传感器教案

传感器教案（精选10篇）

传感器教案 篇1

江苏省射阳中学2014年秋学期高二物理导学案（46）

6.1传感器及其工作原理 主备人 孙汉成

课前预习

【预习目标】

1、了解什么是传感器，知道非电学量转化为电学量的技术意义。

2、知道传感器中常见的三种敏感元件光敏电阻、热敏电阻和霍尔元件及其它们的工作原理。

3、了解传感器的应用。【重点、难点】

1、理解并掌握传感器的三种常见敏感元件的工作原理。

2、分析并设计传感器的应用电路。

【学程指导】

（一）阅读内容

1.阅读课本P.52.回答思考题1.2.阅读课本P.53.回答思考题2.3.阅读课本P.54.回答思考题3.4.阅读课本P.55.回答思考题4.（二）问题思考

1.传感器它能够（）

A.感受力，将力的大小转化成电阻 B.感受温度，将温度高低转化成电阻 C.感受物质化学成分，并转换为电流 D.感受电压，将电压大小转换成力的大小 2.光敏电阻的材料是一种半导体，它在（）

A.有光照时，载流子少，导电性能不好 B.随光照增强，载流子增多，导电性能变好 C.能把光照强弱这个光学量转换为电阻 D.在黑暗环境中的电阻很大 3.金属热电阻和热敏电阻（）A.金属热电阻的电阻率随温度的升高而增大

B.用金属丝可以制作温度传感器，它能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量。C.热敏电阻的电阻率则可以随温度的升高非常明显 D.热敏电阻的电阻率随温度的升高而增大

4.以下说法中正确的是（）A.电容式位移传感器能够把物体的位移这个力学量转换为电容这个电学量

B.电容式位移传感器内的电介质板，在电容内部的位移增大时，电容的大小变大 C.霍尔元件是一个很小的半导体薄片 D.霍尔元件能将电压转换成磁感应强度

课堂学习

一、传感器

如图1所示，小盒子的侧面露出一个小灯泡，盒外没有开关，当把磁铁放到盒子上面，灯泡就会发光，把磁铁移开，灯泡熄灭。

问：盒子里有怎样的装置，才能实现这样的控制？

总结：什么是传感器

二、霍尔元件

基础训练

1．关于传感器，下列说法正确的是()． A．光敏电阻和热敏电阻都是由半导体材料制成的 B．金属材料也可以制成传感器

C．传感器主要是通过感知电阻的变化来传递信号的 D．以上说法都不正确

2．如图所示，将一光敏电阻接入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照射光敏电阻时，表针的偏角为θ；现用手掌挡住部分光线，表针的偏角为θ′，则可判断()．

A．θ′＝θ

`B．θ′＜θ C．θ′＞θ

D．不能确定

3.在信息技术高速发展、电子计算机广泛应用的今天，担负着信息采集任务的传感器在自动控制、信息处理技术中发挥着越来越重要的作用，其中热电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号的元件．某学习小组的同学在用多用电表研究热敏特性实验中，安装好如图所示装置．向杯内加入冷水，温度计的示数为20 ℃，多用电表选择适当的倍率，读出热敏电阻的阻值R1.然后向杯内加入热水，温度计的示数为60 ℃，发

现多用电表的指针偏转角度较大，则下列说法正确的是()．

A．应选用电流挡，温度升高换用大量程测量 B．应选用电流挡，温度升高换用小量程测量 C．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率大的挡 D．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率小的挡

4．街旁的路灯、江海里的航标都要求在夜晚亮、白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用半导体的()． A．压敏性 B．光敏性 C．热敏性 D．三种特性都利用

江苏省射阳中学2014年秋学期高二物理导学案（47）

6.2传感器的应用 主备人 孙汉成

课前预习

【预习目标】

1．了解力传感器在电子秤上的应用。2．了解温度传感器在电熨斗上的应用。

【学程指导】

（一）阅读内容

1.阅读课本P.57.—P.59回答思考题1.2.阅读课本P.62.---P.64.回答思考题2.（二）问题思考

1.关于传感器下列说法中正确的是（）A.电子秤理有个力传感器，压力越大，输出电压越小。

B.双金属片是一个温度传感器，当温度变化时，双金属片的热膨胀系数不同，从而能控制电路的通断

C.电饭锅中的感温铁氧体是一种温度传感器，温度达到一定程度就会失去磁性，温度降下来后，磁性又恢复

D.会议室和宾馆房间中的火灾报警器使用温度传感器 探究案

2.在传感器控制电路中

（）A.常将电势的高低叫做“电平”的高低

B.斯密特触发器是一种特殊的非门 C.光敏电阻的电阻值随光照的增强而增大

D.热敏电阻的阻值随温度的升高而增大

课堂学习

1.力传感器的应用——电子秤

2.温度传感器的应用——电熨斗

3.温度传感器的应用——电饭锅

4.光传感器的应用——烟雾散射式火灾报警器 基础训练

1.如图所示，将多用表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻 R（负温度系数热敏电阻是指阻值随温度的t升高而减小的热敏电阻）的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间．若往R t上擦一些酒精，表针将向________（填“左”或“右”）移动；若用吹风机将热风吹向电阻，表针将向________（填“左”或“右”）移动。

2.如图所示，R 1为定值电阻，R 2为负温度系数的热敏电阻（负温度系数热敏电阻是指阻值随温度的升高而减小的热敏电阻），L为小灯泡，当温度降低时（）A．R 1两端的电压增大

B．电流表的示数增大 C．小灯泡的亮度变强

D．小灯泡的亮度变弱

3.如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时，（）

A．电压表的示数增大

B．R2中电流减小 C．小灯泡的功率增大

D．电路的路端电压增大

4.如图所示，由电源、小灯泡、电阻丝、开关组成的电路中，当闭合开关S后，小灯泡正常发光，若用酒精灯加热电阻丝时，发现小灯泡亮度变化是___________，发生这一现象的主要原因是________（填字母代号）A．小灯泡的电阻发生了变化

B．小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化 C．电阻丝的电阻率随温度发生了变化 D．电源的电压随温度发生了变化

5.如图所示，厚度为h、宽为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度

为B的均匀磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明，当磁场不太强时电势差U，电流I和B的关系为U=kIB/d，式中的比例系数k称为霍尔系数。

