传感器实习报告

传感器实习报告（共11篇）

1.传感器实习报告 篇一

实验一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验

一、实验目的:了解金属箔式应变片的应变效应，并掌握单臂电桥工作原理和性能。

二、基本原理:

电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将弹性元件的变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。它可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。

1、应变片的电阻应变效应

所谓电阻应变效应是指具有规则外形的金属导体或半导体材料在外力作用下产生应变而其电阻值也会产生相应地改变，这一物理现象称为“电阻应变效应”。以圆柱形导体为例：设其长为：L、半径为r、材料的电阻率为ρ时，根据电阻的定义式得

（1—1）

当导体因某种原因产生应变时，其长度L、截面积A和电阻率ρ的变化为dL、dA、dρ相应的电阻变化为dR。对式（1—1）全微分得电阻变化率 dR/R为：

（1—2）

式中：dL/L为导体的轴向应变量εL; dr/r为导体的横向应变量εr

由材料力学得： εL= - μεr(1—3)

式中：μ为材料的泊松比，大多数金属材料的泊松比为0.3～0.5左右；负号表示两者的变化方向相反。将式（1—3）代入式（1—2）得：

（1—4）

式（1—4）说明电阻应变效应主要取决于它的几何应变（几何效应）和本身特有的导电性能（压阻效应）。

2、应变灵敏度

它是指电阻应变片在单位应变作用下所产生的电阻的相对变化量。

(1)、金属导体的应变灵敏度K：主要取决于其几何效应；可取

（1—5）

其灵敏度系数为：

K =

金属导体在受到应变作用时将产生电阻的变化，拉伸时电阻增大，压缩时电阻减小，且与其轴向应变成正比。金属导体的电阻应变灵敏度一般在2左右。

(2)、半导体的应变灵敏度：主要取决于其压阻效应；dR/R<≈dρ?ρ。半导体材料之所以具有较大的电阻变化率，是因为它有远比金属导体显著得多的压阻效应。在半导体受力变形时会暂时改变晶体结构的对称性，因而改变了半导体的导电机理，使得它的电阻率发生变化，这种物理现象称之为半导体的压阻效应

。不同材质的半导体材料在不同受力条件下产生的压阻效应不同，可以是正

（使电阻增大）的或负（使电阻减小）的压阻效应。也就是说，同样是拉伸变形，不同材质的半导体将得到完全相反的电阻变化效果。

半导体材料的电阻应变效应主要体现为压阻效应，其灵敏度系数较大，一般在100到200左右。

3、贴片式应变片应用

在贴片式工艺的传感器上普遍应用金属箔式应变片，贴片式半导体应变片（温漂、稳定性、线性度不好而且易损坏）很少应用。一般半导体应变采用N型单晶硅为传感器的弹性元件，在它上面直接蒸镀扩散出半导体电阻应变薄膜（扩散出敏感栅），制成扩散型压阻式（压阻效应）传感器。

＊本实验以金属箔式应变片为研究对象。

4、箔式应变片的基本结构

金属箔式应变片是在用苯酚、环氧树脂等绝缘材料的基板上，粘贴直径为0.025mm左右

的金属丝或金属箔制成，如图1—1所示。

(a) 丝式应变片(b) 箔式应变片

图1-1应变片结构图

金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，与丝式应变片工作原理相同。电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为： ΔR／R＝Kε 式中：ΔR／R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数,ε=ΔL/L为电阻丝长度相对变化。

5、箔式应变片单臂电桥实验原理图

图1-2 应变片单臂电桥性能实验原理图

对单臂电桥输出电压U01=EKε/4。

三、需用器件与单元：应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码、数显表、±15V电源、±4V电源、万用表(自备)。

四、实验步骤：

1、根据图(1-3)应变式传感器已装于应变传感器模板上。传感器中各应变片已接入模板的左上方的R1、R2、R3、R4。加热丝也接于模板上，可用万用表进行测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω，加热丝阻值为50Ω左右。

图1-3 应变式传感安装示意图

2、接入模板电源±15V(从主控箱引入)，检查无误后，合上主控箱电源开关，将实验模板调节增益电位器Rw3顺时针调节大致到中间位置，再进行差动放大器调零，方法为将差放的正、负输入端与地短接，输出端与主控箱面板上数显表电压输入端Vi相连，调节实验模板上调零电位器RW4，使数显表显示为零(数显表的切换开关打到2V档)。关闭主控箱电源。

2.传感器实习报告 篇二

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。

3.物联网基石:传感器和传感网 篇三

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。

4.传感器总结报告 篇四

机械0806 0401080623 摘要:传感器是被测量进入测量系统的第一个环节——把被测量转换成容易检测、传输和处理的电信号。其性能直接影响整个测试装置和测试结果的准确性、可靠性。其地位在电子技术和测试技术中举足轻重。

关键词:传感器、特性、应用

A summing-up on sensors

Abstract: sensors are the first link that measured signals enter into measure system——measured signals be converted into electro-signals that is easily tested,transfered and dealt with.Its function directly influences the accuracy, credibility of the whole test device and test result.Its position is prominent in the electronics technique and the test technique.Keywords：sensors、characteristics、application 传感器种类繁多、形式多样：有的是很小的敏感元件，例如应变片、霍尔元件等；有的是一个复杂的系统，如智能型传感器。传感器分类依据不同，分得的结果也各种各样。此报告主要按物理现象分类方式分别介绍常用的结构型传感器、物性型传感器的工作原理、性能特点、转换电路和应用。

结构型传感器

结构型传感器是依靠其结构参数的变化实现信号转换。常见的结构型传感器有：电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、磁电式传感器。

一、电阻式传感器

电阻式传感器是一种把被测量的变化转换成电阻变化的传感器。按其工作原理可分为变阻器式和电阻应变式传感器两类。

1、变阻器式传感器

▲变阻器式传感器也称为电位器式传感器，是三端电阻器件，基本敏感量是位移。作用于动触头的位移被转换成电阻的变化。转换原理：

R=ρ

lA

式中ρ为电阻率，l为电阻丝长度，A为电阻丝截面积。当电阻丝的材料和直径一定时电阻R和电阻丝长度成线性关系，即R=Kl。这样可以通过电阻的变化推倒出相应的长度变化，进而可知被测量的变化。

▲常用的变阻器式传感器可以测量直线位移、角位移和一些非线性量。其优点是结构简单、使用方便、测量范围大。

变阻器式传感器有两种形式：（1）电阻丝式变阻器

其电阻值是不连续的，一般分辨率不小于20毫米。另外，由于磨损、尘埃等原因将使接触电阻发生不规则变化，产生噪声。动态特性较差，只能测量变化较慢的信号。

（2）导电橡胶变阻器

其优点是阻值连续、精度可达0.1%、动态特性较好，允许测量信号变化较快的信号、结构紧凑、可靠性好、寿命长。

▲应用：适用于自动化设备中的位置、位移的检测。如下图是一个电阻式位移传感器：

2、电阻应变式传感器（半导体应变片见物性型传感器）

▲金属电阻应变片的工作原理

其工作原理基于金属的电阻—应变效应：金属丝的电阻值随着它所受的机械变形而发生相应的变化。

dRR(12E)

式中：μ为电阻丝材料的泊桑比：λ为压阻系数，与材料有关；E为电阻丝材料的弹性模量；ε为应变。

金属电阻材料的λE很小，因此λEε项的变化所引起的电阻变化可以忽略因此可以简化为

dRR(12)

