《机械工程测试技术》课程教学资源（上课讲稿）04 传感器基础

传感器基础(讲稿)李江全石河子大学机电学院电气工程教研室-

1 传 感 器 基 础 (讲 稿) 李江全 石河子大学机电学院电气工程教研室

目录一、传感器的含义二、传感器的功能三、传感器组成及各部分的作用四、传感器的命名五、传感器的分类六、对传感器的性能要求七、传感器选用的基本原则八、传感器的发展方向九、传感技术的应用补充问题1、作为传感器工作的物理基础有哪些基本定律？2、为什么把传感器比喻为“电五官”？3、工业生产过程中对各种非电量进行检测的元件有哪些？4、传感器的构成法有哪些？5、传感器与变送器的分类方法有哪些？6、如何根据传感器的性能要求来选用传感器？7、如何正确使用传感器？8、传感器的发展经历了哪几个阶段？9、数字式传感器有哪些特点？10、微处理器与传感器、测量仪表相结合从哪几个方面革新了它们的功能？11、从哪几个方面来实现传感器的集成化？12、智能传感器具有哪些功能？13、智能式传感器有哪几种结构形式？2

2 目 录 一、传感器的含义 二、传感器的功能 三、传感器组成及各部分的作用 四、传感器的命名 五、传感器的分类 六、对传感器的性能要求 七、传感器选用的基本原则 八、传感器的发展方向 九、传感技术的应用 补 充 问 题 1、作为传感器工作的物理基础有哪些基本定律？ 2、为什么把传感器比喻为“电五官”？ 3、工业生产过程中对各种非电量进行检测的元件有哪些？ 4、传感器的构成法有哪些？ 5、传感器与变送器的分类方法有哪些？ 6、如何根据传感器的性能要求来选用传感器？ 7、如何正确使用传感器？ 8、传感器的发展经历了哪几个阶段？ 9、数字式传感器有哪些特点？ 10、微处理器与传感器、测量仪表相结合从哪几个方面革新了它 们的功能？ 11、从哪几个方面来实现传感器的集成化? 12、智能传感器具有哪些功能？ 13、智能式传感器有哪几种结构形式？

一、传感器的含义传感器是一种将各种被测非电量以一定的精度按一定规律转换成与之有确定对应关系的某种可用信号输出的另一种物理量（一般为电量）的测量装置或元件。按照传感器的定义，传感器实际上是一种能量转换器。传感器有时也叫做变换器、变送器、发送器、换能器或探测器、测量头等。这一定义包含了以下几方面的意思：1）传感器是一种测量装置或元件，能完成检测任务：2）它的输入量是某一非电量，可能是物理量，也可能是化学量、生物量、机械量等：3）它的输出量是某种物理量，可以是气、光、电量等，但一般是电量；4）输出与输入有确定的对应关系，且应有一定的精度，符合一定的规律。应当指出，这里所谓的“可用信号”是指便于传输、处理、显示、记录和控制的信号：当今只有电信号满足上述要求，因此，可把传感器狭义地定义为：能把外界非电信息转换成电信号输出的装置。可以预料，当人类跨入光子时代，光信息成为更便于快速、高效地处理与传输的可用信号时，传感器的概念将随之发展成为：能把外界信息转换成光信号输出的装置。二、传感器的功能从某种意义上讲，传感器也就是能感知外界各种被测信号的功能材料。它应具有两方面的功能：1）能感受非电量，如感受压力、位移、温度、气体浓度等；2）可将感受到的非电量转换为电量，如将机械位移量转换为电阻、电容、电感的变化。在现代科学技术发展过程中，非电量测量技术已经成为各个应用领域，特别是自动检测、自动控制系统中必不可少的部份，获取这些参数的传感器无疑掌握着这些系统的命脉。传感器技术与电子测量技术相结合，形成了非电量电测技术，称为检测技术的第一次变革。到70年代中期，由于微型计算机的问世并应用于检测领域，从根本上打破了检测的传统概念和结构模式，使检测技术又一次发生了根本变革，进入了智能化的时代。3

