【正文】 制等要求。集成電路技術(shù)和半導(dǎo)體應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展使傳感器性能大大提高。對(duì)自然現(xiàn)象的定量認(rèn)識(shí)，先要通 過(guò)傳感器獲取信息，然后通過(guò)處理獲取的信息，弄清白然現(xiàn)象的本質(zhì)。 l 傳感技術(shù)概論 6 為了研究自然現(xiàn)象和制造勞動(dòng)工具，人類僅靠五官獲取外界信息己遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，故發(fā) 明了能代替或補(bǔ)充五官功能的傳感器。 0． 3 本論文 的任務(wù) 本課程具有涉及學(xué)科范圍廣、綜合性強(qiáng)的特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)本課程的學(xué)習(xí) (1)對(duì)傳感技術(shù)有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí) o (2)對(duì)各類傳感器的機(jī)理、優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用有 (3)具有正確選擇傳感器的能力。 (7)應(yīng)用廣泛性。傳感器制作涉及許多高新技術(shù)，如集成技術(shù)、薄膜技術(shù)、超導(dǎo)技 術(shù)、鍵合技術(shù)、高密封技術(shù)、特種加工技術(shù)以及多功能化、智能化技術(shù)等，工藝難度 大，要求高。 (5)測(cè)試精確性。射線、 p 射線、 Y 射線等 )，稱得上是 人類五官功能的擴(kuò)展。 (4)功能智能性。對(duì)于自然界中一種信息 5 的檢測(cè)，就可根據(jù)不同原理、不同材料制作許多種類的傳感器，例如僅線位移 傳感器就 有 18 種；由于產(chǎn)品更新?lián)Q代快，新的傳感器不斷出現(xiàn)，品種也在不斷增加。 (3)品種龐雜性。傳感技術(shù)所涉及和利用的物理學(xué)中的“效應(yīng)”，化學(xué)中的“反 應(yīng)”，生物學(xué)中的“機(jī)理”，不僅為數(shù)甚多，而且彼此獨(dú)立。因此，傳感技術(shù)是多學(xué)科相互滲透的知識(shí)密集型學(xué)科。各類傳感 器機(jī)理各異，與多門(mén)學(xué)科緊密相關(guān)。 傳感技術(shù)的特點(diǎn) 傳感技術(shù)的特點(diǎn)集中體現(xiàn)在知識(shí)密集性、內(nèi)容離散性、品種龐雜性、功能智能性、 測(cè)試精確性、工藝復(fù)雜性和應(yīng)用廣泛性上 o (1)知識(shí)密集性。 正準(zhǔn)備在一輛汽車上安裝如多種傳感器。一輛現(xiàn)代化汽車裝備的傳感器就達(dá) 30 多種，用 以檢測(cè)車速、方位、轉(zhuǎn)矩、振動(dòng)、油壓、油量、溫度等。所有這些環(huán)節(jié)均需要使用各種傳感器對(duì)相應(yīng)的 非電量進(jìn)行檢測(cè)和控制，使設(shè)備或系統(tǒng)自動(dòng)、 正常地運(yùn)行在最佳狀態(tài)，保證生產(chǎn)的高效 率和高質(zhì)量。在中密度纖維板的調(diào)施膠控制系統(tǒng)中，進(jìn)料時(shí)要自動(dòng)對(duì) 原料稱重，分析原料成分或濃度，然后依據(jù)即定配方自動(dòng)計(jì)算多種原料的比例加入量， 并順序檢測(cè)各個(gè)原料罐的液位信號(hào)．控制各原料的投料量。如果沒(méi)有傳感器對(duì)原始信息的準(zhǔn)確捕獲與轉(zhuǎn)換，那么對(duì)信息的準(zhǔn)確測(cè)試與控制 就將無(wú)法實(shí)現(xiàn)。由于現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的突發(fā)性，偵察兵難以隱蔽和滲透，因此替代偵察兵的戰(zhàn)場(chǎng)偵察傳感器也應(yīng)運(yùn)而生 c 初期研制了偵察用的磁、聲、振動(dòng)傳感器； 80 年代采用紅外 ccD 器件等新成果，提高了戰(zhàn)場(chǎng)傳感器的性能。 在兵器領(lǐng)域，國(guó)外新設(shè)計(jì)的引信，除具有引爆炸藥的功能外，同時(shí)采用幾個(gè)傳 感 器，以分別監(jiān)測(cè)環(huán)境和目標(biāo)信息，從而更好地解決了安全、可靠和通用性問(wèn)題。一些機(jī)器人專家認(rèn)為，“智能機(jī)器人系 統(tǒng)應(yīng)該是一個(gè)傳感器系統(tǒng)的集成而不是機(jī)構(gòu)的集成”。 從茫茫太空到浩渴海洋，從各種復(fù)雜工程系統(tǒng)到 日常生活的衣食住行 領(lǐng)域都離不開(kāi)各種各樣的傳感器。而傳感器的發(fā)展依賴于傳感器敏感材料的開(kāi)發(fā)，加工技術(shù)的提高， 新物理“效應(yīng)”、新化學(xué)“反應(yīng)”及新生物“機(jī)理”的挖掘和應(yīng)用。 5xl08 霓的超高溫或 3x 10。 0． 1 傳感器的地位和作用 在基礎(chǔ)科學(xué)和尖端技術(shù)的研究中，必須借助于配備有相應(yīng)傳感器的高精度測(cè)控儀器 或大型切控系統(tǒng)才能奏效。 何謂傳感器 ?傳感器是一種能把特定的按測(cè)量信息 (包括物理量 、化學(xué)旦、生物學(xué) 量等 )按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成某種可用信號(hào)輸出的器件或裝置。 