传感器与检测技术重难点分析.pdfVIP

传感器与检测技术(第2 版) 第1 章 概述 重点：传感器的定义、组成与分类 1 传感器的定义 根据我国国家标准（GB/T7665－2005），传感器（transducer/sensor）定义为：能够感 受规定的被测量 （stimulus/measurand）并按照一定规律转换成可用输出信号的器件和装 置，通常由敏感元件和转换元件组成。其中，敏感元件是指传感器中能直接感受和响应被测 量的部分；转换元件是指传感器中能将敏感元件的感受或响应的被测量转换成适于传输和处 理的电信号部分。 2 传感器的组成 根据传感器的定义，传感器的基本组成分为敏感元件和转换元件两部分，分别完成检 测和转换两个基本功能。值得指出的是，一方面，并不是所有的传感器都能明显地区分敏感 元件和转换元件这两个部分，如半导体气敏或湿度传感器、热电偶、压电晶体、光电器件等， 它们一般是将感受到的被测量直接转换为电信号输出，即将敏感元件和转换元件两者的功能 合二为一了；另一方面，只由敏感元件和转换元件组成的传感器通常输出信号较弱，还需要 信号调理与转换电路将输出信号进行放大并转换为容易传输、处理、记录和显示的形式。 传感器的典型组成如图 1.3 所示。 基本部分 弱 信 被测量 号 信号调理与转 输出 敏感元件 转换元件 换电路 辅助电源 图1.3 传感器的组成 3 传感器的分类 传感器可按输入量、输出量、工作原理、基本效应、能量变换关系以及所蕴含的技术特 征等分类 （如图1.4 所示），其中按输入量和工作原理的分类方式应用较为普遍。 1 第1 章 概述 图1.4 传感器的分类 （1）按传感器的输入量（即被测参数）进行分类 按输入量分类的传感器以被测物理量命名，如位移传感器、速度传感器、温度传感器、 湿度传感器、压力传感器等。这种分类方法通常在讨论传感器的用途时使用。 （2）按传感器的输出量进行分类 传感器按输出量可分为模拟式传感器和数字式传感器两类。模拟式传感器是指传感器的 输出信号为连续形式的模拟量；数字式传感器是指传感器的输出信号为离散形式的数字量。 目前，模拟式传感器占绝大多数，现在设计的测控系统往往要用到微处理器，因此，通 2 传感器与检测技术(第2 版) 常需要将模拟式传感器输出的模拟信号通过 ADC (模/数转换器)转换成数字信号；数字式传 感器输出的数字信号便于传输，具有重复性好、可靠性高的优点，虽然数字式传感器的种类 目前还不太多，但是一个重要的发展方向。 （3）按传感器的工作原理进行分类 根据传感器的工作原理（物理定律、物理效应、半导体理论、化学原理等），可以分为 电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、压电式传感器、磁敏式传感器、热电式传感 器、光电式传感器等。这种分类方法通常在讨论传感器的工作原理时使用。 （4）按传感器的基本效应进行分类 根据传感器敏感元件所蕴含的基本效应，可以将传感器分为物理传感器、化学传感器和 生物传感器。 物理传感器是指依靠传感器的敏感元件材料本身的物理特性变化或转换元件的结构参 数变化来实现信号的变换，如水银温度计是利用水银的热胀冷缩现象把温度变化转变为水银 柱的高低变化，从而实现对温度的测量。物理传感器按其构成可细分为物性型传感器和结构 型传感器。 ①物性型传感器是指依靠敏感元件材料本身物理特性的变化来实现信号的转换，如水银 温度