传感器论文

传感器论文（共13篇）

传感器论文 篇1

称重传感器介绍国内传感器厂商迎突破

称重传感器介绍国内传感器厂商迎突破

随着我们国家的科学技术越来越强劲，我们的工业技术也也越来越厉害，其中我国企业在传感器高端领域(如红外传感器、速度传感器、加速传感器、GIS传感器等)已经突破了技术门槛，伴随消费电子和物联网行业的高速发展，有望迎来高成长。国内相关公司包括汉威电子、华工科技、苏州固锝、歌尔声学等。

汉威电子从事气体传感器研究生产已有二十年的历史，是国内从事气体传感器研究、生产的最早厂家。公司拥有从气体传感器-气体检测仪器仪表-气体检测控制系统的完整产业链，拥有年产65万套气体检测仪器仪表和280万支气体传感器的生产能力，而且产业链各环节已经形成了良性循环，为公司建立行业领先地位提供根本保证。2012年公司在传感器、智能仪器仪表、监控系统三大产业领域已完成及正在开发的新产品及产品升级改进共计30余项，包括由工信部批复的国家电子信息产业发展基金项目“基于双光路气体探测技术的煤矿安全监控系统”和国家物联网发展专项“微型智能半导体气体传感器”，以及由国家发改委批复的国家物联网技术研发及产业化专项“电化学式气体探测智能终端关键技术研发及产业化项目”。高性能热释电红外探测器、用于疾病诊断的电化学气体传感器、激光原理燃气检漏设备、激光原理工业气体检测仪、湿度传感器在2012年下半年分别投产。

传感器论文 篇2

奥地利微电子公司日前宣布推出新的磁性位置传感器系列, 新产品具有突破性技术, 能对高速旋转的车轮进行极其准确的角度测量。

新的“47系列”位置传感器包括具有DAEC™ (动态角度误差补偿) 功能的AS5047D、AS5147、AS5247三款产品。

这种高度精确的测量表现得益于芯片内拥有的DAEC™技术, 该技术的独特算法可在内部执行误差补偿并自动对转速变化进行反应。传统磁性旋转位置传感器芯片需要将其嵌入式磁性元件中磁场强度的原始测量信息转换为数字角度测量结果, 由此导致传播延迟 (通常为100-200µs) 。在延迟期间, 由于离心器的角位移发生变化, 当数字输出时, 其实际位置与传感器所测量的位置将会产生误差。

物联网基石:传感器和传感网 篇3

北京传感器产业

处于培育期

传感器技术是一门涉及物理学、化学、生物学、材料科学、电子学以及通信与网络技术等多学科交叉的高新技术，其产业发展具有自身独特的规律：一是“基础、应用两头依附”；二是“技术、投资两个密集”；三是“产品、产业领域分散”。

我国传感器企业在设计、关键工艺、可靠性、产品开发等方面均有不同程度的突破和创新，尤其在敏感元件和传感器制造技术领域有了长足进步，并形成了40项国家标准和15项行业标准。但总体上看，我国与发达国家相比有较大技术差距，处于国际上世纪90年代水平。主要表现在三个方面：一是高端传感器被国外垄断、中低端传感器敏感芯片主要依赖进口；二是缺乏强有力的传感器产业化共性技术平台支撑，传感器敏感芯片、封装技术和测试技术批产能力较差；三是智能传感器技术水平不足，缺乏标准和互通性。

据不完全统计，在传感器及物联网相关领域，北京市拥有京仪、时代光电、昆仑海岸等企业151家。其中，新型传感器企业37家，高速、高精度位移传感器及新型数显装置企业两家、生物传感器企业3家，形成了传感器设计、加工、组装、测试等较为完整的传感器产业链。

但在生产制造方面，北京的企业数量和规模都落后于长三角及珠三角地区。在科研方面，以航天704所、中科院各研究所以及清华、北大等大学院系为代表，北京的传感器技术研发和科技成果资源、人才资源是全国最丰富的。

从市场应用来看，北京具有较好的物联网应用示范基础，已在视频监控、智能交通、城市应急管理、食品追溯等重点领域进行了物联网的相关部署，在2008年奥运会和2009年国庆六十周年大庆上实现了多项成功示范应用。

相比于发达国家，北京传感器产业有较大差距，产业仍处于培育期，汽车、城市建设等众多领域中使用的高端芯片及核心技术仍严重依赖进口。

传感网络产业

期待成熟商业模式

传感网系统是一个学科交叉综合的知识高度集成的前沿热点研究领域，正受到各方面的高度关注。目前我国已领先于国际启动了传感网标准化制定工作，初步形成了我国传感网标准体系框架，拥有独立的自主组网技术，并在IPv6、TD网络等多网接入技术方面处于领先地位，形成了相关产品。

北京拥有北邮等全国首屈一指的传感网产业研发优势资源，在核心技术、标准的研发方面领先全国。北京还拥有同方、大唐电信、威讯紫晶等优秀企业，为传感网产业快速发展提供了强大的产业支撑。同时，北京企业还积极参与传感网技术标准制订，推动我国成为国际传感网、物联网标准化的四大主导国之一；全国传感器网络标准工作组秘书处也设在北京。但从产业发展角度来看，成熟商业模式的缺乏是目前制约北京传感网产业发展的核心短板。

从公共管理

到大众需求

从物联网的应用需求来看，物联网传感器及传感网络主要应用在公共管理、行业、个人（大众）市场三大领域。其中，城市应急（事故灾难、自然灾害）、社会安全、资源环境管理、智能城市管理、智能交通、公共卫生是近期公共管理领域的重点细分市场；工业控制、智能建筑、现代精准设施农业、智能物流与食品溯源应用、智能电网（节电）是近期行业应用领域的重点细分市场；个人（大众）应用领域近期的重点细分市场主要包括智能社区、家庭应用。

城市应急预警物联网系统是将城市中各应急信息采集点（包括安防系统、交通系统、气象系统和公安系统）连接在一起的信息处理系统，并根据专家知识库进行预警信息预报，实时通过网络通知城市应急部门，统一指挥公安、武警、交通和医院等部门进行协调行动。传感器在该领域主要应用于：有害气体检测、图像及识别、气象监测、危险源监测等。

