传感器整理
一、引言
目前,我国传感器行业规模仍然较小,应用范围较窄。为此，我们亟须转变观念．将传感器的研发由单一物性型传感器的研发，转化为高度集成的新型传感器研发。新型传感器的开发和应用已成为现代系统的核心和关键．它将成为21世纪信息产业新的经济增长点。
二、传感器行业发展趋势及展望
目前，传感器行业呈现八大发展趋势，即传感器的产业化发展模式、传感器产品全面、协调、持续发展、企业生产规模(年生产能力)向规模经济发展、生产格局向专业化方向发展、传感器大生产技术向自动化方向发展、企业的重点技术改造向引进技术的消化吸收与自主创新的方向转变、企业经营要加快从国内市场为主向国内与国外两个市场相结合的国际化方向发展、企业将向“大、中、小并举”、“集团化、专业化生产共存”的格局发展。但是，由于经济发展水平和生产研发资金的限制，我国传感器行业总体技术水平还是相对比较落后的，规模和应用领域都较小。今天活跃在国际传感器市场上的仍然是德国、日本、美国、俄国等老牌工业国家的企业。在这些国家里，传感器的应用范围很广，许多厂家的生产都实现了规模化，有些企业的年生产能力已达到几千万只甚至几亿只。相比之下，中国传感器的应用范围还比较窄，更多的应用仍然停留在工业测量与控制等基础应用领域。
可以预见，未来中国传感器市场的总需求将继续扩大。国内品牌将通过增加投资、合资等方式逐步渗透到高端市场。而中低端产品出口将成为国内品牌厂商的选择。国外新技术输人和应用技术将会带动市场需求向更个性化、分散化的方向发展，国内厂商之间的并购与整合也将很快形成趋势。
三、传感器原理与结构概述
1、传感器原理
无线传感器的组成模块封装在一个外壳内，在工作时，它将由电池或振动发电机提供电源，构成无线传感器网络节点。它可以采集设备的数字信号通过无线传感器网络传输到监控中心的无线网关，直接送入计算机，分析处理。如果需要，无线传感器也可以实时传输采集的整个时间历程信号。监控中心也可以通过网关把控制、参数设置等信息无线传输给节点。数据调理采集处理模块把传感器输出的微弱信号经过放大，滤波等调理电路后，送到模数转换器，转变为数字信号，送到主处理器进行数字信号处理，计算出传感器的有效值，位移值等。
（原理图）
无线通讯模块采用基于IEEE802.15.4标准的无线协议进行数据传输。IEEE802.15.4主要针对工业，建筑，传感器的无线数据采集和监控，油田，电力，矿山和物流管理等应用领域。它具有低功耗，传输可靠性高，抗干扰能力强，网络容量大，能够自动组网等特点。
2、传感器网络系统结构
传感器网络结构如图1.1，传感器网络由传感器节点、基站(Sink)、Internet或通信卫星、任务管理节点等部分构成。大量传感器节点随机分布在监测区域，通过协作方式将所采集的数据沿其它传感器节点逐跳传输至基站，最后通过Inter-net或卫星到达需要它的用户。
（网络系统结构图）
四、国内传感器产品概述
BEETECH无线传感器网络具备自组织、自恢复能力，通信可靠，完全支持微尘网（MESH NETWORKING）它支持三种主要的自组织无线网络类型，即星型结构、网状结构（MESH）和树状结构，特别是网状结构，具有很强的网络健壮性和系统可靠性。具有动态路由的特点。
1、振动传感器
每个节点的最高采样率可设置为4KHz，每个通道均设有抗混叠低通滤波器。采集的数据既可以实时无线传输至计算机，也可以存储在节点内置的2M数据存储器内，保证了采集数据的准确性。节点的空中传输速率可以达到250Kbps，有效室外通讯距离可达300m。
节点设计有专门的电源管理
软硬件，在实时不间断传输情况下，节点功耗仅
30mA，使用内置的可充电电池，可连续测量18
小时。如果选择带有USB接口的节点，您既可以通过USB接口对节点充电，也可以快速地把存储器内的数据下载到计算机里面。
2、应变传感器
节点结构紧凑，体积小巧，由电源模块、采集处理模块、无线收发模块组成，封装在PPS 塑料外壳内。节点每个通道内置有独立的高精度120-1000Ω桥路电阻和放大调理电路，可以
方便地由软件自动切换选择1/4桥，半桥，全桥测
量方式，兼容各种类型的桥路传感器，比如应变，
载荷，扭距，位移，加速度，压力，温度等。节
点同时支持2线和3线输入方式，桥路自动配平。
采集的数据既可以实时无线传输至计算机，也可
以存储在节点内置的2M数据存储器，保证了采集
数据的准确性。节点的空中传输速率可以达到
250K bps，有效室外通讯距离可达300 m。节点设
计有专门的电源管理软硬件，在实时不间断传输
情况下，节点功耗仅30mA，使用内置的可充电电
池，可连续测量十几个小时。如果选择带有USB接口的节点，您既可以通过USB接口对节点充电，也可以快速地把存储器内的数据下载到计算机里面。
3、扭矩传感器
节点结构紧凑，体积小巧，封装在树脂外壳内。
节点每个通道内置有高精度120-1000Ω桥路电
阻和放大调理电路，可以方便地由软件自动切换
选择1/4桥，半桥，全桥测量方式。节点同时支
持2线和3线输入方式，桥路自动配平。节点
的空中传输速率可以达到250K BPS，有效实时数
据传输率达到4K SPS，有效室内通讯距离可达
100米。节点设计有专门的电源管理软硬件，在
实时不间断传输情况下，节点功耗仅25mA，使用普通9V电池，可连续测量几十个小时。对于长期监测应用，以5分钟间隔发送一次扭矩值，数年不需要更换电池，大大提高了系统的免维护性。
五、公司简介
北京凯威利亚科技发展有限公司，拥有一支经验丰富的软、硬件研发队伍。公司的众多技术骨干就一直潜心研究软、硬件技术，长时间以来从事研发工作，专门为不同的用户提供软件、硬件解决方案。
在很长的时间里，我们致力于无线产品的研究，在2000 年的下半年就着手研究433MHz 的无线产品；在此之后，我们研究868MHz 、915MHz 、2.4GHz 频率下的各种产品，广泛应用于电力行业、汽车制造行业、环保行业、军工行业；我们在2005 年的8 月份研发完成了ZigBee 解决方案，实现了短程无线的网络化，无线免冲突传输。在追求通讯效果的同时，我们更注重降低功耗，我们已经实现了低功耗情况下稳定的无线传输。
现阶段我们致力于：低功耗的“传感器+ 无线传输”，为不同行业提供最佳的解决方案！
我公司研发的工业环境无线测温系统，设备已经经过相关部门的检测，在高压环境（110KV 以下电压环境）下把采集的温度实时的传送到地面的监控中心。经过严格测试得到相关机构和专家的认可！使本公司走在无线测温领域的前沿。
六、主导产品介绍与应用技术
1、主导产品
（1）CWSN-TII型无线汇聚
在433MHz频段上实现和多个CWSN-TII型无
线测温终端采集温度数据的通讯，并可以向
CWSN-TII型无线测温终端发送指令，在整个测温
系统中其处于核心地位，由它来调节整个无线通
讯的网络。通过连接计算机上安装运行的设置软
件实现对CWSN-TII型无线测温终端设置。一般
安装在控制中心。
技术特性：
可多组管理无线测温终端：32组
灵活性：可随时在组内添加、删除无线测温终端
与计算机接口：以太网口
外置天线：4dbm的增益
电源：利用电源适配器AC220供电
详细技术参数：
频率范围：433MHz－434.79MHz （免申请）最大输出功率：≤10mW 最远传输距离：≤200m （无阻挡）
测量循环周期：t*10秒（可以用户设置）
防水级别：不防水，实用于室内
尺寸：200x119x38mm
