第一篇：傳感器的軍事應用

傳感器在軍事領域的應用

什么是傳感器：

傳感器就是能感知外界信息并能按一定規律將這些信息轉換成可用信號的裝置；簡單說傳感器是將外界信號轉換為電信號的裝置。所以它由敏感元器件（感知元件）和轉換器件兩部分組成，有的半導體敏感元器件可以直接輸出電信號，本身就構成傳感器。敏感元器件品種繁多，就其感知外界信息的原理來講，可分為：①物理類，基于力、熱、光、電、磁和聲等物理效應。②化學類，基于化學反應的原理。③生物類，基于酶、抗體、和激素等分子識別功能。通常據其基本感知功能可分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類。傳感器的分類：

一 溫度傳感器

溫度傳感器主要由熱敏元件組成。熱敏元件品種教多，市場上銷售的有雙金屬片、銅熱電阻、鉑熱電阻、熱電偶及半導體熱敏電阻等。以半導體熱敏電阻為探測元件的溫度傳感器應用廣泛，這是因為在元件允許工作條件范圍內，半導體熱敏電阻器具有體積小、靈敏度高、精度高的特點，而且制造工藝簡單、價格低廉。

二 光傳感器

光傳感器主要由光敏元件組成。目前光敏元件發展迅速、品種繁多、應用廣泛。市場出售的有光敏電阻器、光電二極管、光電三極管、光電耦合器和光電池等。

光敏電阻器

光敏電阻器由能透光的半導體光電晶體構成，因半導體光電晶體成分不同，又分為可見光光敏電阻（硫化鎘晶體）、紅外光光敏電阻（砷化鎵晶體）、和紫外光光敏電阻（硫化鋅晶體）。當敏感波長的光照半導體光電晶體表面，晶體內載流子增加，使其電導率增加（即電阻減小）。

三 氣敏傳感器

由于氣體與人類的日常生活密切相關，對氣體的檢測已經是保護和改善生態居住環境不可缺少手段，氣敏傳感器發揮著極其重要的作用。例如生活環境中的一氧化碳濃度達0.8～1.15 ml/L時，就會出現呼吸急促，脈搏加快，甚至暈厥等狀態，達1.84ml/L時則有在幾分鐘內死亡的危險，因此對一氧化碳檢測必須快而準。利用SnO2金屬氧化物半導體氣敏材料，通過顆粒超微細化和摻雜工藝制備SnO2納米顆粒，并以此為基體摻雜一定催化劑，經適當燒結工藝進行表面修飾，制成旁熱式燒結型CO敏感元件，能夠探測0.005%～0.5%范圍的CO氣體。還有許多易爆可燃氣體、酒精氣體、汽車尾氣等有毒氣體的進行探測的傳感器。常用的主要有接觸燃燒式氣體傳感器、電化學氣敏傳感器和半導體氣敏傳感器等。接觸燃燒式氣體傳感器的檢測元件一般為鉑金屬絲（也可表面涂鉑、鈀等稀有金屬催化層），使用時對鉑絲通以電流，保持300℃～400℃的高溫，此時若與可燃性氣體接觸，可燃性氣體就會在稀有金屬催化層上燃燒，因此鉑絲的溫度會上升，鉑絲的電阻值也上升；通過測量鉑絲的電阻值變化的大小，就知道可燃性氣體的濃度。電化學氣敏傳感器一般利用液體（或固體、有機凝膠等）電解質，其輸出形式可以是氣體直接氧化或還原產生的電流，也可以是離子作用于離子電

極產生的電動勢。

目前國產的氣敏元件有2種。一種是直熱式，加熱絲和測量電極一同燒結在金屬氧化物半導體管芯內；旁熱式氣敏元件以陶瓷管為基底，管內穿加熱絲，管外側有兩個測量極，測量極之間為金屬氧化物氣敏材料，經高溫燒結而成。

四 力敏傳感器

力敏傳感器的種類甚多，傳統的測量方法是利用彈性材料的形變和位移來表示。隨著微電子技術的發展，利用半導體材料的壓阻效應（即對其某一方向施加壓力，其電阻率就發生變化）和良好的彈性，已經研制出體積小、重量輕、靈敏度高的力敏傳感器，廣泛用于壓力、加速度等物理力學量的測量。

五 磁敏傳感器

目前磁敏元件有霍爾器件（基于霍爾效應）、磁阻器件（基于磁阻效應：外加磁場使半導體的電阻隨磁場的增大而增加。）、磁敏二極管和三極管等。以磁敏元件為基礎的磁敏傳感器在一些電、磁學量和力學量的測量中廣泛應用。

在一定意義上傳感器與人的感官有對應的關系，其感知能力已遠超過人的感官。例如利用目標自身紅外輻射進行觀察的紅外成像系統（夜像儀），黑夜中可1000米發現人，2000米發現車輛；熱像儀的核心部件是紅外傳感器。1991年海灣戰爭中，伊拉克的坦克配置的夜視儀探測距離僅800米，還不及美英聯軍的一半，黑暗中被打得慘敗是必然的。目前世界各國都將傳感器技術列為優先發展的高新技術的重點。為了大幅度提供傳感器的性能，將不斷采用新結構、新材料和新工藝，向小型化、集成化和智能的方向發展。

傳感器在軍事領域的應用：

無線傳感器網絡在軍事中的應用優勢:

(1)可快速部署。由于傳感器網絡節點單個體積較小，通過飛機或炮彈就能直接將傳感器節點播撒到敵方陣地內部，或者是敵我雙方的公共隔離帶，在部署之后節點之間可以快速進行無線網絡鏈接，在獲基站所下任務命令后，迅速收集戰場信息，并及時將所得作戰信息反饋給指揮中心。

(2)可自組織性。傳感器網絡是由大量的隨機分機的節點組成的，即使一部分傳感器節點被敵方破壞，剩下的節點依然能夠自組織地形成網絡。而這一點是獨立的衛星和地面雷達偵察系統所不能比擬的。傳感器網絡還可以借助個別具有移動能力的節點對網絡拓樸結構進行調整，達到有效消除探測區域內盲點和陰影的效果。