3 一、传感器的含义 传感器是一种将各种被测非电量以一定的精度按一定规律转换成与之有确 定对应关系的某种可用信号输出的另一种物理量（一般为电量）的测量装置或元 件。 按照传感器的定义，传感器实际上是一种能量转换器。 传感器有时也叫做变换器、变送器、发送器、换能器或探测器、测量头等。 这一定义包含了以下几方面的意思： 1）传感器是一种测量装置或元件，能完成检测任务； 2）它的输入量是某一非电量，可能是物理量，也可能是化学量、生物量、 机械量等； 3）它的输出量是某种物理量，可以是气、光、电量等，但一般是电量； 4）输出与输入有确定的对应关系，且应有一定的精度，符合一定的规律。 应当指出，这里所谓的“可用信号”是指便于传输、处理、显示、记录和控 制的信号．当今只有电信号满足上述要求，因此，可把传感器狭义地定义为：能 把外界非电信息转换成电信号输出的装置。可以预料，当人类跨入光子时代，光 信息成为更便于快速、高效地处理与传输的可用信号时，传感器的概念将随之发 展成为：能把外界信息转换成光信号输出的装置。 二、传感器的功能 从某种意义上讲，传感器也就是能感知外界各种被测信号的功能材料。 它应具有两方面的功能： 1）能感受非电量，如感受压力、位移、温度、气体浓度等； 2）可将感受到的非电量转换为电量，如将机械位移量转换为电阻、电容、 电感的变化。 在现代科学技术发展过程中，非电量测量技术已经成为各个应用领域，特别 是自动检测、自动控制系统中必不可少的部份，获取这些参数的传感器无疑掌握 着这些系统的命脉。 传感器技术与电子测量技术相结合，形成了非电量电测技术，称为检测技术 的第一次变革。到 70 年代中期，由于微型计算机的问世并应用于检测领域，从 根本上打破了检测的传统概念和结构模式，使检测技术又一次发生了根本变革， 进入了智能化的时代

传感器是实现自动检测和自动控制的首要环节，如果没有传感器对原始信息进行精确可靠的捕获和转换，那么一切测量和控制都是不可能实现的。传感器技术是构成现代信息技术系统的主要内容之一，信息系统包括三个主要组成部分：传感器、通信系统和计算机，分别相当于人的“感官”（电五官）、“神经”和“大脑”。三、传感器组成及各部分的作用传感器一般是利用物理、化学和生物等学科的某些效应或原理按照一定的制造工艺研制出来的，因此，传感器的组成将随不同情况而有较大差异，但是总的来说，传感器一般由敏感元件、转换元件和测量电路三部分组成，有时还需要加上辅助电源，可用框图来表示：电量被测非电量敏感元件转换元件测量电路辅助电源传感器组成框图1）敏感元件它直接感受被测非电量，并按一定规律转换成与被测量有确定关系的其它量，其输出量包括电量和非电量。如果所要测量的非电量正好是某传感器能转换的那种非电量，而该传感器转换出来的电量又正好能为后面的显示记录电路所利用（例如热电偶测温度时产生的热电势可以驱动动圈式毫伏计），那么，就只要由传感器和显示仪表便可构成一个非电量测量系统。这真是再简单不过的了。然而，很多情况下，我们所要测量的非电量并不是我们所持有的传感器所能转换的那种非电量，这就需要在传感器前面增加一个能把被测非电量转换为该传感器能够接受和转换的非电量（即可用非电量）的装置或器件。这种能把被测非电量转换为可用非电量的器件或装置我们称之为敏感元件。如果把传感器称为变换器，那么敏感器则可称作预变换器。例如用电阻应变片测压力时就要将应变片粘贴到受压力的弹性元件上，弹性元件将压力转换为应变，应变片再将应变转换为4

