器是由欧洲厂家定制，数字化集成一体化结构。
激光2D扫描传感器应用于物体轮廓、Z、X两个方
向二维尺寸、二维位移的非接触测量与检验，以及目标物体的分拣。
它使许多复杂型面精确尺寸二维、三维测量变得容易、快捷，如火车
车轮、地铁车轮、电车车轮、汽车轮胎、焊缝、汽车门缝等轮廓测量，它可以在线测量运行中火车车轮轮缘和轨道磨损，是火车安全运行
重要手段。
主要指标：
ZLDS200-10/ 110/ 250是三种型号其量程：
Z轴量程10（85－95）/110（50－160）/250（100－350）mm，
X轴量程35（Z=85）、36（Z=95）/30（Z=50）、60（Z=160）/50（Z=100）、150（Z=350）mm
Z轴和X轴量程和起始间距也可定制，精度Z轴%，X轴%；
最快每秒扫描3000个轮廓数据，无需控制器；
数字RS232或RS485（最大921600b/s）或直接网口输出，（也可选模拟输出）；
测量不受色彩、表面材质或离散光线所影响；
有同步输入端，可使多个传感器同步工作；
保护等级IP67。
－Cyclop超精密激光三角反射位移传感器
线性精度高达%激光位移传感器：
量程：
20 /38 /70 /130mm；量程中点：
90 /90/ 160 /340mm；
线性：
3 /5 /10 /20µm；重复性：
2 /2 /3 /5µm ；
频响：
<14KHZ；输出：
RS422以太网（可选模拟输出）
－PRIMUS基于PC机的高精度激光位移传感器
直接和PC机相连，由计算机供电和信号处理。
电缆长度5米随意可更换表面影响自动补赏，可适合1～95％反射率表面。
；
可选量程：
2/10/25/50/100/200mm；
线性度：
～%；
分辨率：
～%；
频响：
9KHZ；
－ODS可测高温被测体精密大量程激光位移传感器
可选量程：
100/200/650/900/1400/2000mm
可选频响：
1/2/5KHZ
分辨率/重复性：
～0.5mm（%）
线性：
～1.0mm%）
保护等级：
IP64
输出：
1～9V、4～20mA 、RS232或RS422
可选ODSxxxHT型可测1200℃高温被测体
－ZLDS100/F高速响应激光三角漫反射位移传感器
ZLDS100/F高速响应激光三角漫反射位移传感器。
量程：
2/4/10/20/100/200mm
量程起始距离：
23/22/40/55/170/240mm
线性%：
1/4/4/8/20/40/200/400µm
分辨率：
6/12/30/60/500/1000µm/－在
分辨率：
30/60/150/300/2000/4000µm/－在37khz
光斑直径：
/2mm
输出：
±10V（可选0～10V/0～5V/±5V），RS232/4～20mA
响应时间：
27～400µs ;频带：
～37KHZ；
保护等级：
IP64（传感器头） 、IP40（信号处理器）
－Bonus基于PC机的超小高精度激光位移传感器
激光头最小的尺寸（47x43x22mm）；
直接和PC机相连，由计算机供电和信号处理。
电缆长度5/10米随意可更换；
可选量程：
10/20/30/50/100mm；
精度：
%；
频响：
1200HZ；
来自 报道，
传感器分类
2007年11月26日星期一10:
40
将各种非电量变换为电量的装置就是传感器。
传感器是实现自动检测和自动控制的首要环节。
如果没有传感器对原始参数进行精确可靠的测量，那么无论是信号转换或信息处理，或都最佳数据的显示与控制都是不可能实现的。
分类：
一、根据输入物理量可分为：
位移传感器、压力传感器、速度传感器、温度传感器及气敏传感器等。
二、根据工作原理可分为：
电阻式、电感式、电容式及电势式等。
三、根据输出信号的性质可分为：
模拟式传感器和数字式传感器。
即模拟式传感器输出模拟信号，数字式传感器输出数字信号.