重量：＜600g
（2）CWSN-TIII型无线中继器
采用无线防冲突组网技术，可多通道传送数
据，双向传输数据，可分组管理无线测温终端，
实现数据中转，在此基础上可添加CDMA/GPRS
模块。
技术特性：
可多组管理无线测温终端：32组
灵活性：可随时在组内添加、删除无线测温终端
双向无线中继：可以双向传输数据
外置天线：天线增益大，约4dbm
电源：利用电源适配器AC220供电或电池供电、
内有高能充电电池，在断电的情况下仍可以用3－5天
安装维护：通过配套设施可以快捷、轻松建立，不受地形隔间限制
远程数据传输：可以通过添加CDMA/GPRS实现远程传输
详细技术参数：
频率范围：433MHz－434.79MHz （免申请）
最大输出功率：≤10mW
最远传输距离：≤300-500m （可视距离）
发射电流：17mA
测量循环周期：t*10秒（可以用户设置）
尺寸：180x90x240mm
重量：＜1.5kg
（3）CWSN-CO2型无线CO2终端
在二氧化碳浓度比较高的地方，通过安装无线
CO2终端，现场检测浓度值，通过无线发送到指
定的接受设备上，安装方便,设备精巧美观。二氧
化碳传感器采用锑化铟铝技术于砷化镓基片上,
是一种新的固态NDIR技术。
实时性：实时在线监测
实时上传：可按设定时间向上传送数据
低功耗：低功耗高灵敏度采用高能电池，以10分
钟为数据的传输周期。
准确性：读数的5%
灵活性：用户可根据自己的需求，灵活、方便的设置参数，便于安装维护保密性：可透明传输，也可以数据加密
年度漂移：不超过±10ppm
工作湿度范围：0～95％RH（无凝结）
传感器工作寿命：10年
实时感应：T90<4s
防水、抗震动
频率范围：433MHz－434.79MHz （免申请）
预热时间：120秒
最大输出功率：≤100mW
最远传输距离：≤200m （无阻挡）
发射电流：≤100mA
电源：电池（可更换）
工作电压：3V
温度范围：-25℃～+55℃
测量范围：0～10000ppm
测量精度：读数的5%
尺寸：132X88X48mm
（4）CWSN-PI无线压力、温度传感器
采用无线防冲突组网技术，实现对分散的压力
点、温度采集点（人员无法接近的危险、恶劣等
环境）的压力和温度进行实时在线检测。整个设
备绝缘性好、抗电磁场干扰性能强，能可靠的在
各种复杂恶劣环境中运行。
实时性：实时在线监测
灵活性：用户可根据自己的需求，灵活、方便的
设置参数，便于安装维护
外置天线：约1dbm的增益
压力准确性：±0.25%
温度准确性：±0.5（可选±0.3）
热力零点漂移：≤±0.03%F·S/℃
电源：电池供电或太阳能供电（根据具体项目情况来决定）
频率范围：433MHz－434.79MHz （免申请）
最大输出功率：≤10mW
最远传输距离：≤300m （可视距离）
环境温度：-20℃~60℃
工作电压：3.3V
电源电压：AC220V 供电或9V（可更换备用电池）
测量温度范围：-200－+600
测量压力范围：0－2.5MPa
（5）CWSN-TIV无线测温终端
釆用无线防冲突组网技术，实现对分散的温度
釆集点（人员无法接近的危险、恶劣等环境）的
温度进行实时在线检测。整个设备绝缘性好、抗
电磁场干扰性能强，能可靠的运行千110KV以下
的环境中,从根本上解决了小推车高压开关触点运
行温度连续监测的难题，可自供电。
实时性：实时在线监测
实时上传：可按设定时间向上传送数据
低功耗：低功耗高灵敏度釆用3.6v干电池,以5分
钟为数据的传输周期，可持续2-3年
准确性：测精度可达+0.5℃
高可靠性：高绝缘性和抗电磁场千扰性
灵活性：用户可根据自己的需求，灵活、方便的设置参数，便千安装维护保密性：可透明传输，也可以数据加密：详细技术参数
频率范围：433MHZ2—434.79MHZ(免申请）
最大输出功率：<10MW
最远传输距离：200-300m (无阻挡）
测量循环周期：1*10秒（可以用户设置）
电源电压：3.6电池（可更换）
电池寿命：2-3年（视测量时间间隔而定）
测量温度：-40℃-125℃
测量精度：+0.5+0.5℃
符合电工电子产品低温GB/T2423. 1、高溫GB/T2423. 2的要求，适于在气候条件恶劣的地区及户外使用
防水级别：IP65
尺寸：100x36x16mm
重量：<160g
2、应用技术
（1）低功耗设计
所有模块采用超低功耗设计，整个传感器节点具有非常低的电流消耗，使用两节普通干电池可以工作数年之久，使维护周期大大延长。从而也可以使用微型振动发电机，利用压电原理收集结构产生的微弱振动能量，转化为电量，为传感器提供电源，为了降低功耗，传感器选用超低功耗的产品，传感器在不采集的时候关断电源或置于睡眠模式。做到真正的免维护。
（2）时间同步
本公司生产所有的无线传感器，全部基于时间同步和固定路由表的TDMA发送协议，可实现“同时”睡眠,”同时”醒来，适合无线传感器工业自动化在线监测和检测。
七、产品成功应用领域及具体事例
1、民用型无线测温系统
在大型建筑和居民集中区域，对
于温度的控制一直以来都是人们
关注的问题，由于目前无良好的测
溫设备，从而出现同一建筑或居
民楼温度差异过大，这种情况不仅
给各物业公司在处理上带来很大
的困难，而且使民众及应强烈。导
致物业公司经济效益下降，同时
居民叉得不到一个舒适的居住环
境。据调查，每年因此类问题导致物业与居民的官司上千起，给双方都带来不同程度的经济损失。如果物业公司对自己负责的每一片区域的每一个地方的温度都了如指掌的话，以上温度都可以避免。因此，能做到对居民区或大型建筑的温度实时监测是这一行业的重大问题。我公司自主研发的“民用型无线温度监控系统”解决了目前存在的上述问题,可在建筑内的任何地方精确测量温度,准确有效地实现了实时监控。该系统己通过华北电力大学、国家无线电检测中心、国家计算机检测中心、北京市技术监督局、西北电科院等相关部门的
前斯综合测试，并在国家大剧院等单位进行了安装和现场运行测试，该系统完全符合民用测温的要求。
2、工业电力测温应用
针对电力系统运行环境，公司
开发了电力测溫管理系统，系统
釆用新兴组阿技术，在全国率先
研制、生产的无线测温系统，
通过在内豢古阿拉善电业局的
11万伏变电站内运行，实现了
对电力系统的萵压和趄萵压母
线、萵压幵关接点（以及人员
无法接近的其它危险、恶劣环
境）的溫度进行实时在线检测，经过与电力自动化系统连接，在中心监控室内就可以监视运行状态，真正做到了远距离遥测，当被测点温度超过预先设定的闺值时，就发出报窖信号及时提醒有关人员釆取措施。
3、农业有机蔬菜无线传感
网络系统应用
一个典型的无线传感器阿络
系统通常由环境监测节点、基
站、通倌系统、互联阿以及监控
软硬件系统构成。如下图所示，
根据需荽，人们可以在待测区域
安放不同功能的传感器并组成
阿络，长期大面积地监测微小的
气候变化，包括温度、湿度、风力、大气、降雨跫，收集有关土地的湿度、氮浓缩跫和土壤？II值等，从而进行科学预测，帮助农民抗灾、减灾，科学种植，获得较萵的农作物产跫。
4、淡水养殖无线传感器在
溶氧浓度自动监控中的应
用
随着淡水养殖业中网箱养殖
和水池养殖模式的日益推广和
普及,养殖密度不断提高,饲料的
投放、疾病防治、水温、水中
溶解氧浓度的检测与控制对提
高养殖产量与质量非常重要,
其中溶解氧浓度检测与控制成