4 传感器是实现自动检测和自动控制的首要环节，如果没有传感器对原始信息 进行精确可靠的捕获和转换，那么一切测量和控制都是不可能实现的。 传感器技术是构成现代信息技术系统的主要内容之一．信息系统包括三个主 要组成部分：传感器、通信系统和计算机，分别相当于人的“感官”（电五官）、 “神经”和“大脑”。 三、传感器组成及各部分的作用 传感器一般是利用物理、化学和生物等学科的某些效应或原理按照一定的制 造工艺研制出来的，因此，传感器的组成将随不同情况而有较大差异，但是总的 来说，传感器一般由敏感元件、转换元件和测量电路三部分组成，有时还需要加 上辅助电源，可用框图来表示： 1）敏感元件 它直接感受被测非电量，并按一定规律转换成与被测量有确定关系的其它 量，其输出量包括电量和非电量。 如果所要测量的非电量正好是某传感器能转换的那种非电量，而该传感器转 换出来的电量又正好能为后面的显示记录电路所利用(例如热电偶测温度时产生 的热电势可以驱动动圈式毫伏计)，那么，就只要由传感器和显示仪表便可构成一 个非电量测量系统。这真是再简单不过的了。 然而，很多情况下，我们所要测量的非电量并不是我们所持有的传感器所能 转换的那种非电量，这就需要在传感器前面增加一个能把被测非电量转换为该传 感器能够接受和转换的非电量(即可用非电量)的装置或器件。这种能把被测非电 量转换为可用非电量的器件或装置我们称之为敏感元件。如果把传感器称为变换 器，那么敏感器则可称作预变换器。例如用电阻应变片测压力时就要将应变片粘 贴到受压力的弹性元件上，弹性元件将压力转换为应变，应变片再将应变转换为 被测非电量 敏感元件 转换元件 测量电路 辅助电源 电量 传感器组成框图

电阻变化。这单弹性元件便是敏感元件，通常同时作用在敏感元件上有多种非电信号，例如：压力、温度、湿度等，我们希望选取的敏感元件只对被测量敏感，对其它量均不反映，这些其它量均被视为干扰量。2）转换元件能将敏感元件感受到的非电量直接转换成电量的器件。敏感元件的输出就是它的输入，它把输入非电量转换成电量。应该指出的是，并不是所有的传感器必需包括敏感元件、转换元件。如果敏感元件感受被测量时直接输出的是电量，它就同时兼为转换元件，例如压电晶体、热电偶、热敏电租、光电器件等。因此，敏感元件和转换元件两者合二为一的传感器是很多的。有些传感器的转换元件不只一个，要经过若于次转换。3）测量电路在很多情况下，传感器所转换得到的电量并不是后面的显示记录电路所能直接利用的。例如电阻应变式传感器把应变转换为电阻变化，电阻虽然属电量，但不能像热电偶产生的热电势那样被电压显示仪表所接受，这就需要用某种电路来对传感器转换出来的电量进行变换和处理，使之成为便于显示、记录、传输或处理的可用电信号（电流、电压、频率等）。接在传感器后面具有这种功能的电路我们称之为测量电路或传感器接口电路。例如电阻应变片接人电桥，特电阻变化转换为电压变化，这里电桥便是电阻传感器常用的测量电路。测量电路的类型视转换元件的类型而定，经常采用的有电桥电路及其它特殊电路。如高阻抗输入电路，脉冲调宽电路，振荡回路等。例如电阻应变式压力传感器由弹性元件、电阻应变片、测量电桥组成，弹性元件就是敏感元件，它将压力转换成弹性元件的应变（形变）：应变片的电阻丝就是转换元件，它能够将应变转换成电阻的变化，而测量电桥电路可将电阻的变化转换为电流或电压的变化。需要指出的是，并不是所有的传感器必需包括测量电路，而测量电路后面的后续电路，如信号放大、滤波、处理和显示等电路就不再也不应包括在传感器范围之内了。5

5 电阻变化。这里弹性元件便是敏感元件。 通常同时作用在敏感元件上有多种非电信号，例如：压力、温度、湿度等， 我们希望选取的敏感元件只对被测量敏感，对其它量均不反映，这些其它量均被 视为干扰量。 2）转换元件 能将敏感元件感受到的非电量直接转换成电量的器件。敏感元件的输出就是 它的输入，它把输入非电量转换成电量。 应该指出的是，并不是所有的传感器必需包括敏感元件、转换元件。如果敏 感元件感受被测量时直接输出的是电量，它就同时兼为转换元件，例如压电晶体、 热电偶、热敏电租、光电器件等。因此，敏感元件和转换元件两者合二为一的传 感器是很多的。有些传感器的转换元件不只一个，要经过若干次转换。 3）测量电路 在很多情况下，传感器所转换得到的电量并不是后面的显示记录电路所能直 接利用的。例如电阻应变式传感器把应变转换为电阻变化，电阻虽然属电量，但 不能像热电偶产生的热电势那样被电压显示仪表所接受，这就需要用某种电路来 对传感器转换出来的电量进行变换和处理，使之成为便于显示、记录、传输或处 理的可用电信号（电流、电压、频率等）。接在传感器后面具有这种功能的电路， 我们称之为测量电路或传感器接口电路。例如电阻应变片接人电桥，特电阻变化 转换为电压变化，这里电桥便是电阻传感器常用的测量电路。 测量电路的类型视转换元件的类型而定，经常采用的有电桥电路及其它特殊 电路。如高阻抗输入电路，脉冲调宽电路，振荡回路等。 例如电阻应变式压力传感器由弹性元件、电阻应变片、测量电桥组成，弹性 元件就是敏感元件，它将压力转换成弹性元件的应变(形变)；应变片的电阻丝就 是转换元件，它能够将应变转换成电阻的变化，而测量电桥电路可将电阻的变化 转换为电流或电压的变化。 需要指出的是，并不是所有的传感器必需包括测量电路，而测量电路后面的 后续电路，如信号放大、滤波、处理和显示等电路就不再也不应包括在传感器范 围之内了

