第一篇：傳感器原理及應用結課論文

《傳感器原理及應用》

結課論文

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1.傳感器的地位和作用

傳感器是能感受規定的被測量并按照一定的規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置。它是一種物理裝置或生物器官，能夠探測、感受外界的信號、物理條件（如光、熱、濕度）或化學組成（如煙霧），并將探知的信息傳遞給其他裝置或器官。國家標準GB7665-87對傳感器下的定義是：“能感受規定的被測量件并按照一定的規律轉換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成”。傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。

在生活中人的五官分別產生視覺、聽覺、味覺、嗅覺、觸覺，但是在研究自然界的現象和規律及生產活動中，人的五官運動不夠，這就需要傳感器來檢測人們的器官所不能感知的現象。人們把與人的“五官”相似的部分稱為“電五官”。

現代科學技術使人類社會進入了信息時代，來自自然界的物質信息都需要通過傳感器進行采集才能獲取。如圖1-1所示，人們把電子計算機比作人的大腦，把傳感器比作人的五種感覺器官，執行器比作人的四肢。盡管傳感器與人的感覺器官相比還有許多不完善的地方，但傳感器在諸如高溫、高濕、深井、高空等環境及高精度、高可靠性、遠距離、超細微等方面所表現出來的能力是人的感官所不能代替的。傳感器的作用包括信息的收集、信息數據的交換及控制信息的采集三大內容

1.1傳感器的應用有以下幾個方面

1)傳感器在工業檢測和自動控制系統中的應用

在石油、化工、電力、鋼鐵、機械等工業生產中需要及時檢測各種工藝參數的信息，通過電子計算機或控制器對生產過程進行自動化控制，如下圖所示，傳感器是任何一個自動控制系統必不可少的環節。

2)傳感器在汽車中的應用



目前，傳感器在汽車上不只限于測量行駛速度、行駛距離、發動機旋轉速度以及燃料剩余量等有關參數，而且在一些新設施中，如汽車安全氣囊、防滑控制等系統，防盜、防抱死、排氣循環、電子變速控制、電子燃料噴射等裝置以及汽車“黑匣子”等都安裝了相應的傳感器。美國為實現汽車自動化，曾在一輛汽車上安裝了90多只傳感器去檢測不同的信息。

3)傳感器在家用電器中的應用



現代家庭中，用電廚具、空調器、電冰箱、洗衣機、電子熱水器、安全報警器、吸塵器、電熨斗、照相機、音像設備等都用到了傳感器。

4)傳感器在機器人中的應用



在生產用的單能機器人中，傳感器用來檢測臂的位置和角度； 在智能機器人中，傳感器用作視覺和觸覺感知器。在日本，機器人成本的二分之一是耗費在高性能傳感器上的。

5)傳感器在醫學中的應用

在醫療上，應用傳感器可以準確測量人體溫度、血壓、心腦電波，并幫助醫生對腫瘤等進行診斷

6)傳感器在環境保護中的應用

為了保護環境,研制用以監測大氣、水質及噪聲污染的傳感器,已被世界各國所重視。

7)傳感器在航空航天中的應用



飛機、火箭等飛行器上，要使用傳感器對飛行速度、加速度、飛行距離及飛行方向、飛行姿態進行檢測。

8)傳感器在遙感技術中的應用



在飛機及衛星等飛行器上，利用紫外、紅外光電傳感器及微波傳感器來探測氣象、地質等信息。在船舶上，利用超聲波傳感器進行水下探測。

9)傳感器在軍事方面的應用

利用紅外探測可以發現地形、地物及敵方各種軍事目標。紅外雷達具有搜索、跟蹤、測距等功能，可以搜索幾十到上千千米的目標。紅外探測器在紅外制導、紅外通信、紅外夜視、紅外對抗等方面也有廣泛的應用。

傳感器技術不僅對現代化科學技術、現代化農業及工業自動化的發展起到基礎和支柱的作用，同時也被世界各國列為關鍵技術之一。可以說“沒有傳感器就沒有現代化的科學技術，沒有傳感器也就沒有人類現代化的生活環境和條件”，傳感器技術已成為科學技術和國民經濟發展水平的標志之一。