为提高养殖密度和产量的关键『11。由于水中的溶解氧浓度受水体温度和季节变化的影响，
在淡水养殖中，水体加氧一般是根据经验,随意性较 大，由于加氧不及时而造成养殖损失的现象时在发生。
21^8?无线传感器技术是传感器技术与无线网络技术 的结合，是一种新兴的智能监测与控制技术，由于其具有低 成本、体积小、实时性强、功耗低、抗干扰性强、嵌入性好等特 点,广泛应用在工农业生产中。在淡水养殖生产中，应用 2淨枕技术进行水体温度与溶解氧浓度等数据的采集与传 送、控制信号的传输与加氧控制,改变传统的生产方式，对提 高淡水养殖产量、降低生产成本、减轻劳动强度具有重要的
5、无线传感网络的自动滴灌系统
滴灌技术是通过干管、支管和
毛管上的滴头，在低压下向 土
壤经常缓慢滴水，可直接向土壤
供应已过滤的水分、肥料或 其
他化学剂等的一种灌溉系统，其
对水的利用率可达95 V 。，较 喷
灌具有更髙的节水增产效果。
长期以来，我国的滴灌系统大
多靠人工进行经验控制，由 于
没有实时数据的采集与分析，
灌溉的随意性较大。而基于计
算机的滴灌测控系统，又由于
布线不使且成本较髙、耗时较
长，往往难以在生产实际中推
广。近年来，随着无线信息传
输 技术的发展，2织66无线网
络以其低功耗、低成本、低
速率、近 距离、短时延、髙安
全等特点，在农业生产中得到髙
度关注。该控制器不仅能应用于农业领域中的传 感器数据
的釆集、水表的抄表、水质
的监测、电磁阀的远程控制
以及农产品流通过程信息化
等，而且对于农业以外的其
他领 域，如家居智能化、自
动抄表以及新型智能化小区
等，也有潜在值附近，保证
其生长所需的水分，提高产量和质量。
如今精准农业的研究和应用越来越广泛，节水灌溉也是其 中一项关键技术。本系统将2186优无线传感器网络技术运用。
2009年8月18?20日土壤湿度变化图
6、无线烟雾传感器的应用
随着我国经济建设的发
展，一些在国民经济和社 会
生活中至关重要作用的特殊
场所(如图文档案信息 中心、
邮电通讯枢纽、集成电路生
产车间、大型电站） 越来越
多。由于其内部各种电气设
备髙度集中且长期 运行工
作，从而存在较多的火险隐
患，一旦发生火灾， 将会给
国家造成极大的经济损失，
给社会带来重大影 响。因此
如何及时、准确无误地预测
火灾险情成为社 会关注的一
个焦点。
本无线烟雾传感器节点主
要由两部分组成：烟雾 传感
器采集部分、无线传输部
分。传感器采集部分主 要负
责将外界环境中的烟雾浓度采集进来，采集部分 所得到的信号会随着外界烟雾浓度变化而变化，烟雾 传感器所测量的模拟量，经过调理电路送至无线传输部分进行处理。
八、市场营销策略及风险分析
1、当今市场形势分析
信息技术的三大支柱：测控技术、通信技术和计算机技术，而传感器技术是测控技术的基础：传感器处于自动检测与控制系统之首，是感知、获取与监测信息的窗口。科学研宄和生产过程需要获取的信息，都要首先通过传感器转换成电信号或光信号等容易传输和处理的信号。科学技术越发达，自动化程度越高，对传感器的依赖就越大：“没有传感器技术就没有现代科学技术” 的观点已被全世界公认。
传感器技术是材科学、力学、电学、光学.声学.化学.生物学、辖密机械、仿生学、测量拄术、半导体 技术、计算机技术、信息处理技术、乃至系统科学、人工智能、自动化技术等众多学科相互交叉的综合性高新技术密集型前沿技术，广泛应于航空航天、信息产业、机械、电力、能源、交通、冶金、石油、建筑、邮电、生物、医学、环保、材料、灾害预测顶防、农林渔业、食品、烟酒制造、建筑、汽车、船舶、机器人、家电、公共安全等领域，可以说是无处不在。
传感器已进入人们的日常工作和家庭生活中，并已在国民经济各部门以及国防建设中到广泛应用，为我国现代化建设做出了应有的贡献。近年来，随着中国制造业的逐渐强大，汽车行业的迅速崛起，传感器在这两个行业中的市场规棋己经超过100亿元
,
无线烟雾传感器系统结构图
中国传感器市场尽管受到金融风暴的影响，但工业及信息化部2008年1-9月的数据统计依旧显示，我国的传慼器市场呈现出逆势增长的态势。而最近几年，中国的传感器年度销售平均増长也达到了 39%。
目前传感器市场正进入到一个‘百家争呜’的时期，随着市场的逐渐开放和中国投资杯境的改善及全球化经济的进程加快。各国的传慼器厂家纷纷进入中国市场，这就加剧了市场的竞争。中国传感器市场将重新进行份额的分配。
2008年的金融风暴对传感器市场有着或多或少的影响，尤其对汽车工业、制造业等传统的传感器应用领域的影响更加明显。因此如何开辟新的应用领域将成为许多传感器厂商需要慎重考虑的问题。放眼未来，虽然目前主要是汽车工业、制造业等传统应用领域在拉动传慼器市场，但不能忽略绿色能源等新兴市场将为传感器乃至整个自动化行业带来的巨大商机。
2、市场营销策略
（1）物联网建设启动无线传感器市场前景可期
2009年8月，物联网(传感网)概念诞生并极大振奋了中国传感产业和市场的发展。物联网是以物理介质为载体，通过电子标签、传感器、智能芯片以及传输网络实现对物理介质的标识、信息收集和处理以及信息传输，从而最终实现对物理介质智能控制的业务形态。它广泛应用于大型建筑安全监控、水电等公用设施运行监控、工业生产过程质量及安全监控、城市楼宇及公共场所安全监控、医疗系统病人健康监控、城市运行优化控制等人类生产生活的各个领域，这其中传感器为物联网的核心所在。
无线传感器产品具有体积小、能耗低以及易于数字化控制等特点，因而其应用范围较传统传感器更为广泛。而中国物联网产业的发展将对无线传感器特别是加速度传感器、压力传感器以及磁传感器产生巨大需求、并最终促进中国无线传感器市场的繁荣发展。
（2）企业改革战略
运行机制需要适应市场经济发展的要求，在发展过程中应秉承创新、灵活运用企业的核心技术已达到生产、研发的目的。
在生产过程中必须树立创新意识，大力加强新型传感器的开发，提高产品的性价比，加快科研成果的转化，加快新型传感器的产业化，迅速提高国产传感器的市场占有率，缩小与发达国家的差距，同时，也要考虑走联合之路，吸引国外先进的技术和工艺，壮大自己的科技实力。
开创无人争抢的市场空间，超越竞争的思想范围，开创新的市场需求，开创新的市场空间，经由价值创新来获得新的空间。目前，物联网已被各国视为继计算机、互联网与移动通信网之后的第三次信息技术革命，成为信息产业新一轮竞争中的制高点。物联网可以被广泛地应用在国防军事、环境监测、交通管理、医疗卫生、制造业、抗灾抢险等领域，应用价值巨大。物联网蕴藏着亿万级的市场，2010 年被国家列人五大战略性新兴产业。
在现有的市场空间中竞争，是在价格中或者在推销中做降价竞争，虽然争取了效率，然而也增加了销售成本或是减少了利润。要高度重视物联网在中国制造、发展绿色低碳经济中的战略性地位。在物联网的推进策略上，应充分考虑中国制造的产业基础和优势，将物联网相关技术作为进一步提升中国制造技术含量和服务品质含量的关键手段。“物联网”的应用将对“中国制造”和世界经济产业格局产生重大的影晌。随着物联网技术的成熟和商业模式的不断丰富完善，嵌入了“物联网”新应用和服务的中国制造产品将不断涌现，信息产业与中国制造将更紧密地结合，这将对中国和世界的经济和社会发展产生重大的影响。同时，要把物联网和发展“绿色、环保、节能、低碳经济”相结合，充分利用物联网实现
更精细、更简单、更高效管理的特性，通过重点领域的应用示范效应促进物联网创造更大的经济和社会效益。
(整理)传感器的含义.