四、传感器的命名关于传感器的名称，常采用下述方法“XX式XX传感器”前面两个的“××”表示转换元件的名称，如电阻式、电感式、压电式等，它指出了传感器所采用的变换原理的种类。后边的“××”用以表示传感器的用途，它指出了传感器所接受的被测量的种类，如压力、温度、液位等。例如：电位器式液位传感器、应变式力传感器、压电式加速度传感器、磁电式振动传感器等。五、传感器的分类由于被测参量种类繁多，其工作原理和使用条件又各不相同，因此传感器的种类和规格十分繁杂，分类方法也很多。现将常采用的分类方法归纳如下1）按输入量即测量对象的不同分：如输入量分别为：温度、压力、位移、速度、湿度、光线、气体等非电量时，则相应的传感器称为温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器、湿度传感器等。这种分类方法明确地说明了传感器的用途，给使用者提供了方便，容易根据测量对象来选择所需要的传感器，缺点是这种分类方法是将原理互不相同的传感器归为一类，很难找出每种传感器在转换机理上有何共性和差异，因此，对掌握传感器的一些基本原理及分析方法是不利的。因为同一种型式的传感器，如压电式传感器，它可以用来测量机械振动中的加速度、速度和振幅等，也可以用来测量冲击和力，但其工作原理是一样的。这种分类方法把种类最多的物理量分为：基本量和派生量两大类，例如力可视为基本物理量，从力可派生出压力、重量，应力、力矩等派生物理量：当我们需要测量上述物理量时，只要采用力传感器就可以了。所以了解基本物理量和派生物理量的关系，对于系统使用何种传感器是很有帮助的。2）按工作（检测）原理分类检测原理指传感器工作时所依据的物理效应、化学效应和生物效应等机理有电阻式、电容式、电感式、压电式、电磁式、磁阻式、光电式、压阻式、热电式、核辐射式、半导体式传感器等6

6 四、传感器的命名 关于传感器的名称，常采用下述方法： “××式××传感器” 前面两个的“××”表示转换元件的名称，如电阻式、电感式、压电式等， 它指出了传感器所采用的变换原理的种类。 后边的“××”用以表示传感器的用途，它指出了传感器所接受的被测量的 种类，如压力、温度、液位等。 例如：电位器式液位传感器、应变式力传感器、压电式加速度传感器、磁电式振 动传感器等。 五、传感器的分类 由于被测参量种类繁多，其工作原理和使用条件又各不相同，因此传感器的 种类和规格十分繁杂，分类方法也很多。现将常采用的分类方法归纳如下： 1）按输入量即测量对象的不同分： 如输入量分别为：温度、压力、位移、速度、湿度、光线、气体等非电量时， 则相应的传感器称为温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器、湿度 传感器等。 这种分类方法明确地说明了传感器的用途，给使用者提供了方便，容易根据 测量对象来选择所需要的传感器，缺点是这种分类方法是将原理互不相同的传感 器归为一类，很难找出每种传感器在转换机理上有何共性和差异，因此，对掌握 传感器的一些基本原理及分析方法是不利的。因为同一种型式的传感器，如压电 式传感器，它可以用来测量机械振动中的加速度、速度和振幅等，也可以用来测 量冲击和力，但其工作原理是一样的。 这种分类方法把种类最多的物理量分为：基本量和派生量两大类．例如力可 视为基本物理量，从力可派生出压力、重量，应力、力矩等派生物理量．当我们 需要测量上述物理量时，只要采用力传感器就可以了。所以了解基本物理量和派 生物理量的关系，对于系统使用何种传感器是很有帮助的。 2）按工作（检测）原理分类 检测原理指传感器工作时所依据的物理效应、化学效应和生物效应等机理。 有电阻式、电容式、电感式、压电式、电磁式、磁阻式、光电式、压阻式、热电 式、核辐射式、半导体式传感器等