上式说明电阻的相对变化与应变成正比，比例系数（灵敏度）：

S=1+2μ=常数

用于制作应变片的材料的灵敏度K0在1.7到3.6之间。金属应变片的灵敏度S≈K0。

▲电阻应变片的应用和特点

电阻应变片应用范围广泛，分为直接应用和传感器应用。直接应用是将应变片直接粘于被测量件上，可以测量力、压力、扭矩、位移、加速度等参数，测量范围从10-3到108，精度达到0.05%，且具有相当高的稳定性。

弹性元件是应变式传感器的感受元件，根据测力的大小、性质及传感器准确度等不同要求，弹性元件采用不同的结构形式：柱式弹性元件结构紧凑、简单、承载能力大，主要用于中等载荷的拉压力测量中；环式弹性元件稳定性好、固有频率高，主要用于中小载荷的测力中，可测几十到几百的拉压力；梁式弹性元件结构简单、易于加工、贴片方便、灵敏度较高，主要用于小载荷、高准确度的拉压传感器中，测量范围从0.01到几千牛顿；轮辐式传感器元件外形低矮，可承受大载荷，固有频率很高，常用于重型载荷的电子称中，其灵敏度不高，但抗偏心载荷和抗侧向载荷能力强。

二、电容式传感器

电容式传感器是将被测量物理量转换为电容量变化的装置，其实质是具有可变参数的电容器。

▲电容式传感器原理

甴物理定律可知，当忽略边缘效应时，平行极板组成的电容器的电容量为：

C0A

式中：δ为极板间距离；A为极板介质面积；ε为极板间介质的相对介电常数；ε0为真空中介电常数。上式表明当被测量使ε、A或δ发生变化时，都能引起电容C的变化。

根据可变参数不同，电容式传感器可分为极距变化型、面积变化型和介质变化型。

1、极距变化型电容传感器

▲极距变化型电容式传感器原理

使两极板相互覆盖面积与极间介质不变（常为空气），则电容量C与极距δ成非线性关系。其灵敏度为

SdCd0A2

▲极距变化型电容式传感器特点与应用

其优点是灵敏度高、动态响应快、可进行非接触测量；缺点是输出非线性、电缆电容影响较大、处理电路比较复杂。可以测量位移、压力等物理量。

2、面积变化型和介质变化型电容传感器

面积变化型电容传感器原理是其极距和极间介质固定不变，改变极板相互覆盖的介电面积以改变电容量。可测量角位移、线位移等物理量。其优点是输入输出成线性关系；缺点是灵敏度低。

介质变化型电容传感器原理是使其他量不变，只改变两极板间介质，从而改变电容量。这种传感器可以测量介质的液位或某些材料的厚度、湿度、温度等。

三、电感式传感器

电感式传感器以电磁感应为基础，把被测量转换为电感量变化。常分为可变电磁阻式、电涡流式和差动变压式等类型。

1、可变磁阻式电感传感器 ▲原理：

LW0A022 式中：μ0为空气磁导率；A0为空气隙导磁截面积；δ为空气隙长度；W为线圈匝数；L为自感。此式表明，自感L与气隙长度成反比；与气隙导磁截面积A0成正比 ●变间隙式：

可知：L 与δ成反比，当A0不变的情况下，变化δ，L与δ呈非线性关系。

① L = f(δ)不是线性关系。② 当δ= 0 时，L →∞

③ 如果考虑到磁导体的磁阻，则；当δ= 0 时，L ≠＞∞。

④ 由于传感器结构上总漏磁现象产生，故始终都会有L0 的输出。

⑤ 传感器灵敏度此时为SW0A0222

为避免非线性误差，要求工作间隙△ δ/ δ0≤0.1 ▲特性: 该种传感器只适应与一般约为0.001～1mm 位移量的测量.●变气隙面积A型自感式传感器

LW0A022

S与L成线性关系，两端弯曲部分是磁漏造成的。▲特性：

这种传感器，线性较好，测量范围较宽。甚至可作为非接触传感。●螺旋管式自感式传感器

该传感器是一种可变磁阻式自感式传感器。结构： 螺旋线圈、铁芯、骨架 ▲工作原理

首先它是一种开磁路的，其工作原理是基于线圈磁通泄漏路径中的磁阻变化。这种传感器的电感量与铁芯的位移成一定的关系，但灵敏度较低，对微小位移的测量利用价值不大。

▲特性：

结构简单、易制作、灵敏度低，但可在测量电路方面加以解决。

2、涡流式电感传感器

▲其工作原理是基于金属导体在交流磁场中的涡流效应。其应用是改变参数中某一因素，达到一定的变换目的。例如，当δ改变时，可用于测量位移、振动；当ρ或μ值改变时，可作为材质鉴别和探伤等。▲特性与应用

涡流传感器结构简单、使用方便和不受油污等介质影响。可用于回转轴的振动测量及其误差运动的测试、转速测量、金属材料的厚度测量、零件计数和探伤等。

▲转换电路有分压式调幅和调频电路。下图为分压式调幅电路原理：

3、差动变压器式电感传感器 ▲原理

它是利用电磁感应中的互感现象来进行信号转换。实际应用的传感器多为螺管形差动变压器，其结构和工作原理如下图：

当初级线圈W加上交流电压时，次级感应电动势e1、e2的大小与铁芯位置有关。当铁芯在中间位置时e1=e2，铁芯向上移动，e1>e2;向下移动,则e1

差动变压器式电感传感器稳定性好、使用方便、线性范围大，有的可达300㎜、小位移测量精度高；缺点是侧量个频率受机械部分固有频率的限制。该种传感器可适用于力、压力、流体参数等测量。

▲转换电路：

上图所示电路中相敏检波器可根据输出的调幅波相位变化判别位移的方向和大小。可调电阻R与差动直流放大器的作用是消除传感器零点残余电压并放大信号。振荡器提供初级线圈交流电源和相敏检波电路的控制电压。

四、磁电式传感器

▲原理

一个匝数为W的线圈，当穿过当穿过该线圈的磁通Φ发生变化时线圈内的感应电动势为：

eWddt

感应电动势e与其匝数和磁通变化率有关，改变上述因素之一将使线圈感应电动势改变。磁电式传感器可分为动圈式和磁阻式。

1、动圈式传感器

上图a为线速度型磁电式传感器。线圈在磁场中作直线运动所产生的感应电动势：eWBlsin。对于一个特定的传感器来说，W、B和l均为定值，所以感应电动势e与速度v成正比。

上图b为角速度型传感器工作原理图。线圈在磁场中转动时产生的感应电动势为：e=BWAω。在Ｂ、W、A为常数时，感应电动势的大小与角速度成正比。

2、磁阻式传感器

工作原理是传感器固定不动，被测体的运动使磁路磁阻改变，从而在线圈中产生感应电动势。其特点是输出阻抗不高，负载效应对其输出的影响可以忽略，且性能稳定、工作可靠、使用方便。可以测量旋转体频数、转速和振动等。

物性型传感器

物性型传感器不改变其结构参数的变化而是靠其敏感元件物理性能的变化实现信号转换。

一、半导体应变片

▲原理

对于半导体材料而言，电阻率变化所引起的电阻变化远远大于因几何尺寸变化引起的电阻变化。因此：

dRRE

半导体应变片的灵敏度S≈λE。该值一般比金属应变片的灵敏度大50—70倍

▲特性与应用

半导体应变片的优点：灵敏度高、机械滞后和横向效应小、测量范围大、频响范围宽；缺点：温度稳定性差、灵敏度分散性较大以及较大应变作用下，非线性误差大等。

二、压电式传感器

▲原理

压电式传感器的工作原理是基于压电材料的压电效应。她是以压电晶片作为传感元件将力转换为电荷量的传感器。其可以看作是一个以压电材料为介质的平行板电容器，其电容量可按下式计算：