其他领域的传感器需求分析如下：

社会安全：国家的大型赛事、活动等对安全有着特殊的要求，通过RFID识别技术和物联网技术的结合，为实时掌握人员进出动态及活动范围提供了保障。

资源环境管理：国际上工业发达的国家都制订了相应的环境保护法规，加强了对环境的控制和监测，我国也不例外。今后环保传感器重点将集中在水质监测、大气污染和工业排污测控等领域。

智能城市管理：传感器在该领域的应用，主要是通过嵌入到公路、桥梁、铁路、公共设施之上，对城市环境、设施、公用事业、城市服务、公民和本地产业等进行感知、分析和管理。

智能交通：传感器在智能交通上的主要应用包括城市交通诱导、城市交通信息采集、公路车辆智能监测记录(卡口)、闯红灯自动记录、固定高清超速监测、交通指挥集成控制等。电子收费、交通安全与自动驾驶、停车管理、交通信息采集和处理系统是近期传感器技术应用的主要场景。

公共卫生：公共卫生领域传感器需求重点为诊治各种疾病的生物和化学传感器、食品发酵与酶传感器。

技术发展需求

技术推动和需求牵引共同决定了未来传感技术的发展趋势，主要包括四个方面：一是微型化，微米甚至纳米级别的微型器件出现，同时带来功耗的降低；二是集成化，即传感器与IC的集成制造技术以及多参量传感器的集成制造技术；三是智能化，即在集成化基础上的更进一步发展，使得信号检测具有一定的智能；四是网络化。

传感网是由许多分布在空间上的智能传感器节点组成的一种自治综合信息系统。网络中的节点采用协同感知与处理的方式，对不同位置的物理或环境状况（比如温度、湿度、光照度、声音、振动、压力、移动）进行监控。目前推动传感器网络产业发展的厂商可分为三大阵营，即ZigBee、Z-Wave和Insteon。最大的产业阵营是ZigBee Alliance，其ZigBee技术主要基于IEEE802.15.4技术规范发展而成，针对链接层、网络层与应用层等各项协定开发出开放式全面产品。

由于ZigBee技术持开放性标准，个别厂商的产品只须符合ZigBee Alliance制订的Zigbee通信协议标准，即可快速完成互通测试，便于各家厂商开发多用途的应用产品，满足住宅、办公大楼、区域环境等领域的自动化、控制与监测功能需求，因此WSN产业厂商以支持ZigBee技术的厂商为多。未来，上述三大无线传感技术在一段时期内仍将是传感网络产业的主导标准。

健康发展需统筹规划

第一，加强统一的宏观管理和协调规划，为产业持续提升提供政策保障。 通过政府引导、产业的合理布局以及相关产业政策的制定，积极落实产业技术路线图研究成果，加强产业示范，重点实施8个产业化示范项目，和13个应用示范项目（见图1），保障物联网产业良性、可持续发展。

第二，推动建设共性技术平台，为大规模产业化提供支撑。 针对产业化面临的共性技术问题，建设共性技术平台、产业化测试平台。通过支持公共技术平台的建设，扶持产品研发、测试，解决关键技术研发与科研成果转化问题，提升整体的产业化水平。

第三，通过“产、学、研、用”联合开展创新产品研发，完善产业链，提升产业竞争力。积极支持企业突破物联网核心技术，研发具有创新性的新产品和新装备。通过技术攻关、应用示范和产业化等各类专项运作，完善产业链和产业体系的建设，促进产业升级。

第四，大力支持国际标准、国家标准以及行业标准的制定。支持企业开展物联网技术协同创新，引导企业、产业联盟或协会组织参与制定相关技术的国际标准、国内标准、行业标准。

传感器尺寸 篇4

传感器尺寸越大，感光面积越大，成像效果越好，1/1.8英寸的300万像素相机效果通常好于1/2.7英寸的400万像素相机(后者的感光面积只有前者的55%)，

而相同尺寸的传感器像素增加固然是件好事，但这也会导致单个像素的感光面积缩小，有曝光不足的可能。传感器尺寸较大的数码相机，价格也较高。感光器件的大小直接影响数码相机的体积重量。超薄、超轻的数码相机一般传感器尺寸也小，而越专业的数码相机，传感器尺寸也越大。

传感器实验教案 篇5

一、实验目的：了解开关式霍尔传感器测转速的应用

二、基本原理：开关式霍尔传感器是线性霍尔元件的输出信号经放大器放大，再经施密特触发器整形成矩形波（开关信号）输出的传感器。开关式霍尔传感器测转速的原理图如图所示：当被测圆盘上装有只磁性体时，圆盘每转一周，磁场变化6次，开关式霍尔传感器就同频率f相应变化输出，再经转速表显示转速n。

三、实验仪器：传感器实验台

四、实验步骤：

1、根据图将霍尔转速传感器安转于霍尔架上，传感器的端面对准转盘上的磁钢并调节升降杆使传感器端面与磁钢之间的间隙大约为2~3mm。

2、将主机箱中的转速调节电源0~24V旋钮调到最小（逆时针方向转到底）后接入电压表（电压表量程切换开关打到20V档）：其它接线按图所是连接（注意霍尔转速传感器的三根引线的序号）：将频频转速表的开关按到转速档。