如根据变电阻原理，相应的有电位器式、应变片式、压阻式等传感器：如根据电磁感应原理，相应的有电感式、差动变压器式、电涡流式、电磁式、磁阻式等传感器：如根据半导体有关理论，则相应的有半导体力敏、热敏、光敏、气敏、磁敏等固态传感器。这种分类方法的优点是便于传感器专业工作者从原理与设计上作归纳性的分析研究，避免了传感器的名目过于繁多，故最常采用。缺点是用户选用传感器时会感到不够方便。有时也常把用途和原理结合起来命名，如电感式位移传感器，压电式力传感器等，以避免传感器名目过于繁多3）按照传感器的结构参数在信号变换过程中是否发生变化可分为：a、物性型传感器：在实现信号的变换过程中，结构参数基本不变，而是利用某些物质材料（敏感元件）本身的物理或化学性质的变化而实现信号变换的。这种传感器一般没有可动结构部分，易小型化，故也被称作固态传感器，它是以半导体、电介质、铁电体等作为敏感材料的固态器件。如：热电偶、压电石英晶体、热电阻以及各种半导体传感器如力敏、热敏、湿敏、气敏、光敏元件等。b、结构型传感器：依靠传感器机械结构的几何形状或尺寸（即结构参数）的变化而将外界被测参数转换成相应的电阻、电感、电容等物理量的变化，实现信号变换，从而检测出被测信号。如：电容式、电感式、应变片式、电位差计式等。4）根据敏感元件与被测对象之间的能量关系（或按是否需外加能源）来分：a、能量转换型（有源式、自源式、发电式）：在进行信号转换时不需要另外提供能量，直接由被测对象输入能量，把输入信号能量变换为另一种形式的能量输出使其工作。有源传感器类似一台微型发电机，它能将输入的非电能量转换成电能输出，传感器本身勿需外加电源，信号能量直接从被测对象取得。因此只要配上必要的放大器就能推动显示记录仪表。如：压电式、压磁式、电磁式、电动式、热电偶、光电池、霍尔元件、磁致伸缩式、电致伸缩式、静电式等传感器。这类传感器中，有一部分能量的变换是可逆的，也可以将电能转换为机械能或其它非电量。如压电式、压磁式、电动式传感器等。b、能量控制型（无源式、他源式、参量式）：在进行信号转换时，需要先7

7 如根据变电阻原理，相应的有电位器式、应变片式、压阻式等传感器；如根 据电磁感应原理，相应的有电感式、差动变压器式、电涡流式、电磁式、磁阻式 等传感器；如根据半导体有关理论，则相应的有半导体力敏、热敏、光敏、气敏、 磁敏等固态传感器。 这种分类方法的优点是便于传感器专业工作者从原理与设计上作归纳性的 分析研究，避免了传感器的名目过于繁多，故最常采用。缺点是用户选用传感器 时会感到不够方便。 有时也常把用途和原理结合起来命名，如电感式位移传感器，压电式力传感 器等，以避免传感器名目过于繁多． 3）按照传感器的结构参数在信号变换过程中是否发生变化可分为： a、物性型传感器：在实现信号的变换过程中，结构参数基本不变，而是利 用某些物质材料（敏感元件）本身的物理或化学性质的变化而实现信号变换的。 这种传感器一般没有可动结构部分，易小型化，故也被称作固态传感器，它 是以半导体、电介质、铁电体等作为敏感材料的固态器件。如：热电偶、压电石 英晶体、热电阻以及各种半导体传感器如力敏、热敏、湿敏、气敏、光敏元件等。 b、结构型传感器：依靠传感器机械结构的几何形状或尺寸（即结构参数） 的变化而将 外界被测参数转换成相应的电阻、电感、电容等物理量的变化，实现信号变换， 从而检测出被测信号。 如：电容式、电感式、应变片式、电位差计式等。 4）根据敏感元件与被测对象之间的能量关系（或按是否需外加能源）来分： a、能量转换型（有源式、自源式、发电式）：在进行信号转换时不需要另外 提供能量，直接由被测对象输入能量，把输入信号能量变换为另一种形式的能量 输出使其工作。有源传感器类似一台微型发电机，它能将输入的非电能量转换成 电能输出，传感器本身勿需外加电源，信号能量直接从被测对象取得。因此只要 配上必要的放大器就能推动显示记录仪表。 如：压电式、压磁式、电磁式、电动式、热电偶、光电池、霍尔元件、磁致 伸缩式、电致伸缩式、静电式等传感器。 这类传感器中，有一部分能量的变换是可逆的，也可以将电能转换为机械能 或其它非电量。如压电式、压磁式、电动式传感器等。 b、能量控制型（无源式、他源式、参量式）：在进行信号转换时，需要先