1、传感器的定义 英文名称：transducer / sensor 传感器是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如烟雾），并将探知的信息传递给其他装置或器官。 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。 2、传感器的分类 可以用不同的观点对传感器进行分类：它们的转换原理(传感器工作的基本物理或化学效应)；它们的用途；它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。 根据传感器工作原理，可分为物理传感器和化学传感器二大类：传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的微小变化都将转换成电信号。 化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。
有些传感器既不能划分到物理类，也不能划分为化学类。大多数传感器是以物理原理为基础运作的。化学传感器技术问题较多，例如可靠性问题，规模生产的可能性，价格问题等，解决了这类难题，化学传感器的应用将会有巨大增长。 按照其用途，传感器可分类为： 压力敏和力敏传感器 液面传感器 速度传感器 加速度传感器 湿敏传感器 气敏传感器 真 以其输出信号为标准可将传感器分为： 模拟传感器—— 数字传感器——将被测量的非电学量转换成数字输出信号(包括直接和间接转换) 膺数字传感器——将被测量的信号量转换成频率信号或短周期 信号的输出(包括直接或间接转换) 开关传感器——当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时，传 感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。
传感器技术期末考试简答题
传感器技术期末考试简 答题 标准化工作室编码[XX968T-XX89628-XJ668-XT689N]
四、简答题（4题，共18分） 301、试述传感器的定义、共性及组成。 答：①传感器的定义：能感受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；②传感器的共性：利用物理定律和物质的物理、化学或生物特性，将非电量(如位移、速度、加速度、力等)转换为电量(电压、电流、电容、电阻等)；③传感器的组成：传感器主要由敏感元件和转换元件组成。 302、什么是传感器动态特性和静态特性简述在什么条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要。 答：传感器的动态特性是指传感器对动态激励(输入)的响应(输出)特性，即其输出对随时间变化的输入量的响应特性。 传感器的静态特性是指它在稳态(静态或准静态)信号作用下的输入－输出关系。静态特性所描述的传感器的输入、输出关系式中不含有时间变量。 当输入量为常量或变化极慢时只研究静态特性就能够满足通常的需要。 304、什么叫应变效应？利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理。 答：材料的电阻变化是由尺寸变化引起的，称为应变效应。 应变式传感器的基本工作原理：当被测物理量作用在弹性元件上，弹性元件在力、力矩或压力等作用下发生形变，变换成相应的应变或位移，然后传递给与之相连的应变片，将引起应变敏感元件的电阻值发生变化，通过转换电路变成电量输出。输出的电量大小反映了被测物理量的大小。 306、在传感器测量电路中，直流电桥与交流电桥有什么不同，如何考虑应用场合用电阻应变片组成的半桥、全桥电路与单桥相比有哪些改善答：直流电桥适合供电电源是直流电的场合，交流电桥适合供电电源是交流的场合。半桥电路比单桥电路灵敏度提高一倍，全桥电路比单桥电路灵敏度提高4倍，且二者均无非线性误差。 311、根据电容式传感器工作原理，可将其分为几种类型每种类型各有什么特点各适用于什么场合 答：根据电容式传感器的工作原理，可将其分为3种：变极板间距的变极距型、变极板覆盖面积的变面积型和变介质介电常数的变介质型。 变极板间距型电容式传感器的特点是电容量与极板间距成反比，适合测量位移量。 变极板覆盖面积型电容传感器的特点是电容量与面积改变量成正比，适合测量线位移和角位移。 变介质型电容传感器的特点是利用不同介质的介电常数各不相同，通过改变介质的介电常数实现对被测量的检测，并通过电容式传感器的电容量的变化反映出来。适合于介质的介电常数发生改变的场合。 316、何谓电涡流效应怎样利用电涡流效应进行位移测量 答：:电涡流效应指的是这样一种现象：根据法拉第电磁感应定律，块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时，通过导体的磁通将发生变化，产生感应电动势，该电动势在导体内产生电流，并形成闭合曲线，状似水中的涡流，通常称为电涡流。 利用电涡流效应测量位移时，可使被测物的电阻率、磁导率、线圈与被测物的尺寸因子、线圈中激磁电流的频率保持不变，而只改变线圈与导体间的距离，这样测出的传感器线圈的阻抗变化，可以反应被测物位移的变化。 317、试比较自感式传感器与差动变压器式传感器的异同。 答： (1)不同点： 1 )自感式传感器把被测非电量的变化转换成自感系数的变化； 2)差动变压器式传感器把被测非电量的变化转换成互感系数的变化。 (2)相同点：两者都属于电感式传感器，都可以分为气隙型、气隙截面型和螺管型。 323、什么是正压电效应什么是逆压电效应什么是纵向压电效应什么是横向压电效应 答：正压电效应就是对某些电介质沿一定方向施以外力使其变形时，其内部将产生极化现象而使其出现电荷集聚的现象。 当在片状压电材料的两个电极面上加上交流电压，那么压电片将产生机械振动，即压电片在电极方向上产生伸缩变形，压电材料的这种现象称为电致伸缩效应，也称为逆压电效应。 沿石英晶体的x轴(电轴)方向受力产生的压电效应称为"纵向压电效应"。沿石英晶体的y轴(机械轴)方向受力产生的压电效应称为"横向压电效应"。 331、简述热电偶的几个重要定律，并分别说明其实用价值。 答：1、中间导体定律；2、标准电极定律；3、连接导体定律与中间温度定律 实用价值：略。
《传感器本》试题整理(附参考答案)解读
上海开放大学《传感器与测试基础》复习 1. 课程教材：《自动检测技术及应用》 梁森 （第2版），机械工业出版社 2. 网上课堂：视频资料，课程ppt 资料，李斌教授主讲 3. 主持教师联系方式： 25653399（周二、五）；xudanli@https://www.wendangku.net/doc/3a16405321.html, 4. 期末考试比例（大约）：单项选择20分；填空20分；多项选择12分；简答题26分；分析设计题22分。 5. 复习样题 一、填空题 1. 传感器的特性一般指输入、输出特性，有动、静之分。静态特性指标的 有 、 、 、 等。（灵敏度、分辨力、线性度、迟滞 误差、稳定性） 2. 对于测量方法，从不同的角度有不同的分类，按照测量结果的显示方式，可以分为 模拟式测量 和 数字式测量 。 3. 对于测量方法，从不同的角度有不同的分类，按照是否在工位上测量可以分为 在线测量 和 离线式测量 。 4. 对于测量方法，从不同的角度有不同的分类，按照测量的具体手段，可以分为 偏位式测量 、 微差式测量 和 零位式测量 。 5.某0.1级电流表满度值100m x mA ，测量60mA 的绝对误差为 ±0.1mA 。 6、服从正态分布的随机误差具有如下性质 集中性 、 对称性 、 有界性 。 7. 硅光电池的光电特性中，当负载短路时，光电流在很大范围内与照度与呈线性关系。 8. 把被测非电量的变化转换成线圈互感变化的互感式传感器是根据 变压器 的基本原理制成的，其次级绕组都用 差动 形式连接，所以又叫差动变压器式传感器。 9、霍尔传感器的霍尔电势U H 为 K H IB 若改变 I 或 B 就能得到变化的霍尔电势。 10、电容式传感器中，变极距式一般用来测量 微小 的位移。 11. 压电式传感器具有体积小、结构简单等优点，但不适宜测量 频率太低 的被测量，特别是不能测量 静态值 。 12、差动电感式传感器与单线圈电感式传感器相比,线性 好 灵感度提高 一 倍、测
《传感器本》试题整理(附参考答案)
《传感器本》试题整理(附参考答案)
上海开放大学《传感器与测试基础》复习 1. 课程教材：《自动检测技术及应用》梁森（第2版），机械工业出版社 2. 网上课堂：视频资料，课程ppt资料，李斌 教授主讲 3. 主持教师联系方式： 25653399（周二、五）；xudanli@https://www.wendangku.net/doc/3a16405321.html, 4. 期末考试比例（大约）：单项选择20分；填 空20分；多项选择12分；简答题26分；分析 设计题22分。 5. 复习样题 一、填空题 1. 传感器的特性一般指输入、输出特性，有 动、静之分。静态特性指标的 有、、、 等。（灵敏度、分辨力、线性度、迟滞误差、 稳定性） 2. 对于测量方法，从不同的角度有不同的分类， 按照测量结果的显示方式，可以分为模拟式测量和数字式测量。 3. 对于测量方法，从不同的角度有不同的分类， 按照是否在工位上测量可以分为在线测量和离线式测量。 4. 对于测量方法，从不同的角度有不同的分类，
按照测量的具体手段，可以分为 偏位式测 量 、 微差式测量 和 零位式测量 。 5.某0.1级电流表满度值100m x mA ，测量60mA 的绝 对误差为 ±0.1mA 。 6、服从正态分布的随机误差具有如下性质 集 中性 、 对称性 、 有界性 。 7. 硅光电池的光电特性中，当负载短路时，光 电流在很大范围内与照度与呈线性关系。 8. 把被测非电量的变化转换成线圈互感变化的 互感式传感器是根据 变压器 的基本 原理制成的，其次级绕组都用 差动 形式连接，所以又叫差动变压器式传感器。 9、霍尔传感器的霍尔电势U H 为 K H IB 若改变 I 或 B 就能得到变化的霍尔电势。 10、电容式传感器中，变极距式一般用来测量 微 小 的位移。 11. 压电式传感器具有体积小、结构简单等优 点，但不适宜测量 频率太低 的被测量， 特别是不能测量 静态值 。 12、差动电感式传感器与单线圈电感式传感器相 比,线性 好 灵感度提高 一 倍、 测量精度高。 13、热电偶冷端温度有如下补偿方法： 冷端恒温法（冰浴法）、计算修正法、电桥补偿法和仪表
(整理)传感器及其工作原理1.
