我所了解的传感器 - 图文

测试与检测技术基础传感器部分课程报告

我所了解的传感器——传感器技术漫谈

班级：机械16班 姓名：马骥遥 学号：2011010570

2014年4月24日

我所了解得传感器——传感器技术漫谈

马骥遥 2011010570 指导教师：王雪

（清华大学 精密仪器与机械学系，北京 100084）

摘要

传感器是一种可以将感测到的被测量信息按一定规律转化为电信号或其它所需信号的测试装置，是目前用途最为广泛，最有发展潜力的检测装置。它集信息的传输、处理、储存、转换等多功能与一身，是实现自动化控制的首要环节。

本文简要概述了传感器的基本分类、基本原理，着重研究了视觉传感器的相关问题，探讨了传感器的未来发展趋势，并举例介绍了传感器科技尖端的研究成果。

关键词

传感器 视觉传感器

一、传感器的基本分类和基本原理

传感器的种类很多，常见的传感器有电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、

激光传感器、霍尔传感器、生物传感器、化学传感器等。

1.1 电阻式传感器

电阻式传感器是将被测量，如位移、形变、力、加速度、湿度、温度等这些物理

量转换成电阻值的一种测量装置。

电阻式传感器具有结构简单、原理基础、输出精度较高、线性和稳定性较好、成本较低等优势，使其成为广泛应用的传感器。目前常见的电阻式传感器的类型有如下几种：

1.1.1 电阻式应变片

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电阻式应变片

电阻应变式传感器由弹性敏感元件、电阻应变计、补偿电阻和外壳组成，弹性敏感元件受到所测量的力而产生变形，并使附着其上的电阻应变计一起变形。电阻应变计再将变形转换为电阻值的变化，从而可以测量力、压力、扭矩、位移、加速度和温度等多种物理量。

常用的电阻应变式传感器有应变式测力传感器、应变式压力传感器、应变式扭矩传感器、应变式位移传感器、应变式加速度传感器和测温应变计等。

电阻应变式传感器的优点是精度高，测量范围广寿命长,结构简单，频响特性好，能在恶劣条件下工作，易于实现小型化、整体化和品种多样化等。

它的缺点是对于大应变有较大的非线性、输出信号较弱，一般需要采取一定的补偿措施。

1.1.2 电位计式传感器

电位器式传感器

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电位器式传感器是一种把机械的线位移和角位移输入量转换为与它成一定函数关系的电阻和电压输出的传感元件。

按其结构形式不同，电位器式传感器可分为线绕式、薄膜式和光电式等。按照输入和输出的特性不同，可分为线性电位器和非线性电位器。

电位器式传感器的主要优点有：结构简单、尺寸小、精度高、重量轻、输出信号大、性能稳定。

主要缺点是要求输入能量大、电刷与电阻元件之间容易磨损。

1.1.3 压阻式传感器

压阻式压力传感器

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压阻式加速度传感器

压阻式压力传感器示意图

压阻式传感器是利用单晶硅材料的压阻效应和集成电路技术制成的传感器。 单晶硅材料的压阻效应是指，单晶硅材料在受到力的作用后，电阻率发生变化，通过测量电路就可得到正比于力变化的电信号输出。

压阻式传感器用于压力、拉力、压力差和可以转变为力的变化的其他物理量，如液位、加速度、重量、应变、流量、真空度等的测量和控制。

传感器采用集成工艺将电阻条集成在单晶硅膜片上,制成压阻芯片,并将此芯片的周边固定封装于外壳之内，引出电极引线而成。

压阻式压力传感器不同于粘贴式应变计需通过弹性敏感元件间接感受外力，而是直接通过硅膜片感受被测压力的。硅膜片的一面是与被测压力连通的高压腔，另一面是与大气连通的低压腔。硅膜片一般设计成周边固支的圆形，直径与厚度比约为20～60。在圆形硅膜片(N型)定域扩散4条P杂质电阻条,并接成全桥，其中两条位于压应力区，另两条处于拉应力区，相对于膜片中心对称。此外，也有采用方形硅膜片和硅柱形敏感元件的。硅柱形敏感元件也是在硅柱面的某一晶面的一定方向上扩散制作电阻条，两条受拉应力的电阻条与另两条受压应力的电阻条构成全桥，从而可以测量应力大小。

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