2.壓力傳感器及其應用

壓力傳感器是將壓力轉換為電信號輸出的傳感器。通常把壓力測量儀表中的電測式儀表稱為壓力傳感器。壓力傳感器一般由彈性敏感元件和位移敏感元件(或應變計)組成。彈性敏感元件的作用是使被測壓力作用于某個面積上并轉換為位移或應變，然后由位移敏感元件或應變計轉換為與壓力成一定關系的電信號。有時把這兩種元件的功能集于一體。

壓力傳感器是工業實踐中最為常用的一種傳感器。一般普通壓力傳感器的輸出為模擬信號，模擬信號是指信息參數在給定范圍內表現為連續的信號。或在一段連續的時間間隔內，其代表信息的特征量可以在任意瞬間呈現為任意數值的信號。而通常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應制造而成的，這樣的傳感器也稱為壓電傳感器。

壓力傳感器是使用最為廣泛的一種傳感器。傳統的壓力傳感器以機械結構型的器件為主，以彈性元件的形變指示壓力，但這種結構尺寸大、質量重，不能提供電學輸出。隨著半導體技術的發展，半導體壓力傳感器也應運而生。其特點是體積小、質量輕、準確度高、溫度特性好。特別是隨著MEMS技術的發展，半導體傳感器向著微型化發展，而且其功耗小、可靠性高。壓力傳感器在安全控制系統中經常應用，主要針對的領域是空壓機自身的安全管理系統。在安全控制領域有很多傳感器應用，壓力傳感器作為一種非常常見的傳感器，在安全控制系統中應用也不足為奇。

在安全控制領域應用一般從性能方面來考慮，從價格上的考慮，還有從實際操作的安全性方便性來考慮，實際證明選擇壓力傳感器的效果非常好。壓力傳感器利用機械設備的加工技術將一些元件以及信號調節器等裝置安裝在一塊很小的芯片上面。所以體積小也是它的優點之一，除此之外，價格便宜也是它的另一大優點。在一定程度上它能夠提高系統測試的準確度。在安全控制系統中，通過在出氣口的管道設備中安裝壓力傳感器來在一定程度上控制壓縮機帶來的壓力，這算是一定的保護措施，也是非常有效的控制系統。當壓縮機正常啟動后，如果壓力值未達到上限，那么控制器就會打開進氣口通過調整來使得設備達到最大功率。

3.諧振式傳感器

諧振式傳感器是指利用諧振原理將被測量變化轉換成諧振頻率變化的傳感器。基于諧振技術的諧振式傳感器，自身為周期信號輸出（準數字信號），只用簡單的數字電路即可轉換為微處理器容易接受的數字信號。諧振式傳感器的重復性、分辨率和穩定性等非常優良，又便于和微處理器直接結合組成數字控制系統，是當今人們研究的重點。

3.1諧振式傳感器的優點與應用

諧振式傳感器具有體積小、重量輕、結構緊湊、分辨率高、精度高以及便于數據傳輸、處理和存儲等優點。主要用于測量壓力，也用于測量轉矩、密度、加速度和溫度等。

3.2諧振式傳感器的特征優勢

相對其它類型的傳感器，諧振式傳感器的本質特征與獨特優勢是：

① 輸出信號是周期的，被測量能夠通過檢測周期信號而解算出來。這一特征決定了諧振式傳感器便于與計算機連接，便于遠距離傳輸；

② 傳感器系統是一個閉環結構，處于諧振狀態。這一特征決定了傳感器系統的輸出自動跟蹤輸入；

③ 諧振式傳感器的敏感元件即諧振子固有的諧振特性，決定其具有高的靈敏度和分辨率；

④ 相對與諧振子的振動能量，系統的功耗是極小量。這一特征決定了傳感器系統的抗干擾性強，穩定性好

3.3諧振式傳感器的種類

按諧振元件的不同，諧振式傳感器可分為振弦式、振筒式、振梁式、振膜式和壓電諧振式等。

（1）振弦式傳感器

以拉緊的金屬弦作為敏感元件的諧振式傳感器。當弦的長度確定之后，其固有振動頻率的變化量即可表征弦所受拉力的大小,通過相應的測量電路,就可得到與拉力成一定關系的電信號。振弦的固有振動頻率f與拉力T的關系為，式中l為振弦的長度，ρ為單位弦長的質量。振弦的材料與質量直接影響傳感器的精度、靈敏度和穩定性。鎢絲的性能穩定、硬度、熔點和抗拉強度都很高,是常用的振弦材料。此外,還可用提琴弦、高強度鋼絲、鈦絲等作為振弦材料。振弦式傳感器由振弦、磁鐵、夾緊裝置和受力機構組成。振弦一端固定、一端連接在受力機構上。利用不同的受力機構可做成測壓力、扭矩或加速度等的各種振弦式傳感器。（2）振筒式傳感器