C0A

施加于晶片的外力不变时，且积聚在极板上的电荷若无泄露，那么在外力继续作用时，电荷量保持不变，而在离终止时，电荷随之消失。

实践证明：压电晶片上所受的作用力与由此产生的电荷量成正比，即：q=dF,式中d为压电常数。

静态测量时，必须采取措施，使电荷漏失减小到足够的程度；动态测量时，由于电荷可以不断补充，对此要求不高。

▲特性与应用

它的优点是频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠和重量轻等。缺点是某些压电材料需要防潮措施，而且输出的直流响应差，需要采用高输入阻抗电路或电荷放大器来克服这一缺陷。配套仪表和低噪声、小电容、高绝缘电阻电缆的出现，使压电传感器的使用更为方便。它广泛应用于工程力学、生物医学、电声学等技术领域。

三、光电式传感器

光电传感器是将光能转换为电能的一种器件，它的物理基础是光电效应。光电式传感器是以光电效应为基础，将光信号转换成电信号的传感器。光电式传感器由于反应速度快，能实现非接触测量，而且精度高、分辨力高、可靠性好，加之半导体光敏器件具有体积小、重量轻、功耗低、便于集成等优点，因而广泛应用于军事、宇航、通信、检测与工业自动控制等各个领域中。业生产和现实生活中光电传感器的应用非常广泛。

照相机自动测光 工业测光

四、霍尔传感器

霍尔传感器以霍尔效应为其工作基础，是由霍尔元件和它的附属电路组成的集成传感器。霍尔传感器在工业生产、交通运输和日常生活中有着非常广泛的应用。

▲原理 如下图所示，将霍尔元件至于磁感应强度为B的磁场中，a、b两端通以电流i，在c、d两端将产生霍尔电势VH=KHiBsinα,式中KH为霍尔系数，α为电流与磁场方向夹角。

▲特性与应用

霍尔元件可以检测电流、磁场以及它们的成绩，因此广泛的应用于压力、振动等参数的测量。其有精度高、线性度好、动态性能好、工作频带宽、测量范围广、可靠性高、抗外磁场干扰能力强等优点。多应用于测力、压力、应变、机械振动等。

总结：传感器种类繁多，这里并没有一一列举，仅列举了生产生活中常见常用的几种。许多传感器的应用范围又很宽，本次总结所列举的应用仅供参考，具体应用应根据传感器静态、动态特性以及抗干扰能力、滞后等特性，还要考虑使用的技术领域、环境、精度等要求选用何种类型。总之，此份报告尚有许多不足之处，还请老师谅解。

5.报告压力传感器设计与实现 篇五

学生姓名学 号专 业题 目教 师——压力传感器设计

电气自动化技术 压力传感器设计 刘艳伟

PS

压力传感器设计与实现

——PS压力传感器

摘 要

压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也称为压电传感器。我们知道，晶体是各向异性的，非晶体是各向同性的。某些晶体介质，当沿着一定方向受到机械力作用发生变形时，就产生了极化效应

【1】

；当机械力撤掉之后，又会重新回到不带电的状态，也就是受到压力的时候，某些晶体可能产生出电的效应，这就是所谓的极化效应。科学家就是根据这个效应研制出了压电传感器。压电效应是压电传感器的主要工作原理，压电传感器不能用于静态测量，因为经过外力作用后的电荷，只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。实际的情况不是这样的，所以这决定了压电传感器只能够测量动态的应力。

关键词：压力；结构；PS压力系统

目录

第1 章

绪论..........................................................................1 1.1背景......................................................................................1 1.2传感器的定义..........................................................................1 1.3传感器的分类..........................................................................1 1.4设计目的..............................................................................2 第2章

原理分析.....................................................................3 2.1工作原理.........................................................................3 第3章 实现过程...........................................................................4 3.1 电路图设计......................................................................4 第四章 结论...............................................................................5 参考文献：.....................................................................................6

第1 章

绪论

1.1背景

压力传感器【2】中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。其中石英（二氧化硅）是一种天然晶体，压电效应就是在这种晶体中发现的，在一定的温度范围之内，压电性质一直存在，但温度超过这个范围之后，压电性质完全消失（这个高温就是所谓的“居里点”）。由于随着应力的变化电场变化微小（也就说压电系数比较低），所以石英逐渐被其他的压电晶体所替代。而酒石酸钾钠具有很大的压电灵敏度和压电系数，但是它只能在室温和湿度比较低的环境下才能够应用。磷酸二氢胺属于人造晶体，能够承受高温和相当高的湿度，所以已经得到了广泛的应用。

早在1954年美国C.S.Smith首先确认了半导体压电效应，1955年C.Herring指出：这种压电电阻效应是由于应力的作用，引起导体与价电子带能量状态的变化，以及载流子数量与迁移率变化所产生的一种现象。日本从1970年开始研究开发，首先应用在血压计上，之后在过程控制领域及轿车发动机控制部分都获得了广泛的应用。最近几年在家用电器、装配机器人等应用领域普遍采用电子压力传感器作为压力控制、压力监控和判断真空吸附的效果。

1.2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。

1.3传感器的分类

目前对传感器尚无一个统一的分类方法，但比较常用的有如下三种： １、按传感器的物理量分类，可分为位移、力、速度、温度、流量、气体成份等传感器

２、按传感器工作原理分类，可分为电阻、电容、电感、电压、霍尔、光电、1

光栅、热电偶等传感器。３、按传感器输出信号的性质分类，可分为：输出为开关量（“１”和"０”或“开”和“关”）的开关型传感器；输出为模拟型传感器；输出为脉冲或代码的数字型传感器。

关于传感器的分类

1.按被测物理量分：如：力，压力，位移，温度，角度传感器等； 2.按照传感器的工作原理分：如：应变式传感器、压电式传感器、压阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、光电式传感器等；

3.按照传感器转换能量的方式分：

（1）能量转换型：如：压电式、热电偶、光电式传感器等；

（2）能量控制型：如：电阻式、电感式、霍尔式等传感器以及热敏电阻、光敏电阻、湿敏电阻等；

4.按照传感器工作机理分：

（1）结构型：如：电感式、电容式传感器等；

（2）物性型：如：压电式、光电式、各种半导体式传感器等； 5.按照传感器输出信号的形式分：（1）模拟式：传感器输出为模拟电压量；

（2）数字式：传感器输出为数字量，如：编码器式传感器。

1.4设计目的

图1是压力传感器在全自动洗衣机中的应用实例。如图所示，利用气室，将在不同水位情况下水压的变化，作为空气压力的变化检测出来，从而可以在设定的水位上自动停止向洗衣机注水。

图1

第2章

原理分析

2.1工作原理

图2为PS压力传感器的截面结构图，图3为其传感器部分的结构。如图所示，在压力传感器半导体硅片上有一层扩散电阻体，如果对这一电阻体施加压力，由于压电电阻效应，其电阻值将发生变化。受到应变的部分，即膜片由于容易感压而变薄，为了减缓来自传感器底座应力的影响，将压力传感器片安 装在玻璃基座上。

图2

图3 如图3（b）所示，当向空腔部分加上一定的压力时，膜片受到一定程度的拉伸或收缩而产生形变。压电电阻的排列方法如图4所示，受到拉伸的电阻R2和R4的阻

值增加；受到压缩的电阻R1和R3阻值减小。

由于各压电电阻如图4那样组成桥路结构，如果将它们连接到恒流源上，则由于压力的增减，将在输出端获得输出电压ΔV，当压力为零时的ΔV等于偏置电压Voffset,在理想状态下我们希望Voffset=0V实际上在生成扩散电阻体时，由于所形成的扩散电阻体尺寸大小的不同和存在杂质浓度的微小差异，因此总是有某个电压值存在。压力为零时，R1=R2=R3=R4=R，我们把加上一定压力时R1、R2电阻的变化部分记作ΔR；相应R3、R4电阻的变化部分记作-ΔR，于是ΔV=ΔRI。这个ΔV相对压力呈现几乎完全线性的特性，只是随着温度的变化而有所改变。

