传感器：感受规定的被测量按转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件组成（敏感和变换）传感技术：是以研究传感器的材料、传感器的设计、传感器的制作、传感器的应用为主要内容的一门应用技术。传感器由敏感元件、转换元件组成，有时也将测量电路及辅助电源作为传感器的组成部分。按物理现象分类：结构型传感器：电容式、电感式、电阻式。物性型传感器：压电式、光电式等。按能量关系分类：能量转换型传感器：如基于压电效应、热电效应、光电动势效应等的传感器。能量控制型传感器：如电阻、电感、电容等电路参量传感器。基于应变电阻效应、磁阻效应、热阻效应、光电效应、霍尔效应等的传感器。按输出信号：模拟式传感器。数字式传感器：光栅数字传感器、脉冲盘式角度数字传感器等。灵敏度高，噪声小，滞后、漂移误差小，动态特性良好，功耗小，长期使用结构简单低成本、通用性强。静态特性：传感器在被测量处于稳定状态时（静态的输入信号）的输出—输入关系。（迟滞、蠕变、摩擦、间隙和松动）静态校准条件：指没有加速度，没有冲击，振动，环境温度为20±5℃，相对湿度不大于85％，大气压力为0.1±0.08MPa的情况。 静态特性的主要技术指标是：线性度、灵敏度、精确度、迟滞、重复性和分辨率等。
动态特性：输出对随时间变化的输入量的相应特性（反映输出值真实再现变化着的输入量的能力，时域和频域分析）。标定：通过试验建立传感器输入与输出之间的关系并确定不同使用条件下的误差的过程。静态标定：确定传感器的静态特性指标，主要有线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。动态标定：确定传感器的动态特性指标，主要有时间常数、固有频率和阻尼比等。标定的主要作用：①确定仪器或测量系统的输入－输出关系，赋予仪器或测量系统分度值；②确定仪器或测量系统的静态特性指标；③消除系统误差，改善仪器或测量系统的正确度。标定传感器时，所用的测量仪器的精度至少要比被标定的传感器的精度高一个等级。 无线传感器网络是利用大量的微型传感器（结点），通过无线通信形成网络，用来感知现场的信息。
光电式传感器的工作原理是：首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后通过光电转换元件变换成电信号。因光照而引起物体电学特性的改变统称为光电效应；当光照物体时，光电子不逸出体外的光电效应称为内光电效应（1，光电导(某些半导体材料受到光照射时，其电导率发生变化的现象。)：光敏电阻、光导管 。2，光生伏特(光线的作用下能够使物体产生一定方向的电动势的现象称为光生伏特效应)：光电池、光电二极管 。）光热效应:把吸收的光能转变为晶格热运动，引起探测元件温度上升；温升使探测元件的电学性质发生变化。（测辐射热：热敏电阻、测辐射热计 。温差电 ：热电，热电堆 。热释电：热释电探测器 。） 光敏二极管：光的照度越大，光电流越大。在不受光照射时截止状态，受光照射导通状态。电路中处于反向工作状态。基本特性：光谱特性、伏安特性、光照特性、温度特性好响应特性。对不同波长的光的灵敏度不同。可见光或探测赤热用硅管。红外光用锗管较。光谱特性：在一定照度时， 输出的光电流（或用相对灵敏度表示）与入射光波长的关系。伏安特性：指在一定照度下的电流电压特性。光照特性：外加电压恒定时，光敏二极管的光电流与照度之间的关系。光敏二极管适合作检测元件，其光照特性线性好。频率特性：光敏管的频率特性是指在同样的电压和同样幅值的光强度下，当入射光强度以不同的正弦交变频率调制时，光敏管输出的光电流（或相对灵敏度）随调制频率变化的关系。光敏二极管的频率特性是半导体光电器件中最好的一种，普通光敏二极管频率响应时间达10μs。因此特别适合快速变化的光信号探测。温度特性：光敏管的温度特性是指光敏管的暗电流及光电流与温度的关系。暗电流变化较大，光电流变化较小。电子线路中应该对暗电流进行温度补偿，否则将会导致输出误差。