以振動的金屬薄圓筒為敏感元件的諧振式傳感器。振筒的固有振動頻率決定于筒的形狀、大小、材料的彈性模量、筒的應力和周圍介質的性質。被測參量的變化使得筒的某一物理特性被改變，從而改變了筒的固有振動頻率，通過測量筒的振動頻率即可達到測量被測參量的目的。振筒式傳感器已經發展到較高水平，主要用于測量氣體壓力和密度等（3）振梁式傳感器

以彈性梁為敏感元件的諧振式傳感器。振梁的固有振動頻率隨它兩端所受的力而變化，通過相應的測量電路就可獲得與被測力成一定關系的頻率信號。振梁一般連接于彈性受力機構上以感受被測壓力。振梁式傳感器用于測量靜態或緩變壓力。（4）振膜式傳感器

以圓形恒彈性合金膜片為敏感元件的諧振式傳感器。膜片的固有振動頻率隨膜片上所受壓力的變化而變化，通過相應的測量電路就可獲得與被測壓力成一定關系的頻率信號。振膜式傳感器廣泛用于壓力測量，它由空腔、壓力膜片、振動膜片、激勵線圈、拾振線圈和放大振蕩電路組成。在空腔受壓力影響時,壓力膜片即發生變形,裝在壓力膜片支架上的振膜則因支架角度改變而發生剛度變化。膜片的振動頻率取決于振膜的剛度、壓力膜片和支架的剛度。在振膜的兩側分別放置激勵線圈和拾振線圈。工作時，激勵線圈接通交變電流而使膜片產生振動，拾振線圈則將所感應的振動信號送往放大振蕩電路，該信號經放大后又正反饋給激勵線圈，使振膜保持它固有頻率的振動。激勵線圈和拾振線圈還可以用兩個壓電元件代替，其結構也可做成使振膜直接感受被測壓力。作為拾振器的壓電元件利用正壓電效應將振動信號送往放大器，該信號經放大后又正反饋到作為激振器的壓電元件，利用逆壓電效應產生振動激勵以維持膜片的振動。為提高穩定性，壓電元件的固有振蕩頻率應遠離振膜的固有振蕩頻率，并設置高頻衰減網絡抑制高頻振蕩。

3.4諧振式傳感器設計要點

（1）諧振子的選擇及其振動特性（即振動模態，包括諧振頻率和振型）的分析、計算，確定諧振子的實際結構、參數及所敏感的振動特征參數。這部分工作的核心是建立諧振式傳感器的模型，優化出一個高Q值、高靈敏度的諧振子；

（2）檢測源、激勵源的選擇以及諧振子的配合問題。主要包括它們與諧振子的相對位置的選擇與激勵能量大小的確定；

（3）檢測信號的接收、處理、轉換及按幅相條件設計的。對于靈敏頻率的諧振式傳感器要在滿量程內綜合考慮，而敏感幅值比、相位差的諧振式傳感器要合理設計出“雙閉環”系統，并選擇好參考位置。

（4）引入恰當的補償機制，解算檢測信號，給出被測量。

第二篇：傳感器原理與應用

傳感器原理與應用（專業限選課）

Principle and Application of Sensor

【課程編號】XZ260111

【學分數】2

【學時數】24+6+9（實驗課時）【課程類別】專業限選 【編寫日期】2010.3.30 【先修課程】電路分析、模電、數電

【適用專業】電子信息工程類

一、教學目的、任務

《傳感器原理和應用》是電子及自動化專業的一門專業課。它有較強的實際應用價值。通過學習本課程使學生掌握各類傳感器的基本原理、主要性能及其結構特點；能合理地選擇和使用傳感器； 掌握常用傳感器的工程設計方法和實驗研究方法；了解傳感器的發展動向。

二、課程教學的基本要求

現代信息產業的三大支柱是傳感器技術﹑通信技術和計算機技術，它們分別構成了信息系統的“感官”、“神經”和“大腦”。在機械工程中,傳感器對于機械電子、測量、控制、計量等領域都是必不可少的獲取信息的關鍵部件。