第3章 实现过程

3.1 电路图设计

图5是PS压力传感器的外围电路设计实例，图中用恒流源来驱动压力

图

5、压力传感器器设计电路

由于桥路失衡时的输出电压比较小，所以必须用运放IC1b和IC1C来进行放大。图中VR1为偏置调整，VR2为压力灵敏度调整，VR3为没有加压时输出电压调整，C1、C2用于去除噪声。另外，如果电源电压波动的话，将引起输出电压的变化，所以必须给电路提供一个稳定的电源。

第四章 结论

传感器技术是一门理论性和实践性都很强的专业基础课，也是一门综合性的技术基础学科，它需要数学、物理学、电子学、力学、机械等知识，同时还要掌握各种物理量的变换原理、各种静态和动态物理量（如力、振动、噪声、压力和温度等）的测定，以及实验装置的设计和数据分析等方面所涉及的基础理论。在做此次实验前，我把老师所讲的传感器教材通读了一遍，对传感技术有了一定得了解。因为在这之前，没有接触过类似的课程设计，所以这次实验，我感觉有些困难。传感技术是一门综合性的课程知识，想做好这次实验，必须要有较好的理论知识，例如：电路，模电，还有画图时，也要用软件画图multisim仿真软件的使用。只有熟悉了这些们课程才能真正的完成这次实验。首先，是电路图的设计，要明白传感器的原理及在电路中的作用是什么。虽然最终设计出的电路图不是很复杂，但是也是几经周折。其次，是在multisim中连接电路元件，让我进一步得熟悉了这个软件的功能，并能运用自如。虽然画图时比较麻烦，经过大概一个小时的时间才画完，但看着自己画的图，觉得很有成就感。最后，是电路的仿真，者可以说是最关键的一部了，前面所有的工作都是在为它打基础，一旦仿真失败就意味着所有得努力可能全部白费。仿真的结果虽然显示出数字来了，但是和是要得要求相差很远。因此，就一次一次的调试，改变电阻的阻值，以及滑动变阻器的阻值，最终把结果调试出来了。通过这次传感器技术的实验,使我学到了不少实用的知识,更重要的是,做实验的过程,思考问题的方法,这与做其他的实验是通用的,真正使我们受益匪浅.在这次实验的过程中我们要培养自己的独立分析问题，和解决问题的能力。在调试电路图的过程中，要自己学会思考。最后，通过这次实验我不但对理论知识有了更加深刻的理解，更加增强了我的综合能力，希望以后能多有这样的作业，使我们能把所学的专业知识实践运用。使我们整体对各个方面都得到了不少的提高让我们得到更好的锻炼 5

参考文献：

【1】极化建模与雷达遥感应用（英文版.中文评注）作者:Shane R.Cloude(S.R.克劳德)著，洪文 尹嫱 李洋 等评注出版社:电子工业出版社出版时间:2015年08月

6.传感器实习报告 篇六

——2016101018通信161班何昌帮

通过这个学期的学习我对柔性材料和电子传感器有了一些了解。一：柔性与柔性材料

1.1柔性材料的定义

柔性英文为Flexible，也可解释为挠性，是相对刚性而言的一种物体特性。挠性是指物体受力后变形，作用力失去之后物体自身不能恢复原来形状的一种物理性质。而刚性物体受力后，在宏观来看其形状可视为没有发生改变。弹性是指物体受力后变形，作用力失去之后物体自身能恢复原来形状的一种物理性质。其侧重物体的变形结果，而挠性侧重物体自身性质。因而柔性材料是指可伸缩，弯曲，扭转，变形而不失去性能的材料。通过这一性能我们可以得到许多延展性及曲度很高的电子材料。在查阅资料的过程中我还了解到了一种与本课题有关的但是处于初步阶段的电子技术——柔性电子技术。

1.2柔性材料的发展前景

柔性电子可概括为是将有机/无机材料电子器件制作在柔性/可延性塑料或薄金属基板上的新兴电子技术，以其独特的柔性/延展性以及高效、低成本制造工艺，在信息、能源、医疗、国防等领域具有广泛应用前景，如柔性电子显示器、有机发光二极管OLED、印刷RFID、薄膜太阳能电池板、电子用表面粘贴(Skin Patches)等。与传统IC技术一样，制造工艺和装备也是柔性电子技术发展的主要驱动力。柔性电子制造技术水平指标包括芯片特征尺寸和基板面积大小，其关键是如何在更大幅面的基板上以更低的成本制造出特征尺寸更小的柔性电子器件。柔性电子技术有可能带来一场电子技术革命，引起全世界的广泛关注并得到了迅速发展。美国《科学》杂志将有机电子技术进展列为2000年世界十大科技成果之一，与人类基因组草图、生物克隆技术等重大发现并列。美国科学家艾伦黑格、艾伦·马克迪尔米德和日本科学家白川英树由于他们在导电聚合物领域的开创性工作获得2000年诺贝尔化学奖。西方发达国家纷纷制定了针对柔性电子的重大研究计划，如美国FDCASU计划、日本TRADIM计划、欧盟第七框架计划中PolyApply和SHIFT计划等，仅欧盟第七框架计划就投入数十亿欧元的研发经费，重点支持柔性显示器、聚合物电子的材料/设计/制造/可靠性、柔性电子器件批量化制造等方面基础研究。

在最近的10年间，康奈尔大学、普林斯顿大学、哈佛大学、西北大学、剑桥大学等国际著名大学都先后建立了柔性电子技术专门研究机构，对柔性电子的材料、器件与工艺技术进行了大量研究。柔性电子技术同样引起了我国研究人员的高度关注与重视，在柔性电子有机材料制备、有机电子器件设计与应用等方面开展了大量的基础研究工作，并取得了一定进展。中国科学院长春应用化学研究所、中国科学院化学研究所、中国科学技术大学、华南理工大学、清华大学、西安电子科技大学、天津大学、浙江大学、武汉大学、复旦大学、南京邮电大学、上海大学等单位在有机光电（高）分子材料和器件、发光与显示、太阳能电池、场效应管、场发射、柔性电子表征和制备、平板显示技术、半导体器件和微图案加工等方面进行了颇有成效的研究。近年来，华中科技大学在RFID封装和卷到卷制造、厦门大学在静电纺丝等方面取得了研究进展。在SpringerLink上也有着一些相关的文献。·

二：可穿戴的电子传感器

随着智能终端的普及，可穿戴电子设备呈现出巨大的市场前景。传感器作为核心部件之一，将影响可穿戴设备的功能设计与未来发展。柔性可穿戴电子传感器具有轻薄便携、电学性能优异和集成度高等特点，使其成为最受关注的电学传感器之一。

传感器在人体健康监测方面发挥着至关重要的作用。近年来，人们已经在可穿戴可植入传感器领域取得了显著进步，例如利用电子皮肤向大脑传递皮肤触觉信息，利用三维微电极实现大脑皮层控制假肢，利用人工耳蜗恢复病人听力等。然而，实现柔性可穿戴电子传感器的高分辨、高灵敏、快速响应、低成本制造和复杂信号检测仍然是一个很大的挑战。