设电流I是由电子定向流动形成的，电子的平均定向速度为v，电量为e，回答下列问题：（1）达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势

下侧面Ａ的电势（填高于、低于或等于）。

（2）电子所受的洛伦兹力的大小为。

（3）当导体板上下两侧之间的电势差为U时，电子所受的静电力的大小为

6-4 传感器的应用实例教案 篇2

教学目标

（一）知识与技能

1．了解两个实验的基本原理。

2．通过实验，加深对传感器作用的体会，培养自己的动手能力。

（二）过程与方法

通过实验培养动手能力，体会传感器在实际中的应用。

（三）情感、态度与价值观

在实验中通过动手组装和调试，增强理论联系实际的意识，激发学习兴趣，培养良好的科学态度。

教学重点、难点

重点

1．了解斯密特触发器的工作特点，能够分析光控电路的工作原理。2．温度报警器的电路工作原理。难点

光控电路和温度报警器电路的工作原理。

教学方法

实验法、观察法、讨论法。

教学手段

实验过程中用到的有关器材、元器件等，由实验室统一准备

教学过程

（一）引入新课

随着人们生活水平的提高，传感器在工农业生产中的应用越来越广泛，如走廊里的声、光控开关、温度报警器、孵小鸡用的恒温箱、路灯的自动控制、银行门口的自动门等，都用到了传感器．传感器的工作离不开电子电路，传感器只是把非电学量转换成电学量，对电学量的放大，处理均是通过电子元件组成的电路来完成的．

这节课我们就来动手组装光控开关或温度报警器。

（二）进行新课 实验

1、光控开关

1．实验原理及知识准备

（投影）如图所示光控电路，用发光二极管LED模仿路灯，RG为光敏电阻，R1的最大电阻为51 kΩ，R2为 330 kΩ，试分析其工作原理．

白天，光强度较大，光敏电阻RG电阻值较小，加在斯密特触发器A端的电压较低，则输出端Y输出高电平，发光二极管LED不导通；当天色暗到一定程度时，RG的阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端 A的电压上升到某个值（1.6V），输出端Y突然从高电平跳到低电平，则发光二极管LED导通发光（相当于路灯亮了），这样就达到了使路灯天明熄灭，天暗自动开启的目的．

（1）要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调大些还是调小些？为什么？

应该把R1的阻值调大些，这样要使斯密特触发器的输入端A电压达到某个值（如1.6V，就需要RG的阻值达到更大，即天色更暗。

（2）用白炽灯模仿路灯，为何要用到继电器？

由于集成电路允许通过的电流较小，要用白炽灯泡模仿路灯，就要使用继电器来启闭工作电路．

（投影）如图所示电磁继电器工作电路，图中虚线框内即为电磁继电器，D为动触点，E为静触点．试分析电磁继电器的工作原理．

当线圈 A中通电时，铁芯中产生磁场，吸引衔铁B向下运动，从而带动动触点D向下与E接触，将工作电路接通，当线圈A中电流为零时，电磁铁失去磁性，衔铁B在弹簧作用下拉起，带动触点D与E分离，自动切断工作电路．

试说明控制电路的工作原理。

天较亮时，光敏电阻RG阻值较小，斯密特触发器输入端A电势较低，则输出端Y输出高电平，线圈中无电流，工作电路不通；天较暗时，光敏电阻RG电阻增大，斯密特触发器输入端A电势升高，当升高到一定值，输出端Y由高电平突然跳到低电平，有电流通过线圈A，电磁继电器工作，接通工作电路，使路灯自动开启；天明后，RG阻值减小，斯密特触发器输入端A电势逐渐降低，降到一定值，输出端 Y突然由低电平跳到高电平，则线圈A不再有电流，则电磁继电器自动切断工作电路的电源，路灯熄灭．

分组实验。2．温度报警器

上一节我们学习了火灾报警器，它是利用烟雾对光的散射作用，使火灾发出的光引起光敏电阻的阻值变化，从而达到报警的目的．这种设计其敏感性是否值的怀疑，你想过吗？既然发生火灾时，环境温度要升高，我们能不能用温度传感器来做成火灾报警器呢？

（投影）温度报警器的工作电路，如图所示。试分析其工作原理。

常温下，调整R1的阻值使斯密特触发器的输入端A处于低电平，则输出端Y处于高电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温度升高时，热敏电阻RT阻值减小，斯密特触发器输入端A电势升高，当达到某一值（高电平），其输出端由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声，Rl的阻值不同，则报警温度不同．

怎样使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警？

要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应减小R1的阻值，R1阻值越小，要使斯密特触发器输入端达到高电平，则热敏电阻阻值要求越小，即温度越高．

分组实验。

（三）课堂总结、点评

本节课主要学习了以下几个问题：

光控开关

传感器的应用实例

温度报警器

（四）实例探究

电磁继电器与自动控制 【例1】现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干．如图所示，试设计一个温控电路．要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通电供热，超过某一温度时，又可以自动断电，画出电路图说明工作过程．

第六章

传

感

器

（一）本章知识结构梳理（投影复习提纲，可以印发提纲，要求学生课下预习完成）1．什么是传感器？它是怎样的一类元件？

2．热敏电阻和金属热电阻是一回事吗？它们的阻值随温度分别怎样变化？ 3．霍尔电压UH=__________，式中各量分别表示什么？ 4．光敏电阻有何特性？

5．传感器应用的一般模式是怎样的？请画图表示。

6．常用的一种力传感器是由_________和__________组成的，________是一种敏感元件，现在多用半导体材料组成，受压时其上表面拉伸，电阻变_____，下表面压缩，电阻变_____。外力越大，这两个表面的电压差值就越_____。

7．指出以下传感器应用的实例中，所应用的传感器，或主要元件。（1）电子秤：_________的应用，敏感元件是_________（2）话筒：_________的应用，分_______和_________两种。

（3）电熨斗：_________的应用，敏感元件是_________，作用：控制________的通断。（4）电饭锅：_________的应用，敏感元件是_________，作用：控制________的通断。（5）测温仪：_________的应用，测温元件是________或_________、________、_________。（6）鼠标器：_________的应用，主要元件是________或_________（7）火灾报警器：_________的应用，利用烟雾对____________来工作的。