供给能量即从外部供给辅助能源使传感器工作，并且由被测量来控制外部供给能量的变化等。对于无源传感器，被测非电量只是对传感器中的能量起控制或调制作用，得通过测量电路将它变为电压或电流量，然后进行转换、放大，以推动指示或记录仪表。配用测量电路通常是电桥电路或谐振电路。如：电阻式、电容式、电感式、差动变压器式、涡流式、热敏电阻、光电管、光敏电阻、湿敏电阻、磁敏电阻等。5）按输出信号的性质分：a、模拟式传感器：将被测非电量转换成连续变化的电压或电流，如要求配合数字显示器或数字计算机，需要配备模/数（A/D）转换装置。上面提到的传感器基本上属于模拟传感器。b、数字式传感器：能直接将非电量转换为数字量，可以直接用于数字显示和计算，可直接配合计算机，具有抗于扰能力强，适宜距离传输等优点。目前这类传感器可分为脉冲、频率和数码输出三类。如光栅传感器等。6）按照传感器与被测对象的关联方式（是否接触）可分为：a、接触式：如：电位差计式、应变式、电容式、电感式等；b、非接触式：如：电涡流式、磁电式、光电式、电容式、超声波、同位素等。接触式的优点是传感器与被测对象视为一体，传感器的标定无须在使用现场进行，缺点是传感器与被测对象接触会对被测对象的状态或特性不可避免地产生或多或少的影响。非接触式则没有这种影响；非接触化测量可以消除传感器介入而使被测量受到的影响，提高测量的准确性，同时，可使传感器的使用寿命增加。但是非接触式传感器的输出会受到被测对象与传感器之间介质或环境的影响。因此传感器标定必须在使用现场进行。7）按传感器构成来分：a、基本型传感器：是一种最基本的单个变换装置。b、组合型传感器：是由不同单个变换装置组合而构成的传感器。c、应用型传感器：是基本型传感器或组合型传感器与其他机构组合而构成的传感器。例如，热电偶是基本型传感器，把它与红外线辐射转为热量的热吸收体组合成红外线辐射传感器，即一种组合传感器：把这种组合传感器应用于红外线扫描设备中，就是一种应用型传感器。8

8 供给能量即从外部供给辅助能源使传感器工作，并且由被测量来控制外部供给能 量的变化等。对于无源传感器，被测非电量只是对传感器中的能量起控制或调制 作用，得通过测量电路将它变为电压或电流量，然后进行转换、放大，以推动指 示或记录仪表。配用测量电路通常是电桥电路或谐振电路。 如：电阻式、电容式、电感式、差动变压器式、涡流式、热敏电阻、光电管、 光敏电阻、湿敏电阻、磁敏电阻等。 5）按输出信号的性质分： a、模拟式传感器：将被测非电量转换成连续变化的电压或电流，如要求配 合数字显示器或数字计算机，需要配备模／数(A/D)转换装置。 上面提到的传感器基本上属于模拟传感器。 b、数字式传感器：能直接将非电量转换为数字量，可以直接用于数字显示 和计算，可直接配合计算机，具有抗干扰能力强，适宜距离传输等优点。 目前这类传感器可分为脉冲、频率和数码输出三类。如光栅传感器等。 6）按照传感器与被测对象的关联方式（是否接触）可分为： a、接触式：如：电位差计式、应变式、电容式、电感式等； b、非接触式：如：电涡流式、磁电式、光电式、电容式、超声波、同位素 等。 接触式的优点是传感器与被测对象视为一体，传感器的标定无须在使用现场 进行，缺点是传感器与被测对象接触会对被测对象的状态或特性不可避免地产生 或多或少的影响。非接触式则没有这种影响； 非接触化测量可以消除传感器介入而使被测量受到的影响，提高测量的准确 性，同时，可使传感器的使用寿命增加。但是非接触式传感器的输出会受到被测 对象与传感器之间介质或环境的影响。因此传感器标定必须在使用现场进行。 7）按传感器构成来分： a、基本型传感器：是一种最基本的单个变换装置。 b、组合型传感器：是由不同单个变换装置组合而构成的传感器。 c、应用型传感器：是基本型传感器或组合型传感器与其他机构组合而构成的 传感器。 例如，热电偶是基本型传感器，把它与红外线辐射转为热量的热吸收体组合 成红外线辐射传感器，即一种组合传感器；把这种组合传感器应用于红外线扫描 设备中，就是一种应用型传感器