3、检查接线无误后合上主机箱电源开关，在小于12V范围内（电

压表监测）调节主机箱的转速调节电源（调节电压改变直流电机电驱电压），观察电机转动及转速表的现实情况。

4、从2V开始记录，每增加1V相应电机转速的数据（待电机转速稳定后读取数据）；画出电机的V-n（电机电驱电压与电机转速的关系）特性曲线，实验完毕，关闭电源。

五、思考题：

利用开关式霍尔传感器测转速时被测对象要满足什么条件？

实验二

磁电式传感器测转速实验

一、实验目的：了解磁电式测量转速的原理。

二、基本原理：磁电传感器是一种将被测物理量转化成为感应电势的传感器，也称为电 动式传感器。根据电磁感应定律，一个匝数为N的线圈在磁场中切割磁力线时穿过线圈的磁通量发生变化，线圈两端就会产生感应电势，线圈中感应电势为：eNddBNS。在线圈匝数一定的情况下，感应电势的大小与穿过该线圈的磁dtdt通变化率成正比。当传感器的线圈匝数和永久磁钢选定（即磁场强度已定）后，使穿过线圈的磁通量发生变化的方法有两种：一种是让线圈和磁力线作相对运动，即利用线圈切割磁力线而使线圈产生感应电势；另一种则是把线圈和磁钢部固定，靠衔铁运动来改变磁路中的磁阻，从而改变通过线圈的磁通。因此，磁电式传感器可分为两大类型：动磁式及可动衔铁式（即可变磁阻式）。本实验应用动磁式磁电传感器，实验原理框图如图20-1所示。当转动盘上嵌入6个磁钢时，转动盘每转一周磁电传感器感应电势e产生6次的变化，感应电势e通过放大，整形由频率表显示f，转速n=10f。

三、需用器件与单元：

0~24V直流稳压电源、电压表、频频/转速表；磁电式传感器、转动源。

四、实验步骤：

磁电式转速传感器测速试验除了传感器不用接电源外（传感器探头中心与转盘磁钢 对准），其它完全与开关式霍尔传感器测转速原理相同；请按图20-2示意按装、接线并按照实验九中的步骤做实验。实验完毕，关闭电源。

五、思考题：

磁电式转速传感器测很低的转速时会降低精度，甚至不能测量。如何创造条件保证磁电式转速传感器正常测转速？能说明理由吗？

实验三

光纤位移传感器

一、实验目的：了解光纤位移传感器的工作原理和性能。

二、基本原理：光纤传感器是利用光纤的特性研制而成的传感器。光纤具有很多优异的性能，例如：抗电磁干扰和原子辐射的性能，径细、质软、重量轻的机械性能，绝缘、无感应的电气性能，耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能耐等，它还能够在人达不到的地方（如高温区），或者对人有害的地区（如核辐射区），起到人的耳目作用，而且还能超越人的生理界限，接受人的感官所感受不到的外界信息。

光纤传感器主要分为两种：功能型光纤传感器及肺功能型光纤传感器（也称为物性性和结构型）。功能型光纤传感利用对外界信息具有敏感能力和检测功能的光纤，构成“传”和“感”合为一体的传感器。这里光纤不仅起传光的作用，而且还起敏感作用。工作时利用检测量去改变描述光束的一些基本参数，如光的强度、相位、偏振、频率等，它们的改变反应了被测量的变化。由于对光信号的检测通常使用光电二极管等光电元件，所以光的那些参数的变化，最终都要被光接受器接受并被转化成强度及相位的变化。这些变化信号处理后，就可得到被测的物理量。应用光纤传感器的这种特性可以实现力，压力、温度等物理参数的测量。非功能型光纤传感器主要是利用光纤对光的传输作用，由其它敏感元件与光纤信息传输同路组成测试系统，光纤在此仅起传输作用。

本实验采用的是传光型光纤传感器，它由两束光纤混合后，组成Y形光纤，半圆分布即双D分布，一束光纤端部与光源相接发射光束，另一束端部与光电转换器相接接受光束。两光束混合后的端部是工作端亦称探头，它与被测物体相距d,由光源发出的光纤传到端部出射后再经被测体放射回来，另一束光纤接收光信号由光电器转换器转化成电量，如图26-1。

传光型光纤传感器位移量测是根据传送光纤的光场与受讯光纤交叉地方视景做决定。当光纤探头与被测物体接触或零间隙时（d=0），则全部传输光量直接被反射至传输光纤。没有提供光给接收端之光纤，输出讯号便增大，当探头与被测物之距离增加时，接受端之光纤接受之光量也越多，输出讯号便增大，当探头与被测物之距离增加到一定值时，接受端光纤全部被照明为止，此时也被称之为“光峰值”。达到光峰值后，探针与被测物之距离继续增加时，将造成放射光扩散或超过接收端接收视野。使得输出信号与量测距离成反比例关系。如图26-2曲线所示，一般都选用线性范围较好的前坡为测试区域。

三、器件与单元：

直流稳压电源、万用电表、Y型光纤传感器、测微头、反射面（抛光铁圆片）

四、实验步骤：

1、观察光纤结构，两根多模光纤组成Y型位移传感器，将两根光纤尾部端面（包括铁部）对准自然光照射，观察探头端面现象，当其中一根光纤的尾部端面用不透光纸挡住时，在探头端观察半圆双D型结构。

油压传感器介绍 篇6

装载机/铲车是在底盘的前方铰装由动臂、连杆机构和装载斗组成的工作装置，在行进中铲装、运送、卸载和平整作业的自走式土方机械。若换装相应的工作装置，还可以进行推土、起重、装卸木料及钢材等作业，是一种用途十分广泛的工程机械。

前 言

一、装载机的特点和称重计量

装载机自重大,轴距短,且始终处于流动作业状态,难以用固定位置的衡器对它所载货物进行称量,否则会影响工作效率,因此,寻找一种使其在工作过程中完成对货物称重的方法,才能较好地解决这一问题.一般来说,对货物计量的准确度要求越高越好，称重误差一般要求0.1%～0.5%左右。

装载机进行散堆货物装载时，初期采用测比重画线估算的方法来计算所装货物的重量，此法存在着误差大、随机性大、不便管理等特点。多装，会造成直接经济损失和超载运输；少装欠载，则会降低运输效能，损害客户利益。同时，因装载机无称量装置而使物料装卸还必须依赖于汽车转运过秤或使用地磅，装卸效率低下费用也很高。

随着铁路、汽车、港口、码头等物流装卸业的发展，装载上货效率、安全性和准确性的要求越来越高。需要一种先进的装载机称重系统来实现装载过程中对货物的自动准确计量，对于加强装载作业管理，防止超载和欠载，提高装卸作业效率和效益，保证车辆运输的安全性有着显著的实效。