8．如图所示是光控电路，用发光二极管LED模仿路灯，RG为光敏电阻，R1的最大电阻为51 kΩ，R2为 330 kΩ，试分析其工作原理．

要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调大些还是调小些？

9．如图所示温度报警器的工作电路，试分析其工作原理。要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应该把R1的阻值调大些还是调小些？

（二）精题讲练

1、热敏电阻的特性

【例1】如图所示，将多用表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻 R t（负温度系数热敏电阻是指阻值随温度的升高而减小的热敏电阻）的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间．若往R t上擦一些酒精，表针将向________（填“左”或“右”）移动；若用吹风机将热风吹向电阻，表针将向________（填“左”或“右”）移动。

针对练习1：如图所示，R 1为定值电阻，R 2为负温度系数的热敏电阻（负温度系数热敏电阻是指阻值随温度的升高而减小的热敏电阻），L为小灯泡，当温度降低时（）

A．R 1两端的电压增大

B．电流表的示数增大

C．小灯泡的亮度变强

D．小灯泡的亮度变弱

2、光敏电阻的特性 【例2】如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时，（）

A．电压表的示数增大

B．R2中电流减小

C．小灯泡的功率增大

D．电路的路端电压增大

跟踪练习2： 如图所示，将多用电表的选择开关置于欧姆档，再将电表的两支表笔分别与光敏电阻Rt的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间．若用不透光的黑纸将Rt包裹起来，表针将向_______（填“左”或“右”）转动；若用手电筒光照射Rt，表针将向_______（填“左”或“右”）转动。

3、力传感器的应用 【例3】如图所示为某种电子秤的原理示意图，AB为一均匀的滑线电阻，阻值为R，长度为L，两边分别有P1、P2两个滑动头，P1可在竖直绝缘光滑的固定杆MN上保持水平状态而上下自由滑动，弹簧处于原长时，P1刚好指着A端，P1与托盘固定相连，若P1、P2间出现电压时，该电压经过放大，通过信号转换后在显示屏上将显示物体重力的大小．已知弹簧的劲度系数为k，托盘自身质量为m0，电源电动势为E，内阻不计，当地的重力加速度为g。求：

（1）托盘上未放物体时，在托盘自身重力作用下，P1离A的距离xl．

（2）托盘上放有质量为m的物体时，P1离A的距离x2．

（3）在托盘上未放物体时通常先核准零点，其方法是：调节P2，使P2离A的距离也为xl，从而使P1、P2间的电压为零．校准零点后，将物体m放在托盘上，试推导出物体质量m与P1、P2间的电压U之间的函数关系式．

跟踪练习3：

磁场具有能量，磁场中单位体积所具有的能量叫做能量密度，其值为B2．式中B是磁感应强度，是磁导率，在空气中为一已知常数．为了近似测得条形磁2铁磁极端面附近的磁感强度B，一学生用一根端面面积为A的条形磁铁吸住一相同面积的铁片P，再用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离l，并测出拉力F，如图所示．因为F所做的功等于间隙中磁场的能量，所以由此可得磁感应强度B与F、A之间的关系为B=_______

4、温度传感器的应用

【例4】家用电热灭蚊器中电热部分的主要部件是PTC元件，PTC元件是由酞酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率与温度的关系如图所示，由于这种特性，PTC元件具有发热、控温两重功能，对此以下说法中正确的是（）

A．通电后其功率先增大后减小 B．通电后其功率先减小后增大

C．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1至t2的某一值不变

D．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1或t2不变

跟踪练习4：一般的电熨斗用合金丝作发热元件，合金丝电阻随温度t变化的关系如图中实线①所示．由于环境温度以及熨烫的衣物厚度、干湿等情况不同，熨斗的散热功率不同，因而熨斗的温度可能会在较大范围内波动，易损坏衣物．

有一种用主要成分为BaTiO3被称为“PTC”的特殊材料作发热元件的电熨斗，具有升温快、能自动控制温度的特点．PTC材料的电阻随温度变化的关系如图中实线②所示．试根据图线分析：

（1）为什么原处于冷态的PTC熨斗刚通电时比普遍电熨斗升温快？

（2）通电一段时间后电熨斗温度t自动地稳定在T_____

5、霍尔元件的应用

【例5】 如图所示，厚度为h、宽为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的均匀磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明，当磁场不太强时电势差U，电流I和B的关系为U=k，式中的比例系数k称为霍尔系数。

霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧出现多余的正电荷，从而形成横向电场，横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力，当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差。

设电流I是由电子定向流动形成的，电子的平均定向速度为v，电量为e，回答下列问题：（1）达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势

下侧面Ａ的电势（填高于、低于或等于）。

（2）电子所受的洛伦兹力的大小为。

（3）当导体板上下两侧之间的电势差为U时，电子所受的静电力的大小为

．

（4）由静电力和洛伦兹力平衡的条件，证明霍尔系数k=

I，其中n代表导体板单位体ne积中电子的个数。

跟踪练习5：电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（如污水）在管中的流量（在单位时间内通过管内横截面的流体的体积）。为了简化，假设流量计是如图7所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c，流量计的两端与输送液体的管道相连接（图中虚线）。图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料，现于流量计所在处加磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面。当导电液体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接，I表示测得的电流值。已知流体的电阻率为ρ，不计电流表的内阻，则可求得流量为

A．IcIb(bR)

B．(aR)BaBcIaIbcC．(cR)

D．(R)

传感器教案 篇3

教学目标

1、知道听筒，话筒的工作原理。

2、知道传感器的原理 教学重难点

电话、扬声器的构造和基本工作原理 教学过程

一、新课引入

大家都知道电话，但是电话是怎样发明的呢？电话的发明者是贝尔，他在1876年就发明了电话，今天让我沿着科学家的足迹，探索声与电转换的奥秘。

二、进行新课

（一）、声信息与电信息

（1）提问：怎样把震动的声音信息转化为电流信息呢？ 观察：把声音信息转换成电流信息

由电磁感应，当置于磁极附近的线圈在声音推动下做切割磁感线振动时，线圈中会产生与声音变化相应的感应电流，这样就把声音转变成了相应的电流变化

（2）提问：那如何把电流信息还原成声音信息呢？ 实验探究：把电流信息还原成声音信息

将两个实验结合就可以设计出电话的话筒和听筒了。老师向同学们介绍电话的组成和工作原理

1、电话的构造和基本工作原理

（1）简单的电话装置由话筒、听筒和电源组成。在通话的两部电话中，甲的话筒和乙的话筒则是串联在另一个电路中。

（2）话筒的组成：膜片、金属盒、碳粒等。整体作用相当于一个滑动变阻器。（3）听筒的组成：永磁体、螺线管（它缠绕 在磁铁上而不是铁芯上，这样会增强电磁铁对膜片的吸引力）、膜片等。