(3)強隱蔽性。傳感器網絡節點體積微小，可悄無聲息地發送到敵人內部，于無聲息處收集戰場信息。“智能塵埃”是上世紀90 年代末由美國國防部提供資金、加州大學伯克利分校實施的一項課題，其中所做的傳感器節點已達到沙粒級別，但是它卻包含了從信息收集、信息處理到信息發送所必需的全部部件。未來的智能微塵甚至可以懸浮在空中幾個小時，搜集、處理和發射信息，它能夠僅靠電池工作多年。智能微塵的遠程傳感器芯片能夠跟蹤敵人的軍事行動，可以把大量智能微塵裝在宣傳品、子彈或炮彈中，在目標地點撒落下去，形成嚴密的監視網絡，敵國的軍事力量和人員、物資的流動自然一清二楚。無線傳感器網絡在軍事領域中的應用情況

1)戰場偵察與監視。

在敵方陣地附近、道路、橋梁、港口等關鍵地區部署各種類型的傳感器，了解敵方動向，以及武器裝備的部署情況。分布式傳感器在軍事領域的應用已有幾

十年的歷史。在20 世紀60 年代的越南戰爭期間，美軍就使用了當時被稱為“熱帶樹”的無人值守傳感器網絡來對付北越的“胡志明小道”。所謂“熱帶樹”實際上是一個震動傳感器和聲傳感器組成的系統，它由飛機投放，落地后插入泥土中，僅露出偽裝成樹枝的無線電天線。當人員、車輛等目標在其附近行進時，“熱帶樹”便探測到目標產生的震動和聲信息，并立即將信息數據通過無線電通信發送給指揮中心。指揮管理中心對信息數據進行處理后，得到行進人員、車輛等目標的地點位置、規模和行進方向等信息，然后進行指揮決策。“熱帶樹”越戰中的成功應用，促使許多國家戰后紛紛研制和裝備各種無從值守的地面傳感器系統(Unattended Ground Sensors,UGS)。美軍的遠程戰場監視傳感器系統(Remotely Mnitorored BattlefieldSensors System,REMBASS)項目已經為UGS 的成功使用進行了驗證。REMBASS 使用了遠距離監視傳感器，由人工放置在敵人可能經過的道路。這些傳感器可以對敵人的活動兩句引起的信號做出響應，記錄下諸如地面震動、聲音、紅外和磁場變化等物理量。REMBASS 可以在本地節點處理傳感器獲取的數據，以直接或通過無線中繼設備把探測、分類的信息傳輸到傳感器監視設備。傳感器監視設備對收到的信息進行解調、解碼、顯示和記錄，提供敵方活動的完整時間記錄。此外用于戰場偵察監視的還有美軍C4KISR計劃中的Smart Sensor Web、靈巧傳感器網絡通信、戰場環境偵察與監視系統等項目；用于對付狙擊手的槍聲定位系統；用于探測低空飛行器的DSN 系統；用于對電磁信號進行偵察與干擾的“狼群”系統等。

2)戰場態勢感知。

現代戰爭被人們喻為“感知者的勝利”，在新的軍事競爭背景下，掌控“透明戰場”既是軍事信息技術發展的必然結果，也是當今各軍事強國的建設重點。美國空軍已經在戰略計劃制定部門中組建了態勢感知特別工作組，提高部隊的傳感器分析和數據整合能力，并先后研制了快速攻擊識別、探測和報告系統、戰場感知廣域視界傳感器等感知系統。美軍的未來戰斗系統為士兵提供全天候、全天識別目標的功能。美軍開展的其他類似項目還包括陸軍“無人值守地面傳感器群”、海軍“傳感器組網系統”等。特別是自從阿富汗和伊拉克戰爭以來，戰爭樣式具有了更多的網絡化作戰成分，即大量采用IP 和WEB 技術。美國近年來強調的“網絡中心戰”、“行動中心戰”和“傳感器到射手”等作戰模式，都特別突出傳感器組網來提高態勢感知能力，將傳感技術探測獲得的目標信息通過網絡系統傳輸給武器裝備，為武器裝備射擊提供及時的信息，例如，美軍開始研制的“戰場感知與數據分發”系統就是用來演示和實踐新型作戰模式。

3)戰場目標跟蹤

無線傳感器網絡具有微型化終端探測的功能以及自組網的特點，因而在目標跟蹤應用中的優勢越來越明顯，其中：跟蹤更精細，密集部署的微型化傳感器節點可以對移動目標進行精確探測、位置跟蹤和控制，從而可以詳細顯示出移動目標的運動情況；跟蹤更可靠，由于無線傳感器網絡的自治、自組織和高密度部署，當節點失效或新的節點加入，可以在惡劣的環境中自動配置容錯，使得無線傳感器網絡在跟蹤目標時具有較高的可靠性、容錯性和魯棒性；跟蹤更及時，多種傳感器的同步監控，使得移動目標的發現更及時，也更容易實現分布的數據處理、多種異構傳感器節點相互之間協同工作，使得目標的跟蹤過程更加全面；跟蹤更隱蔽，由于傳感器節點體積小，無線傳輸功率小，不易被敵方發現，因而可以對目標實現更隱蔽的跟蹤，同時也方便部署應用。

4)核、生、化監測

借助于生物和化學傳感器，可以及旱發現已方陣地上的生、化污染，可以較為安全地獲取一些核、生、化爆炸現場的詳細數據，為已方組織防護提供快速反應時間從而減少損失。2002 年5 月，美國Sandia 國家實驗室與美國能源部合作，共同研究能夠盡早發現以地鐵、車站等場所為目標的生化武器襲擊，并及時采取防范對策的系統。它屬于美國能源部恐怖對策項目的重要一環。該系統集檢測有毒氣體和化學傳感器和網絡技術于一體。安裝在車況的傳感器一旦檢測到某種有害物質，就會自動向管理中心通報，自動進行引導旅客避難的廣播，并封鎖有關入口等。該系統除了能夠在專用管理中心進行監視外，還可以通過Internet 進行遠程監視。