二、称重系统介绍

工作原理：

装载机称重系统一般分为两个部份，信号采集部分和信号处理及显示部分。信号采集部分一般通过传感器或者变送器实现，信号采集的准确程度对装载机的称量的准确度至关重要。

1、静态称重系统

常用于对现有装载机或铲车的改装，由于现场没有适当的称量设备，而用户又需要进行计量以进行贸易结算时，鉴于用户对改装成本的需求，通常会选用静态计量方式。

静态计量称重设备组成：压力传感器（1个或2个，视精度要求而定）+普通称重显示仪表（必要时可选配打印机）+安装附件（引压管或过程接口等）。

静态称量的一般特点：

1）、每次称量时，称重斗的位置要求一致，以保证称量的准确性，从而影响了称重效率；2）、设备功能较少，许多工作需要手工协助完成，如记录、计算等；

3）、适用于短期作业场所，不需要大量的数据处理；

4）、成本低，对一些个体经营单位或小单位比较适合；

5）、涉及的参数少，安装调试比较方便。

2、动态称重系统

对车站、港口等大型单位的装载计量，应选择动态称重系统，以满足快速、连续计量与大量数据管理的需求。

动态计量称重设备主要包括：压力传感器（2只）+动态控制仪表（带打印功能）+安装附件。

动态计量称重设备的主要功能特点：

1）、累计装载，重量设定、显示和超重报警功能；

2）、单斗重量称重和累计、显示功能；

3）、货车车型选择或输入功能，货车车号录入功能；

4）、操作者、装载机编号和装车站代号输入功能；

5）、作业时间(年,月,日,时,分)记录功能；

6）、作业基本数据存储、打印与查询功能；

7）、采用动态采样和模糊算法,实现动态标定和动态称量,无须停斗,举升过程中自动称重；

8）、使用装载机电源供电。

9）、采用双液压传感器及高精度A/D转换器，精度更高。

10）、可设置自动置零或手动置零。

三、适用范围

适用于装载机（包括铲车）自动称重计量、超载保护、工作量管理等。可称量煤或焦炭﹑有色矿﹑土方﹑花岗或大理石﹑砂子﹑碎石砖﹑工业及民用垃圾、挖掘材料及建筑添加料 等。应用场所：矿山、车站、港口、码头、工厂、货场等轮式装载机。

四、传感器的选择

根据装载机的作业特点，信号采集部分一般有称重传感器、压力（油压）传感器、压力（油压）变送器三种，需要强调一点的是传感器防过载、抗震动、绝缘性、抗干扰等性能要 比较好。

A> 称重传感器

一般是用传感器代替销轴使用同时达到称量的目的。该方案对传感器的结构设计和安装尺寸精度要求较高，所以在实际作业中经常会出现精度低、安装更换不方便等不良现象，甚至会出现安全事故，所以没有得到推广使用。

B> 压力（油压）传感器，通过液体压力转换为装载斗的重量来完成称重作业，它改装方便快捷，设备的测量精度相对使用称重传感器大大提高，安全性能得到了保证。

C>压力（油压）变送器

传感器输出的是mV信号，而小信号在传输和处理的时候容易受到干扰，折算出来的重量容易引起误差，对显示部分的要求比较高，在对称重精度要求比较高的系统中使用比较困难。变送器很好的解决了这些问题，它抗干扰能力强、输

出信号大（一般为4~20mA或者0-10VDC、0-5VDC），这样对信号处理部分和显示部分要求大大降低，称重系统的准确度也相应增强。

下面介绍两种适用于装载机或铲车称重装置的压力传感器、变送器：(该产品已在艾驰商城上面进行推广。)

A1、溅射薄膜压力传感器（PPM-216A）

本产品采用溅射薄膜技术并结合装载机称重系统的特点设计，主要通过测量装载机油压进而转换成重量信号。

1）、该产品的主要特点：

a、体积小、重量轻，可直接过程安装；

b、精度高、长期稳定性好；

c、抗震动、冲击、过载能力好；

传感器论文 篇7

光栅传感器基本结构及原理

光栅传感器的作用是能够实现精密测量, 其测量原理建立在莫尔条纹的基础上。由于光的干涉效应, 将等栅距的两块光栅以微小夹角重叠在一起, 可以看到在近似垂直栅线方向上出现明暗相间的条纹, 称为莫尔条纹, 如图1所示:B为莫尔条纹间距, W为光栅间距:

光栅线夹角θ小, 莫尔条纹宽带B越大, 相当于把W放大了1/θ倍, 大大的提高了测量灵敏度, 也方便了光电元件的放置。

本文利用长光栅的位移传感器, 借助CCD (电荷耦合器件) 图像传感器代替传统的硅光电池检测莫尔条纹, 完成了信号的细分, 并实现对位移和角度的高精度测量。因此, 若利用光栅精密测量位移或角度, 可利用光电元件测出莫尔条纹的移动, 通过脉冲计数得到度量。

测量系统结构及工作方式

以位移测量为例, 通常光栅传感器是由光路系统、一对光栅副、与指示光栅相对位置固定的光电接收元件、整形细分电路组成。当光栅副中任一光栅沿垂直于刻线方向移动时, 莫尔条纹就会沿近似垂直于光栅移动的方向运动。当光栅移动一个栅距时, 莫尔条纹就移动一个条纹间隔B。光电接收元件将莫尔条纹的明暗强弱变化转换为电量输出。该正弦波经整形为方波, 在一个完整的光栅测量系统中, 后级电路 (往往是以单片机为核心) 接收该信号后, 根据两路或多路信号的时序关系判别运动方向, 并根据方波个数判断位移。

光栅数字传感器的测量分辨率等于一个栅距。但是, 在精密检测中常常需要测量比栅距更小的位移量, 为了提高分辨率, 可以采用两种方法实现:1) 增加刻线密度来减小栅距, 但是这种方法受光栅刻线工艺的限制。2) 采用细分技术, 在莫尔条纹变化一周期时, 不只输出一个脉冲, 而是输出若干个脉冲, 以减小脉冲当量, 提高分辨力。细分的方法有多种, 如直接细分、电桥细分、锁相细分、调制信号细分和软件细分等。下面介绍论文采用的4倍直接细分的信号处理过程。