（4）工作原理

A、话筒的工作原理：当人对着话筒说话时，声波使膜片振动，膜片忽松忽紧的挤压接触关不紧密的碳粒，使电阻忽大忽小，在电路中就产生了强弱按声音变化的电流。

B、听筒的工作原理：强弱变化的电流传到听筒里，使电磁铁的磁性变化起来，对膜片（薄铁片）的吸引力也忽强忽弱，这样膜片也振动起来了，发出和对说话相同的声音。因此电话工作原理是：振动——变化的电流——振动。

老师向同学们介绍扬声器的组成和工作原理

2、扬声器

（1）扬声器是把电信号转化成声信号的一种装置。它主要由固定的永久磁体、线圈和锥形纸盆构成。

（2）扬声器的工作原理：当有交变电流通过线圈时，线圈受到磁体的作用力（吸引 或 排斥）不断地来回振动，带动纸盆来回振动，于是扬声器就发出了声音。

不仅声信息能转换为电信息，光信息、热信息、力信息等都可以转换为电信息。那是如何转化的呢？

（二）、传感器

（1）传感器是实现信息转换信号的器件。

（2）生活中常见的传感器及应用：声音传感器、温度传感器、红外线传感器、光传感器、烟气传感器、压力传感器等。

三、课堂小结

四、随堂练习

1、话筒和听筒是电话的两个组成部分，人对着话筒说话，话筒将声音的大小转化成 的电流，电流流经听筒，听筒又把它转化成_____ __使人听到声音。

2、下列关于听筒的构造和工作原理叙述中错误的是()A、听筒振动膜的振动情况与话简振动膜的振动情况基本相同 B、听筒里螺线管的电流变化引起磁铁对振动膜的吸引力大小变化 C、听筒里螺线管的电流变化跟话筒电路中电流变化不相同 D、听筒里有一永久磁铁

五、课后作业

传感器总结 篇4

当今社会的发展，是信息化社会的发展。在信息时代，人们的社会活动将主要依靠对信息资源的开发及获取、传输与处理。而传感器是获取自然领域中信息的主要途径与手段，是现代科学的中枢神经系统。它是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受(或响应)与检出功能，并使之按照一定规律转换成与之对应的可输出信号的元器件或装置的总称。

传感器技术是现代科技的前沿技术，发展迅猛，同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大支柱，许多国家已将传感器技术列为与通信技术和计算机技术同等重要的位置。现代传感器技术具有巨大的应用潜力，拥有广泛的开发空间，发展前景十分广阔。

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件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。

结构

很多非电学量(包括物理量,化学量,生物量等),早期都采用非电学

量方法测量。随着科学技术的飞速发展,对被测量的准确度、速度和精度提出了新的要求,传统方法已不能满足测量要求,必须采用传感器电测技术,把非电学量信号转换为电信号。在现代化生产过程中,需用各种传感器来监控生产过程的各个参数,使设备工作在正常状态或最佳状态。特别是传感器与计算机结合,使自动化过程更具有准确、快捷、效率高等优点。

传感器是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，能完成检测任务,它的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;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;输出输入有对应关系,且应有一定的精确程度。传感器的作用包括信息的收集、信息数据的转换和控制信息的采集。传感器一般由敏感元件和转换元件两大部分组成。有时也将转换电路及辅助电路作为其组成部分。

材料

传感器材料分半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料四大类。

半导体传感器材料主要是硅，其次是锗、砷化镓、锑化铟、碲化铅、硫化镉等。主要用于制造力敏、热敏、光敏、磁敏、射线敏等传感器。

陶瓷传感器材料主要有氧化铁、氧化锡、氧化锌、氧化锆、氧化

钛、氧化铝、钛酸钡等，用于制造气敏、湿敏、热敏、红外敏、离子敏等传感器。

金属用作传感器的功能材料不如半导体和陶瓷材料广泛，主要用在机械传感器和电磁传感器中，用到的材料有铂、铜、铝、金、银、钴合金等。

有机材料用于传感器还处在开发阶段，主要用于力敏、湿度、气体、离子、有机分子等传感器，所用材料有高分子电解质、吸湿树脂、高分子膜、有机半导体聚咪唑、酶膜等。

性能

传感器性能指标主要有：灵敏度、使用频率范围、动态范围、相移。

灵敏度：指沿着传感器测量轴方向对单位振动量输入x 可获得的电压信号输出值u，即s=u/x。与灵敏度相关的一个指标是分辨率，这是指输出电压变化量△u 可加辨认的最小机械振动输入变化量△x 的大小。为了测量出微小的振动变化，传感器应有较高的灵敏度。

使用频率范围：指灵敏度随频率而变化的量值不超出给定误差的频率区间。其两端分别为频率下限和上限。为了测量静态机械量，传感器应具有零频率响应特性。传感器的使用频率范围，除和传感器本身的频率响应特性有关外，还和传感器安装条件有关（主要影响频率上限）。

动态范围：动态范围即可测量的量程，是指灵敏度随幅值的变化

量不超出给定误差限的输入机械量的幅值范围。在此范围内，输出电压和机械输入量成正比，所以也称为线性范围。动态范围一般不用绝对量数值表示，而用分贝做单位，这是因为被测振值变化幅度过大的缘故，以分贝级表示使用更方便一些。

相移：指输入简谐振动时，输出同频电压信号相对输入量的相位滞后量。相移的存在有可能使输出的合成波形产生崎变，为避免输出失真，要求相移值为零或Π，或者随频率成正比变化。