2.1柔性可穿戴电子传感器机械力信号转换

有效地将外部刺激转化为电信号是柔性可穿戴电子传感器监测身体健康状况的关键技术。柔性可穿戴电子传感器的信号转换机制主要分为压阻、电容和压电三大部分。

压阻：压阻传感器可以将外力转换成电阻的变化（与施加压力的平方根成正比），进而可以方便地用电学测试系统间接探测外力变化。而导电物质间导电路径的变化是获得压阻传感信号的常见机理。由于其简单的设备和信号读出机制，这类传感器得到广泛应用。

电容：电容是衡量平行板间容纳电荷能力的物理量。传统的电容传感器通过改变正对面积s和平行板间距d来探测不同的力,例如压力，剪切力等。电容式传感器的主要优势在于其对力的敏感性强,可以实现低能耗检测微小的静态力。鲍哲楠等在弹性基底上制备了电容型透明可拉伸的碳纳米管传感器,对压力和拉力同时有响应。

压电：压电材料是指在机械压力下可以产生电荷的特殊材料。这种压电特性是由存在的电偶极矩导致的。电偶极矩的获得是靠取向的非中心对称晶体结构变形，或者孔中持续存在电荷的多孔驻极体。压电系数是衡量压电材料能量转换效率的物理量，压电系数越高，能量转换的效率就越高。高灵敏，快速响应和高压电系数的压电材料被广泛应用于将压力转换为电信号的传感器。

2.2.柔性可穿戴电子的常用材料

有机材料：典型的场效应晶体管是由源极、漏极、栅极、介电层和半导体层五部分构成。根据多数载流子的类型可以分为p型(空穴)场效应晶体管和 n 型(电子)场效应晶体管。传统上用于场效应晶体管研究p型聚合物材料主要是噻吩类聚合物，其中最为成功的例子便是聚(3-己基噻吩)(P3HT)体系。萘四酰亚二胺(NDI)和苝四酰亚二胺(PDI)显示了良好的 n型场效应性能，是研究最为广泛的n型半导体材料，被广泛应用于小分子n型场效应晶体管当中。通常晶体管参数有载流子迁移率、运行电压和开/关电流比等。与无机半导体结构相比，有机场效应晶体管(OFET)具有柔性高和制备成本低的优点，但也有载流子迁移率低和操作电压大的缺点。近来，鲍哲楠等设计了一种具有更高噪声限度的逻辑电路。通过优化掺杂厚度或浓度，基于n型和 p 型碳纳米管晶体管的设计可用来调节阈值电压。

碳材料：柔性可穿戴电子传感器常用的碳材料有碳纳米管和石墨烯等。碳纳米管具有结晶度高、导电性好、比表面积大、微孔大小可通过合成工艺加以控制，比表面利用率可达 100%的特点。石墨烯具有轻薄透明，导电导热性好等特点。在传感技术、移动通讯、信息技术和电在碳纳米管的应用上，Chu等利用多臂碳纳米管和银复合并通过印刷方式得到的导电聚合物传感器，在 140%的拉伸下，导电性仍然高达20 S•cm-1在碳纳米管和石墨烯的综合应用上，Lee 等制备了可以高度拉伸的透明场效应晶体管，其结合了石墨烯/单壁碳纳米管电极和具有褶皱的无机介电层单壁碳纳米管网格通道。由于存在褶皱的氧化铝介电层，在超过一千次20%幅度的拉伸-舒张循环下，没有漏极电流变化，显示出了很好的可持续性。

2.3.柔性电子传感器的印刷制造

与传统自上而下的光刻技术相比，印刷电子技术拥有弯曲与拉伸性好、可以在柔性基底大规模制备、加工设备简单、成本低和污染小等优点。

通过调控墨水、基材等打印条件，成功制备了一系列特殊结构和图案: 利用“咖啡环”现象制备线宽可达5 μm的金属纳米粒子图案；提出了一种通过控制液膜破裂实现了多种纳米粒子大面积精确组装的普适方法，这种新型图案化技术可以简便地进行纳米粒子微、纳米尺度图案的精确组装，可以通过“印刷”方式大面积制备纳米粒子组装的精细图案和功能器件，乃至实现单个纳米粒子的组装与图案化；通过喷墨打印技术构筑微米尺度的电极图案作为“模板”，控制纳米材料的组装过程成功制备了最高精度可达30 nm的图案，并实现了柔性电路的应用。这种新型的图案化技术非常简便地实现了功能纳米材料的微纳米精确图案化组装，在过程中完全避免了传统的光刻工艺，这种“全增材制造”的方法通过“先打印，再印刷”的方式，能够大面积制备纳米材料组装的精细图案和功能器件;利用特殊图案化硅柱阵列为模板制备了周期与振幅可控的曲线阵列，真空蒸镀上金电极，得到对微小形变有稳定电阻变化的传感器芯片。

2.4.可穿戴传感器的应用

可穿戴传感器除了具有压力传感功能，还具有现实和潜在应用的多种功能，体温和脉搏检测、表情识别和运动监测等。

温度检测：人体皮肤对温度的感知帮助人们维持体内外的热量平衡。电子皮肤的概念最早由 Rogers 等提出，由多功能二极管、无线功率线圈和射频发生器等部件组成。这样的表皮电子对温度和热导率的变化非常敏感，可以评价人体生理特征的变化，比如皮肤含水量，组织热导率，血流量状态和伤口修复过程。为了提高空间分辨率、信噪比和响应速度，有源矩阵设计成为了最优选择之一。Ha等制备了包含单壁碳纳米管薄膜晶体管的，可拉伸的聚苯胺纳米纤维温度传感器有源矩阵。其展示了 1.0%•℃-1的高电阻灵敏性，在15到45 ℃范围内得到了1.8 s 的响应时间，在双向拉伸 30%下依然保持稳定。

脉搏检测：可穿戴个人健康监护系统被广泛认为是下一代健康监护技术的核心解决方案。监护设备不断地感知、获取、分析和存储大量人体日常活动中的生理数据，为人体的健康状况提供必要的、准确的和长期的评估和反馈。在脉搏监测领域，可穿戴传感器具有以下应用优势:(1)在不影响人体运动状态的前提下长时间的采集人体日常心电数据，实时的传输至监护终端进行分析处理;(2)数据通过无线电波进行传输，免除了复杂的连线。可以粘附在皮肤表面的电学矩阵在非植入健康监测方面具有明显优势，而且超轻超薄，利于携带。最近，鲍哲楠等发展了一种基于微毛结构的柔性压力传感器(见图6)。这种传感器对信号的放大作用很强。通过传感器与不规则表皮的有效接触最大化，观察到了大约12倍的信噪比增强。另外，这种 PDMS 的微毛结构表面层提供了生物兼容性的非植入皮肤共形附着。最后,这种便携式的传感器可以无线传输信号，即使微弱的深层颈内静脉搏动也可以获取到。

三:总结

7.光纤生物传感器的传感机制 篇七

传感器是能感受某种被测量信号,并将其转换成声、光、电等信号的元件,包括敏感元件、转换元件以及相应线路等。传感器的种类很多,其中以抗原抗体、酶、核酸、细胞等生物材料作为敏感元件组成的传感器称为生物传感器,而以光纤传导和收集光信号进行生物检测的传感器称为光纤生物传感器(fiber optic biosensor,FOBS),这种传感器通过检测生物反应所产生的光,通过检测光的强度、振幅、相位等参数确定被检物质的量。与其他传感器相比,这种传感器具有抗电磁干扰能力强,不用参考电极,可以实现探头微型化以及用于遥测和适时检测等优点。