根据莫尔条纹的性质, 光电元件产生的信号近似为正弦波。A、B为两个光电元件, 使A、B的位置相距1/4B那么A、B输出的正弦信号相位差π/2, 如图2所示。设莫尔条纹移动方向为从A到B。A领先Bπ/2, A、B两路信号经整形后变为方波, 以1/4个周期为单位时间, 则在一个周期内的4个单位时间内, A依次为1、1、0、0, B依次为0、1、1、0, AB代表的二进制数为10, 11, 01、00, 即光栅移动一个栅距内, 可以得到4组信号, 根据不同的信号值从而将位移确定在1/4个栅距内, 实现了4倍细分。同时根据AB代表的系列值可以判断移动方向。

CCD图像传感器在光栅传感器中的应用

图像传感器的选用

根据以上对光栅传感器的剖析, 可以看出要想提高对莫尔条纹的细分精度, 可以采用提高光栅线的密度或放置更多路光敏元件实现对信号更高倍的细分的方法。但是由于工艺上的难度成本上的限制, 不可能无限制地提高光栅线的密度, 目前较普遍的是1mm 50～100线。也不可能精确地在保证一定的相位差下放置多路光敏元件。所以从以上两点入手试图改进光栅传感器的精度意义不大。目前的光栅传感器一般采用硅光电池, 再配以相应的后续电路完成信号处理。所以考虑采用新的图像探测器件来取代传统的光电池是另一种值得考虑的方法。

CCD图像传感器与互补金属氧化物半导体 (CMOS) 图像传感器目前已经得到大量而广泛的应用。CCD图像传感器和CMOS图像传感器都基于硅半导体材料, 但由于工作机理和结构的不同, 这两种传感器在性能上存在着很大的区别, 主要体现在集成度、读出方式、功耗、动态范围、灵敏度和价格上。虽然CMOS图像传感器的生产过程较简单、成本较低、功耗较小, 但其具有信噪比低、宽动态范小、电荷转换效率低和输出图像质量低的缺点, 而CCD图像传感器的最大优点是信噪比高、灵敏度和动态范围大、电荷转换效率高和输出图像质量高。综合以上特点, 对于光栅传感器的应用来说, CCD更适于对精度和灵敏度要求较高的莫尔条纹的检测。

CCD图像传感器的功能是把二维图像光学信号转变成一维视频信号或数字信号。从结构上分为线阵CCD和面阵CCD两大类, 从受光方式分为正面光照和背面光照两种。线阵CCD有单沟道和双沟道两种信号读出方式, 其中双沟道信号读出方式的信号转移效率高。面阵CCD的结构复杂, 常见的有帧转移 (FT) CCD、全帧转移 (FFT) CCD、隔列内线转移 (IIT) CCD、帧内线转移 (FIT) CCD、累进扫描内线转移 (PSIT) CCD等。如以帧转移 (FT) CCD面阵, CCD由成像区 (光敏区) 、暂存区和水平读出寄存器三部分构成。每个成像单元称为一个像素。假定有M个转移沟道, 每个沟道有N个成像单元, 那么整个成像区共有M×N个像素。暂存区的结构和单元数与成像区相同, 暂存区与水平读出寄存器均作遮光处理。工作时, 图像经物镜成像到光敏区, 光敏区上面的电极加有适当的偏压时, 光生电荷被收集到电极下方的势阱里, 这样就将光学图像变成了电荷包图像。当光积分周期结束时, 加到成像区和暂存区电极上的时钟脉冲使所有收集到的信号电荷迅速转移到暂存区中, 然后经由水平读出寄存器, 在时钟脉冲控制下, 经输出级逐行输出一帧信息。在第一帧读出的同时, 第二帧信息通过光积分又收集到势阱中。这样可以一帧一帧连续地读出。

系统设计

下面采用C C D图像传感器FTF4052M芯片实现对莫尔条纹的检测。DALSA公司的FTF4052M型CCD是一款全帧型CCD图像传感器, 具有22M像素 (4008×5334) 的超大分辨率全帧CCD图像传感器, 内部功能结构如图3所示。

图3中, 芯片在结构上分为3部分:⒈中间最大的区域为光敏区, 即光积分区域。每个光敏单元都有在行列方向上的地址, 行选通逻辑和列选通逻辑共同选定某光敏单元, 考虑到各像敏单元的偏置电压不均匀, 使用增益控制和平衡控制等辅助电路对信号进行校正。特别是对于处于莫尔条纹光强波谷处的像敏单元, 其信号是微弱的, 此时该校正是很必要的。⒉上下两部分为两个输出寄存器。将光积分生成的电荷水平转移到4个角的输出放大器, 输出放大器将光生电荷形成的电压信号放大并转移出CCD。C1、C2、C3为水平像素转移寄存器的时钟信号。A1、A2、A3、A4为垂直行驱动时钟信号。⒊TG是光敏区与输出寄存器之间的隔栅;OG是输出栅;SG是输出栅之前的最后一个栅;RG是输出放大器。该芯片的最大特点是将光敏区生成的图像分成W、X、Y、Z四个对称的象限, 每个象限的电荷可以以不同的方向转移, 通过四个输出端同时输出, 有效地提高了帧速率, 单端输出的帧速率为1FPS, 而四端同时输出就可以达到3.6FPSs。工作时, 莫尔条纹投射在CCD图像传感器表面, 莫尔条纹沿X轴向左或向右平移, 产生明显的莫尔条纹光强分布。