有机材料用于传感器还处在开发阶段，主要用于力敏、湿度、气体、离子、有机分子等传感器，所用材料有高分子电解质、吸湿树脂、高分子膜、有机半导体聚咪唑、酶膜等。

优缺点

从传感器分类看优缺点 按传感器输出信号分类 模拟式：输出信号为模拟信号。数字式：输出信号为数字信号。

按结构形式分类：柱式、桥式、轮辐式、悬臂梁式、板环式等。柱式：特点是结构简单、紧凑，易于加工，成本费用低，密封性能良好，对于潮湿环境很适用，可设计成压式或拉式的，可以承受很大的载荷；其缺点是位移量小、灵敏度低。

桥式：传感器弹性体为桥式，其两端用两只螺栓紧固到下面的支撑体上，其弹性体与支撑体之间有一间隙，为弹性体的受力变形空间。

该类传感器的特点如下：由于传感器与秤体之间的连接为要求很低的间隙配合，所以安装方便，维护简单，重复性好。

轮辐式：高度低、精度高、抗偏心载荷和侧向力强。

剪切梁式：该类传感器有以下特点：输出信号不受称重点位置变化的影响；线性好、精度高；传感器受拉伸与压缩时，切应力的幅度与分布基本相同，即传感器的拉伸、压缩灵敏度基本相同，所以特别适用于同时受拉和压的测量；外形低、体积小、重量轻，易于安装和维修；结构简单易于密封；抗侧向力强。

板环式：特点是输出灵敏度高、受力状态稳定、温度均匀性好、结构简单、易于加工，可制成拉压2种型号，对于0.5～30吨的拉压方式称重传感器，这种方式是很好的。

发展方向

对比传感器技术的发展历史与研究现状可以看出，随着科学技术的迅猛发展以及相关条件的日趋成熟，传感器技术逐渐受到了更多人士的高度重视。当今传感器技术的研究与发展，特别是基于光电通信和生物学原理的新型传感器技术的发展，已成为推动国家乃至世界信息化产业进步的重要标志与动力。

由于传感器具有频率响应、阶跃响应等动态特性以及诸如漂移、重复性、精确度、灵敏度、分辨率、线性度等静态特性，所以外界因素的改变与动荡必然会造成传感器自身特性的不稳定，从而给其实际应用造成较大影响。这就要求我们针对传感器的工作原理和结构，在

不同场合对传感器规定相应的基本要求，以最大程度优化其性能参数与指标，如高灵敏度、抗干扰的稳定性、线性、容易调节、高精度、无迟滞性、工作寿命长、可重复性、抗老化、高响应速率、抗环境影响、互换性、低成本、宽测量范围、小尺寸、重量轻和高强度等。

生物传感器 篇5

待测物质经扩散作用进入生物活性材料，经分子识别，发生生物学反应，产生的信息继而被相应的物理或化学换能器转变成可定量和可处理的电信号，再经二次仪表放大并输出，便可知道待测物浓度。

二、生物传感器的种类

(1)按照其感受器中所采用的生命物质分类，可分为：微生物传感器、免疫传感器、组织传感器、细胞传感器、酶传感器、DNA传感器等。

(2)按照传感器器件检测的原理分类，可分为：热敏生物传感器、场效应管生物传感器、压电生物传感器、光学生物传感器、声波道生物传感器、酶电极生物传感器、介体生物传感器等。

(3)按照生物敏感物质相互作用的类型分类，可分为亲和型和代谢型两种。

三、生物传感器的特点

(1)采用固定化生物活性物质作催化剂，价值昂贵的试剂可以重复多次使用，克服了过去酶法分析试剂费用高和化学分析繁琐复杂的缺点。

(2)专一性强，只对特定的底物起反应，而且不受颜色、浊度的影响。

(3)分析速度快，可以在一分钟得到结果。

(4)准确度高，一般相对误差可以达到1%

(5)操作系统比较简单，容易实现自动分析

(6)成本低，在连续使用时，每例测定仅需要几分钱人民币。

(7)有的生物传感器能够可靠地指示微生物培养系统内的供氧状况和副产物的产生。

四、现今生物传感器介绍

(1)SPR生物传感器。药物分析用生物传感器其典型代表产品是SPR生物传感器，这是一种表面膜共振分析，是实时测定生物分子结合的技术,在九十年代初由发玛西亚公司引入，以抗原抗体结合分析为例,将抗原(或抗体)通过表面化学方法固定在芯片的金箔表面,然后让抗体(或抗原)流过抗原抗体的结合将改变膜表面液体性状,从而影响金箔共振性质,这一改变可被实时检测并记录下来(这被称之结合相)。如改让缓冲液流过，结合的抗体(或抗原)将解离并被带走,这同样改变膜表面液体性状,检测并记录下来的金箔共振性质改变就是解离相。它主要用于部份新药研发中药物作用的分子活性基团的识别。

(2)固定化酶生物传感分析仪。固定化酶生物传感分析仪是最早出现且精度最高的生物传感器。固定化酶生物传感器最重要服务对象包括：临床、食品分析、发酵工业控制、环境监测、防卫安全检测等领域。例如在发酵工业的氨基酸工业(味精、天冬氨酸、丙氨酸、赖氨酸等)、抗生素工业(葡萄糖等的在线监测和控制系统)、酒类工业(酒精生物传感器1min可得到结果)、酶制剂工业(糖化酶快速分析)、淀粉糖工业(葡萄糖、淀粉、糖化酶的分析)、生物细胞培养(葡萄糖、乳酸、谷氨酰胺分析)、石化工业中微生物脱硫细胞培养监控、维生素C的生产、发酵甘油的生产等，生物传感器检测技术是生物加工类企业改造的重要途径之一，在线生物传感器分析是建立生产模拟系统和实时检测的新工具。

(3)血糖―乳酸生物传感自动分析仪。具有自动识别试管位置功能的样品盘、自动定量吸入样品的取样系统和相应的生物传感敏感膜。组装成整机，能实现微量取样、快速响应、高精度，操作完全自动化的有竞争力的新生物传感器。

(4)高精度血糖分析仪。高精度血糖分析仪是采用固定化酶的生物传感分析仪。其分精度可以达到0.5~2%，比家用保健类生物传感器几乎高一个数量级，比目前医用生化分析仪的精度也高2~3个百分点。这在血糖分析领域是非常重要的，它们可以用作血糖分析的标准方法。尤其是在市场销售的手掌型血糖分析仪出现质量事故时，需要另一种有说服力的分析方法证明其分析结果时，固定化酶葡萄糖生物传感分析仪可以作为一种理想的仲裁工具。它们既可作为医用类型的分析仪，还可用作生物技术产业的过程监控、食品分析、和科研工具。多种酶传感器研究开发比较成熟，已形成商品。