第一节传感器及其工作原理1课时新授课 教学目标 1．知识与技能 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； 认识一些制作传感器的元器件，知道这些传感器的工作原理。 2．过程与方法 通过对实验的观察、思考和探究，让学生在了解传感器、熟悉传感器工作原理的同时，经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的观察能力、实践能力和创新思维能力。 3．情感、态度与价值观 体会传感器在生活、生产、科技领域的种种益处，激发学生的学习兴趣，拓展学生的知识视野，并加强物理与STS的联系。通过动手实验，培养学生实事求是的科学态度、团队合作精神和创新意识。 教学重点 认识各种常见的传感器；了解光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件的工作原理。 教学难点 光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件的工作原理。 教学方法 实验法、观察法、归纳法。 教学手段 磁铁、干簧管、各种常见传感器、光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件、多用电表、热水、冷水、台灯、投影仪等 教学过程 一、引入新课 教师：今天我们生活中常用的电视、空调的遥控器是如何实现远距离操纵的？楼梯上的电灯如何能人来就开，人走就熄的？工业生产中所用的自动报警器、恒温烘箱是如何工作的？“非典”病毒肆虐华夏大地时，机场、车站、港口又是如何实现快速而准确的体温检测的？所有这些，都离不开一个核心，那就是本堂课将要学习的传感器。 二、新课教学 1．什么是传感器 演示实验1：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。
教师提问：盒子里有怎样的装置，才能实现这样的控制？ 学生猜测：盒子里有弹性铁质开关。 师生探究：打开盒子，用实物投影仪展示盒内的电路图（图2），了解元件“干簧管”的结构。探明原因：当磁体靠近干簧管时，两个由软磁性材料制成的簧片因磁化而相互吸引，电路导通，干簧管起到了开关的作用。 教师点拨：这个装置反过来还可以让我们通过灯泡的发光情况，感知干簧管周围是否存在着磁场。 演示实验2：教师出示一只音乐茶杯，茶杯平放桌上时，无声无息，提起茶杯，茶杯边播放悦耳的音乐，边闪烁着五彩的光芒。 教师提问：音乐茶杯的工作开关又在哪里？开启的条件是什么？ 学生猜测：在茶杯底部，所受压力发生改变。 实验探究：提起茶杯，用手压杯的底部，音乐并没有停止。 学生猜测：是由于光照强度的改变。 实验探究：用书挡住底部（不与底部接触），音乐停止，可见音乐茶杯受光照强度的控制。 师生总结：现代技术中，我们可以利用一些元件设计电路，它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。我们把这种元件叫做传感器。它的优点是：把非电学量转换为电学量以后，就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制了。 教师提问：实验1中的干簧管是怎样的传感器，实验2音乐茶杯中所用的元件又是怎样的传感器？
(整理)分别列举10种接触、非接触传感器种类及原理
分别列举10种接触、非接触传感器种类及原理 接触式位移传感器： 1位移传感器及其原理：计量光栅是利用光栅的莫尔条纹现象来测量位移的。 “莫尔”原出于法文Moire，意思是水波纹。几百年前法国丝绸工人发现，当两层薄丝绸叠在一起时，将产生水波纹状花样；如果薄绸子相对运动，则花样也跟着移动，这种奇怪的花纹就是莫尔条纹。一般来说，只要是有一定周期的曲线簇重叠起来，便会产生莫尔条纹。计量光栅在实际应用上有透射光栅和反射光栅两种；按其作用原理又可分为辐射光栅和相位光栅；按其用途可分为直线光栅和圆光栅。下面以透射光栅为例加以讨论。透射光栅尺上均匀地刻有平行的刻线即栅线，a为刻线宽，b为两刻线之间缝宽，W=a+b称为光栅栅距。目前国内常用的光栅每毫米刻成10、25、50、100、250条等线条。光栅的横向莫尔条纹测位移，需要两块光栅。一块光栅称为主光栅，它的大小与测量范围相一致；另一块是很小的一块，称为指示光栅。为了测量位移，必须在主光栅侧加光源，在指示光栅侧加光电接收元件。当主光栅和指示光栅相对移动时，由于光栅的遮光作用而使莫尔条纹移动，固定在指示光栅侧的光电元件，将光强变化转换成电信号。由于光源的大小有限及光栅的衍射作用，使得信号为脉动信号。如图 1，此信号是一直流信号和近视正弦的周期信号的叠加，周期信号是位移x的函数。每当x变化一个光栅栅距W，信号就变化一个周期，信号由b点变化到b’点。由于bb’=W，故b’点的状态与b点状态完全一样，只是在相位上增加了2π。 （上海德测电子科技有限公司产品） 2螺杆式空压机压力传感器螺杆式空压机压力传感器: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力传感器。 压电传感器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
加速度计、角度传感器知识整理与解析
加速度计、角度传感器知识 整理与解析 1、传感器基础知识 (2) 2、比力 (2) 3、加速度传感器测量倾角原理 (3) 4、Question and answer (3) 5、电子罗盘 (3) 7、陀螺仪和加速度计的区别与联系 (4) 8、常用芯片介绍 (4) 交流QQ：1002100760
1、传感器基础知识 陀螺和加速度计是惯性器件，是用来测量相对惯性空间的角速度（或对于积分类型的陀螺来说是角增量）和加速度。 在三维空间中，描述一个刚体运动要六轴，三轴加速度，三轴角速度。 加速度传感器：测量加速度的值，是指直线运动，一般以重力加速度g为单位。 角度传感器：测量角度的传感器，范围比较广泛各种角度与倾角传感器有些不一样。角度传感器可以是垂直的，各种安装方式都行，是指相对角度。多数的角度传感器是以加速计为基础，通过重力加速度分量估算角度，通常也会要求在静态下测量。 倾角传感器：倾角传感器其实是个绝对角度，原型是加速度传感器，是指被测物体与地球引力（垂直地球）的夹角。所以它应该是个绝对值。 加速度是测量轴向的力，由F=ma，m已知，就可以知道力(加速度)的大小，所以惯导系统的里都是讲“比力”，因为力是比较出来的。 2、比力 比力：单位质量上作用的非引力外力。 通常我们说“用加速度计测量载体的运动加速度”，实际上这个说法并不确切，因为加速度计测量的不是载体的运动加速度，而是载体相对惯性空间的绝对加速度和引力加速度之差，称作“比力”---艾弗里尔B，查特菲尔德著.高精度惯性导航基础.北京：国防工业出版社，2002. 在一般线加速度计中测量的是比力(a+g)不能分辨出重力加速度g和运动加速度a。一个加速度计只能测量一个方向的比力，测量矢量必须使用三个加速度计；测量值与安装方向、姿态有关，且受安装精度影响。 三个加速度计垂直安装可测量比力矢量，进而得到运动加速度。
传感器与检测技术期末考试试题与答案
