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​第0章绪论 1.传感器的定义 一种能检测<采集》外界信息并按定一的规律将其转换易成处理电信的号的装置 2.传感器的分类 (1)物性传感器，外界信息使材料的固有性质发生变化，检测性质的变化来检测外界信息。 (2)结构型传感器:使元的件结构<如弹簧、气压腔…)发生形变，测量结构的变化来检测被测对象。 (3)按照信息的传递方式分类分为直接型传感器-一一被测信息通过传感器直接转换电信成号和间接型传感回-一一被信息测通过多于次一的转换才变为电信号 (4)按原人类的感觉功能分类视觉、听觉、味觉、感觉、触觉… 3.传感器基础简介 传感器的基本特性是传指感器的输出与输入间之关系的特性 一般分为两大类: 静态特性:被测量不随时间变化或随时间变化很绥蚀一静态信号时的特性，用系列一静态参数来描述 动态特性，被测量随时间变化很快一动态信号时,输入随t变化时其输出量响应的特性。用一系列动态参数来描述 三、考核知识点 掌握传感器的定义和几种类分方法，熟练掌控基本特性参数、基测试本单元和控制单元构成的及其原理，了解传感器转换的原理，通几过个传感器的用应实例电路，认识其各在行业中的重要性 (1)传感器的转换原理： 效应 转换 内容 泡克尔斯效应 光、电➝光 光通过压电晶体并在垂直方向加电压时光分正常光线和异常光线的现象 克尔效应 电、光➝光 光通过各种同性质并在垂直方向加电压时分成正常光线和异常光电的现象 法拉第效应 光、磁➝电 线偏振光通过磁性物质时偏振面旋转的现象 霍尔效应 磁、电➝电 使电流流过固体并在与电流同相或者垂直的方向加磁场时，在各个垂方向产生电势的现象 磁阻效应 磁、电➝电阻 使电流流过固体并在与电流相同或者垂直的方向加磁场时，电阻增加的效应 磁致伸原理 磁➝变形 磁体加磁场时产生变形的现象 压电效应 压力➝电 强介质加压力时产生极化或者电位差的现象 多普勒效应 声（光）➝频率 当声（光）源和观察者之间有相对运动的情况时观察到频率与静止情况不同的现象 (2)传感器的应用。 工业生产自动化：位移传感器、速度传感器、温度传感器、视觉传感器 国防现代化：导航瞄准的光传感器、定位系统的磁传感器… 航空航天技术：紫外光传感器、磁传感器、加速度传感器 能源开发：光传感器、力学量传感器、磁传感器… 生活各场所；智能家层、智能交通、智能超市。，，，如电子灶的气体传感器、电冰箱的温度传感器、电视机徽机的电压传感卷、温度传感器… 科学研究：探测器 环境保护与生物科学：气体检测、酶传感器、微生物传感器… 五、本章重点、难点 重点：传感器的基本特性参数、基本测试单元和控制单元的构成及其原理。 难点 : 传感器的动态特性 第1章温度传感器 是一种将温度变化转换为电学量变化的装置。用于检测温度和热量，也叫做热电式传感器。 分类 1.按照原理分5类： ①将温度T变化转换为电阻变化的元件，主要有金属热电阻、半导体陶瓷热敏电阻和半导体热电阻： ②将温度变化→电势的传感卷，主要有热电偶、PN结式传感器： ③将温度变化→电流的传感器，集成温度传感器： ④将热辐射→电学量的器件，有热释电探测器、红外探测器、高温辐射传感器： 2.按照接触方式分为： 接触式温度传感器：直接与被测物接触进行温度测量，因被测物的热量传递给传感器会降低被测物温度，特别是被测物热容量较小时降低测量精度。 非接触式温度传感器：用被测物热辐射发出的红外线来测量物体的温度，可进行遥测。其制造成本较高，测量精度较低。优点：不从被测物体上吸收热量：不会干扰被测对象的温度场：连续测量不会产生消耗：反应快等。 一、学习目的与要求 通过本章的学习，熟悉并掌握温度传感器的工作原理和硬件组成结构。熟练攀挥热电阻、热电偶、热敏电阻、结型半导体温度传感器及集成温度传感器的测温原理和测量与控制原理，深入理解其典型的应用电路，并会设计实际的简单的应用电路：了解非结型半导体温度传感器、其它几种温度传感器的原理。 