1 反应池光吸收型传感

光纤传感器系统中,可利用一系列光纤现象来传感化学量,其中最简单的方法莫过于在特定波长处的光吸收效应,光吸收效应主要用于检测池分离型光纤传感器,即一根光纤或光纤束将光引入化学反应池,由化学反应池返回的光用另一根光纤或光纤束收集。光吸收的强弱取决于待测分子的吸收率、光程及光波长。一束准直光在吸收介质中经过距离z后检测到的光强由式(1)表示:

吸收系数a与吸收分子的吸收截面积Cs和分子浓度Cm有关，Cs和Cm的量纲分别是平方米泉市（m2)和每立方米物质的量(mol/m3)。它们的关系式：

式中，N是阿伏伽德罗常数，其值为6.022×1023个/mol。

在大多数光纤传感系统中，光束总有一定的发散，并且探测器也不能接收到光纤中所传输的全部光，这些因素使光强对于距离的依赖性变得更加复杂。例如，在一个由半径分别为r1和r2（r2<r1)的发送光纤和接收光纤组成的系统中，当光线在吸收介质中经过了距离z后，接收光强大致为：

式中，φ为光纤末端出射光的散射角。该式假定光束的扩散光斑均匀且散射角小。在建立实际系统的模型时还应考虑扩散光锥的照度不均衡性。

在一个光纤化学传感系统中化学反应物的种类及其浓度通常需满足下面两个条件。

(1)在被测参数变化范围内(如某种被测化学物的浓度最小值和最大值),受该参数制约的传输光强变化必须足够大以获得相当的灵敏度。一般而言,在测量范围内,该变化值为信号强度的一个至两个数量级比较合适。当然,这只是一个度。在这种情况下,需要有一个非线性强度函数,为了得到最高的精确度,在被测量参数的变化范围内,信号强度应有最大的变化量。

(2)在最大吸收时,化学反应物中的光传输量仍需维持足够大,因为在有噪声的情况下,信号必须有足够大的相对值。实际上,这意味着传感元件的光损耗(其大小由待测反应物及传感器构造共同决定)不能太大,否则将难以从干扰(诸如周围泄露光等)中分离信号分量。这一要求并不是指传输的光信号必须比周围光信号大。如果采用光源调制及窄带检测方法,只要总光量大致使探测器或信号处理电路出现饱和,则比环境光小得多的信号光仍是容许的。

一般来讲,为保证传感器精确地吸收测量,需要同时监测至少两个波长。这两个波长的选择是在其中一个波长上对测量环境变化敏感而在另一个波长上不敏感为原则的。这种双通道系统能补偿诸如光纤耦合效率波动、光源功率波动以及光纤、探测器或其他光器件的老化而引起的共模效应。

2 敏感膜光反射与散射型传感

“单端”光纤系统具有较多的优越性,利用一面镜子(或其他反射面),或利用某一附加材料的光散射特性,将部分吸收光反向散射到接收光纤中去可构成一类更具优越性的光纤传感器。试剂附着于无色膜材料的表面,膜紧贴于光纤端面。膜的漫反射要足够大,并且漫反射不仅发生在膜表面还发生于膜内。待测物的加入能改变反向散射光的强度。这种光强度的变化可以通过一种单向方式监测,即在入射光纤相同的方向上放置一根接收光纤。在实际应用中可利用分叉光纤提供多跟入射光纤和出射光纤。一般来说选择具备下述特点的反应物支撑材料是相当重要的。

(1)膜能实现反应物的化学偶合或结合反应物的同时又不影响反应物的光学传感检测能力。一般来说,偶合于膜上的反应物与自由溶液状态的反应物发生反应的方式不同,在有些场合,反应物偶合能提高它的稳定性。

(2)膜上的孔状结构要有足够的渗透性,以保证化学样品在规定的响应时间内有充分的扩散,这样才能在该响应时间内进行测量。对于空隙很小的膜,其内部溶液往往要30min才能与外界环境达到平衡,这对需要在数分钟内得到被测参数信息的应用时不适宜的。

(3)膜的浸润特性应与被测环境相适应。比如测量水溶液性物质时使用的疏水膜是不合适的,同样的,当测量在油或脂类环境中进行时,就要使用油浸润膜。

(4)来自膜的漫反射光应尽可能有固定不变的光谱响应。这意味着膜不含有光谱吸收物质,即使是非常好的散射材料也常常会使波长有些改变,但通常这些改变并不严重。在实际应用中,普通膜材料都能满足这一要求。

3 荧光型传感与磷光型传感

3.1 荧光型传感

荧光现象直接与吸收有关,因为能量较低的辐射在再次发光之前必须要吸收光能量。产生荧光的效率取决于荧光物的浓度、吸收截面和量子效率以及光程长。在实际应用中,荧光物水溶液的量子效率可接近于1.0(如荧光素),当它的量子效率降到0.05时仍然是可用的。在实验系统中可以调整其他一些参数,以确保最大限度利用激发光能量。

荧光分子具有特定的激发光波长范围,在该范围内分子可以被激发,一旦受激,分子在短时间内迅速衰减,其发射光谱也能确定。如简单荧光分子若丹明-B的激发光谱和荧光光谱如图2所示。可以看到荧光辐射发生在波长较长处,并且受激峰值波长(564nm)与辐射峰值波长(583nm)分界明显。峰值波长差值称为斯托克斯频移,一般荧光物质的斯托克斯频移值大约是1 0~20nm(300~600波数),使用诸如藻胆蛋白这样较复杂的分子可以得到较大的斯托克斯频移。

为了在光纤传感器中使用荧光效应,就必须保证光源、荧光染料和探测器系统的光谱特性相互匹配。光源和探测器一般都为宽带器件,需要附加滤波器使其工作于窄带范围,还可以构造若干谱重叠积分运算,以辅助系统优化设计。

下面将讨论四个有关的光谱响应：S（λ），滤波后输出的光源；Ex(λ)，染料的受激(吸收)谱；Em(λ)，染料的辐射谱；F（λ),滤波检测系统的谱灵敏度。

(1)源重叠积分（SOI)可度量染料受激发作用的效率：

(2)探测器重叠积分（DOI）表示检测系统监测荧光辐射的好坏程度：

(3)激发抑制积分（PRI)表明了为抑制对激发的散射而设计的光源和探测器滤波作用的好坏：

为了优化荧光效应系统的性能，需要设计S（λ）和F（λ），使得SOI和DOI尽可能大而PRI尽可能小。在大多数光纤传感器，有很多部件都对激发光有散射现象这些部件包括滤波器、紧贴传感单元的尾纤以及传感器中的各个元件。因此，是PRI最小比使SOI和DOI最大更为重要。为了实现不同系统之间的比较，式(7)给出一个有用的量纲的通用算式来计算系统的“性能因素”：

荧光现象的优点是它允许测量环境中被测物与其他样本同时并存;另外,散射光及表面粗糙度的不利影响可通过频移减少到最低限度。在实际的光纤传感器结构中,荧光现象的应用有如下两个基本方法。其一是作为标记方法;另一个是作为化学探测器。

3.2 磷光型传感

由于分子的受激态能维持数纳秒,因此具有荧光现象的有机化合物的应该寿命通常非常短,另外,即使分子的受激态能维持较长时间,附近环境中的其他物质也会使这些受激态分子返回基态。而对于固态物质,其寿命则长得多,特别是可以利用其磷光现象。荧光和磷光的根本区别是:荧光是由激发单重态最低振动能层至基态个振动能层的跃迁产生的。正如荧光现象一样,磷光现象也有两个基本的应用。

(1)作为标记方法:它作为标记物优于荧光现象的地方在于,当激发光散去之后仍存在磷光辐射,这样就能消除激发光的散射影响,而激发光的散射影响正是荧光系统中限制系统性能的因素。

