1.2 传感器的基本概念及命名（课件）- 《传感器与智能检测技术》同步教学（电工版·2023）

1.2 传感器的概念及命名 1.2.1 传感器（Sensor/Transducer）的定义 国家标准（GB/T 7665—2005）：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置； 1 （3） 广义：“某种可用信号输出” 狭义：把外界信息按一定规律转换成电信号输出的器件。 （4）“按一定规律” 四层含义： （1）传感器是一种测量器件或装置，负责信号的采集与转换； 测速发电机、发电机测速探头？ （2）“规定的被测量信息”：非电量 发电机是不是传感器？ 物理量 化学量 生物量 按使用的场合不同传感器又称为: 变送器（Transmitter）、换能器(transducer)、探测器(Detector) 输出信号形式 敏感元件 辅助电源 传感元件 被测量 易处理中间量 电参量 转换 电路 电量 （1）敏感元件：敏感元件是指传感器中直接感受被测量的部分。敏感元件在接受被测量后常常输出一种易于处理的非电量。 （2）传感元件：也叫转换元件，是将敏感元件的输出转换成适于传输或测量的电参数元件。 （3）转换电路：也称信号调节/转换电路，是将转换元件输出的电参数进行处理，如放大、滤波、线性化和补偿等，以转换成易于处理的电压、电流或频率参量等。 1.2.2 传感器的典型组成 举例：测量压力的电位器式压力传感器 1-弹簧管 2-电位器 敏感元件： 弹簧管， 压力p-->角位移α 转换电路: 电阻R-->Uo 传感元件： 圆盘式电位器， 角位移α-->电阻R 被测量通过敏感元件转换后，再经传感元件转换成电参量 电位器：作为传感元件，它将角位移转换为电参量-----电阻的变化（ΔR） 直滑电位器式传感器的输出电压Uo与滑动触点C的位移量x成正比： 对圆盘式电位器来说，Uo与滑动臂的旋转角度成正比： 转换电路的作用是将传感元件输出的电参量转换成易于处理的电压、电流。 思考： 是不是所有传感器的结构中都分别包含这三个部分？ 广义传感器和狭义传感器的联系和区别（被测量，输出量） 9 2024/1/4 10 传感器的输出 新的国家标准规定电流输出为4~20mA；电压输出为1~5V(旧国标为0~10mA或0~2V)。4mA对应于零输入，20mA对应于满度输入。 不让信号占有0~4mA这一范围的原因，一方面是有利于判断线路故障（开路）或仪表故障；另一方面，这类一次仪表内部均采用微电流集成电路，总的耗电还不到4mA，因此还能利用0~4mA这一部分“本底”电流为一次仪表的内部电路提供工作电流，使一次仪表成为两线制仪表。 1.2.2 传感器的输出与仪器仪表 2024/1/4 11 一次仪表 直接安装在工艺管道或设备上，或者安装在测量点附近但与被测介质有接触，测量并显示过程工艺参数或者发送参数信号至二次仪表的仪表。 一次仪表与二次仪表 二次仪表 常安装在仪表盘上。接收由变送器、转换器、传感器(包括热电偶、热电阻)等送来的电或气信号，并指示所检测的过程工艺参数值的仪表。自动检测装置的部件（元件)之一。用以指示、记录或计算来自一次仪表的测量结果。 一次仪表与二次仪表 就地仪表 就地顾名思义就是与化工设备就近在工艺区域内安装的仪表，典型例子是压力表，玻璃管液位计等等。 就地仪表与远传仪表 远传仪表 是安装在现场，能够将现场信号以电或者气的形式从现场变送远传至控制室的仪表，比如一体化的压力变送器等等。 (来源：搜狐网之培英化工) 就地仪表与远传仪表 位移、速度、温度等传感器 分类方法 按被测量性质/用途： 按工作原理：物理型 化学型 生物型 按能量关系： 按输出信号性质： 按构成原理： 按构成传感器的功能材料： 按高新技术： 能量转换型 能量控制型 模拟式、数字式、开关式传感器 结构型、物性、复合型传感器 半导体传感器 集成传感器、智能传感器 仿生传感器、机器人传感器 1.2.3 传感器分类 15 1.2.3 传感器分类 国标制定的传感器分类体系表将传感器分为： 物理量、化学量、生物量传感器三大门类； 含12个小类： 　力学量、热学量、光学量、磁学量、电学量、声学量、射线、气体、离子、温度传感器以及生化量、生理量传感器。 各小类按两个层次又分若干品种 16 部分基本被测量和派生被测量 位 移 线位移 长度、厚度、应变、振动、磨损、不平度 角位移 旋转角、偏转角、角振动 速 度 线速度 流速、流量、动量 角速度 转速、角振动 加速度 线加速度 振动、冲击、质量 角加速度 角振动、扭矩、转动惯量 力[学量] 压 力 静态压力、动