8）按作用形式来分：按作用形式可分为主动型和被动型传感器。主动型传感器文有作用型和反作用型，此种传感器对被测对象能发出一定探测信号，能检测探测信号在被测对象中所产生的变化，或者由探测信号在被测对象中产生某种效应而形成信号。检测探测信号变化方式的称为作用型，检测产生响应而形成信号方式的称为反作用型。雷达与无线电频率范围探测器是作用型实例，而光声效应分析装置与激光分析器是反作用型实例。被动型传感器只是接收被测对象本身产生的信号，如红外辐射温度计、红外摄像装置等。9）按传感器的特殊性来分：上面介绍的分类是传感器的基本类型，按特殊性可分以下类型：按检测功能可分为检测温度、压力、湿度、流量、流速、加速度、磁场、光通量等的传感器；按传感器工作的物理基础可分为机械式、电气式、光学式、液体式等：按转换现象的范围可分为化学传感器、电磁学传感器、力学传感器和光学传感器；按材料可分为金属、陶瓷、有机高分子材料、半导体传感器等：按应用领域分为工业，民用、科研、医疗，农用，军用等传感器按功能用途分为计测用、监视用、检查用，诊断用、控制用，分析用等传感器。六、对传感器的性能要求传感器是获得信息的手段，是测试系统的一个重要组成部分，因此传感器必须具有良好的性能。对传感器一般有以下性能要求：1）传感器的输出量必须与被测非电量有单值函数关系，输入与输出之间成比例关系，应具有良好的线性、重复性或者有准确的数学表达式。具有较高的灵敏度，误差、滞后、漂移小，输出信号大，内部噪声小。2）良好的稳定性和动态特性，反应速度快。传感器的静态响应与动态响应的准确度能满足要求，并长期稳定，工作可靠性好。3）传感器的精度应根据测量系统的精度分配来考虑，应选择适当。不可在

9 8）按作用形式来分： 按作用形式可分为主动型和被动型传感器。 主动型传感器又有作用型和反作用型，此种传感器对被测对象能发出一定探 测信号，能检测探测信号在被测对象中所产生的变化，或者由探测信号在被测对 象中产生某种效应而形成信号。检测探测信号变化方式的称为作用型，检测产生 响应而形成信号方式的称为反作用型。雷达与无线电频率范围探测器是作用型实 例，而光声效应分析装置与激光分析器是反作用型实例。 被动型传感器只是接收被测对象本身产生的信号，如红外辐射温度计、红外 摄像装置等。 9）按传感器的特殊性来分： 上面介绍的分类是传感器的基本类型，按特殊性可分以下类型： 按检测功能可分为检测温度、压力、湿度、流量、流速、加速度、磁场、光 通量等的传感器； 按传感器工作的物理基础可分为机械式、电气式、光学式、液体式等； 按转换现象的范围可分为化学传感器、电磁学传感器、力学传感器和光学传 感器； 按材料可分为金属、陶瓷、有机高分子材料、半导体传感器等； 按应用领域分为工业，民用、科研、医疗，农用，军用等传感器； 按功能用途分为计测用、监视用、检查用，诊断用、控制用，分析用等传感 器。 六、对传感器的性能要求 传感器是获得信息的手段，是测试系统的一个重要组成部分，因此传感器必 须具有良好的性能。 对传感器一般有以下性能要求： 1）传感器的输出量必须与被测非电量有单值函数关系，输入与输出之间成 比例关系，应具有良好的线性、重复性或者有准确的数学表达式。具有较高的灵 敏度，误差、滞后、漂移小，输出信号大，内部噪声小 。 2）良好的稳定性和动态特性，反应速度快。传感器的静态响应与动态响应 的准确度能满足要求，并长期稳定，工作可靠性好。 3）传感器的精度应根据测量系统的精度分配来考虑，应选择适当。不可在