光敏三级管：较二极管的灵敏度高（放大特性），响应速度差，既频率特性较差。（光谱特性：和二极管相同。伏安特性：光敏三极管在不同的照度下的伏安特性，就像一般晶体管在不同的基极电流时的输出特性一样。光照特性：近似线性关系。当光照足够大(几klx)时，会出现饱和现象。温度特性：同二极管。频率特性：光敏三极管的频率特性受负载电阻的影响，减小负载电阻可以提高频率响应，光敏三极管的频率响应比光敏二极管差。硅管的频率响应要比锗管好。应用：脉冲编码器、转速传感器、烟雾散射式火灾报警器）
光敏电阻：暗电阻越大越好，亮电阻越小越好， 此时光敏电阻的灵敏度高（用作开关器件）。（主要参数：暗电流 光敏电阻在不受光照射时的阻值称为暗电阻。亮电流 光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻。光电流 亮电流与暗电流之差称为光电流。基本特性：1、伏安特性：任何光敏电阻都受额定功率、最高工作电压和额定电流的限制。超过最高工作电压和最大额定电流，可能导致光敏电阻永久性损坏。2、光照特性：光敏电阻的光照特性是描述光电流I和光照强度（光通量）之间的关系，非线性，不做检测只做开关。3、光谱特性：光敏电阻对入射光的光谱具有选择作用，即光敏电阻对不同波长的入射光有不同的灵敏度。硫化镉光敏电阻的光谱响应的峰值在可见光区域，用作光度测量的探头。硫化铅光敏电阻响应于近红外和中红外区， 做火焰探测器的探头。4、频率特性：光敏电阻时间常数都较大。5、温度特性：温度变化时，影响光敏电阻的光谱响应，同时光敏电阻的灵敏度和暗电阻也随之改变。6、稳定性。 具有光谱特性好、允许的光电流大、灵敏度高、使用寿命长、体积小等优点。）
光电池：直接将光能转换为电能的光电器件。（1、光谱特性：硅光电池可以在很宽的波长范围内得到应用。 2光照特性：用光电池作为测量元件时， 应把它当作电流源的形式来使用， 不宜用作电压源。3、频率特性：硅光电池有较好的频率响应。4、温度特性：温升、开压升、短流降。（线性）测量元件需要温度补偿。太阳电池电源、（因其不需加电源）光电读出、光电耦合、光栅测距、激光准直、电影还音、紫外光监视器和燃气轮机的熄火保护装置等）
光电管：光电器件的性能主要由伏安特性、光照特性、光谱特性、响应时间、峰值探测率和温度特性来描述。1、伏安特性：光通量与光电流之间线性关系。当入射光比较微弱时，光电管能产生的光电流就很小，信噪比也很小，因此往往采用倍增管。2、光照特性：通常指当光电管的阳极和阴极之间所加电压一定时，光通量与光电流之间的关系为光电管的光照特性。
光电倍增管：光阴极、次阴极(倍增电极)以及阳极三部分组成。（倍增系数M：等于n个倍增电极的二次电子发射系数δ的乘积。如果n个倍增电极的δ都相同，则M=δ^n，阳极电流 I 为 I = i ·δ^n。一个光子在阴极上能够打出的平均电子数叫做光电倍增管的阴极灵敏度。而一个光子在阳极上产生的平均电子数叫做光电倍增管的总灵敏度。光电倍增管与闪烁体放在一处，在完全蔽光情况下，出现的电流称为本底电流，其值大于暗电流。具有脉冲形式。光照特性：线性-非线性（光通量）。极高灵敏度和超快时间响应。