第一章传感器基础 l.检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。 答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。下图给出了检测系统的组成框图。 检测系统的组成框图 传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。 测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。通常传感器输出信号是微弱的，就需要由测量电路加以放大，以满足显示记录装置的要求。根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作。 显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节，主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。 2.传感器的型号有几部分组成，各部分有何意义? 依次为主称（传感器）被测量—转换原理—序号 主称——传感器，代号C； 被测量——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表2； 转换原理——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表3； 序号——用一个阿拉伯数字标记，厂家自定，用来表征产品设计特性、性能参数、产品系列等。若产品性能参数不变，仅在局部有改动或变动时，其序号可在原序号后面顺序地加注大写字母A、B、C等，（其中I、Q不用）。 例：应变式位移传感器：C WY-YB-20；光纤压力传感器：C Y-GQ-2。 3.测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时，应当采用何种测量方法? 如何进行? 答：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，最好采用微差式测量。此时输出电压认可表示为U0，U0=U+△U，其中△U是负载电阻变化所引起的输出电压变化量，相对U来讲为一小量。如果采用偏差法测量，仪表必须有较大量程以满足U0的要求，因此对△U，这个小量造成的U0的变化就很难测准。测量原理如下图所示： 图中使用了高灵敏度电压表——毫伏表和电位差计，R r和E分别表示稳压电源的内阻和电动势，凡表示稳压电源的负载，E1、R1和R w表示电位差计的参数。在测量前调整R1使电位差计工作电流I1为标准值。然后，使稳压电源负载电阻R1为额定值。调整RP的活动触点，使毫伏表指示为零，这相当于事先用零位式测量出额定输出电压U。正式测量开始后，只需增加或减小负载电阻R L的值，负载变动所引起的稳压电源输出电压U0的微小波动值ΔU，即可由毫伏表指示出来。根据U0=U+ΔU，稳压电源输出电压在各种负载下的值都可以准确地测量出来。微差式测量法的优点是反应速度快，测量精度高，特别适合于在线控制参数的测量。
机器人最实用的10种传感器盘点
机器人最实用的10种传感器盘点 随着智能化的程度提高，机器人传感器应用越来越多。智能机器人主要有交互机器人、传感机器人和自主机器人3种。从拟人功能出发，视觉、力觉、触觉最为重要，早已进入实用阶段，听觉也有较大进展，其它还有嗅觉、味觉、滑觉等，对应有多种传感器，所以机器人传感产业也形成了生产和科研力量。 内传感器 机器介机电一体化的产品，内传感器和电机、轴等机械部件或机械结构如手臂（Arm）、手腕（Wrist）等安装在一起，完成位置、速度、力度的测量，实现伺服控制。 位置（位移）传感器 直线移动传感器有电位计式传感器和可调变压器两种。角位移传感器有电位计式、可调变压器（旋转变压器）及光电编码器三种，其中光电编码器有增量式编码器和绝对式编码器。增量式编码器一般用于零位不确定的位置伺服控制，绝对式编码器能够得到对应于编码器初始锁定位置的驱动轴瞬时角度值，当设备受到压力时，只要读出每个关节编码器的读数，就能够对伺服控制的给定值进行调整，以防止机器人启动时产生过剧烈的运动。 速度和加速度传感器 速度传感器有测量平移和旋转运动速度两种，但大多数情况下，只限于测量旋转速度。利用位移的导数，特别是光电方法让光照射旋转圆盘，检测出旋转频率和脉冲数目，以求出旋转角度，及利用圆盘制成有缝隙，通过二个光电二极管辨别出角速度，即转速，这就是光电脉冲式转速传感器。此外还有测速发电机用于测速等。 应变仪即伸缩测量仪，也是一种应力传感器，用于加速度测量。加速度传感器用于测量工业机器人的动态控制信号。一般有由速度测量进行推演、已知质量物体加速度所产生动力，即应用应变仪测量此力进行推演，还有就是下面所说的方法： 与被测加速度有关的力可由一个已知质量产生。这种力可以为电磁力或电动力，最终简化为对电流的测量，这就是伺服返回传感器，实际又能有多种振动式加速度传感器。
传感器考点整理
填空： 1. 传感器的静态特性 定义：传感器在被测量的各个值处于稳定状态时，输出量与输入量之间的关系成为静态特性。 指标：线性度（拟合基准曲线方法：端基法，最小二乘法）灵敏度，精确度，迟滞，重复性，零点漂移，温漂 2. 金属应变片的温度补偿条件： 1. R1和R2同一型号 2. 膨胀系数相同 3. 两应变片处于同一温度环境中 3 .热电偶冷端温度补偿方法： 1. 补偿导线法 2. 冷端温度计算矫正法 3. 冰浴法 4. 补偿电桥法 4.差动变压器产生误差因素 1. 激励电压的幅值和频率影响 2. 温度变化影响 3. 零点残余电压 5.智能传感器的特点 1、具有自校零、自标定、自校正功能： 2、具有自动补偿功能： 3、具有数据存储、记忆与信息处理能力； 4、具有自动检验、自选量程、自寻故障功能： 5、具有双向通信、标准化数字输出或者符号输出功能： 6、具有判断、决策处理功能； 6、软件干扰抑制技术 软件处理方法： 限幅滤波； 中值滤波; 平方值滤波；
复合滤波； 7. 传感器的组成及各部分的作用； 敏感元件、转换元件、测量电路； 简答题： 1. 电涡流传感器的检测原理 结构：主要由在框架上的扁平圆形线圈构成； 电涡流：当导体置于交变磁场或在磁场中运动时，就会在导体中产生感生 电流，这种电流在导体内是自行闭合的。 涡流效应：从能量角度看，电涡流的产生必然要消耗一部分能量，从而使产生磁场 的激励线圈电参数发生变化。 电涡流式传感器是利用涡流效应，将非电量转换为阻抗、电感、品质因数等参数的变化而进行测量的。 2. 解释纵向压电效应 沿石英晶体的x轴(电轴)方向受力产生的压电效应称为"纵向压电效应"。 石英晶体有三个晶轴：Z轴又称光轴，它与晶体的纵轴线方向一致；X 轴又称电轴，它通过六面体相对的两个棱线并垂直于光轴；y轴又称机械轴，它垂直于两个相对的晶柱棱面。 如果从石英晶体中切下一个平行六面体并使其晶面分别平行于Z-Z、Y-Y、X-X轴线。 沿石英晶体的x轴(电轴)方向受力产生的压电效应称为"纵向压电效应" 3. 简述光栅传感器原理 由光源、透镜、主光栅、指示光栅和光电元件组成，光栅式传感器的基本工作原理是用光栅的莫尔条纹现象进行测量的. 当主光栅沿垂直于栅线X每移动过一个栅距W时，莫尔条纹近似沿栅线Y方向移过一个条纹间隔，用光电器件接收莫尔条纹信号，经电路处理后计数器计数可得主光栅移动的距离。
传感器技术期末考试试题库
传感器技术期末考试试题库 一、填空题（每题3分） 1、传感器静态性是指传感器在被测量的各个值处于稳定状态时，输出量和输入量之间的关系称为传感器的静态特性. 2、静态特性指标其中的线性度的定义是指。 3、静态特性指标其中的灵敏度的定义是指? 4、静态特性指标其中的精度等级的定义式是传感器的精度等级 是允许的最大绝对误差相对于其测量范围的百分数，即A =△ A/Y FS ? 100%. 5、最小检测量和分辨力的表达式是。 6、我们把叫传感器的迟滞. 7、传感器是重复性的物理含意是。 8、传感器是零点漂移是指? 9、传感器是温度漂移是指. 10、传感器对随时间变化的输入量的响应特性叫传感器动态 性. 11、动态特性中对一阶传感器主要技术指标有时间常数. 12、动态特性中对二阶传感器主要技术指标有固有频率、阻尼比. 13、动态特性中对二阶传感器主要技术指标有固有频率、阻尼比.