鑒于上述認識并考慮學科特色,在本課程有限學時內,要求學生重點掌握下列幾方面的知識：⑴傳感器的基本概念﹑術語和特性；⑵常用傳感器的原理、結構和應用；⑶傳感器測量電路；⑷傳感器的典型應用。

三、教學內容和學時分配

第1章 傳感與檢測技術的理論基礎自學

主要內容：

1.1測量概論

1.2測量數據的估計和處理

教學要求：

了解測量的基本概念，測量系統的特性，測量誤差及數據處理的各種方法。

第2章 傳感器概述2學時

2.1傳感器的組成與分類

2.2傳感器的基本特性

教學要求：

熟悉傳感器的輸出--輸入特性與內部結構參數有關的外部特性，掌握其靜態特性，動態特性的分析方法。

第3章 應變式傳感器4學時

主要內容：

3.1 工作原理

3.2 應變片的種類、材料及粘貼

3.3 電阻應變片的特性

3.4 電阻應變片的測量電路

3.5 應變式傳感器的應用

教學要求：

熟悉應變片傳感器的工作原理及外部特性，了解其應用范圍，掌握測量電路的分析方法。其它教學環節：實驗一應變片性能測試實驗3學時

實驗性質：驗證性實驗

實驗內容：金屬箔式應變片性能——單臂電橋、半橋和全橋。

實驗目的與要求：掌握使用金屬箔式應變片組成單臂電橋、半橋和全橋的方法，了解在不同電路

形式時電路的輸出特性。

注意要點：確保接線正確，電源電壓不能用錯。

第4章 電感式傳感器3 學時

主要內容：

4.1自感式電感傳感器

4.2差動變壓器式傳感器

4.3電渦流式傳感器

教學要求：

了解電感式傳感器的應用范圍，工作特點，掌握其組成的各種測量電路的分析方法及組成特點。其它教學環節：實驗二電渦流式傳感器的靜態位移性能3學時

實驗性質：設計性實驗

實驗內容：電渦流式傳感器的工作原理和工作情況，動手自制一個渦流探頭，利用實驗室放大器

及振蕩器對不同被測材料（即混料）進行分選。

實驗目的與要求：研究電渦流傳感器特性，被測材料（物質）對傳感器的特性的影響以及電渦流

傳感器的應用。

注意要點：確保接線正確，激勵、響應線圈不能用錯。

第5章電容式傳感器3 學時

主要內容：

5.1電容式傳感器的工作原理和結構

5.2電容式傳感器的靈敏度及非線性

5.3電容式傳感器的等效電路

5.4電容式傳感器的測量電路

5.5電容式傳感器的應用

教學要求：

熟悉電容式傳感器的工作原理及結構，掌握其在非電量測量與自動檢測中的應用。

其它教學環節：實驗三 變面積式電容傳感器的性能1學時

實驗性質：驗證性實驗

實驗內容：變面積式電容傳感器的工作原理和工作情況。

實驗目的與要求：熟悉變面積式電容傳感器的工作原理和工作情況；研究差動式電容傳感器特性。注意要點：確保接線正確，電源電壓不能用錯。

第6章 壓電式傳感器3 學時

主要內容：

6.1壓電效應及壓電材料

6.2 壓電式傳感器測量電路

6.3 壓電式傳感器的應用

教學要求：

了解壓電式傳感器具有的特點及其應用范圍，掌握其組成的測量電路分析及應用。

第7章 磁電式傳感器4學時

主要內容：

7.1磁電感應式傳感器

7.2 霍爾式傳感器

教學要求：

掌握磁電式傳感器的各種不同類型及應用范圍。

其它教學環節：實驗四 霍爾傳感器特性研究及應用2學時

實驗性質：驗證性實驗

實驗內容：霍爾傳感器在交、直流信號激勵下的特性。

實驗目的與要求：了解霍爾傳感器的結構和工作原理；實驗研究霍爾傳感器在交、直流信號激勵

下的特性；掌握霍爾傳感器測量振幅和稱重應用的實驗方法。

注意要點：確保接線正確，電源電壓不能超出規定值。

第8章 光電式傳感器3 學時

主要內容：

8.1光電器件

8.2光纖傳感器