自己的想法：

上課提到小型傳感器后我就在想，可以用他們建成傳感器網絡，用來檢測一定范圍的敵軍機械化部隊的數量，該系統能夠散射網到各個地方, 甚至覆蓋整個戰場,運用傳感器檢測金屬或者磁場以偵測運動的高金屬含量目標, 可用于偵察和定位敵軍坦克和車輛。給予遠程作戰部隊精確坐標，可以在較少傷亡的情況下進行精確打擊。如果換成熱感應傳感器的話，可以精確定位狙擊手或敵方小股部隊的位置，可以有效防止滲透和刺殺的發生，好像在伊拉克戰場上美軍已經用到了相關的傳感器來打擊伊拉克的狙擊手。至于課上討論的能源問題，我認為采用老師所說的利用地震波來轉化為能源的方式可能成本略高，其實就用生物電池就可以了，生物電池也有較強的續航性，而且成本不高，所以應該比較合適。

課后感：

《傳感器》是一門實用性很強的課程，在老師的講述過程中，讓我們很有感想，老師通俗易懂的講課方式，使我們更容易的接受了這一門新課程和一個新的領域。《傳感器》的教學方式也注定了能更好的被我們掌握，理論與實習相結合的方式，我們更全面的認識了傳感器。傳感器的應用領域很廣，尤其是軍事方面，對于身為國防生的我們，深深的吸引了我的注意，在學習和實習的過程中更有興趣更加主動的去接受這方面的知識。我不僅在上課和實習期間努力的去學習傳感器方面的知識，在課余時間，通過網絡和圖書館，在傳感器的理論和應用方面有了更加的深刻的認識。當然，這些都離不開老師的教導，是老師認真負責的教授態度和通俗易懂的講課方式，讓我進入了這一全新的領域。老師不僅在上課期間關心我們，課余也付出心力去幫助我們學習這門課程，耐心的給我們講解不易理解的方面和難題，老師同樣關心我們的生活，課余的交流也讓我明白了很多為人處世的道理，我明白大學不僅是學習知識的地方，更是學習做人的地方，而老師們豐富的閱歷對我們來說更是不可多得的財富，與老師的每一次交流我都受益匪淺。使我在做人做事方面更加成熟老練。總之，感謝老師耐心的教導和關心，謝謝！

第二篇：傳感器應用總結

傳感器應用總結

信息社會高速發展的今天，人們對信息的提取、處理、傳輸以及綜合等要求愈加迫切。作為信息提取的功能器件——傳感器同人們的關系越來越密切。小到智能手機，大到地震海嘯預警，傳感器廣泛應用于社會發展及人類生活的各個領域。傳感器種類繁多，其原理也各種各樣。傳感技術是一門知識密集型技術，它與許多學科相關，傳感器技術已經成為各個應用領域，特別是電子信息工程、電氣工程、自動控制工程、機械工程等領域中不可缺少的技術。傳感技術與信息技術、計算機技術并列稱為支撐現代信息產業的三大支柱。下面，我將對所學傳感器的應用做一個簡要的總結。

傳感器是在非電量測量中，能夠實現非電量轉化為電量的裝置。傳感器一般由敏感元件、轉換元件和測量電路三部分組成，有時還需要加輔助電源。（如圖1）在自動檢測和自動控制環節，傳感器是必不可少的，沒有傳感器對數據的精確測量，必然不會實現對信號的控制及顯示。因此，傳感器在工業生產以及日常生活中應用廣泛。非電量 敏感元件

非電量

傳感元件

電量

轉換電路

電量 熱電偶傳感器

圖1

1.1 N型熱電偶在主蒸汽溫度測量中的應用

近年來，N型熱電偶在火電廠得到了廣泛的應用。N型熱電偶在中子輻射環境下具有良好的穩定性, 是因為N型熱電偶去除了易蛻變元素Mn、Co等。因此,N型熱電偶具有很好的耐核輻射的能力。在一個機組主蒸汽管道上放一個溫度保護套管，將N型熱電偶放入其內部，測量的溫度將其轉化為電動勢，通過控制電動勢來控制溫度。

1.2 熱電偶對爆炸產物的熱響應應用

在炸藥的爆炸過程中，溫度變化極快，數值極高，且為非穩態傳熱，沖擊波的傳播速度遠大于熱流的傳播速度，熱電偶技術的迅速發展為研究瞬態熱作用提供了簡便可靠的測試方法。熱電偶溫度傳感器將溫度信號轉換為電壓信號，經直 流電壓放大器放大后通過A/D 轉換電路將模擬信號轉換為數字信號。采集系統將給出電壓值，其變化反映熱電偶溫度值的變化。數據采集后對信號加以濾波處理，然后根據分度表進行溫度轉換。

1.3 薄膜熱電偶傳感器測高溫物體表面溫度

薄膜熱電偶(T F T C)作為固體表面溫度傳感器具有許多優點，其很小的質量使其對表面熱傳導的干擾極小，對于大多數實際測量而言，被測點的這一熱變化是微乎其微的；由于厚度僅為1um 的薄膜對于多數對流換熱應用來說尺寸很小，所以薄膜熱電偶與被測表面之間的對流換熱變化也極其微小。另一方面，由于自身構造上的特點，薄膜熱電偶傳感器可以貼在某些需要測量溫度但又不方便直接測溫的物件上。壓電傳感器

2.1 車輛行駛稱重

壓電傳感器檢測經過輪胎施加到傳感器上的壓力，產生成正比的模擬電壓、信號,輸出壓力信號的周期與輪胎停留在傳感器上的時間相同。每當一個輪胎經過傳感器時，傳感器就會產生一個新的電子脈沖,壓電傳感器在行駛中稱重(WMI)的檢測原理是對受力產生的信號積分。2.2 實現超聲振動系統的頻率自動跟蹤

在振動系統設計中加入壓電傳感片，壓電傳感片保持與系統諧振。由于壓電效應，諧振時壓電傳感片兩端會產生電荷，形成感應電壓。這種電壓大小與振動強弱成正比，通過檢測電壓值就能知道振動幅值的大小。感應電壓最大值的頻率點即為系統諧振點，通過搜尋感應電壓最大值就能實現頻率自動跟蹤。2.3 環境監測

2.3.1壓電石英晶體微天平(QCM)壓電傳感器

當一層外來物沉積于石英晶體表面時,晶體的表面質量增加,從而引起諧振頻率的變化。

2.3.2 表面聲波(S∧W)壓電傳感器

S∧W壓電傳感器是利用表面聲波原理實現質量測定的。當ST切型石英晶體中電極的交叉陣列產生局部形變時,后者以機械波傳遞至接受器陣列,發出的波與任何表面材料的相互作用均能改變S∧W的速度和振幅,于是能定量測定沉 積物的質量。