14、传感器确定拟合直线有切线法、端基法和最小二乘法3种 方法。max *100% L F S Y Y a*A=± 15、传感器确定拟合直线切线法是将过实验曲线上的初始点的切线作为按惯例直线的方法. 16、传感器确定拟合直线端基法是将把传感器校准数据的零点输出 的平均值a 。和满量程输出的平均值b 连成直线.a b 作为传感器特性的拟合 直线。 17、传感器确定拟合直线最小二乘法是用最小二乘法确定拟合直线的載距和斜率从而确定拟全直践方程的方法. 25、传感器的传递函数的定义是H (S) =Y (S) /X (S)。 29、幅频特性是指传递函数的幅值随被测频率的变化规 律. 30、相频特性是指传递函数的相角随被测频率的变化规 律. 31、传感器中超调量是指超过稳态值的最大值A (过冲)与稳态值之
《传感器本》试题整理(附参考答案)
开放大学《传感器与测试基础》复习 1. 课程教材：《自动检测技术及应用》 梁森 （第2版），机械工业 2. 网上课堂：视频资料，课程ppt 资料，斌教授主讲 3. 主持教师联系方式： 25653399（周二、五）；https://www.wendangku.net/doc/3a16405321.html, 4. 期末考试比例（大约）：单项选择20分；填空20分；多项选择12分；简答题26分；分析设计题22分。 5. 复习样题 一、填空题 1. 传感器的特性一般指输入、输出特性，有动、静之分。静态特性指标的 有 、 、 、 等。（灵敏度、分辨力、线性度、迟滞 误差、稳定性） 2. 对于测量方法，从不同的角度有不同的分类，按照测量结果的显示方式，可以分为 模拟式测量 和 数字式测量 。 3. 对于测量方法，从不同的角度有不同的分类，按照是否在工位上测量可以分为 在线测量 和 离线式测量 。 4. 对于测量方法，从不同的角度有不同的分类，按照测量的具体手段，可以分为 偏位式测量 、 微差式测量 和 零位式测量 。 5.某0.1级电流表满度值100m x mA ，测量60mA 的绝对误差为 ±0.1mA 。 6、服从正态分布的随机误差具有如下性质 集中性 、 对称性 、 有界性 。 7. 硅光电池的光电特性中，当负载短路时，光电流在很大围与照度与呈线性关系。 8. 把被测非电量的变化转换成线圈互感变化的互感式传感器是根据 变压器 的基本原理制成的，其次级绕组都用 差动 形式连接，所以又叫差动变压器式传感器。 9、霍尔传感器的霍尔电势U H 为 K H IB 若改变 I 或 B 就能得到变化的霍尔电势。 10、电容式传感器中，变极距式一般用来测量 微小 的位移。 11. 压电式传感器具有体积小、结构简单等优点，但不适宜测量 频率太低 的被测量，特别是不能测量 静态值 。 12、差动电感式传感器与单线圈电感式传感器相比,线性 好 灵感度提高 一 倍、测
图文传感器大全
霍尔位移传感器外形编号HK外观尺寸 M12×1*50可检测物体永磁铁检测距离埋入式：0-15mm额定工作电压4.5~10.5VDC功耗检测时：≤20mA…<4mA；无检测时：≤20mA负载电阻电流型：0~300Ω；电压型：≥2.2KΩ输出电流型：4~20mA；电压型：0~5V允许电压波动≤5%输出信号PNP模拟线形误差≤1.5%温度飘移≤0.01mm/℃重复精度≤1%环境温度 -40℃~150℃外壳材料金属防护等级 IP67 BURKERT宝德液位传感器技术参数：测量范围：1Hz~45KHz输出方式：低电平有效，驱动能力不小于15mA 输出信号：波形：矩形波幅值：高电平接近供电电源，低电平≤0.5V供电电源：(4.5~24)VDC，(12~18)V最值每转脉
冲数：与贴的磁片数量一致检测距离：≤4mm 正常工作条件温度：-20℃~+80℃相对湿度：不大于85%大气压力：86KPa~106KPa周围无爆炸性、腐蚀性气体□外形及开孔尺寸总长：L+21.9(不包括输出导线) 外螺纹：M12×1螺纹有效长度：L，L=50，75，100mm输 出导线：2m 极限参数参数符号量值单位电源电压V CC ：4.5-24 V磁感应强度B 不限mT输出反向击穿电压V ce 40 V输出低电平电流I OL 25 mA工作环境温度T A -40~150℃高 温贮存温度T S 150℃磁场 低噪音模拟信号路径可通过新的滤波引脚设置器件带宽 5 μs 输出上升时间，对应步进输入电流80 千赫带宽总输出误差为 1.5%（当TA = 25°C时）小型低厚度SOIC8 封装1.2 mΩ 内部传导电阻引脚1-4 至5-8 之间2.1 VRMS 最小绝缘电压 5.0 伏特，单电源操作66 至185 mV/A 输出灵敏度输出电压与交流或直流电流成比例出厂时精确度 校准极稳定的输出偏置电压近零的磁滞电源电压的成比例输出
传感器与检测技术期末考试题与答案
第一章传感器基础 l. 检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。 答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。下图给出了检测系统的组成框图。 检测系统的组成框图 传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。 测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。通常传感器输出信号是微弱的，就需要由测量电路加以放大，以满足显示记录装置的要求。根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作。 显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节，主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。 2. 传感器的型号有几部分组成，各部分有何意义? 依次为主称（传感器）被测量—转换原理—序号 主称——传感器，代号C； 被测量——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表2； 转换原理——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表3；序号——用一个阿拉伯数字标记，厂家自定，用来表征产品设计特性、性能参数、产品系列等。若产品性能参数不变，仅在局部有改动或变动时，其序号可在原序号后面顺序地加注大写字母A、B、C 等，（其 中I 、Q不用）。 例：应变式位移传感器：C WY-YB-20；光纤压力传感器：C Y-GQ-2。 3. 测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时，应当采用何种测量方法? 如何进行? 答：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，最好采用微差式测量。此时输出电压认可表示为U0，U0=U+△U，其中△U是负载电阻变化所引起的输出电压变化量，相对U来讲为一小量。如果采用偏差法测量，仪表必须有较大量程以满足U0 的要求，因此对△ U，这个小量造成的U0 的变化就很难测准。测量原理如下图所示： 图中使用了高灵敏度电压表——毫伏表和电位差计，R r 和E 分别表示稳压电源的内阻和电动势，凡表 示稳压电源的负载，E1、R1和R w表示电位差计的参数。在测量前调整R1使电位差计工作电流I1 为标准值。 然后，使稳压电源负载电阻R1为额定值。调整RP的活动触点，使毫伏表指示为零，这相当于事先用零位式测量出额定输出电压U。正式测量开始后，只需增加或减小负载电阻R L 的值，负载变动所引起的稳压电源 输出电压U0 的微小波动值ΔU，即可由毫伏表指示出来。根据U0=U+ΔU，稳压电源输出电压在各种负载下的值都可以准确地测量出来。微差式测量法的优点是反应速度快，测量精度高，特别适合于在线控制参数的测量。
传感器整理
一、引言 目前,我国传感器行业规模仍然较小,应用范围较窄。为此，我们亟须转变观念．将传感器的研发由单一物性型传感器的研发，转化为高度集成的新型传感器研发。新型传感器的开发和应用已成为现代系统的核心和关键．它将成为21世纪信息产业新的经济增长点。 二、传感器行业发展趋势及展望 目前，传感器行业呈现八大发展趋势，即传感器的产业化发展模式、传感器产品全面、协调、持续发展、企业生产规模(年生产能力)向规模经济发展、生产格局向专业化方向发展、传感器大生产技术向自动化方向发展、企业的重点技术改造向引进技术的消化吸收与自主创新的方向转变、企业经营要加快从国内市场为主向国内与国外两个市场相结合的国际化方向发展、企业将向“大、中、小并举”、“集团化、专业化生产共存”的格局发展。但是，由于经济发展水平和生产研发资金的限制，我国传感器行业总体技术水平还是相对比较落后的，规模和应用领域都较小。今天活跃在国际传感器市场上的仍然是德国、日本、美国、俄国等老牌工业国家的企业。在这些国家里，传感器的应用范围很广，许多厂家的生产都实现了规模化，有些企业的年生产能力已达到几千万只甚至几亿只。相比之下，中国传感器的应用范围还比较窄，更多的应用仍然停留在工业测量与控制等基础应用领域。 可以预见，未来中国传感器市场的总需求将继续扩大。国内品牌将通过增加投资、合资等方式逐步渗透到高端市场。而中低端产品出口将成为国内品牌厂商的选择。国外新技术输人和应用技术将会带动市场需求向更个性化、分散化的方向发展，国内厂商之间的并购与整合也将很快形成趋势。 三、传感器原理与结构概述 1、传感器原理 无线传感器的组成模块封装在一个外壳内，在工作时，它将由电池或振动发电机提供电源，构成无线传感器网络节点。它可以采集设备的数字信号通过无线传感器网络传输到监控中心的无线网关，直接送入计算机，分析处理。如果需要，无线传感器也可以实时传输采集的整个时间历程信号。监控中心也可以通过网关把控制、参数设置等信息无线传输给节点。数据调理采集处理模块把传感器输出的微弱信号经过放大，滤波等调理电路后，送到模数转换器，转变为数字信号，送到主处理器进行数字信号处理，计算出传感器的有效值，位移值等。 （原理图） 无线通讯模块采用基于IEEE802.15.4标准的无线协议进行数据传输。IEEE802.15.4主要针对工业，建筑，传感器的无线数据采集和监控，油田，电力，矿山和物流管理等应用领域。它具有低功耗，传输可靠性高，抗干扰能力强，网络容量大，能够自动组网等特点。