教學要求：

熟悉典型的光電器件的特性和應用，了解光纖傳感器及其技術發展方向，掌握紅外傳感器的應用。

第9章 半導體傳感器2學時

主要內容：

9.1半導體氣敏傳感器

9.2濕敏傳感器

9.3色敏傳感器

9.4半導體式傳感器的應用

教學要求：

了解以半導體材料組成的各種傳感器及其它們的工作原理，掌握氣敏、濕敏、色敏傳感器在測量電路中的應用及其電路分析。

第10章 超聲波傳感器2學時

主要內容：

10.1超聲波及其物理性質

10.2超聲波傳感器

10.3超聲波傳感器應用用

教學要求：

熟悉超聲波傳感器的工作原理及其物理性質，掌握超聲波傳感器的應用。

第11章 微波傳感器1學時

主要內容：

11.1微波概述

11.2微波傳感器的原理和組成11．3微波傳感器的應用

教學要求：

了解壓電式傳感器具有的特點及其應用范圍，掌握其組成的測量電路分析及應用。

第12章 輻射式傳感器1 學時

主要內容：

12.1紅外傳感器

12.2核輻射傳感器

教學要求：

了解輻射式傳感器的特性及應用。

第13章 數字式傳感器自學

主要內容：

13.1光柵傳感器

13.2編碼器

13.3感應同步器

教學要求：

了解數字式傳感器的特點及應用。

第14章 智能式傳感器自學

主要內容：

14.1概述

14.2傳感器的智能化

14.3集成智能傳感器

教學要求：

了解集成智能感器的特性及應用。

第15章 傳感器在工程檢測中的應用4學時

主要內容：

15.1溫度測量

15.2壓力測量

15.3流量測量

15.4物位測量

教學要求：

了解熱電偶的結構和原理、熱電效應的構成成份。掌握熱電偶的基本定律、冷端補償方法、測量計算方法。了解熱電阻的工作原理、結構，掌握應用方法。了解傳感器在工程檢測中的作用及其應用。

四、教學重點、難點及教學方法

重點：各種常見的、應用廣泛的傳感器的基本原理、基本特性、轉換電路以及工程應用，及分析、設計方法。以課堂講授為主，通過實驗加深對所學各類傳感器的性能及工作原理理解。

難點：各種傳感器的特性分析。

五、考核方式及成績評定方式：

考核方式：考查，六、教材及參考書目

推薦教材：

《傳感器原理及工程應用》（第三版），郁有文等編著，西安科技大學出版社，2008年參考書：

1．王化祥，《傳感器原理與應用》，天津大學出版社，第七版，2003

3．劉君華，《智能傳感器系統》，西安電子科技大學出版社，第一版，1999

4．單成祥，《傳感器的理論與設計基礎及其應用》，國防工業出版社，1999

4．趙負圖，《現代傳感器集成電路》，人民郵電出版社，2000

修（制）訂人：審核人：

2010年 3 月30日

第三篇：壓電傳感器原理及其應用

壓電傳感器原理及其應用

摘要：壓電式傳感器，作為傳感器的一種，它具有自己鮮明的特點。而且除了一些自然界中的晶體材料外，我們還有人工材料壓電陶瓷。它們的應用也十分的廣泛，在聲學、醫學、力學、宇航、振動測量、機械沖擊都有不錯的涉及。

關鍵字： 壓電傳感器

壓電原理

應用

壓電現象是100多年前居里兄弟研究石英時發現的。居里兄弟在研究熱電性與晶體對稱，發現正負電荷，而且電荷密度與壓力大小成正比。居里兄弟所報道的這些晶體就有后來廣為研究的鐵電體酒石酸鉀鈉（羅息鹽）。1881年，應用熱力學原理預言了逆壓電效應，即電場可以引起與之成正比的應變。很快這一預言被居了里兄弟用實驗所證實了。自發現壓電效應以來，這種類型的壓電傳感器就廣泛應用于各個領域。經過多年的發展，壓電傳感器的材料、結構設計和工藝都有了很大的進步。而這些對改善傳感器的性能起到了至關重要的作用。