五、家用医疗保健类生物传感器

手掌型血糖分析器：糖尿病人可以自测的手掌型血糖分析器已经达到大规模应用的程度。在上世纪70年代血糖自我监测仪器就已问市，使血糖的检验由医院延伸到家中。上个世纪80年代，新一代血糖及操作技术简单化，使得自我监测血糖的准确度提高了。这是研究者最初沿着干化学试剂条测定尿糖浓度的思路，采用酶法葡萄糖分析技术，并结合丝网印刷和微电子技术制作的电极，以及智能化仪器的读出装置，三者完美地组合成微型化的血糖分析仪。

传感器课程设计 篇6

设计题目：智能温控风扇传感器

这次传感器的课程设计题目我们小组选了温度控制风扇传感器，这个实验涉及了模电、电路的一些基础部分，同时也让我们了解了电路排版、焊接的一些基本技能。其实刚开始我们小组选的并不是这个温控风扇传感器，而是基于电阻式传感器而来的测重仪，后来去老师那里要材料老师说电阻式传感器设计的侧重仪所需要的单片机偏贵，叫我们最好换另外的。在一起商量以后我们决定换成了温控风扇传感器。

在我们做实物的时候我们也遇到了很多的麻烦和问题。在组装排版的时候由于洞洞板不是很大这就对我们的排版有了一定的要求，不然到时候焊接电路也会变得很繁琐。由于以前我们都没有接触过焊接刚开始的时候焊接的也不是很好，有时候还会不能连在一起的导线黏在一起，经过一定的练习之后慢慢掌握了要领焊接起来就很快乐。面对着看去很复杂的电路图我们在做的过程中也要做到很仔细的区观察并且在焊的时候要再去确认一遍电路的正确性。这样就减少了不必要的麻烦，省的到时候检查的时候错误过于多。

我在领了材料以后看了一下，以为没有温度传感器后来我才发现DS18B20是这么小，以至于我把他当成了三极管。这也是由于我没有对这个温度传感器的了解菜会产生这种情况的。当我们焊接了以后对这个喜欢干起进行调试，出现了数码管没有亮，后来经过寻找问题后发现一个地方没有焊接好。在经过纠正调试以后传感器成功运行。

再谈传感器 篇7

再谈传感器

在总结航天传感器发展成绩的同时,归纳并分析了传感器不同层面存在的主要问题.根据遥测系统发展需求,提出传感器发展趋势,进而从多个侧面讨论其内涵,并设想解决途径.

作 者：陆寿茂 冯辉 LU Shou-mao FENG Hui 作者单位：北京宇航系统工程研究所,北京,100076刊 名：传感器与微系统 PKU英文刊名：TRANSDUCER AND MICROSYSTEM TECHNOLOGIES年，卷(期)：26(7)分类号：V556.1关键词：航天传感器 遥测系统 运载火箭

传感器原理学习心得 篇8

姓名： 哥

08级电子信息科学与技术1班

传感器原理学习心得

传感器应用极其广泛，而且种类繁多，涉及的学科也很多，通过对传感器的学习让我基本了解了传感器的基本概念及传感器的静、动态 特性电阻式、电容式、电感式、压电式、热电式、磁敏式、光电式传感器与光纤传感器的结构、工作原理及应用。

传感器的特性主要是指输出入输入之间的关系。当输入量为常量或变化很慢时，其关系为静态特性。当输入量随时间变换较快时，其关系为动态特性。

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、迟滞、重复性、漂移等

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。

传感器的作用主要是感受和响应规定的被测量，并按一定规律将其转换成有用输出，特别是完成非电量到电量的转换。传感器的组成并无严格的规定。一般说来，可以把传感器看做由敏感元件（有时又称为预变换器）和变换元件（有时又称为变换器）两部分组成。

敏感元件

在具体实现非电量到电量的变换时，并非所有的非电量都能利用现有的技术手段直接变换为电量，有些必须进行预变换，即先将待测的非电量变为易于转换成电量的另一种非电量。这种能完成预变换的器件称为敏感元件。变换器

能将感受到的非电量变换为电量的器件称为变换器，例如，可以将位移量直接变换为电容、电阻及电感的电容变换器、电阻变换器及电感变换器，能直接把温度变换为电势的热电偶变换器。显然，变换器是传感器不可缺少的重要组成部分。

在实际情况中，由于有一些敏感元件直接就可以输出变换后的电信号，而一些传感器又不包括敏感元件在内，因此常常无法将敏感元件与变换器加以严格区别。

通过本学期的学习让我了解在实际使用中对传感器的选择的要求如下： 1、根据测量对象与测量环境确定传感器的类型

要进行 — 个具体的测量工作,首先要考虑采用何种原理的传感器,这需要分析多方面的因素之后才能确定.因为,即使是测量同一物理量,也有多种原理的传感器可供选用,哪一种原理的传感器更为合适,则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题:量程的大小;被测位置对传感器体积的要求;测量方式为接触式还是非接触式;信号的引出方法,有线或是非接触测量;传感器的来源,国产还是进口,价格能否承受,还是自行研制.在考虑上述问题之后就能确定选用何种类型的传感器,然后再考虑传感器的具体性能指针.2、灵敏度的选择

通常,在传感器的线性范围内,希望传感器的灵敏度越高越好.因为只有灵敏度高时,与被测

量变化对应的输出信号的值才比较大,有利于信号处理.但要注意的是,传感器的灵敏度高,与被测量无关的外界噪声也容易混入,也会被放大系统放大,影响测量精度.因此,要求传感器本身应具有较高的信噪比,尽员减少从外界引入的厂扰信号.传感器的灵敏度是有方向性的.当被测量是单向量,而且对其方向性要求较高,则应选择其它方向灵敏度小的传感器;如果被测量是多维向量,则要求传感器的交叉灵敏度越小越好.3、频率响应特性

传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围,必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件,实际上传感器的响应总有 — 定延迟,希望延迟时间越短越好.传感器的频率响应高,可测的信号频率范围就宽,而由于受到结构特性的影响,机械系统的惯性较大,因有频率低的传感器可测信号的频率较低.在动态测量中,应根据信号的特点(稳态、瞬态、随机等)响应特性,以免产生过火的误差.4、线性范围