2.4 確保刀具工作在安全振幅范圍內

通過壓電傳感片返回的電壓值大小,系統可以推算出刀具的工作振幅。預先設定安全振動幅值,限制輸出功率的大小,就能起到保護刀具的作用。實際采用這種措施以后,刀具的工作壽命得到明顯提高。這主要是因為刀具刀齒造成應力高度集中,如不限制振幅,空載或輕載時刀具振幅過大,刀齒的應力超過了安全許可界限,在超高周疲勞情況下很快就達到疲勞極限,引起刀具斷裂。電阻傳感器

3.1應變式壓力傳感器

這種傳感器可以測量氣體或液體壓力。當氣體或液體壓力作用在薄板承壓面上時，薄板變形，粘貼在另一面的電阻應變片隨之變形，并改變阻值。這時測量電路中電橋平衡被破壞，產生輸出電壓。此外，它還可以用來制造測量高度、密度、速度的儀表。應變式壓力傳感器常見的結構有筒式、膜片式和組合式等。3.2 應變式加速度傳感器

這種傳感器的基本結構由懸臂梁、應變片、質量塊、機座外殼組成。懸臂梁（等強度梁）自由端固定質量塊，殼體內充滿硅油，產生必要的阻尼。當殼體與被測物體一起作加速度 a 運動時，質量塊因為在慣性作用下保持相對靜止，從而給懸臂梁一個與運動方向相反的作用力，使梁體發生形變，粘貼在梁上的應變片阻值發生變化，電橋平衡被破壞，電橋輸出電壓。通過測量阻值的變化求出待測物體的加速度。3.3 熱電阻式溫度傳感器 3.3.1 金屬熱電阻傳感器

對于金屬導體而言，在一定的溫度下，物質的電阻隨電阻率的變化而變化，可以把溫度對電阻率的影響反映到電阻上，即溫度變化會導致電阻變化，從而測出溫度變化。

3.3.2 半導體熱電阻傳感器

半導體是一種晶態固體，其原子結構較為特殊，外層的電子運動時既不像金屬導體那樣容易脫離原軌跡，也不像絕緣體那樣束縛的很緊，這就決定了它的導電特性介于金屬導體和絕緣體之間。其導電機理與材料內價電子以及摻人的雜質 有關。電阻取決于摻雜的種類和濃度，并隨溫度而變化，通過測量電阻的變化而得到溫度的改變。電感式傳感器

4.1 自感式傳感器

自感式傳感器是利用自感量隨氣隙變化而改變的原理制成的，用來測量位移。自感式傳感器主要有閉磁路變隙式和開磁路螺線管式，它們又都可以分為單線圈式與差動式兩種結構形式。

線圈的自感量等于線圈中通入單位電流所產生的磁鏈數，只要被測非電量能夠引起空氣隙長度或等效截面積發生變化，線圈的電感量就會隨之變化。自感式傳感器的測量電路用來將電感量的變化轉換成相應的電壓或電流信號，以便供放大器進行放大，然后用測量儀表顯示或記錄。自感式傳感器用于測量位移，還可以用于測量振動、應變、厚度、壓力、流量、液位等非電量。4.2 差動變壓器式傳感器

差動變壓器式傳感器是把差動變壓器的兩個次級輸出電壓分別整流，然后將整流的電壓或電流的差值作為輸出，這樣二次電壓的相位和零點殘余電壓都不必考慮。

差動整流電路同樣具有相敏檢波作用，兩組（或兩個）整流二極管分別將二次線圈中的交流電壓轉換為直流電，然后相加。由于這種測量電路結構簡單，不需要考慮相位調整和零點殘余電壓的影響，且具有分布電容小和便于遠距離傳輸等優點，因而獲得廣泛的應用。但是，二極管的非線性影響比較嚴重，而且二極管的正向飽和壓降和反向漏電流對性能也會產生不利影響，只能在要求不高的場合下使用。

一般經相敏檢波和差動整流后的輸出信號還必須經過低通濾波器，把調制的高頻信號衰減掉，只允許銜鐵運動產生的有用信號通過。

差動變壓器不僅可以直接用于位移測量，而且還可以測量與位移有關的任何機械量，如振動、加速度、應變、壓力、張力、比重和厚度等。4.3 渦流式傳感器

根據法拉第電磁感應原理，塊狀金屬導體置于變化的磁場中或在磁場中作切割磁力線運動時，導體內將產生呈渦旋狀的感應電流，此電流叫電渦流，這種現 象稱為電渦流效應。

根據電渦流效應制成的傳感器稱為電渦流式傳感器。按照電渦流在導體內的貫穿情況，此傳感器可分為高頻反射式和低頻透射式兩類，但從基本工作原理上來說仍是相似的。電渦流式傳感器最大的特點是能對位移、厚度、表面溫度、速度、應力、材料損傷等進行非接觸式連續測量，另外還具有體積小、靈敏度高、頻率響應寬等特點，應用極其廣泛。

線圈阻抗的變化完全取決于被測金屬導體的電渦流效應。

而電渦流效應既與被測體的電阻率ρ、磁導率μ以及幾何形狀有關，又與線圈幾何參數、線圈中激磁電流頻率?有關，還與線圈與導體間的距離x有關。因此，傳感器線圈受電渦流影響時的等效阻抗Z的函數關系式為Z=F（ρ，μ，R，x）。

渦流式傳感器的特點是結構簡單，易于進行非接觸的連續測量，靈敏度較高，適用性強。利用位移x作為變換量，可以做成測量位移、厚度、振幅、振擺、轉速等傳感器，也可做成接近開關、計數器等。利用材料電阻率?作為變換量，可以做成測量溫度，材質判別等傳感器。利用導磁率?作為變換量，可以做成測量應力，硬度等傳感器；利用變換量x、?、?等的綜臺影響，可以做成探傷裝置。電容傳感器