色敏光电传感器：直接测量从可见光到近红外波段内单色辐射的波长。（光谱特性、短路电流比—波长特性、温度特性）
红外光传感器：光热效应，热释电效应（热敏探测器）某些物质吸收光辐射后将其转换成热能，温度变化将引起居里温度以下的自发极化强度的变化，在晶体的特定方向上引起表面电荷的变化。通过目标与背景的温差来探测目标,入侵报警器，自动开关、非接触测温、火焰报警器等. 热释电传感器：敏感元、场效应管、高阻电阻、滤光窗，只在温度变化时作用。加菲涅尔透镜才能增加探测距离。自动干手机，饮水机自控电路。
电荷耦合器件 (CCD)：电荷作为信号,进行光电转换电荷的存储和电荷的转移输出。（MOS）势阱的深浅取决于U的大小，势阱中的电子数目的多少可以反映光的强弱。电压脉冲移位读出，CCD固态图像传感器由感光部分和移位寄存器组成（线形，面型）。光积分：光像变为电像—电荷包。转移效率、分辨率（取决于感光单元之间的距离）、暗电流（热激发）、灵敏度（单位发射照度下，单位时间、单位面积发射的电量）。
光纤传感器：被测量对光纤内传输的光波进行调制，使光波的一些参数，如强度、频率、波长、相位、偏振态等特性产生变化来工作。NA数值孔径：
sin?i0?2n12?n2，凡入射角θ
i
＞arcsinNA的那些光线进入光纤都不能传播而在包层消失；相反,只有入射角θi＜arcsinNA的光线才可进入光纤
被全反射传播。阶跃型、渐变型、单模光纤（频带宽）、多模光纤（带宽窄）。形式：强度调制型、偏振调制、频率调制、相位调制。
激光：自发辐射、受激吸收和受激辐射。激光器：工作物质、谐振腔和泵浦源。振荡器：能源、放大器和反馈回路。增益介质、置于谐振腔内（提供反馈）、激励能量（光源）。激光测距流速陀螺制导。
光栅：栅距Ｗ＝ａ＋ｂ莫尔条纹的宽度（节距）B=W/θ平均效应、对应关系、放大作用。光栅相对位移一个栅距，莫尔条纹移动一个条纹宽度，照射在光电池上的光强度发生一个周期的变化，输出电信号周期变化。万能测长仪、数控位置控制。
磁栅：磁性标尺、磁头以及检测电路。磁栅与磁头的电磁作用进行测量的位移传感器。磁栅作为检测元件可用在数控机床和其他测量机上。动态磁头(速度响应式磁头)和静态磁头（磁通响应式磁头）。鉴相电路或鉴幅电路。 脉冲盘式（增量编码器）和码盘式编码器（绝对编码器）。
接触式：被测转角或直线位移转换成相应的代码，指示其绝对位置。α=360o/2 循环码或双电刷。存在电刷的磨损问题。
光电式：光电方法将被测角位移转化成数字电信号，小范围绝对位置测量。插值法提高分辨率。电磁式：做成磁化区（导磁率高）和非磁化区（导磁率低）（变压器原理），环境要求低，成本高。脉冲盘：增量编码器。分辨力即为脉冲当量值。一旦中途断电， 将无法得知运动部件的绝对位置。
脉冲频率法测速，感应同步器是应用电磁感应定律把位移量转换成数字量的传感器。它的基本结构是两个平面形的矩形线圈，它们相当于变压器的初、次级绕组，通过两个绕组间的互感量随位置变化来检测位移量的。
温度是表征物体冷热程度的物理量。用来量度物体温度数值的标尺叫温标。接触式和非接触式。热阻效应（热电阻--金属、热敏电阻—半导体、电涡流传感器）热电势效应（热电偶）压电效应（压电陶瓷（热释电效应））光电效应（红外温度传感器、光纤温度传感器）PN结热电效应（热敏二极管/三极管、集成温度传感器）热传导热辐射测温。