由于CCD图像传感器的同一列像元从上至下的光强分布是一致的, 莫尔条纹的光强分布只是体现在行方向上, 所以无需进行逐行扫描, 只需考察一行上的像元信号即可分析莫尔条纹的移动情况, 这样大大降低了信号处理任务。图4代表莫尔条纹在一行像敏单元上的光强分布, X轴为莫尔条纹移动方向, Y轴表示光强的大小。莫尔条纹在各行分布一致的情况仅仅是理想的情况, 实际上由于光栅线质量, 光栅间隙等工艺因素的影响, 各行情况会略有差别, 所以可以考虑选择不同位置的几行, 考察其光强分布情况, 避免信号质量差时过大的单行误差, 达到降低误差的目的。

FTF4052M和光栅传感器、DSP、MCU和PC组成测量系统时, 系统工作原理框图如图5。

系统上电后, C C D图像传感器初始化, 根据相关寄存器值控制有关参数, 确定采集图像的窗口位置、大小和工作模式;MCU通过对FTF4052M芯片发出时钟信号指令、以及对FTF4052M芯片进行时序控制, 来完成参数的配置;系统配置完后, FTF4052M芯片开始对莫尔条纹信号进行采集, 并输出同步信号给MCU, 其包括垂直同步信号、水平同步信号、数据同步信号, 判别一帧图像数据的开始和结束;DSP发出读信号请求后, MCU根据同步信号决定是否开始数据采集;采集的数据被送至RAM;DSP接收到READY信号后开始采集数据并处理;数据最终被送往PC进行处理, 得出测量结果。

结论

从信号处理的角度来说, 最简单的方法就是通过调整光栅夹角, 使莫尔条纹间隔B和CCD图像传感器最大感知图像的行方向长度一致, 设其为L。该方向有n个像素, 将L分为n份, 即细分倍数达到n倍, 对位移的分辨精度达到了W/n (以FTF4052M为例, 其分辨率为1312×1036) 。设光栅线密度为1 0 0线/m m, W=0.01mm, 故位移分辨精度为:W/n=0.01/1312≈7nm。考虑到光栅线质量问题等, 该理论值并不代表整个传感器在实际测量中能达到的精度。但经过实测, 采用CCD图像传感器对莫尔条纹的分辨精度远远高于采用传统的硅光电池和整形细分电路等对莫尔条纹的分辨精度。并且, 随着集成电路技术的提高, CCD图像传感器的性能指标也在不断的改善, 对莫尔条纹的分辨率将不断提高, 满足光栅传感器现在和未来的高精度、高分辨率等测量需求将绰绰有余, 理论上, 若提供的莫尔条纹信号质量足够高, 则可以实现纳米级的测量精度。

摘要：本文基于光栅传感器, 提出借助CCD图像传感器代替传统的硅光电池对莫尔条纹进行检测, 完成了信号的细分, 并以位移的测量为例, 实现了对位移的高精度测量。

关键词：CCD图像传感器,光栅传感器,莫尔条纹,细分,高精度测量

参考文献

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[2]万峰, 范世福.以c8051F020为核心的CCD驱动与采集系统的设计[J].光学精密工程, 2005 (S1)

[3]盛翠霞, 张涛, 纪晶, 等.高分辨率CCD芯片FTF4052M的驱动系统设计.光学精密工程, 2007 (4)

[4]陈学飞, 汶德胜, 王华.基于CPLD的面阵CCD图像传感器驱动时序发生器设计.电子器件, 2007 (3)

霍尔传感器问答 篇8

将霍尔元件、放大器、温度补偿电路及稳压电源等做在一个芯片上称之为集成霍尔传感器(简称霍尔传感器)。霍尔传感器分为线性型和开关型两大类。

线性型霍尔传感器的输出电压与外加磁场强度呈线性关系。UGN-3501T(或HP503)的结构框图、图形符号及外形如图1所示。3501有两种后缀，T型厚度为2.03mm，U型为1.54mm。线性型霍尔传感器尺寸小、频响宽、动态特性好，而且在±0.15T范围内有较好的线性度。因此可以广泛应用在测量、自动控制等领域。

开关型霍尔传感器的特点：当有磁场作用在传感器上时，根据霍尔效应原理，霍尔元件输出霍尔电压，经放大后，输出高电平，这种状态人们称它为“开状态”。当磁场减弱时，霍尔元件输出电压很小，此时输出低电压，这种状态称之为“关状态”。这样，一次磁场强度的变化，就使传感器完成了一次开关动作。开关型霍尔传感器内部结构及图形符号，如图2所示。

开关型霍尔传感器的应用范围较广，这是因为传感器输出电流可达几十毫安，可直接带动小型继电器。因此，用继电器就可以在各种装置中起到控制作用了。

2 如何检测和应用线性型霍尔传感器？

线性型霍尔传感器有单端输出(三个引脚)和双端输出的(4或8个引脚)两种，如图3所示。

线性型霍尔传感器的典型产品见表1。

测试线性型霍尔传感器的好坏可以按图3搭接一个测试电路，以三端引脚的3503U(电动自行车上调速用)为例。

在图4中，电源电压为直流6V，测试电表为UT60E数字万用表(拨在 档)，测试时，用一个条形磁铁，S极逐渐靠近霍尔传感器有型号标志的一面，数字万用表的电压应逐步升高，可由静态时的3.2V上升至3.5V。如果同时用一块N极的磁铁靠近传感器无字的一面，数字万用表电压可达到4V以上。而且电压的升高是随着磁铁的靠近，逐渐增加的(线性关系)。有上述变化的线性型霍尔传感器就是好的。

线性型霍尔传感器的应用范围很广，下面仅介绍两种类型的具体应用，如图5和图6所示。

3 开关型霍尔传感器可控制哪些元器件？

开关型霍尔传感器可直接控制发光二极管，如图7(a)所示，平时发光二极管不亮，但磁铁靠近霍尔传感器时，发光二极管发光。

开关型霍尔传感器还可以通过晶体管再去控制发光二极管，如图7(b)所示，平时发光二极管发光，当磁铁靠近霍尔传感器时，发光二极管睛灭。

开关型霍尔传感器还可以通过晶体管控制继电器的通断，如图7(c)所示。平时继电器不吸合，当磁铁靠近霍尔传感器时，继电器吸合。继电器的吸合电压应等于或略小于电源电压的数值。