5.1電容式位移傳感器

電容式位移傳感器可以實現非接觸測量，用來測量各種導電材料的間隙、長度、尺寸或位置、振動位移等。CapaNCD(非接觸電容位移傳感器)測量原理的基礎在于理想平板電容的構成，兩個平板電極由傳感器和相對應的被測體組成，當恒定的交流電加在傳感器電容上時，傳感器產生的交流電壓與電容電極之間的距離成正比，交流電壓經檢波器，與一個可設置的補償電壓疊加，經放大，作為模擬信號輸出。capaNCDT610是一個精密的單通道系統,它由電容位移傳感器，傳感器電纜和處理信號的前置器組成，用戶可以在現場用二點線性化方法校準。這種傳感器的特點是工作時無磨損，免維修、對被測體沒有作用力、具有高的零點穩定性和精度、與被測體導電性能以及導電性能變化無關而且幾乎不受溫度影響。capaNCDT610可輸出0～10V的電壓，在犧牲精度的情況下，測量范圍還可 以擴大2～3倍。5.2電容式物位傳感器

電容式物位傳感器有兩個導電極板(通常把容器壁作為一個電極)，由于電極間是氣體、液體或固體而導致靜電容發生變化，因而可以敏感物位。它的敏感元件有三種形式,即棒狀、板狀和線狀,其工作溫度、壓力主要受絕緣材料的限制。電容式物位傳感器可以采取微機控制，實現自動調整靈敏度,并具有自診斷功能,同時能夠檢測敏感元件的破損、絕緣性的降低、電纜和電路的故障等，并可以自動報警，實現高可靠性的信息傳遞。由于電容式傳感器無機械可動部分，且敏感元件簡單，操作方便，是目前應用最廣的一種物位傳感器。5.3固態電容式指紋傳感器

傳感器技術的發展，人們利用電容式傳感器對指紋進行識別，從而識別人的身份，可靠性大大提高，廣泛應用于養老金領取、人事工資管理、銀行柜員身份確認等很多場合。目前市場上有兩種固態指紋傳感器，第一種是單次觸摸型傳感器，要求手指在采集區進行可靠的觸摸；第二種則需要用手指在傳感器表面擦過，傳感器會采集一套特定的數據進行快速分析和認證。這兩種指紋傳感器都是利用指紋中凸起的部分置于傳感器電容像素電極時電容量會有所增加，從而通過檢測增加的電容來進行數據采集的。目前這兩種指紋傳感器都得到了廣泛的應用。

6光電傳感器

6.1 煙塵濁度監測儀

為了消除工業煙塵污染，首先要知道煙塵排放量，因此必須對煙塵源進行監測、自動顯示和超標報警。煙道里的煙塵濁度是用通過光在煙道里傳輸過程中的變化大小來檢測的。如果煙道濁度增加，光源發出的光被煙塵顆粒的吸收和折射增加，到達光檢測器的光減少，因而光檢測器輸出信號的強弱便可反映煙道濁度的變化。

6.2感煙傳感器(火災報警器的一部分)由紅外發光二極管及光電三極管組成，但二者不在同一平面上(有一定角度)。在無煙狀態時，光電三極管接收不到紅外線；當發生火災時，產生大量煙霧，煙霧粒子進入感煙傳感器時，由于紅外線受煙霧粒于折射作用，光電三極管接收到紅外線，給出煙霧報警信號。6.3 光控大門

光控大門需要要用到一種電子元件——干簧繼電器，它由干簧管和繞在干簧管外的線圈組成。當線圈內有電流時，線圈產生的磁場使密封在干簧管內的兩個鐵質簧片磁化，兩個簧片在磁力作用下由原來的分離狀態變成連接狀態，線圈內沒有電流時，磁場消失，瓷片在彈力的作用下，回復到分離狀態。把光敏電阻裝在大門上汽車燈光能照到的地方，把帶動大門的電動機接在干簧管的電路中，那么夜間汽車開到大門前，燈光照射光敏電阻時，干簧繼電器接通電動機電路，電動機帶動，大門打開。6.4 液位檢測

在液體未升到發光二極管及光電三極管平面時，紅外發光二極管發出的紅外線不會被光電三極管接收；當液位上升到發光二極管及光電三極管平面時，出于液體的折射，光電三極管接收到紅外信號由此獲得液位信號。6.5電影放音

拍攝電影時的配音，是把聲音信號轉換為光信號，用明暗不同的條紋記錄在膠片邊緣的聲帶上。在放映電影時，光源發出的光通過移動的聲帶后發生了強弱的變化，并被光電管所接收，光電管把強弱變化的光相應地轉變為強弱變化的電流，經放大器放大后，由揚聲器放出聲音。6.6 轉速測量

在工業生產中，對轉速的檢測應用的非常多，尤其是在電機控制領域，將光電傳感器應用到轉速測量里是運用將轉速變換成光通量的變化，再經過光電元件轉換成電量的變化即可得到轉速的原理。

首先在被測的轉動軸上裝上光電編碼器，它是由光柵盤和光電檢測裝置組成，編碼器隨軸轉動，當光線通過編碼器的夾縫時，光電檢測裝置就會產生一個電脈沖，轉軸連續轉動，光電元件就輸出一列與轉速成正比的電脈沖數。在孔X或齒Y數一定時，脈沖數就和轉速成正比。如果調制盤上的孔數為x，測量的時間為t 秒，脈沖數為N，此時被測轉速為n(r/min)為：n=60N/xt。

7霍爾傳感器

7.1 霍爾式汽車點火器

這種點火器與傳統點火器不同,具有點火能量高、高速點火可靠、故障率低、耗油省等優點。霍爾式電子點火系統主要由點火信號發生器、電子點火組件、點火線圈、點火開關和蓄電池等組成。點火信號是由分電器中的霍爾傳感器提供的。將開關型霍爾傳感器固定在分電器外殼內側，當分電器的轉軸轉動時,就帶動葉片一起轉動，葉片里面有磁鐵,且葉片上開有窗口,因此霍爾器件所處磁場的磁場強度大小是突變的，其輸出電壓也突變,輸出為脈沖信號。當汽車氣缸中的活塞運行到達上止點時，霍爾電路輸出低電平，從而改變了電流方向而流入霍爾電路，故晶體管截止。儲存在電感中的磁能就在電路中振蕩起來,形成200V以上的交流電壓。此電壓經點火線圈升壓后產生高壓電送至相應氣缸的火花塞產生電火花，點燃氣缸中的燃油。隨著汽車發動機旋轉,上述過程周而復始。7.2磁場的測量