一． 壓電傳感器的工作原理

1.壓電原理

一些離子型晶體的電介質（如石英、酒石酸鉀鈉、鈦酸鋇等）不僅在電場力作用下，而且在機械力作用下，都會產生極化現象。即：在這些電介質的一定方向上施加機械力而產生變形時，就會引起它內部正負電荷中心相對轉移而產生電的極化，從而導致其兩個相對表面（極化面）上出現符號相反的束縛電荷，且其電位移D（在MKS單位制中即電荷密度σ）與外應力張量T成正比；當外力消失，又恢復不帶電原狀；當外力變向，電荷極性隨之而變。這種現象稱為正壓電效應，或簡稱壓電效應。

基于壓電效應人們研究出一種可以自發電式和機電轉換式傳感器。它的敏感元件由壓電材料制成。壓電材料受力后表面產生電荷。此電荷經電荷放大器和測量電路放大和變換阻抗后就成為正比于所受外力的電量輸出。壓電式傳感器用于測量力和能變換為力的非電物理量。壓電效應是壓電傳感器的主要工作原理，壓電傳感器不能用于靜態測量，因為經過外力作用后的電荷，只有在回路具有無限大的輸入阻抗時才得到保存。實際的情況不是這樣的，所以這決定了壓電傳感器只能夠測量動態的應力。2.壓電材料

在自然界中，大多數的材料都具有壓電效應，但是十分微弱。隨著人們對壓電材料的不斷研究與發現，壓電材料性能得以大大的提高。新型壓電材料的研制成功極大地推動了壓電傳感器的進步。從最開始的石英到BaTi03壓電陶瓷，錯欽酸鉛(PZT)壓電陶瓷，再到壓電聚合物如聚偏二氟乙烯(PVDF)等新型壓電材料。單晶技術的進展培育了許多實用化的壓電材料，薄膜工藝的進展為壓電器件的平面化、集成化創造了條件。壓電材料的這一系列進步為設計大量高性能的壓電元件提供了技術保障。

二． 壓電傳感器的應用及發展

1.壓電式測力傳感器

壓電式測力傳感器是利用壓電元件直接實現力-電轉換的傳感器，在拉、壓場合，通常較多采用雙片或多片石英晶體作為壓電元件。其剛度大，測量范圍寬，線性及穩定性高，動態特性好。當采用大時間常數的電荷放大器時，可測量準靜態力。按測力狀態分，有單向、雙向和三向傳感器，它們在結構上基本一樣。例如壓電式單向測力傳感器。該傳感器適用于機床動態切削力的測量。主體包括絕緣套.基座.電極.石英晶片.上蓋。絕緣套用來絕緣和定位。基座內外底面對其中心線的垂直度、上蓋及晶片、電極的上下底面的平行度與表面光潔度都有極嚴格的要求，否則會使橫向靈敏度增加或使片子因應力集中而過早破碎。為提高絕緣阻抗，傳感器裝配前要經過多次凈化（包括超聲波清洗），然后在超凈工作環境下進行裝配，加蓋之后用電子束封焊。2.壓電式加速度傳感器

壓電式加速度傳感器又稱壓電加速度計。它也屬于慣性式傳感器。它是利用某些物質如石英晶體的壓電效應，在加速度計受振時，質量塊加在壓電元件上的力也隨之變化。當被測振動頻率遠低于加速度計的固有頻率時，則力的變化與被測加速度成正比。

電荷輸出壓電加速度傳感器，采用剪切和中心壓縮結構形式。其原理利用壓電晶體的電荷輸出與所受的力成正比，而所受的力在敏感質量一定的情況下與加速度值成正比。在一定條件下，壓電晶體受力后產生的電荷量與所感受到的加速度值成正比。

國內在壓電加速度傳感器方面的研究起步較晚，且結構設計和工藝水平落后于國外。目前國內壓電傳感器的主要結構是中心壓縮型，較好的高沖擊壓電加速度傳感器(中心壓縮型)樣機的主要技術指標為:最大沖擊加速度100,000g，最高頻響8kHz。在壓電加速度傳感器的研制方面，北戴河億柏傳感器技術研究所和西安204所做得較好。3.壓電傳感器用于報警裝置