由于編者水平有限，書(shū)中難免存在一些缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，殷切希望廣大讀者批評(píng)指正。 本論文 可作為自動(dòng)化類、電氣工程類、機(jī)電技術(shù)類、電子技術(shù)類、儀器儀表類、計(jì)算機(jī)應(yīng)用類等專業(yè)本、?？平虒W(xué)用書(shū)，泡可作為有關(guān)工程技術(shù)人員的技術(shù)參考書(shū)。 第一章介紹了傳感器的分類、特性、命名方法 及傳感器的材料，力求使讀者對(duì)傳感技術(shù)有一整體的認(rèn)識(shí)。其三是注重對(duì)學(xué)生自學(xué)能力的培養(yǎng)。本書(shū)專門(mén)編寫(xiě)了實(shí)踐指導(dǎo)，并融入傳感器產(chǎn)品的命名方法、選型原則等實(shí)用知識(shí)。 云南經(jīng)貿(mào)外事職業(yè)學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 題 目 傳感器的應(yīng)用與分析 系 部 工 程 與 機(jī) 電 系 班 級(jí) 09級(jí)機(jī)械制造與自動(dòng)化 專 業(yè) 機(jī)械制造與自動(dòng)化 姓 名 指導(dǎo)教師 2021 年 3 月 15 日 前 言 本論文 主要介紹了各類傳感器的工作機(jī)理、基本結(jié)構(gòu)、相應(yīng)的測(cè)量電路和大量的應(yīng) 用實(shí)例。本論文 有三個(gè)特點(diǎn)：其一是重于實(shí)踐。其二是對(duì)于每種傳感器均引入豐富而有代表性的應(yīng)用實(shí)例，井與實(shí)際生活及工程實(shí)際相聯(lián)系。 本論文共分六 章。第二章至第六章分別介紹了電阻應(yīng)變式、電容式、熱電式、霍爾 式、光電式傳感器的機(jī)理、結(jié)構(gòu)、測(cè)量電路及應(yīng)用。 作者在編寫(xiě)本論文 的過(guò)程中，參閱了相關(guān)教材和專著，在此向各位原編著者致謝。 2 目錄 0 緒論 ????????????????????????????? (2) 傳感器的地位和作用 ????????????????????????(3) 傳感技術(shù)的特點(diǎn) ?????????????????????????? (4) 本論文 的任務(wù) ??????????????????????????? (5) 1 傳感技術(shù)概 念 …………………………………………………………………………… ...(5) 傳感器的定義、組成與分類 ……………………………………………………… (6) 傳感器的數(shù)字 模型概念 ………………………………………………………… ....(8) 傳感器的基本特性 ……………………………………………………………… ...(11) （ 1）、傳感器的靜態(tài)特性 ………………………………………………………… .(11) （ 2）、傳感器的動(dòng)態(tài)特性 ………………………………………………………… .(11) （ 3）、傳感器的線性度 …………………………………………………………… .(11) （ 4）、傳感器的靈敏度 …………………………………………………………… .(12) （ 5）、傳感器的分辨力 …………………………… ……………………………… .(12) 2 應(yīng)變式電阻傳感器 ……………………………………………………………………… ..(12) 3 熱電式傳感器 …………………………………………………………………………… ..(15) 4 電容式傳感器 …………………………………………………………………………… ..(17) 5 霍爾傳感器 ……………………………………………………………………………… ..(18) 6 光電式傳感器 …………………………………………………………………………… ..(19) 參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………………… ...(22) 3 0 緒論 傳感技術(shù)是以傳感器敏感材料的電、磁、光、聲、熱、力等物理“效應(yīng)”、化學(xué) “反應(yīng)”以及生物“機(jī)理”作為理論基礎(chǔ)，以研究傳感器的材料、設(shè)計(jì)、制作、應(yīng)用為 主要內(nèi)容，綜合了物理學(xué)、微電子學(xué)、光學(xué)、化學(xué)、仿生學(xué)、材料學(xué)等方面的知識(shí)和技 術(shù)而形成的一門(mén)綜合性學(xué)科，是現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè) (傳感技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù) )的 三大支柱之一。當(dāng)今的“可用信號(hào)”是指 便于處理和傳暢的電信號(hào)等，因此可把傳感器狹義地定義為：能把外界非電信息按一定 規(guī)律轉(zhuǎn)換成與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的電信息的輸出器件或裝置。大到上千光年的茫茫宇宙，小到 10“： cm 的粒子世界；長(zhǎng)到 數(shù)十億年的天體演化，短到 10” s 的瞬間反應(yīng)；高到 5xlr。 Pa的超高壓，低到 o． 01K的超低溫或 10“’ Pa的超真空；強(qiáng)到 25T 以上的超強(qiáng)磁場(chǎng)， 弱到 10““ T 的超屆磁場(chǎng)??要測(cè)量或控制如此極端巨微的信息，人的感官或一般電子 設(shè)備遠(yuǎn)已無(wú)能為力。美國(guó)把傳感技術(shù)列 為犯世紀(jì) 9