由霍爾效應可知，當控制電流I0保持不變時,霍爾電勢UH與所感受到的磁感應強度B成比例關系，所以，霍爾傳感器所處位置的磁感應強度不同,輸出的電壓值就不同。根據輸出電壓的大小可測出磁感應強度的值。將霍爾傳感器放置在不同的位置，由于磁感應強度不同，將輸出不同的電壓信號。7.3位移的測量

霍爾電勢與位移量x成線性關系，并且霍爾電勢的極性反映了元器件位移方向。同時還表明,當x=0時，U=0。利用這一特點可把作微量移動的物體與霍爾傳感器固定在一起，當物體在均勻變化的磁場中相對B=0的位置(磁場的中心)發生x的位移量時霍爾傳感器輸出一定的電壓信號,根據信號的大小和方向可測出物體移動的大小和方向。7.4不等位電勢測量

測量不等位電勢時,按照不等位電勢的概念進行,使得霍爾元件位于同極性相對放置兩塊永久磁鋼的正中間,不使用電氣零位(RW1為零),直接測量霍爾元件的輸出電壓,約40mV。

第三篇：傳感器的應用論文

文獻檢索與科技論文寫作

結 課 作 業

姓名：安 班級： 學號： 濱

2013級本科三班

201315110101

光纖溫度傳感器的設計

光纖溫度傳感器的設計

論文分析：

意義：光纖傳感技術是一門新興的應用物理技術，它在石油、通信、化工檢測以及各種參量測量方面具有許多獨特的優點，有廣闊的應用前景。近年來，光纖技術已逐漸滲透到各研究領域，其應用范圍日漸廣泛。隨著光纖傳感系統在國防軍事、航空航天、工礦企業、土木建筑、能源環保、生物醫學、計算測量、自動控制等各領域的應用，對光纖傳感系統的性能也不斷提出新的要求。光纖溫度傳感器特別適用于易燃易爆的工作環境，從而彌補了傳統的點溫度傳感器的不足。主要內容及研究思路：本文從光纖的基礎入手，首先介紹了光纖的基礎知識，然后結合傳感器引入了光纖溫度傳感器的定義，分類及工作原理。本課題研究的是一種非功能性光纖溫度傳感器，它是利用高度敏感的雙金屬片作為感溫元件，金屬片的變化改變了光纖的通光強度。

目標：光纖溫度傳感器可以達到不但測溫對象廣，從監測相對低溫的生物過程到監測高溫的發動機零件，而且測量準確度、靈敏度高，抗電磁能力強，傳輸距離遠，使用壽命長，價格相對低廉，使用更加經濟。今后光纖溫度傳感器研究方向將會進一步提高傳感器的精度、可靠性；提高抗干擾能力、穩定性，并簡化器件結構，降低成本。

光纖溫度傳感器的設計

目 錄

第1章 前 言

1.1選題背景及研究意義 1.2光纖傳感器國內外研究現狀 1.3光纖傳感器及其組成與分類 1.4本論文的主要內容 第2章 光纖溫度傳感器理論 2.1光纖基礎知識介紹 2.2熱敏元件雙金屬片工作原理 2.3光纖探頭的原理

2.4纖端光場的光強分布函數選取

2.5光纖溫度傳感器的特點及應用 第3章 光纖溫度傳感器系統組成與實驗步驟 3.1 實驗原理

3.2實驗主要設備和材料 3.3實驗搭建與調試 第4章 實驗結果分析

4.1 位移光強曲線的測定及其與理論曲線的對比 4.2 溫度光強曲線的測定及出現的問題和解決辦法 4.3 測溫曲線的選取及傳感器測溫范圍的確定 第5章 結論與展望

5.1 實驗結論

5.2光纖溫度傳感器存在的不足和展望 參考文獻 致謝

光纖溫度傳感器的設計

第1章 前言

1.1 選題背景及研究意義

1.2光纖傳感器國內外研究現狀

1.2.1 國外研究現狀

1.2.2 國內研究現狀

1.3 光纖傳感器及其組成與分類

1.4 本論文的主要內容

本文所采用的溫度變換器為U型雙金屬片，依據雙金屬片的位置隨溫度的變化而變化的原理，利用雙金屬片的縱向位置改變來調制光纖探頭接收到的光強，從而實現溫度對光強的間接調制。與傳統的指針式雙金屬片溫度計相比，本傳感器具有快速、靈敏、便于實現與計算機接口連接等優點。研究從基本的概念入手。

光纖溫度傳感器的設計

第2章 光纖溫度傳感器理論

2.1光纖基礎知識介紹

2.1.1 光纖的結構和分類

2.1.2 光纖的傳輸原理

2.2熱敏元件雙金屬片工作原理

2.2.1 雙金屬片彎曲機理及其選取

2.2.2 雙金屬片得到選取及其補償和調制機理

光纖溫度傳感器的設計

2.2.3雙金屬片溫度變換對位移的補償機理及其位移的計算

2.3光纖探頭的原理

2.3.1 光纖反射式調制原理及與光強分布的關系

2.3.2 光纖傳輸信號準共路理論

2.4纖端光場的光強分布函數選取

2.5光纖溫度傳感器的特點及應用

光纖溫度傳感器的設計

第3章 光纖溫度傳感器系統組成與實驗步驟

3.1 實驗原理

3.2實驗主要設備和材料

3.3實驗搭建與調試

3.3.1 LED光源I-P特性曲線測試

3.3.2 反射式光纖位移傳感實驗

3.3.3 光纖溫度傳感器實驗

光纖溫度傳感器的設計

第4章 實驗結果分析

4.1 位移光強曲線的測定及其與理論曲線的對比

4.2 溫度光強曲線的測定及出現的問題和解決辦法

4.3 測溫曲線的選取及傳感器測溫范圍的確定

光纖溫度傳感器的設計

第5章 結論與展望

5.1 實驗結論

5.2光纖溫度傳感器存在的不足和展望

光纖溫度傳感器的設計

參考文獻

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致 謝

第四篇：傳感器的應用教案

傳感器的應用教案

【教學目標】 1.知識與技能:(1)、了解傳感器應用的一般模式;(2)、理解應變式力傳感器的應用――電子秤的工作原理。(3)、理解聲傳感器的應用――話筒的工作原理。