二、课程内容 1.1电阻型温度传感器1.2热电偶1.3PN结型温度传感器 1.4热释电器件1.5新型温度传感器及发展趋势 三、考核知识点 (1)热电阻、热电偶的测温原理和测量方法： (2)热嫩电阻的温度特性和应用电路： (3)非结型半导体温度传感器的原理： (4)结型半导体温度传感器的原理及其典型的应用电路： (5)集成温度传感器的原理及其应用： (6)温度的测量和控制原理。 四、考核要求 1.识记 附加1 选作感温电阻的材料的要求： 电阻温度系戴要高：high αR 在测温范围内，化学、物理性能稳定： 具有良好的输出特性： 具有比较高的电阻率；higher ρ 具有良好的可加工性，且价格使宜 电阻型温度传感器、热电偶的概念： 利用感温材料把温度信号酸温度变化转换为电阻值变化的元件称为电阻型温度传感器，主要有金具热电阻、半导体物瓷热电阻、半导体热电阻和其他材料的热电阻等。随着温度的开高，他们的阻值有的增加（属于正温度系最的热电阻）有的减少（属于负温度系数的热电阻） 热电偶是由两种金属（或合金）材料构成的温度传感器，可以将温度信号转换成电信号，具有结构简单、测量速度快、精度高、测量范图大(0-180℃)、热惯性小、使用方便、经济耐用和客悬维护等优点， 热敏电阻的分类及其特性： 1.铂热电阻(platinum T.R) 物理、化学性能稳定，是热电阻最佳材料 偶热电阻 一般铜丝在60~150℃内性能很稳定，且电阻与温度的关系接近线性。 3.其他热电阻 铁和镍热电阻的ā较铂和侧高，P也较大，做成体积小、灵敏度高的电阻温度计 铝热电阻适宜在269-258℃用,测量精度高,灵敏度很高,是铂电阻的10倍但重现性差： 锰热电阻适宣在-271~-210℃用，灵敏度高，但脆性高，易损坏： 碳热电阻适宜在-273-268.5℃内使用，热容量小，灵敏度高，价格低廉，操作简便，但热稳定性较差 /*热电效应(第一效应塞贝克效应、第二效应珀尔帖效应、第三效应汤姆逊效应)：用两种不同的金属组成闭合回路，且使其两接触点处温度不同，回路中产生电流的物理现象，一一亦称塞贝克效应*/ (3)热电偶的基本定律： 1.均质导体定佛两均质金属(·均内)组成格电得的电势大小与电极的直径、长度及沿电极长度力向上的温度分布无关，只与电极材料和温度有关。 2.标准电极定律：若三个热电偶工作墙温度都为T,参考增都为T,两种金属B、C热电偶的热电势可用它们分别与第三种A组成热电偶的热电劳之差表示 3.中间导体定律在热电偶中播入第三种均质金属，只要所插入的导体两端温度与考点相阿，不会影响原来热电势的大小。 4.中间温度定律：热电偶的接点温度为T、T时，其热电势等于该热电得在装点温度为T、T。和T。、T0时相应的熟电势的代最和， 中间温度定律：回路的总热电势等于EAB(T,Tn)与EAB(Tn,To)的代数和 意义：为定制分度表奠定了理论基础。考电极定律：EAC(T,T0) -EBC(T,T0)=EAB(Tn,To) 意义：利用参考电极定律可以大大简化热电偶选配工作， (4)PN结型温度传感器工作原理。 PN结温度传感琴是一种半导体敏感帮件，它实现温度与电压的转换。在常温范围内兼有热电偶，铂电阻，和热敏电阻的各自优点，同时它克服了这些传统测温器件的某些固有禁陷，是自动控制和仪器仪表工业不可缺少的基础元器件之一。在-50一200℃温区内有着及其广泛的用途。特别在温室大棚、水产养殖、医疗器械、家电等领域的应用。 工作原理 晶体二极管或三极管的PN结的结电压是随温度而变化的，例如硅管的PN结的结电压在温度每升高1℃时，下降-2mv,利用这种特性，一般可以直楼采用二极管(如玻璃封装的开关二极管1N4148)或采用硅三极管（可将集电极和基极短接）接成二极管来做PN结温度传感器。这种传感器有较好的线性，尺寸小，其热时间常数为0.2-2秒，灵敏度高。 热电极材料的特性一般必须具有 1,测量范围内，熟电势与T的关系不随时间变化，且有很好的糖定性， 2.