(2)作为探测器:磷光可以淬灭,这一现象可用于传感。例如,在商品化的光纤湿度测量系统中,就利用了高温下稀土磷光体的猝灭现象。

磷光现象的主要缺点是瞬时输出光的能量低,为了解决这一问题,通常采取输出信号的累加。

4 结束语

光纤生物传感器由于其实用方便、灵敏度高等优点,已成为人们越来越关注的研究热点。其小型化、规格化、商品化是将来发展的趋势,因此根据不同需求,合理选取和应用传感机理的进行设计尤为重要,相信在不久的将来将有成熟的产品推向市场。

参考文献

[1]姚守拙.化学与生物传感器[M].化学工业出版社.2006

[2]CLARK L C,LYONS C.ElectrodeSystems for Continuous Monitoring inCardinovascularSurgery[J].AnnN YAcad Sci,1962,102:29—45

[3]马立人,蒋中华.生物芯片[M].化学工业出版社.2002

[4]冯德荣.生物传感器的研究现状和发展方向[J].山东科学.1999,12(4):1-6

8.霍尔传感器问答 篇八

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。

9.传感器总结 篇九

传感器，顾名思义就是传递自身感受的仪器，听起来好似很简单，那为什么我们需要单独开设这门课程呢？

传感器是新技术和信息社会的重要技术基础，是现代科技的开路先锋。日本把传感器技术列入十大技术之首，日本商业界人士称“支配了传感器技术就能够支配新时代”。世界技术发达的国家对传感器技术都十分的重视。传感器技术是一项当今世界令人瞩目的迅速发展起来的高新技术之一，也是当代科学技术发展的一个重要标志，它与通信技术、计算机技术构成信息产业的三大支柱。如果说计算机是人类大脑的扩展，那么传感器就是人类五官的延伸。从以上可以看看出传感器是一项非常重要的技术。而作为一名测控技术与仪器专业的学生，既然要测量，肯定就会用各种各样的传感器，以达到不同的测量要求，那么学好传感器这门课就显得异常重要。

与传感器的接触下，经常会思考一些有关传感器的问题，比如：在传感器的发展初期，当还没有出现“传感器”这个词语的时候，人们是怎么想到要发明这些东西的，它是怎么感受四周的变化的？通过什么感受到的？又是怎么传递这种感觉的？想着，想着，缺乏传感器专业知识的我就会陷入困境。迫使自己去查阅书籍文献，来解决这些问题。

在这一学期中，我们学到了很多种传感器，霍尔式传感器、压电式传感器、光电式传感器、热电式传感器和超声波传感器等等，而这些传感器有的不仅可以测出位移，还可以测量加速度等。一种传感器有多种用途，这就决定了我们要活学活用。初次见到这些名字的传感器的时候，实在很难想象它们是怎么测出我们所需要的量的，同时还能测出其他的量。

10.传感器工作原理 篇十

压电传感器：基于压电效应的传感器。是一种自发电式和机电转换式传感器。它的敏感元件由压电材料制成。压电材料受力后表面产生电荷。此电荷经电荷放大器和测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出。压电式传感器用于测量力和能变换为力的非电物理量，如压力、加速度等(见压电式压力传感器、加速度计)。它的优点是频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠和重量轻等。缺点是某些压电材料需要防潮措施，而且输出的直流响应差，需要采用高输入阻抗电路或电荷放大器来克服这一缺陷。配套仪表和低噪声、小电容、高绝缘电阻电缆的出现，使压电传感器的使用更为方便。它广泛应用于工程力学、生物医学、电声学等技术领域。

应变传感器：应变传感器是国内外应用较广泛的一种,它是以电阻应变计为转换元件,将非电量如:力、压力、位移、加速度、扭矩等参数转换为电量。

光电传感器：将光信号转换成电信号的传感器

热电传感器：将热信号转换成电信号的传感器

电容式传感器原理

电容式传感器原理

电容式压力传感器简介

科学技术的不断发展极大地丰富了压力测量产品的种类，现在，压力传感器的敏感原理不仅有电容式、压阻式、金属应变式、霍尔式、振筒式等等但仍以电容式、压阻式和金属应变式传感器最为多见。

金属应变式压力传感器是一种历史较长的压力传感器，但由于它存在迟滞、蠕变及温度性能差等缺点，其应用场合受到了很大的限制。

压阻式传感器是利用半导体压阻效应制造的一种新型的传感器，它具有制造方便，成本低廉等特点，但由于半导体材料对温度极为敏感，所以其性能受温度影响较大，产品的一致性较差。

电容式传感器是应用最广泛的一种压力传感器，其原理十分简单。一个无限大平行平板电容器的电容值可表示为：

C= ε s/d（ε 为平行平板间介质的介电常数，d 为极板的间距，s 为极板的覆盖面积）

改变其中某个参数，即可改变电容量。由于结构简单，几乎所有电容式压力传感器均采用改变间隙的方法来获得可变电容。电容式传感器的初始电容值较小，一般为几十皮法，它极易受到导线电容和电路的分布电容的影响，因而必须采用先进的电子线路才能检测出电容的微小变化。可以说，一个好的电容式传感器应该是可变电容设计和信号处理电路的完美结合机械磅秤是利用杠杆位移原理秤量被测物体的质量，它是一种模拟测量，所以显示值误差很大。电子衡器是利用传感器测量原理，它是把外部的压力通过传感器的弹性梁变形使之贴在上面的应变片发生阻值变化，在激励电压的作用下，输出与被测物成正比的模拟的电信号，给AD电路。

电子衡器的AD电路，它把传感器送来的模拟信号进行调制、放大、滤波、取样、积分，输出稳定高效的数字信号，送给中央微处理器（CPU），由CPU控制内部的工作程序通过显示电路，显示出被测物重量值。

秤量的标定，是由国家标准量值（法定砝码）的质量，输出的数字码（BCD码）与CPU内部程序存储器所编制的程序校准码一致时，便可完成秤量标定。模拟衡器是靠标准砝码直接标定，技术含量低，容易作假（取决于标准砝码的质量）。电子衡器的秤量标定需要标准砝码，但还需要标定密码。标定密码由衡器生产厂家掌握，它是严格保密的。

电子衡器的非法标定是利用标准砝码的质量值与校准程序的校准码值的允许范围来进行的，因为校准数码值是有一定范围空间的（例如最大秤量150kg的电子秤，它的50kg内码值是在12000～18000范围内都可以标定为50kg显示值。如果标定砝码实际质量是49kg标定出的显示值是50kg，那么该电子秤显示150kg时它的实际重量是147kg。这种秤在市场贸易中就会造成什么后果，不言而喻。这就是法制计量在国民经济中的重要性。

第一部分 电子秤的原理方框图:

程式 K/B(按键)↑ Fx → 传感器 → OP放大 → A/D转换 → CPU → 显示驱动 → 显示屏 ↓ 记忆体工作流程说明： 当物体放在秤盘上时，压力施给传感器，该传感器发生形变，从而使阻抗发生变化，同时使用激励电压发生变化，输出一个变化的模拟信号。该信号经放大电路放大输出到模数转换器。转换成便于处理的数字信号输出到CPU运算控制。CPU根据键盘命令以及程序将这种结果输出到显示器。直至显示这种结果。

第二部分 秤的分类： 1.按原理分：电子秤 机械秤 机电结合秤 2.按功能分：计数秤 计价秤 计重秤 3.按用途分：工业秤 商业秤 特种秤

第三部分 秤的种类： 1.桌面秤 指全称量在30Kg以下的电子秤 2.台秤 指全称量在30-300Kg以内的电子秤 3.地磅 指全称量在300Kg以上的电子秤 4.精密天平