开关型霍尔传感器还可以驱动双向晶闸管带动220V灯泡等负载，如图7(d)所示。平时双向晶闸管不导通，当磁铁靠近霍尔传感器时，双向晶闸管导通，灯泡亮，但当磁铁离开霍尔传感器时，双向晶闸管关断，灯泡就灭了。如果想让磁铁离开霍尔传感器，双向晶闸管不关断，灯泡不灭，可以用双稳态输出(带锁存)的H1300开关型霍尔传感器代替A3144。代替后，当磁铁的S极靠近H1300有型号标志的一面时，双向晶闸管导通，且在磁铁离开后维持导通，只有当磁铁的N极再靠近霍尔传感器有型号标志的一面时，双向晶闸管才关断。

开关型霍尔传感器还可以控制反相器输出端高低电平的变化，如图7(e)和7(f)所示。平时反相器输出为低电平，当磁铁靠近霍尔传感器时，反相器输出变为高电平。霍尔传感器可以直接控制TTL型或CMOS型的反相器或其他数字集成电路。

传感器原理期末复习 篇9

名词

1.迟滞

2.分辨率

3.重复性

4.间接测量

5.不等精度测量分辨力

6.静态误差

7.重复性

8.直接测量

9.等精度测量

10.电容式传感器

11.线性度

12.静特性的主要技术指标为

13.动态特性是

14.传感器的三个组成环节

简答

1.请写出金属电阻应变效应的全微分方程，并解释其物理意义

2.什么是横向效应

3.形成零点残余电压的原因及减小其影响的方法是什么

4.电容式传感器的特点

5.什么是霍尔效应

6.光电倍增管如何起放大作用

7.热电偶中间定律？

8.传感器特性技术指标包括几个方面

9.迟滞是指什么

10.光电式传感器的原理

11.什么是逆压电效应

12.产生机械滞后的原因是什么

计算

1.已知材料A与材料C的热电动势为13.967mv,材料B与材料C的热电动势为8.345mv，用参考电极定律求材料A与B的热电动势

2.变面积型圆柱（单组式）电容式传感器，两极板互盖长度为1mm，可动极筒外径9.8mm，定极筒内径10mm，极筒间介质为空气ε=8.25*1012F/m，求C?

实例

压力传感器常见故障 篇10

【关键词】传感器；变送器；区别；故障

当今社会是信息化的时代，人们的社会活动主要依靠对信息资源的开发、获取、传输与处理。传感器是现代科学的中枢神经系统，是获取自然领域中信息的主要途径与手段之一。它是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受与检出功能，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。

一、什么是传感器

随着科学技术的不断发展和进步，有很多的技术词汇的含义发生了变化，以至于时常令人产生误解。其中传感器就是一个很好例子。目前人们说的传感器是由是转换元件和敏感元件两个部分组成。其中转换元件是指传感器中将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分；敏感元件是指传感器中能够直接感受或响应被测量的部分。由于传感器的输出的通常都是十分微弱的信号，因此需要将其调制与放大。但随着科学技术的不短发展，人们又将这部分电路及电源等电路也一起装在传感器内部。这样，传感器就可以输出便于处理和传输的可用信号了。而在以往技术相对而言较落后的情况下，所谓的传感器是指的敏感元件，而变送器则是转换元件。

二、如何辨别变送器和传感器

传感器通常由敏感元件和转换元件组成，是能够检测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的总称。当传感器的输出为规定的标准信号时，则是变送器。将物理信号转换为电信号的器件称之为传感器，而将非标准电信号转换为标准电信号的仪器称之为变送器。一次仪表指的是现场测量仪表或基地控制表，二次仪表指利用一次表信号完成其他功能。

变送器和传感器共同构成自动控制的监测信号源。不同的传感器和相应的变送器组合在一起可以满足不同物理量的需求。传感器采集到的微弱的电信号是由变送器来放大，将信号放大后以便于转送或启动控制元件。传感器把非电物理量转换成电信号并把这些信号直接传送到变送器。还有一种变送器是将液位传感器里下部的水和上部蒸汽的冷凝水通过仪表管送到变送器的波纹管两侧，以波纹管两侧的差压带动机械放大装置用指针指示水位的一种远方仪表。此外，还有把电气模拟量变换成数字量的也可以叫变送器。

三、压力传感器及变送器容易出现的故障

压力传感器及变送器容易出现的故障主要有以下几种：第一种是压力上去，变送器输也上不去。此种情况，先应检查压力接口是否漏气或者被堵住，如果确认不是，检查接线方式和检查电源，如电源正常则进行简单加压看输出是否变化，或者察看传感器零位是否有输出，若无变化则传感器已损坏，可能是仪表损坏或者整个系统的其他环节的问题；第二种是加压变送器输出不变化，再加压变送器输出突然变化，泄压变送器零位回不去，很有可能是压力传感器密封圈的问题。常见的是由于密封圈规格原因，传感器拧紧之后密封圈被压缩到传感器引压口里面堵塞传感器，加压时压力介质进不去，但在压力大时突然冲开密封圈，压力传感器受到压力而变化。排除这种故障的最佳方法是将传感器卸下，直接察看零位是否正常，若零位正常可更换密封圈再试；第三种是变送器输出信号不稳。这种故障有肯是压力源的问题。压力源本身是一个不稳定的压力，很有可能是仪表或压力传感器抗干扰能力不强、传感器本身振动很厉害和传感器故障；第四种是变送器与指针式压力表对照偏差大。出现偏差是正常的现象，确认正常的偏差范围即可；最后一种易出现的故障是微差压变送器安装位置对零位输出的影响。微差压变送器由于其测量范围很小，变送器中传感元件会影响到微差压变送器的输出。安装时应使变送器的压力敏感件轴向垂直于重力方向，安装固定后调整变送器零位到标准值。