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传感器的发展史 传感器的发展史2019-04-26 11：28传感器的发展史 这是本词条的历史版本，由diany于2009-09-18创建。1微型化(Micro) 为了能够与信息时代信息量激增、要求捕获和处理信息的能力日益增强的技术发展趋势保持一致，对于传感器性能指标(包括精确性、可靠性、灵敏性等)的要求越来越严格；与此同时，传感器系统的操作友好性亦被提上了议事日程，因此还要求传感器必须配有标准的输出模式；而传统的大体积弱功能传感器往往很难满足上述要求，所以它们已逐步被各种不同类型的高性能微型传感器所取代；后者主要由硅材料构成，具有体积小、重量轻、反应快、灵敏度高以及成本低等优点。 1.1由计算机辅助设计(CAD)技术和微机电系统(MEMS)技术引发的传感器微型化 目前，几乎所有的传感器都在由传统的结构化生产设计向基于计算机辅助设计(CAD)的模拟式工程化设计转变，从而使设计者们能够在较短的时间内设计出低成本、高性能的新型系统，这种设计手段的巨大转变在很大程度上推动着传感器系统以更快的速度向着能够满足科技发展需求的微型化的方向发展。 对于微机电系统(MEMS)的研究工作始于20世纪60年代，其研究范畴涉及材料科学、机械控制、加工与封装工艺、电子技术以及传感器和执行器等多种学科，是一个极具前景的新兴研究领域。MEMS的核心技术是研究微电子与微机械加工与封装技术的巧妙结合，期望能够由此而制造出体积小巧但功能强大的新型系统。经过几十年的发展，尤其最近十多年的研究与发展，MEMS技术已经显示出了巨大的生命力，此项技术的有效采用将信息系统的微型化、智能化、多功能化和可靠性水平提高到了一个新的高度。在当前技术水平下，微切削加工技术已经可以生产出来具有不同层次的3D微型结构，从而可以生产出体积非常微小的微型传感器敏感元件，象毒气传感器、离子传感器、光电探测器这样的以硅为主要构成材料的传感/探测器都装有极好的敏感元件。目前，这一类元器件已作为微型传感器的主要敏感元件被广泛应用于不同的研究领域中。 1.2微型传感器应用现状
传感器课后答案解析
第1章概述 1.什么是传感器？ 传感器定义为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和装置，通常由敏感元件和转换元件组成。 1.2传感器的共性是什么？ 传感器的共性就是利用物理规律或物质的物理、化学、生物特性，将非电量（如位移、速度、加速度、力等）输入转换成电量（电压、电流、电容、电阻等）输出。 1.3传感器由哪几部分组成的？ 由敏感元件和转换元件组成基本组成部分，另外还有信号调理电路和辅助电源电路。 1.4传感器如何进行分类？ （1）按传感器的输入量分类，分为位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。（2）按传感器的输出量进行分类，分为模拟式和数字式传感器两类。（3）按传感器工作原理分类，可以分为电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、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。（4）按传感器的基本效应分类，可分为物理传感器、化学传感器、生物传感器。（5）按传感器的能量关系进行分类，分为能量变换型和能量控制型传感器。（6）按传感器所蕴含的技术特征进行分类，可分为普通型和新型传感器。 1.5传感器技术的发展趋势有哪些？ （1）开展基础理论研究（2）传感器的集成化（3）传感器的智能化（4）传感器的网络化（5）传感器的微型化 1.6改善传感器性能的技术途径有哪些？ （1）差动技术（2）平均技术（3）补偿与修正技术(4)屏蔽、隔离与干扰抑制 (5)稳定性处理 第2章传感器的基本特性 2.1什么是传感器的静态特性？描述传感器静态特性的主要指标有哪些？ 答：传感器的静态特性是指在被测量的各个值处于稳定状态时，输出量和输入量之间的关系。主要的性能指标主要有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、精度、分辨率、零点漂移、温度漂移。 2.2传感器输入-输出特性的线性化有什么意义？如何实现其线性化？ 答：传感器的线性化有助于简化传感器的理论分析、数据处理、制作标定和测试。常用的线性化方法是：切线或割线拟合，过零旋转拟合，端点平移来近似，多数情况下用最小二乘法来求出拟合直线。 2.3利用压力传感器所得测试数据如下表所示，计算其非线性误差、迟滞和重复性误差。设压力为0MPa 时输出为0mV,压力为0.12MPa时输出最大且为16.50mV. 非线性误差略 正反行程最大偏差?Hmax=0.1mV，所以γH=±?Hmax0.1100%=±%=±0.6%YFS16.50 重复性最大偏差为?Rmax=0.08，所以γR=±?Rmax0.08=±%=±0.48%YFS16.5 2.4什么是传感器的动态特性？如何分析传感器的动态特性？ 传感器的动态特性是指传感器对动态激励（输入）的响应（输出）特性，即输出对随时间变化的输入量的响应特性。 传感器的动态特性可以从时域和频域两个方面分别采用瞬态响应法和频率响应法来分析。瞬态响应常采用阶跃信号作为输入，频率响应常采用正弦函数作为输入。
传感器技术期末考试试卷
传感器技术期末考试试卷(A) 一、名词解释（每题4分，共20分） 1. 传感器：（传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便 于应用的另一种量的测量装置） （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） 2. 电位器式传感器：（是一种将机械位移转换成电信号的机电转换元件，，又可做分 压器用的测量装置） 3. 电容式传感器：（将被测量（如压力、尺寸等）的变化转换成电容量变化的一种传感 器） 4. 霍尔传感器：（是利用霍尔元件的霍尔效应制作的半导体磁敏传感器） 5. 测量：（是将被测量与同性质的标准量通过专门的技术和设备进行比较，获得被测量 对比该标准量的倍数，从而在量值上给出被测量的大小和符号） 二、填空题（每空1分，共20分） 1. 电感式传感器是利用被测量的变化引起线圈自感或互感系数的 变化，从而导致线圈电感量改变这一物理现象来实现信号测量的装置。 2.压电式传感器元件是力敏元件，它能测量最终能变换为力的那些物理量是： 应力、压力、加速度等。 3.压电陶瓷是人工制造的多晶体，由无数细微的电畴组成。 4.测定温度传感器通常是用热电偶、热电阻及热敏电阻三种。 5. 电涡流式传感器是根据电涡流效应制成的。 6.在光线作用下，半导体的电导率增加的现象称为光电效应。 7.功能型光纤传感器分为：相位调制型传感器、光强调制型传感 器和偏振态调制型传感器三种类型。 8.直接测量的方法通常有三种方法，即：偏差法、零位法和微差法。 9. 电位器式传感器是一种将机械位移转换成电信号的机电转换元件，又可 做分压器用的测量装置 三、简答题（每题10分，共30分） 1. 按传感器的工作原理分类有哪些？
传感器 第三版 内容整理
测量技术概述 信息获取是信息流地一环； 获取信息是仪器科学地基本任务； 仪器仪表是信息工业地源头； 检测基本概念： 确定被测对象地属性和量值为目地地全部操作 检测过程： 信号采集、信号处理、信号显示、信号输出 检测方法分类： . 直接测量（绝对测量、相对测量）间接测量 . 开环测量与闭环测量 . 偏差法、零位法、微差法 现代检测技术发展趋势： 智能化、虚拟化、网络化、微型化、软测量技术 传感器概述 什么是传感器？ 传感器是能感受规定地被测量并按照一定地规律将其转换成可用输出信号地器件或装置. 传感器地输出信号通常是电量； 通常传感器由敏感元件和转换元件组成； 传感器地分类方法： 按被测参数分类, 如温度压力、位移、速度等 按传感器地工作原理分类, 如应变式、电容式、压电式、磁电式等静态特性： 指被测量地值处于稳定状态时地输出输入关系.只考虑传感器地静态特性时, 输入量与输出量之间地关系式中不含有时间变量.文档来自于网络搜索 重要指标是线性度、灵敏度, 迟滞和重复性、分辨率与阈值、稳定性、静态误差等. 传感器地校准与标定：传感器地标定分为静态标定和动态标定. 动态特性： 指其输出对随时间变化地输入量地响应特性.当被测量随时间变化,是时间地函数时, 则传感器地输出量也是时间地函数,其间地关系要用动态特性来表示.一个动态特性好地传感器, 其输出将再现输入量地变化规律, 即具有相同地时间函数.文档来自于网络搜索 传感器地输入量随时间变化地规律是各种各样地, 下面在对传感器动态特性进行分析时，采用最典型、最简单、易实现地正弦信号和阶跃信号作为标准输入信号.文档来自于网络搜索对于正弦输入信号, 传感器地响应称为频率响应或稳态响应对于阶跃输入信号, 则称为传感器地阶跃响应或瞬态响应.文档来自于网络搜索 传感器地瞬态响应是时间响应，在研究传感器地动态特性时, 有时需要从时域中对传感器地响应和过渡过程进行分析.这种分析方法是时域分析法文档来自于网络搜索 应变式传感器 概述： 应变式传感器是电阻式传感器地一种，电阻式传感器主要是使用传感器阻值地变化来检测被测量 工作原理： 电阻应变片地工作原理是基于应变效应, 即在导体产生机械变形时, 它地电阻值相应发生变化.