要求不高的情况下，过高地追求精度，以免造成浪费和选用上的困难，4）传感器的工作范围或量程既要满足参数的最大范围，又不宜过大：具有一定过载能力，分辨能力高，可测出被测信号的最小增量。5）适用性和适应性强一一传感器的介入对被测量产生的影响要尽量小，同时，受被测量之外的量的影响小，具有一定的抗振、抗干扰性能：对测量环境有较强的适应性，如抗腐蚀、耐高温等。6）使用经济一成本低，功耗低、经久耐用，结构简单，体积小、重量轻、密封性好，易于使用、维修和校准，使用安全，具有互换性等。7）随着现代科学技术的发展，还要求传感器小型轻量化、数字化、固体化、检测放大一体化等。当然，能完全满足这些要求的传感器是很少的，我们应根据测量目的，使用环境，被测对象状况，精度要求和信号处理等条件作全面综合考虑，对传感器提出合理的指标要求。七、传感器的选用现代传感器在原理与结构上千差万别，即便对于相同种类的测定量也可采用不同工作原理的传感器，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传感器，是在进行某个量的测量时首先要解决的问题。当传感器确定之后，与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定了。测量结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。1、传感器的性能要求选用传感器时，要考虑传感器的下述性能：直线性、重复性、滞后、灵敏度、零点漂移、精度、稳定性、响应速度、输出信号形式、对被测对象的影响、校准周期、过载保护、量程、频率响应、功耗、抗干扰能力等。2、根据测量条件选择测量条件列举如下：测量目的、测量对象、测量范围、输入信号性质、带宽、要求的精度、测量所需要的时间、输入发生的频繁程度、输出信号性质等。3、根据用途的不同选用合适的类型。随着传感器技术的不断发展，对于同一被测量的测量，可由不同原理及不同方式的传感器来完成。因此，要根据不同用途加以选择。另外，还必须从经济观点考虑。10

10 要求不高的情况下，过高地追求精度，以免造成浪费和选用上的困难。 4）传感器的工作范围或量程既要满足参数的最大范围，又不宜过大；具有 一定过载能力，分辨能力高，可测出被测信号的最小增量。 5）适用性和适应性强——传感器的介入对被测量产生的影响要尽量小，同 时，受被测量之外的量的影响小，具有一定的抗振、抗干扰性能；对测量环境有 较强的适应性，如抗腐蚀、耐高温等。 6）使用经济一成本低，功耗低、经久耐用，结构简单，体积小、重量轻、 密封性好，易于使用、维修和校准，使用安全，具有互换性等。 7）随着现代科学技术的发展，还要求传感器小型轻量化、数字化、固体化、 检测放大一体化等。 当然，能完全满足这些要求的传感器是很少的，我们应根据测量目的，使用 环境，被测对象状况，精度要求和信号处理等条件作全面综合考虑，对传感器提 出合理的指标要求。 七、传感器的选用 现代传感器在原理与结构上千差万别，即便对于相同种类的测定量也可采用 不同工作原理的传感器，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理 地选用传感器，是在进行某个量的测量时首先要解决的问题。当传感器确定之后， 与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定了。测量结果的成败，在很大程 度上取决于传感器的选用是否合理。 1、传感器的性能要求 选用传感器时，要考虑传感器的下述性能：直线性、重复性、滞后、灵敏度、 零点漂移、精度、稳定性、响应速度、输出信号形式、对被测对象的影响、校准 周期、过载保护、量程、频率响应、功耗、抗干扰能力等。 2、根据测量条件选择 测量条件列举如下：测量目的、测量对象、测量范围、输入信号性质、带宽、 要求的精度、测量所需要的时间、输入发生的频繁程度、输出信号性质等。 3、根据用途的不同选用合适的类型。 随着传感器技术的不断发展，对于同一被测量的测量，可由不同原理及不同 方式的传感器来完成。因此，要根据不同用途加以选择。另外，还必须从经济观 点考虑