4、理解溫度傳感器的應用――電熨斗的工作原理(5)、會設計簡單的有關傳感器應用的控制電路。2.過程與方法: 通過實驗結合物理學的知識,探究電子秤、話筒、電熨斗等的工作原理,從而了解力傳感器、聲傳感器和溫度傳感器的一般應用,進一步總結出傳感器應用的一般模式。

3.情感、態度與價值觀 激發學生的學習興趣,培養動手能力,提高創新意識,提高物理理論知識與實際相結合的綜合實踐能力。

【教學重點】:各種傳感器的應用原理及結構。【教學難點】:各種傳感器的應用原理及結構。【教學方法】:PPT課件,演示實驗,講授

【教學用具】:小型電子秤,話筒,電熨斗、示波器。【教學過程】

一、引入新課

師:上節課我們學習了傳感器及其工作原理。傳感器是能夠感知諸如力、溫度、光、聲、化學成分等非電學量,并把它們按照一定的規律轉化成電壓、電流等電學量,或轉化為電路通斷的一類元件。請大家回憶一下光敏電阻、熱敏電阻、霍爾元件各是把什么物理量轉化為電學量的元件? 學生思考后回答:光敏電阻將光學量轉化為電阻這個電學量。熱敏電阻將溫度這個熱學量轉化為電阻這個電學量。霍爾元件把磁感應強度這個磁學量轉化為電壓這個電學量。這節課我們來學習傳感器的應用

二、進行新課

1、傳感器應用的一般模式

師:閱讀教材開頭幾段,然后合上書,在練習本上畫出傳感器應用的一般模式示意圖。提示:一般情況下,傳感器產生的信號非常微弱,要想觸發控制電路,此信號必須進一步放大才可以,所以需要放大電路,即放大器。

生:閱讀教材并在練習本上畫出傳感器應用的一般模式示意圖。

師:下面學習幾個傳感器應用的實例。2.力傳感器的應用----電子秤

師:閱讀教材61頁最后一段,思考并回答問題。

(1)電子秤使用的測力裝置是什么?它是由什么元件組成的?(2)簡述力傳感器的工作原理。

(3)應變片能夠把什么力學量轉化為什么電學量? 生:閱讀教材,思考并回答問題。

生1:電子秤的測力裝置是力傳感器,它是由一個金屬梁和兩個應變片一起組成了測力部分。

生2:在金屬梁沒有力的情況下,金屬梁處于水平狀態,梁的上下應變片的長度沒變且相等,兩應變片的電阻大小也相等,當給金屬梁施加豎直向下的力時,金屬梁會向下彎曲,使得金屬梁上面的應變片被拉長,電阻變大,兩端電壓也變大,而下邊的應變片被擠壓收縮,電阻變小,兩端的電壓也減小,使得兩應變片兩端電壓值不相等,存在差值,控制電路就通過這個差值,經過放大電路將差值信號放大,再在顯示器上顯示出數字,即力F的大小。生3:應變片能夠將形變這個力學量轉化為電阻這個電學量。

師:總結點評,結合板畫強調講解應變片測力原理。3.聲傳感器的應用-----話筒

師:閱讀教材62頁有關內容,思考并回答問題。(1)話筒的作用是什么?(2)說明動圈式話筒的工作原理和工作過程。

(3)說明電容式話筒的工作原理和工作過程。這種話筒的優點是什么?(4)駐極體話筒的工作原理是什么?有何優點? 生:閱讀教材,思考并回答問題。

生1:話筒的作用是把聲音信號轉化為電信號。

生2:動圈式話筒的工作原理是電磁感應現象。膜片接收到聲波后引起振動,連接在膜片上的線圈隨著一起振動,線圈在永磁體的磁場里振動從而產生感應電流(電信號),感應電流的大小和方向都變化,振幅和頻率的變化都由聲波決定,這個信號電流經擴音器放大后傳給揚聲器,從揚聲器中就發出放大的聲音。

生3:電容式話筒的工作原理:利用電容器充放電形成的充放電電流。薄金屬膜M和固定電極N形成一個電容器,被直流電源充電.當聲波使膜片振動時,電容發生變化,電路中形成變化的電流,于是電阻R兩端就輸出了與聲音變化規律相同的電壓.優點:保真度好。

生4:駐極體話筒的原理同電容式話筒,只是其內部感受聲波的是駐極體塑料薄膜.優點:體積小,重量輕,價格便宜,靈敏度高,工作電壓低。

師:指出:駐極體話筒利用了電介質的極化現象:將電介質放入電場中,在前后兩個表面上會分別出現正電荷與負電荷的現象.某些電介質在電場中被極化后,去掉外加電場,仍然會長期保持被極化的狀態,這種材料稱為駐極體.師:演示實驗: 按照如圖所示的連接駐極體話筒的工作電路,話筒的輸出端經過隔直電容接到示波器。對著話筒喊話,觀察示波器的熒光屏上的波形,再用另外一人同樣對話筒喊話,比較兩次聲音產生的波形有什么不一樣。上述過程,就是話筒將聲音信號轉換為電信號的過程。生:觀察實驗現象。現象:不同的聲波信號,熒光屏上顯示的波形不同。說明話筒產生的電信號是由接收到的聲波控制的。4.溫度傳感器的應用---電熨斗

師:溫度傳感器是應用最廣泛的傳感器之一,它能把溫度的高低轉變成電信號,通常是利用物體的某一物理性質隨溫度的變化而改變的特性制成的.電熨斗就是靠溫度傳感器來控制溫度的。實驗:取一個報廢的日光燈啟輝器,去掉外殼,敲碎氖泡的玻璃,可以看到一個U型的雙金屬片,雙金屬片的旁邊有一根直立的金屬絲,兩者構成一對觸點,常溫下觸點是分離的,用火焰靠近金屬片,可以看到雙金屬片的形狀變化,與金屬絲接觸,熄滅火焰,雙金屬片逐漸恢復原狀,兩個觸點分離。把這個啟動器用到溫控開關,可以控制小燈泡的亮和滅。生:做實驗,觀察實驗現象。