四、压力传感器、变送器使用过程中应注意的事项及维护

1．在使用过程中应注意的事项。变送器在工艺管道上正确的安装位置与被测介质有关，为获效得最佳的测量果，应注意注意几点情况。第一点是防止变送器与腐蚀性或过热的介质接触；第二点是测量液体压力时，取压口应开在流程管道侧面，以避免沉淀积渣；第三点是防止渣滓在导管内沉积；第四点是测量气体压力时，取压口应开在流程管道顶端，并且变送器也应安装在流程管道上部，以便积累的液体容易注入流程管道中；第五点是测量蒸汽或其它高温介质时，需接加缓冲管（盘管）等冷凝器，不应使变送器的工作温度超过极限；第六点是导压管应安装在温度波动小的地方；第七点是冬季发生冰冻时，按装在室外的变送器必需采取防冻措施，避免引压口内的液体因结冰体积膨胀，导至传感器损坏；第八点是接线时，将电缆穿过防水接头或绕性管并拧紧密封螺帽，以防雨水等通过电缆渗漏进变送器壳体内；第九点是测量液体压力时，变送器的安装位置应避免液体的冲击，以免传感器过压损坏。

2．压力变送器的维护。对压力变送器要求每周检查一次，每个月检验一次，主要是清除仪器内的灰尘，对电器元件认真检查，对输出的电流值要经常校对，压力变送器内部是弱电，一定要同外界强电隔开。

参 考 文 献

多变量传感器 篇11

随着其尖端化的发展,仪器装置通常可以提供不止一个变量。这些测量是随兴的,因为它们不需要任何额外的传感器辅助或者过程渗透。它们仅需要你提供一种提取信息的方式。

多变量方法根据主导变量的需求可分成三类:

修正性测量一大多电子传感器在一定程度上会被多个变量所影响。比如,使用电容或者应变计技术的压力传感器会受到温度的影响。因此,这一装置的传导器会采用自身温度测量并且使用该数据来修正初始读数。由于此次测量是在传导器中进行,所以通常很容易将其提供给控制系统。

采用修正型测量数据所要注意的问题是要确切知道该数据的来源。上述例子中的做法是在必要时进行的用于修正主导变量的,并且完全不会影响到整个过程;它仅反映传导器或者电子装置周围的温度。在使用这类数据之前必须知道该数据的内容。

多重测量一最普通的流量测量法之一,使用一块挡板和差异压力计。虽然会有很多执行变量,但是用基本概念算出的流量是基于已知障碍物两侧的压力的读数。即使流量测量仅需要获得差异压力值,管路压力的测量值也能从中得到。

计算测量一随着传导器电子元件尖端化的发展,为测量好的过程变量添加计算值变得更加简单了。科里奥利流量计使用了该技术,并且能从实际测量出来的三个变量中得到一系列变量。以上这一技术最普通的应用是将科里奥利流量装置读数设定为加仑或者升每分钟。该装置并不直接测量容积,它可以根据质量流量和密度来计算体积。该传导器可以通过设定来提供所有你需要的变量值来作为主导变量。

提取额外数据

大多数装置的设计是通过模拟信号(4-20mA)或者一个数码输出来提供初始读数。但是,如果有更多的信息可用,你当然也会希望能够得到。

只有少数装置会提供多个(通常只有两个)模拟输出。这个途径当然管用,但是需要给每个变量提供一条线路。.

最通常的传输辅助变量的办法是通过主导变量之后的HART信号来进行。如果你使用HART接口或者将HART输入输出端口连接到控制系统的话,就可以得到辅助测量数据并且任意地将它们用作对处理有价值的事情。科里奥利流量计等复杂的装置会让你选择你希望输出模拟信号的端口或被覆盖的端口。在各种类型的HART读数装置中,一些会将辅助变量转译成为适当的工业计量单位在仪表上显示,一些会将辅助变量转换成为第二个或者第三个4-20mA的信号输出到数据传输系统(DCS),一些甚至是得通过无线的方式来获取信息。

如果你使用联网的方式并且有合适的装置,现场总线协议将使多个变量变得非常简单。一些工程单位只需要对现场总线进行最初级的设置就可以得到所有的主导变量和辅助变量,而且,它们将会被同等重要地来进行处理。

气体传感器的发展 篇12

对气体传感器材料的研究表明，金属氧化物半导体材料Zn0，SIlo2，Fe203等己趋于成熟化，特别是在C比，C2H5OH，CO等气体检测方面。这方面的工作主要有两个方向：

1、是利用化学修饰改性方法，对现有气体敏感膜材料进行掺杂、改性和表面修饰等处理，并对成膜工艺进行改进和优化，提高气体传感器的稳定性和选择性;

2、是研制开发新的气体敏感膜材料，如复合型和混合型半导体气敏材料、高分子气敏材料，使得这些新材料对不同气体具有高灵敏度、高选择性、高稳 定性。由于有机高分子敏感材料具有材料丰富、成本低、制膜工艺简单、易于与其它技术兼容、在常温下工作等优点，已成为研究的热点。

二、新型气体传感器的研制

用传统的作用原理和某些新效应，优先使用晶体材料（硅、石英、陶瓷等），采用先进的加工技术和微结构设计，研制新型传感器及传感器系统，如光波 导气体传感器、高分子声表面波和石英谐振式气体传感器的开发与使用，微生物气体传感器和仿生气体传感器的研究。随着新材料、新工艺和新技术的应用，气体传 感器的性能更趋完善，使传感器的小型化、微型化和多功能化具有长期稳定性好、使用方便、价格低廉等优点。

三、气体传感器智能化

随着人们生活水平的不断提高和对环保的日益重视，对各种有毒、有害气体的探测，对大气污染、工业废气的监测以及对食品和居住环境质量的检测都对 气体传感器提出了更高的要求。纳米、薄膜技术等新材料研制技术的成功应用为气体传感器集成化和智能化提供了很好的前提条件。气体传感器将在充分利用微机械 与微电子技术、计算机技术、信号处理技术、传感技术、故障诊断技术、智能技术等多学科综合技术的基础上得到发展。研制能够同时监测多种气体的全自动数字式 的智能气体传感器将是该领域的重要研究方向。

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传感器发展趋势总结 篇13

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