四、根据能量转换原理可分为：
有源传感器和无源传感器。
有源传感器将非电量转换为电能量，如电动势、电荷式传感器等；无源程序传感器不起能量转换作用，只是将被测非电量转换为电参数的量，如电阻式、电感式及电容光焕发式传感器等。
传感器分类表
传感器分类
转换原理
传感器名称
典型应用
转换形式
中间参量
电参数
电阻
移动电位器角点改变电阻
电位器传感器
位移
改变电阻丝或片的尺寸
电阻丝应变传感器、半导体应变传感器
微应变、力、负荷
利用电阻的温度效应（电阻的温度系数）
热丝传感器
气流速度、液体流量
电阻温度传感器
温度、辐射热
热敏电阻传感器
温度
利用电阻的光敏效应
光敏电阻传感器
光强
利用电阻的湿度效应
湿敏电阻
湿度
电容
改变电容的几何尺寸
电容传感器
力、压力、负荷、位移
改变电容的介电常数
液位、厚度、含水量
电感
改变磁路几何尺寸、导磁体位置
电感传感器
位移
涡流去磁效应
涡流传感器
位移、厚度、含水量
利用压磁效应
压磁传感器
力、压力
改变互感
差动变压器
位移
自速角机
位移
旋转变压器
位移
频率
改变谐振回路中的固有参数
振弦式传感器
压力、力
振筒式传感器
气压
石英谐振传感器
力、温度等
计数
利用莫尔条纹
光栅
大角位移、大直线位移
改变互感
感应同步器
利用拾磁信号
磁栅
数字
利用数字编码
角度编码器
大角位移
电能量
电动势
温差电动势
热电偶
温度热流
霍尔效应
霍乐传感器
磁通、电流
电磁感应
磁电传感器
速度、加速度
光电效应
光电池
光强
电荷
辐射电离
电离室
离子计数、放射性强度
压电效应
压电传感器
动态力、加速度
传感器分类
按被测量分类
物理量传感器温度传感器热流传感器辐射式温度传感器电流传感器射线传感器
差压式传感器热学量传感器力矩传感器液晶温度传感器电学量传感器化学量传感器
力传感器浓度传感器速度传感器压力式示温涂料温度传感器磁通传感器生物量传感器
表压式传感器硬度传感器传输型热导率传感器热膨胀型温度传感器磁场强度传感器波传感器
真空式传感器粘度传感器敏感型光学量传感器双金属片式可见光传感器磁学量传感器超声声表面波传感器
动压式传感器密度传感器光纤温度传感器PN结温度传感器亮度传感器噪声传感器
静压式传感器尺度传感器电容温度传感器晶体管温度传感器图像传感器声压传感器
绝压式传感器位置传感器加速度传感器热敏电阻温度传感器色度传感器声学量传感器
压力传感器流量传感器NQR温度传感器热电偶温度传感器紫外线传感器红外线传感器电场强度传感器
力学量传感器位移传感器热释电式温度传感器热电阻温度传感器照度传感器电压传感器
生物传感器分类
2005-4-1520:
25:
00
来源：
生命经纬
生物传感器主要有两种分类方式。
（1）根据生物传感器中信号检测器上的敏感物质分类。
生物传感器与其它传感器的最大区别在于生物传感器的信号检测中含有敏感的生命物质。
根据敏感物质的不同,生物传感器可分酶传感器、微生物传感器、组织传感器、细胞器传感器、免疫传感器等。
生物学工作者习惯于采用这种分类方法。
（2）根据生物传感器的信号转换器分类。
生物传感器中可以利用电化学电极、场效应晶体管、热敏电阻、光电器件、声学装置等作为生物传感器中的信号转换器。
因此，又将传感器分为电化学生物传感器、半导体生物传感器、测热型生物传感器、测光型生物传感器、测声型生物传感器等。
电子工程学工作者习惯于采用这种分类方法。
当然，以上两种分类方法之间可以互相交叉。
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