传感器的线形范围是指输出与输入成正比的范围.以理论上讲,在此范围内,灵敏度保持定值.传感器的线性范围越宽,则其量程越大,并且能保证一定的测量精度.在选择传感器时,当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求.但实际上,任何传感器都不能保证绝对的线性,其线性度也是相对的.当所要求测量精度比较低时,在一定的范围内,可将非线性误差较小的传感器近似看作线性的,这会给测量带来极大的方便.5、稳定性

传感器使用一段时间后,其性能保持不变化的能力称为稳定性.影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外,主要是传感器的使用环境.因此,要使传感器具有良好的稳定性,传感器必须要有较强的环境适应能力.在选择传感器之前,应对其使用环境进行调查,并根据具体的使用环境选择合适的传感器,或采取适当的措施,减小环境的影响.传感器的稳定性有定量指标,在超过使用期后,在使用前应重新进行标定,以确定传感器的性能是否发生变化.在某些要求传感器能长期使用而又不能轻易更换或标定的场合,所选用的传感器稳定性要求更严格,要能够经受住长时间的考验.6、精度

精度是传感器的一个重要的性能指针,它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节.传感器的精度越高,其价格越昂贵,因此,传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以,不必选得过高.这样就可以在满足同一测量目的的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器.如果测量目的是定性分析的,选用重复精度高的传感器即可,不宜选用绝对量值精度高的;如果是为了定量分析,必须获得精确的测量值,就需选用精度等级能满足要求的传感器.传感器的作用

人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。为适应这种情况，就需要传感器。因此可以说，传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。

新技术革命的到来，世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。

在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。

在基础学科研究中，传感器更具有突出的地位。现代科学技术的发展，进入了许多新领域：例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙，微观上要观察小到 cm的粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到 s的瞬间反应。此外，还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁砀等等。显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破。一些传感器的发展，往往是一些边缘学科开发的先驱。

传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。

由此可见传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用，是十分明显的。世界各国都十分重视这一领域的发展。相信不久的将来，传感器技术将会出现一个飞跃，达到与其重要地位相称的新水平。

目前，全球的传感器市场在不断变化的创新之中呈现出快速增长的趋势。有关专家指出，传感器领域的主要技术将在现有基础上予以延伸和提高，各国将竞相加速新一代传感器的开发和产业化，竞争也将日益激烈。新技术的发展将重新定义未来的传感器市场，比如无线传感器、光纤传感器、智能传感器和金属氧化传感器等新型传感器的出现与市场份额的扩大。

通过对这门课的学习开阔了我的视野，让我了解了以前没有了解的东西。在韩老师的指导下让我明白了学习要有自觉性，要自己积极主动地去学习。

2010年6月28日星期一

07级自动化2班

光电传感器工作原理 篇9

光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。

光电传感器在一般情况下，有三部分构成，它们分为：发送器、接收器和检测电路。

发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管(LED)、激光二极管及红外发射二极管。光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。接收器有光电二极管、光电三极管、光电池组成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。

此外，光电开关的结构元件中还有发射板和光导纤维。

三角反射板是结构牢固的发射装置。它由很小的三角锥体反射材料组成，能够使光束准确地从反射板中返回，具有实用意义。它可以在与光轴0到25的范围改变发射角，使光束几乎是从一根发射线，经过反射后，还是从这根反射线返回。

分类和工作方式

⑴槽型光电传感器

把一个光发射器和一个接收器面对面地装在一个槽的两侧的是槽形光电。发光器能发出红外光或可见光，在无阻情况下光接收器能收到光。但当被检测物体从槽中通过时，光被遮挡，光电开关便动作。输出一个开关控制信号，切断或接通负载电流，从而完成一次控制动作。槽形开关的检测距离因为受整体结构的限制一般只有几厘米。

⑵对射型光电传感器

若把发光器和收光器分离开，就可使检测距离加大。由一个发光器和一个收光器组成的光电开关就称为对射分离式光电开关，简称对射式光电开关。它的检测距离可达几米乃至几十米。使用时把发光器和收光器分别装在检测物通过路径的两侧，检测物通过时阻挡光路，收光器就动作输出一个开关控制信号。

⑶反光板型光电开关

把发光器和收光器装入同一个装置内，在它的前方装一块反光板，利用反射原理完成光电控制作用的称为反光板反射式(或反射镜反射式)光电开关。正常情况下，发光器发出的光被反光板反射回来被收光器收到；一旦光路被检测物挡住，收光器收不到光时，光电开关就动作，输出一个开关控制信号。

⑷扩散反射型光电开关

传感器发展趋势总结 篇10

我国传感器现状及其发展趋势

专 业 测控技术与仪器 班 级 09测控1班 姓 名 刘海营 学 号 4090107112 指导教师 汤小娇 日 期 2012年3月27

我国传感器现状及其发展趋势

摘要

介绍传感器；指出其在我国的发展现状;对其未来发展趋势及途

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径作了探讨。

关键词

传感技术;发展现状;发展趋势

Sensor’s Present Situation and Its Developing Trend in Our Country

ABSTRACT : Introduce transducers； points out the characters of sensor at present in our country;discusses the developing trend and solutions of the sensor.KEY WORDS :

sensor technology;the present state;the trend of development.1 传感器

传感器经常作为自动化产品的一部分，以元件、器件、部件等形式出现在市场上，所以传感器的范围不是很明确。但由于它的功能独特且不可或缺，很受人们重视。

GB7665-87国家标准中规定，传感器（transducer/sensor）的定义为：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，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感受或响应的被测量转换成适于传输和测量的电信号部分。被测量是什么？一般理解为非电量或理解为物理量、化学量、生物量等；可用输出信号是什么？一般也理解为电信号，即模拟量的电压、电流信号（连续量）和离散量的电平变换的开关信号、脉冲信号。现代按照信息理论理解被测量的输出信号应包括多种信息，除上述信号外，还包括声音、图象、味觉、触觉、空间位置等，按照控制理论理解传感器应包括检测以外的识别、检索、侦察、寻找、跟踪、选择拾取、判断等功能。IEC定义传感器是测量系统中将输入变量转换成可供测量信号的一种前置部件。并有人把传感器和传感器系统概念分开，即认为传 感器是传感器系统的敏感元件。更有人把传感器界定为器件（称为传感器件）