熟电势要大，易于测量、误差小，且热电势与T为单值关系。 3.电阻温度系数小，P很低，否则电阻将随T而有较大变化，测量不准确： 4机械强度高，易制成标准分度，工艺简单，价格便宜 2.领会 (1)热电阳的结构及测量电路： 1.结构：将电阻丝双线绕在云母、石英、陶瓷、塑料等绝缘架上固定后外面再加上保护套管， 2.测量电路：用精度较高的密电桥电路。 为清除连接导线电阻随被测环美温度变化而造成的测量误差，常采用三线和四线连装法： 热电偶的种类和结构： 热电偶的结构两个热电极一个增点紧密焊接在一起，且电极何适常用耐高温的给缘材料绝缘，不同测温范围可选不同的绝缘材料， (3)热释电器件、集成温度传感器的工作原理。 定义：这种因T变化引起自发极化变化而率放电荷的现象—热释电效应 简单应用 常见温度传感器的应用电路分析。 一般会出大题根据电路图解释其工作原理后续会单独整理一份关于此方面知识的文档 本章重点、雅点 重点热电阻、热电偶、热敏电阻、结型半导体温度传感器及集成温度传感器的测温原理和测量与控制原理。 难点：典型应用电路的分析和设计。 第2章光敏传感器 利用光信号(红外、可见及紫外光)照射材料后其电学性质发生变化而制成的器件。 一、学习目的与要求 通过本章的学习，熟悉并掌握光敏传感器的工作原理和硬件组成结构。熟练掌挥光电发射效应、光电导效 应、光生伏特效应等原理及其相应器件的原理，掌握电荷祸合器件的原理、图像传感器、光纤传感器的主要原理，了解光电棉合器件的原理、其它光电传感器，并掌界几个光控电路的原理，并能自己设计简单实用的电路。 二、课程内容 2.1外光电效应及器件 2.2光电导效应器件 2.3光生伏特效应器件 2.4固态图像传感器 2.5光纤传感器 2.6新型光敏传感器及发展动向 考核知识点 (1)光电发射效应及其测量电路原理： 由光电效应或光致电高引起的光电子发射在光线作用下能使电子从物体表面鸡出的称为“外光电效应”或光电发射 (2)光电导效应及器件： 光电导效应，又称为光电数应、光敏效应，是光瓢变化引起半导体材料电导变化的现象。即光电导效应是光瓢射到某些物体上后，引起其电性能变化的一类光敢电改变现象的总称。 (3)光生伏特效应和器件的原理及其应用电路： 人们将受到光射时产生电位差的现象称为光生伏特效应，其中将PN结受到光丽后两嘴产生电动势的现象称为PN结光生伏特效应。 光电耦合器件的原理： 光电机合毒是以光为黑介传输电信号的一种电一光一电转换器件，它由发光源和受光器两部分组成。把发光源和受光囊组装在同一密闭的壳体内，枝此间用遗明绝缘体隔高。发光源的引脚为轴入塘，受光器的引脚为轴出端，常见的发光源为发光二极管，受光舞为光敏二极管、光敏三极管等等。 (5)光纤传感器和其它光电传感器的原理： (6)几个光控应用电路的原理。(大厘，厘10分) 四、考核要求 1.识记 (1)光敏传感器的定义及分类：（教材概述中的内容） (1)光电效应传感器：用光敏材料的光电效应制成的光最器件。分为外光电效应和内光电效应器件 (2)图像传感要：结构上分为两大类：用D的光电转换和电荷转移功能制成的C图像传感婆： (3)用光敏二极管与M©晶体管构成的将光信号变成电黄成电流信号的M0S图像传感器，又称自扫摇光电二极管列阵(SSPA). 三、光纤传感器：是唯一的有光源的光敏传惑墨，光纤辐射剂量仪、光纤电流传感悬、光纤温度传感器 、光纤图像传感卷、光纤光滑传感悬 四、澈光传感喜 五、高分子光传感器 (2)外光电效应（光电发射效应）： 在光照下某些材料中的电子薄出表面面产生光电子发射的现象一称为外光电效应（光电发射效应）。 光电子的最大动能与入射光的颜率成正比，而与入射光的翼度无关 (3)光电导效应： 光电导效应，又称为光电效应、光敏效应，是光佩变化引起半导体材料电导变化的现象。即光电导效应是光限时到某些物体上后，引起其电性能变化的一类光藏电改变现象的总称， (4)光生伏特效应、PN结光生伏特效应： 生伏特效应是指半导体在受到光服射时产生电动势的现象， 光生伏特