第四部分 按精确度分类： I级： 特种天平精密度≥1/10万 II级： 高精度天平1/1万≤精密度＜1/10万 III级： 中精度天平1/1000≤精密度＜1/1万 IV级： 普通秤 1/100≤精密度＜1/1000

第五部分 专业术语： 1.最大称量： 一台电子秤不计皮重，所能称量的最大的载荷;2.最小称量： 一台电子秤在低于该值时会出现的一个相对误差;3.安全载荷： 120%正常称量范围;4.额定载荷： 正常称量范围;5.允许误差： 等级检定时允许的最大偏差;6.感量： 一台电子秤所能显示的最小刻度;通常用“d”来表示;7.解析量： 一台具有计数功能的电子秤，所能分辩的最小刻度;8.解析度： 一台具有计数功能的电子秤，内部具有分辩能力的一个参数;9.预热时间： 一台秤达到各项指标所用的时间;10.精度： 感量与全称量的比值;11.电子秤使用环境温度为：-10摄氏度 到 40摄氏度 12.台秤的台面规格： 25cm X 30cm 30cm X 40cm 40cm X 50cm 42cm X 52cm 45cm X 60cm

第六部分 电子秤的特点： 1.实现远距离操作;2.实现自动化控制;3.数字显示直观、减小人为误差;4.准确度高、分辩率强;5.称量范围广;6.特有功能：扣重、预扣重、归零、累计、警示等;7.维护简单;8.体积小;9.安装、校正简单;10.特种行业，可接打印机或电脑驱动;11.智能化电子秤，反应快，效率高;

第七部分 电子秤检查过程： 1.首先整体检查：有无磨损和损坏;2.能否开机：开机后是否从0到9依次显示、数字是否模糊、能否归零;3.有无背光;4.用砝码测试能否称重;5.充电器是否完好，能否使用;6.配件是否齐全;

第八部分 传感器类型： 1.电阻式：价格适中、精度高、使用广泛;2.电容式：体积小、精度低;3.磁浮式：特高精度、造价高;4.油压式：现市场上已淘汰;显示器种类： 1.LCD（液晶显示）：免插电、省电、附带背光;2.LED：免插电、耗电、很亮;3.灯管：插电、耗电、很高;K/B（按键）类型： 1.薄膜按键：触点式;2.机械按键：由许多单独按键组合在一起;传感器的特性： 1.额定载荷;2.输出灵敏度;3.非线性;4.滞后;5.重复性;6.蠕变;7.零点输出影响;8.额定输出温度影响;9.零点输入;10.输入阻抗;11.输出阻抗;12.绝缘阻抗;13.容许激励电压;(5-18V)

第九部分 传感器损坏后现象： 1.称量不准;2.显示不归零;3.显示的数字乱跳 判断传感器的+E、-E、+S、-S 1.先用电阻档测4条线两两这间的电阻值，共有6组。如为400-450欧 则为+E、-E;如果为350欧，则为+S、-S;为290欧，则为R桥臂;2.在+E、-E端接上+_5V电压，传感器正确施加一个压力，如输出+_S增大，则红表笔为+S，反之-S;

第十部分 高精度计数秤特点： 1.Kg/Ib单位转换功能;2.零点显示范围、调整功能(GLH系列没有)3.取样速度调节功能;4.有10组单重记忆功能;5.可同时进行重量、数量、累计功能(GLH只有数量累计)6.可设定重量、数量上限警示功能;7.自动零点追踪、温度线性校正;8.扣重及预扣重功能;9.待机功能;10.有零点显示范围和零点跟踪范围;11.有电池电压管制限制功能;

压阻式传感器是根据半导体材料的压阻效应在半导体材料的基片上经扩散电阻而制成的器件。其基片可直接作为测量传感元件，扩散电阻在基片内接成电桥形式。当基片受到外力作用而产生形变时，各电阻值将发生变化，电桥就会产生相应的不平衡输出。

用作压阻式传感器的基片（或称膜片）材料主要为硅片和锗片，硅片为敏感 材料而制成的硅压阻传感器越来越受到人们的重视，尤其是以测量压力和速度的固态压阻式传感器应用最为普遍。

传感器的灵敏度

灵敏度是指传感器在稳态工作情况下输出量变化△y对输入量变化△x的比值。

它是输出一输入特性曲线的斜率。如果传感器的输出和输入之间显线性关系，则灵敏度S是一个常数。否则，它将随输入量的变化而变化。

灵敏度的量纲是输出、输入量的量纲之比。例如，某位移传感器，在位移变化1mm时，输出电压变化为200mV，则其灵敏度应表示为200mV/mm。

当传感器的输出、输入量的量纲相同时，灵敏度可理解为放大倍数。

提高灵敏度，可得到较高的测量精度。但灵敏度愈高，测量范围愈窄，稳定性也往往愈差。

传感器常用术语

1.传感器

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。通常有敏感元件和转换元件组成。

① 敏感元件是指传感器中能直接（或响应）被测量的部分。

② 转换元件指传感器中能较敏感元件感受（或响应）的北侧量转换成是与传输和（或）测量的电信号部分。

③ 当输出为规定的标准信号时，则称为变送器。

2.测量范围

在允许误差限内被测量值的范围。

3.量程

测量范围上限值和下限值的代数差。

4.精确度

被测量的测量结果与真值间的一致程度。

5.从复性

在所有下述条件下，对同一被测的量进行多次连续测量所得结果之间的符合程度：相同测量方法：

相同观测者：

相同测量仪器：

相同地点：

相同使用条件：

在短时期内的重复。

6.分辨力

传感器在规定测量范围圆可能检测出的被测量的最小变化量。

7.阈值

能使传感器输出端产生可测变化量的被测量的最小变化量。

8.零位

使输出的绝对值为最小的状态，例如平衡状态。

9.激励

为使传感器正常工作而施加的外部能量（电压或电流）。

10.最大激励

在市内条件下，能够施加到传感器上的激励电压或电流的最大值。

11.输入阻抗

在输出端短路时，传感器输入的端测得的阻抗。

12.输出

有传感器产生的与外加被测量成函数关系的电量。13.输出阻抗 在输入端短路时，传感器输出端测得的阻抗。14.零点输出 在市内条件下，所加被测量为零时传感器的输出。15.滞后 在规定的范围内，当被测量值增加和减少时，输出中出现的最大差值。16.迟后 输出信号变化相对于输入信号变化的时间延迟。17.漂移 在一定的时间间隔内，传感器输出终于被测量无关的不需要的变化量。18.零点漂移 在规定的时间间隔及室内条件下零点输出时的变化。19.灵敏度 传感器输出量的增量与相应的输入量增量之比。20.灵敏度漂移 由于灵敏度的变化而引起的校准曲线斜率的变化。21.热灵敏度漂移 由于灵敏度的变化而引起的灵敏度漂移。22.热零点漂移 由于周围温度变化而引起的零点漂移。23.线性度 校准曲线与某一规定直线一致的程度。24.非线性度 校准曲线与某一规定直线偏离的程度。25.长期稳定性 传感器在规定的时间内仍能保持不超过允许误差的能力。26.固有凭率 在无阻力时，传感器的自由（不加外力）振荡凭率。27.响应 输出时被测量变化的特性。28.补偿温度范围 使传感器保持量程和规定极限内的零平衡所补偿的温度范围。29.蠕变 当被测量机器多有环境条件保持恒定时，在规定时间内输出量的变化。30.绝缘电阻

11.压力传感器常见故障 篇十一

【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