传统的以弹性元件、光学元件等为基础的传感器也在向微小型方向发展。传感器产业还与新材料、新工艺、新的制造设备等联系在一起，所以传感器产业是一个产业链，它的

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产品应用市场除军用外，可分为工业与汽车电子产品、通信电子产品、消费电子产品、专用设备四大类。所以，人们把目前兴起的图像传感器（成像技术）、RFID射频识别、纳米材料应用、微型机器人等均纳入传感器市场范围，就不足为怪了。

关于传感器的分类方法很多，而且互相交叉，一般以被测量参数来分米和以测量原理两种分类为主：

被测量参数分类可分为温度、压力、流量、位移、速度、加速度、粘度、湿度等传感器，又除去模拟量以外，还有离散量（开关等）传感器等。

按测量原理分类可分为根据电阻定律的电位计式、应变式传感器，根据变磁阻原理的电感式、差动变压器式、电涡流式传感器，根据半导体理论的半导体力敏、热敏、光敏、气敏等固态传感器。

目前，常用的传感器名称是以上两种的综合，以用途为主，如力敏传感器、热敏传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器、加速度传感器、生物传感器等。近来形成的有光传感器、光电传感器、图像传感器、光纤传感器、多功能传感器、仿生传感器等。目前国内传感器共分10大类，24小类，6，000多个品种，美国约17，000种传感器。传感器现状—产业特点

我国传感器行业虽起步较早,但直到1986 年“七五”开始才正式将传感器技术列入国家重点攻关项目,展开以机械敏、力敏、气敏、温敏、生物敏为主的5 大敏研究。经过十几年的发展,现已形成了一定规模的产业格局,其特点有:

(1)厂商多,上规模的企业少。(2)地区发展不平衡。

(3)品种多,档次不高。目前国内共有主要传感器产品1000 多种,国产敏感元器件950 种,基本涵盖了信息采集的各种领域。但是,水平还处在国际80 年代末或90 年代初的水平。(4)生产研发多以大学和研究所为依托,专业公司少。当然,从80 年代开始发展传感器技术至今,也取得了一些骄人的成绩,虽然规模有限但也给了我们信心,看到前途的光明。

(1)综合实力得到加强

目前全行业职工总数约42 万人,固定资产5 亿多元,共引进50 多条生产线与专用设备。传感器行业产值每年都以(10～15)%的速率增长。

(2)拓宽了开发领域

已经由过去的少数品种扩展到光敏、热敏、力敏、电压敏、磁敏、气敏、湿敏、声敏、射线敏、离子敏、生物敏等各种传感器,以及变送器、二次仪表等多种类、多形式产品,与国

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外研制领域相当。同时形成了近40 个院校、研究所的骨干科研队伍。

(3)扩大了生产规模

热敏电阻器、ZnO 压敏电阻器、可燃性气体传感器、光电二极管等十几个品种已形成一定规模的生产能力。经过“九五”阶段的努力,已建成敏感技术国家重点实验室,包括南北两部分(北方在北京中科院电子所,南方在上海冶金所)。此外,还建立了传感器国家工程研究中心,并形成了4 个生产基地:

(1)湿敏传感器。主要以中科院新疆物理所和成都715 厂为主,年产量达到2000～3000 万只,有少量出口。

(2)电压敏传感器。主要以西安无线电二厂为主,年产量1000～2000 万只。

(3)集成霍尔开关。南京中旭微电子有限公司(从南京半导体总厂分出),生产能力3000～4000 万只/ 年。

(4)石英谐振称重传感器。深圳清华传感设备有限公司,产值1000 多万元。产品以出口为主。传感器发展方向与途径

3.1 发展方向

(1)向高精度方向发展

随着自动化生产程度的不断提高,对传感器技术的要求也在不断提高,必须研制出具有灵敏度高、精确度高、响应速度快、互换性好的新型传感器以确保生产自动化的可靠性。

(2)向高可靠性、宽温范围发展

传感器的可靠性直接影响到电子设备的性能。研制高可靠性、宽温度范围的传感器将是永久性的方向。大部分传感器的工作范围都在-20 ℃～70 ℃,在军用系统中要求工作温度在-40 ℃～85 ℃,而汽车、锅炉等场合对传感器的温度要求更高,因此发展新兴材料(如陶瓷)的传感器将很有前途。

(3)向微型化发展

以往的传感器由于尺寸大,可以用经典物理知识很好地描述。微传感器敏感元件的尺寸一般为微米级,所以随着传感器的微小型化,量子效应将越来越起支配作用。在将来,把光波和电子波统一在一起的统一波将可以更好地揭示传感器的工作规律。

(4)向模糊识别方向发展

从传感的模式看,微观信息由人工智能完成,感觉信息由神经元完成,宏观信息由模糊识别完成。未来的传感器将突破零维、瞬间的单一量检测方式,在时间上实现广延,空间上实现扩张(三维),检测量实现多元,检测方式实现模糊识别。

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3.2 发展途径

传感器的核心部件是敏感元件,其作用是感受、检测未知量。开发新型传感器,其途径大致有以下几个方面:

(1)采用新材料

由于材料科学的进步,新功能材料的开发将导致新的传感器的出现。半导体材料研究的进展,促进了半导体传感器的迅速发展;光导纤维的问世,产生了各种光纤传感器。

(2)采用新的加工方法

随着生产工艺水平的不断提高,新的加工方法不但使传感器的性能指标得以提高,应用范围得以扩大,还可加工出原有工艺不能制造的

新型传感器。采用集成工艺和激光电阻微调技术,可制成集成温度传感器等。

(3)采用新的原理

随着各相关学科的发展,人们对非电量转化为电学量的认识逐步加深,它们之间新的转换关系必将导致新型传感器的产生。

(4)采用新的构思

许多古老的原理或设计,在巧妙的构思下可以产生出新的传感器。对热敏感的热敏电阻可做成温度传感器。也可把酶固定在电阻表面,用来检测酶反应中产生的热量,根据酶反应的专一性,就可测定酶的底物的含量,从而做成各种酶热敏电阻生物传感器。

参考文献:

[1 ] 冯冠平,陆懋荣.传感器技术的发展与展望