玻璃破碎報警裝置它利用壓電元件對振動敏感的特性來感知玻璃受撞擊和破碎時產生的振動波。傳感器把振動波轉換成電壓輸出，輸出電壓經放大、濾波、比較等處理后提供給報警系統。玻璃破碎時會發出幾千赫茲至幾十千赫茲的振動，使用時將高分子壓電薄膜傳感器粘貼在玻璃上，感受這一振動，然后通過電纜和報警電路相連，將壓電信號傳送給集中報警系統。為了提高報警器的靈敏度，信號經放大后，再經帶通濾波器進行濾波，要求它對選定的頻譜通帶的衰減要小，而頻帶外衰減要盡量大。玻璃振動的波長在音頻和超聲波的范圍內，這就使濾波器成為電路中的關鍵。只有當傳感器輸出信號高于設定的閾值時，才會輸出報警信號，驅動報警執行機構工作。玻璃破碎報警器可廣泛用于文物保管、貴重商品保管及其他商品柜臺保管等場合 4.壓電陶瓷應用

壓電陶瓷具有極高的靈敏度，壓電高壓發生器利用正壓效應可以把振動轉換成電能，還可以獲得高電壓輸出。這種獲得高電壓的方法可以用來做引燃裝置，如給汽車火花塞、煤氣灶、打火機、炮彈的引爆壓電雷管等點火。

壓電傳感器發展迅速，當今世界各國壓力傳感器的研究領域也十分廣泛。歸納起來主要有以下幾個趨勢。（1）小型化。小型化會帶來很多好處，重量輕、體積小、分辨率高，便于安裝 在很小的地方對周圍器件影響小，也利于微型儀器、儀表的配套使用。（2）集成化。壓力傳感器已經越 來越多的與其它測量用傳感器集成以形成測量 和控制系統，集成系統在過 程控制和工廠自動化中可以提高操作速度和效率。（3）智能化。由于集成化的出現，在集成電 路中可添加一些微處理器，使得傳 感器具有自動補償、通訊、自診斷、邏輯判斷等功能。（4）系統化。單一化產品在市場上沒有大的競爭力。市場風云突變，一旦失去 市場，發展則停滯不前，經濟效益差，資金浪費大，產品成本高。（5）標準化。傳感器的設計與制造已經形成了一定的行業標準。如 IEC、ISO 國際標準，美國的 ANSIC、ANSC、MIL-T 和 ASTME 標準，日本 JIS 標準，法國 DIN 標準。

三、總結

壓電式傳感器，作為傳感器的一種，它具有自己鮮明的特點。而且除了一些自然界中的晶體材料外，我們還有人工材料壓電陶瓷。它們的應用也十分的廣泛，在聲學、醫學、力學、宇航、振動測量、機械沖擊都有不錯的涉及。

但是，壓電傳感器在擁有眾多優點的同時，也存在著許多缺點，展望今后的研究重點，可能會有以下幾個方面：(1)從研究的成果來看，理論研究離工程實用還有一定的差距，工程實用化方面研究也相當薄弱，具體表現在理論及仿真研究較多，而實驗驗證相對較少，研究對象以簡單的梁板結構較多，對復雜結構的研究還相當欠缺。(2)壓電元件非線性特性的研究。由于壓電材料的極化特性，壓電系統只能在一定范圍內滿足近似的線性要求，并容易受外界多種環境的影響。非線性特性的存在使壓電元件重復性差、檢測精度低，瞬態位置響應速度慢，可控性變差，成為壓電元件進一步工程應用的主要障礙之一。為減小這種非線性特性所造成的不良影響，更好地發揮壓電元件的性能，國內外很多科研機構從壓電元件非線性特性形成機理、外環及內環非線性特性及控制方法等方面開展了相關研究。(3)壓電材料的壓電特性有待于進一步提高，這使得壓電材料的應用受到極大限制。各國學者正在努力開發，一旦找到一種優異的壓電材料，將會取代傳統的、笨重的機電換能設備，如電動機、馬達等。到那時，壓電研究將會全方位地發展，甚至可能影響到我們生活的各個方面。我相信隨著科技的發展，人工材料會制作的更加完美，壓電式傳感器會更加適合人們的要求。壓電式傳感器和科技將會互相推動互相發展。

第四篇：傳感器原理與應用復習

例1：量程為150V的0.5級電壓表和量程為30V的1.5級電壓表，分別測量20V電壓，問哪個測量精度高？

例2：某壓力表精度為1.5級，量程為0～2.0MPa，測量結果顯示為1.2MPa，求1）最大引用誤差δnm；2）可能出現的最大絕對誤差Δm；3）示值相對誤差δx＝？