師:電熨斗就裝有雙金屬片溫度傳感器。這種傳感器的作用是控制電路的通斷。

投影:電熨斗結構圖(如圖所示)思考與討論:(1)常溫下,上、下觸點應是接觸的還是分離的?當溫度過高時,雙金屬片將怎樣起作用?(2)熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設定不同的溫度,這是如何使用調溫旋鈕來實現的? 參考答案:(1)常溫下,上、下觸點應是接觸的,但溫度過高時,由于雙金屬片受熱膨脹系數不同,上部金屬膨脹大,下部金屬膨脹小,則雙金屬片向下彎曲,使觸點分離,從而切斷電源,停止加熱.溫度降低后,雙金屬片恢復原狀,重新接通電路加熱,這樣循環進行,起到自動控制溫度的作用.(2)熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設定不同的溫度,此時可通過調溫旋鈕調節升降螺絲,升降螺絲帶動彈性鋼片升降,從而改變觸點接觸的難易,達到控制在不同溫度的目的.拓展:溫度傳感器的另一應用----電冰箱的溫控裝置

如圖所示是某種電冰箱內溫度控制器的結構,銅質的測溫泡1,細管2和彈性金屬膜盒3連成密封的系統,里面充有氯甲烷盒它的蒸汽,構成一個溫度傳感器,膜盒3為扁圓形,右表面固定,左表面通過小柱體與彈簧片4連接,盒中氣體的壓強增大時,盒體就會膨脹,測溫泡1安裝在冰箱的冷藏室中。

5、6分別是電路的動觸點盒靜觸點,控制制冷壓縮機的工作,拉簧7的兩端分別連接到彈簧片4盒連桿9上。連桿9的下端是裝在機箱上的軸。凸輪8是由設定溫度的旋鈕控制的,逆時針旋轉時凸輪連桿上端右移,從而加大對彈簧7的拉力。自動控溫原理:如圖所示是某種電冰箱內溫度控制器的結構,銅制的測溫泡

1、細管2和彈性金屬膜盒3連通成密封的系統,里面充有氯甲烷和它的蒸汽,構成了一個溫度傳感器,膜盒為扁圓形,右表面固定,左表面通過小柱體與彈簧片4連接,盒中氣體的壓強增大時,盒體就會膨脹,測溫泡1安裝在冰箱的冷藏室中。

5、6分別是電路的動觸點和靜觸點,控制制冷壓縮機的工作,拉簧7的兩端分別連接到彈簧片和連桿9上,連桿9的下端裝在機箱上的軸,凸輪8是由設定溫度的旋鈕控制的,逆時針旋轉時凸輪連桿上端右移,從而加大對彈簧7的拉力。當冷藏室里的溫度升高時,1、2、3中的氯甲烷受熱膨脹,彈性金屬膜盒3的左端膨脹,推動彈簧片4向左轉動,使5、6接觸,控制的壓縮機電路開始工作制冷,當溫度下降到一定程度,氯甲烷受冷收縮,5、6又分開,制冷結束,直到下次溫度升高再重復上述過程。溫度設定原理:將凸輪8逆時針旋轉,凸輪將連桿9向右頂,使得彈簧7彈力增大,此時要將5、6觸點接通,所需要的力就要大些,溫度要高一些,即溫控擋應低一些(例如1級),順時針旋轉凸輪8,控制的溫度低一些,控溫擋要高一些。

(三)典型例題 例1.用如圖所示的裝置可以測量汽車在水平路面上做勻加速直線運動的加速度.該裝置是在矩形箱子的前、后壁上各安裝一個由力敏電阻組成的壓力傳感器.用兩根相同的輕彈簧夾著一個質量為2.0 kg的滑塊可無摩擦滑動,兩彈簧的另一端分別壓在傳感器a、b上,其壓力大小可直接從傳感器的液晶顯示屏上讀出.現將裝置沿運動方向固定在汽車上,傳感器b在前,傳感器a在后.汽車靜止時,傳感器a、b在的示數均為 10 N(取g10 m/s2).(1)若傳感器a的示數為 14 N、b的示數為6.0 N,求此時汽車的加速度大小和方向.(2)當汽車以怎樣的加速度運動時,傳感器a的示數為零.分析:傳感器上所顯示出的力的大小,即彈簧對傳感器的壓力,據牛頓第三定律知,此即為彈簧上的彈力大小,亦即該彈簧對滑塊的彈力大小.解:(1)如圖所示,依題意:左側彈簧對滑塊向右的推力 F114N,右側彈簧對滑塊的向左的推力 F26.0 N.滑塊所受合力產生加速度a1,根據牛頓第二定律有 得4 m/s2 a1與F1同方向,即向前(向右).(2)a傳感器的讀數恰為零,即左側彈簧的彈力,因兩彈簧相同,左彈簧伸長多少,右彈簧就縮短多少,所以右彈簧的彈力變為N。滑塊所受合力產生加速度,由牛頓第二定律得,a210m/s2,方向向左.例

2、如圖5是電容式話筒的示意圖,它是利用電容制作的傳感器,話筒的振動膜前面鍍有薄薄的金屬層,膜后距膜幾十微米處有一金屬板,振動膜上的金屬層和這個金屬板構成電容器的兩極,在兩極間加一電壓U,人對著話筒說話時,振動膜前后振動,使電容發生變化,導致話筒所在電路中的其它量發生變化,使聲音信號被話筒轉化為電信號,其中導致電容變化的原因可能是容器兩板間的(A)(A)距離變化(B)正對面積變化(C)介質變化(D)電壓變化

【課堂總結】 本節課主要學習了以下幾個問題: 力傳感器的應用---電子秤

聲傳感器的應用---話筒

溫度傳感器的應用---電熨斗 力傳感器是把力信號轉換成電信號;聲傳感器是把聲音信號轉換為電信號,而溫度傳感器往往是用來進行自動控制.【布置作業】課本P58-59 1、2、3 【板書設計】 第二節:傳感器的應用

一、傳感器應用的一般模式示意圖

二、力傳感器的應用---電子秤

三、聲傳感器的應用----話筒

四、溫度傳感器的應用---電熨斗

【教學反思】

思維方法是解決問題的靈魂,是物理教學的根本;親自實踐參與知識的發現過程是培養學生能力的關鍵,離開了思維方法和實踐活動,物理教學就成了無源之水、無本之木。學生素質的培養就成了鏡中花,水中月。

第五篇：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