热敏电阻：负温度系数热敏电阻多用于温度测量和补偿。正温度系数热敏电阻用于恒温、加热控制或温度开关。临界温度系数热敏电阻用于温度开关 。用温度系数很小的精密电阻与热敏电阻串或并联构成电阻网络（提高线性化温度范围精确度）。
热电开关：两种不同特性材料，双金属片式和陶铁磁体式（硬磁、软磁、动作弹簧、抵紧弹簧、拉杆、杠杆、触点、操作按键），恒温控制器。居里点103C。热电阻：温度升高电阻率变大。需要电源激励、自热现象、测温不能太高。铂热电阻（目前最好材料、温宽广）铜热电阻（测量精度要求不高且温度较低，电阻率较低，电阻体的体积较大，热惯性较大，稳定性较差、易氧化）。
热电偶（输出直接为电信号）：热电效应：两种不同材料的金属丝两端牢靠地接触在一起，组成闭合回路，当两个接触点(称为结点)温度t和t0不相同时，回路中既产生电势，并有电流流通。温差电动势（单一导体）。冷端温度补偿：0度恒温发，冷端温度修正法，仪表零点调整法，补偿电桥法。
压电式：压电效应、逆压电效应。静态力时于表面漏电而很快消失。未经极化处理的压电陶瓷材料是不会产生压电效应。石英晶体：居里点温度高，稳定性好，无热释电现象。压电常数小，成本高。适宜作动态测量。
磁敏电阻：导体加与电流垂直磁场式电阻增大。灵敏度一般是非线性的，且受温度影响较大。
磁敏二极管：随着磁场大小和方向的变化，可产生正负输出电压的变化、特别是在较弱的磁场作用下，可获得较大输出电压。磁敏三极管的电流放大倍数小于1。漏磁探伤仪。
霍尔式：置于磁场中的静止载流导体, 当它的电流方向与磁场方向不一致时, 载流导体上平行于电流和磁场方向上的两个面之间产生电动势。锗、 硅、砷化铟、 锑化铟等半导体。空载霍尔电势称不等位电势。微位移、转速、计数。
超声波：频率高、波长短、绕射现象小、方向性好、穿透性强、反射、折射和波型转换。传播速度与介质密度和弹性特性有关。散射、吸收衰减。
声敏：电磁感应、电阻变换、静电效应、电阻变换、光电变换。超声波探头按其工作原理可分为压电式、磁致伸缩式、电磁式等，其中以压电式最为常用。测厚、物位、流量、探伤。
气敏：检测气体类别、浓度和成分。半导体（表面控制型和体控制型）和非半导体。加速被测气体的吸附、脱出过程；烧去气敏元件的油垢或污垢物，起清洗作用；控制不同的加热温度能对不同的被测气体有选择作用；加热温度与元件输出的灵敏度有关。 一般加热温度为200~400 ℃。氧化还原反应导致敏感元件阻值变化。
湿 敏：绝对湿度、相对湿度。露点和霜点。阻湿特性、湿度量程、感湿灵敏度。电解质浓度变化，电阻变化。水分子中的氢原子具有很强的正电场，当水在半导瓷表面吸附时，就有可能从半导瓷表面俘获电子，使半导瓷表面带负电。氯化锂，半导体陶瓷。
速度：直线（光束切断法、相关法、空间滤波器法、接触辊法、多普勒测、陀螺仪测角速度）转速（数字式转速表、光电式、磁电感应式、电涡流式、电容式转速传感器）加速度（位移式：变磁阻式、电容式、霍尔式、加速度传感器。惯性力：应变式加速度传感器。）位移：线位移（电感式、光栅、双频激光干涉、位移传感器）角度角位移（绝对码、增量码光电编码器；圆光栅传感器）绝对位移（电涡流测距；激光、超声测距传感器）。力：力平衡法（机械式、磁电式力）位移法（电容式、差动变压器式力传感器）物理现象（应变式力传感器 、压磁式力传感器、压电式动态力传感器）
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传感器课程复习要点