例3：一差動變壓器式位移傳感器，在位移變化1mm時，輸出電壓變化1200mv，問位移傳感器的靈敏度是多少？

例4：機械式指針位移傳感器，當輸入信號有0.01mm的位移變化量式，指針位移10mm，求位移傳感器的靈敏度？

例5：進行某動態壓力測量時，所采用的壓電式力傳感器的靈敏度為90.9nC/Mpa，將它與增益為0.005V/nC的電荷放大器相連，而電荷放大器的輸出接到一臺筆式記錄儀上，記錄儀的靈敏度為20mm/V。試計算這個測量系統的總靈敏度。當壓力變化為3.5MPa時，記錄筆在記錄紙上的偏移量是多少？

例6：有一只變極距電容傳感元件，兩極板重疊有效面積為，兩極板間的距離為1mm，已知空氣的相對介電常數是1，真空中介電常數為8.85×10-12F/m,試計算該傳感器的位移靈敏度。

例7：粘貼在鋼件上的康銅電阻絲應變片，其靈敏度為2，電阻溫度系數為20×10-6/oC，敏感柵材料的線膨脹系數為15×10-6/oC，鋼件的線線膨脹系數為11×10-6/oC，彈性模量E為2×1011N/m2,求：（1）當環境溫度變化為10oC時，應變熱輸出為多少？相當于試件產生多大應力？

（2）當=1000uε時，由于熱輸出產生的溫度誤差γt是多少？

例8：半導體應變片的靈敏度為120，電阻為120歐姆，金屬電阻應變片的靈敏度為2，電阻為120歐姆，單臂非線性誤差不大于0.1，求：它們可測的最大應變為多少？

第五篇：傳感器原理與應用心得

傳感器原理與應用心得

張寶龍

電信工二班

201400121099 傳感器應用極其廣泛，而且種類繁多，涉及的學科也很多，通過對傳感器的學習讓我基本了解了傳感器的基本概念及傳感器的靜、動態 特性電阻式、電感式傳感器的結構、工作原理及應用。

傳感器的特性主要是指輸出入輸入之間的關系。當輸入量為常量或變化很慢時，其關系為靜態特性。當輸入量隨時間變換較快時，其關系為動態特性。

傳感器的靜態特性是指對靜態的輸入信號，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關系。因為這時輸入量和輸出量都和時間無關，所以它們之間的關系，即傳感器的靜態特性可用一個不含時間變量的代數方程，或以輸入量作橫坐標，把與其對應的輸出量作縱坐標而畫出的特性曲線來描述。表征傳感器靜態特性的主要參數有：線性度、靈敏度、遲滯、重復性、漂移等。

所謂動態特性，是指傳感器在輸入變化時，它的輸出的特性。在實際工作中，傳感器的動態特性常用它對某些標準輸入信號的響應來表示。這是因為傳感器對標準輸入信號的響應容易用實驗方法求得，并且它對標準輸入信號的響應與它對任意輸入信號的響應之間存在一定的關系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的標準輸入信號有階躍信號和正弦信號兩種，所以傳感器的動態特性也常用階躍響應和頻率響應來表示。

傳感器的作用主要是感受和響應規定的被測量，并按一定規律將其轉換成有用輸出，特別是完成非電量到電量的轉換。傳感器的組成并無嚴格的規定。一般說來，可以把傳感器看做由敏感元件和變換元件兩部分組成。

通過最近的學習，是我了解到在實際中使用傳感器的選擇一定要慎重。我們可以根據測量對象與測量環境確定傳感器的類型。其次，當我們在選擇傳感器時要注意傳感器的靈敏度，頻率響應范圍，線性范圍，穩定性，精度等。

人們為了從外界獲取信息，必須借助于感覺器官。而單靠人們自身的感覺器官，在研究自然現象和規律以及生產活動中它們的功能就遠遠不夠了。為適應這種情況，就需要傳感器。因此可以說，傳感器是人類五官的延長，又稱之為電五官。

新技術革命的到來，世界開始進入信息時代。在利用信息的過程中，首先要解決的就是要獲取準確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產領域中信息的主要途徑與手段。

通過對這門課的學習開闊了我的視野，讓我了解了以前沒有了解的東西。在老師的指導下讓我明白了學習要有自覺性，要自己積極主動地去學習。