传感器原理及检测技术

测控传感器技术是测量技术、半导体技术、计算机技术、信息处理技术、微电子、光学、声学、精嘧机械、仿生和材料科学等学科的综合性和高科技密集型前沿技术之一，是现代新技术***和信息社会的重要基础，是自动检测和自动控制技术不可缺少的重要组成部分。目前，传感器技术已成为我国国民经济不可缺少的支柱产业。传感器在工业部门的应用普及率被国际社会视为衡量一个国家智能化、数字化和网络化的重要标志。

传感器技术是新技术***和信息社会的重要技术基础，是现代科技的先驱，也是当代科技发展的重要标志。它与通信技术和计算机技术形成了信息产业的三大支柱之一。如果计算机是人类大脑的扩展，那么传感器就是人类面部特征的集成电路和计算机技术迅速发展时，人们逐渐意识到信息摄入装置——传感器跟不上信息技术的发展，惊呼不已“大脑发达，五官不灵”。自20世纪80年代以来，一股逐渐在世界范围内掀起“传感器热”。早在20世纪80年代，美国就声称世界已经进入传感器时代，而日本则将传感器技术列为十大技术之一。日本工商界人士声称“控制传感器技术可以控制新时代”。世界技术发达国家非常重视传感器技术的开发。美国、日本、英国、法国、德国和独联体都将传感器技术列为国家重嚸开发技术之一。在美国国家长期安荃和经济繁荣至关重要的22项技术中，有6项与传感器信息处理技术直接相关。保护美国武器系统质量优势的八项关键技术是无源传感器。2000年，美国空军举办了15项有助于提高21世纪空军能力的关键技术，传感器技术排名第贰。日本非常重视传感器技术的开发和利用，并被列为国家重嚸发展的六大核心技术之一。20世纪90年代，日本科技厅制定的重嚸科研项目有70个，其中18个与传感器技术密切相关。早在20世纪80年代初，美国就成立了国家技术小组（BTG），帮助政府组织和领导各大公司和国家企事业单位的传感器技术开发。

美国国防部将传感器技术视为今年20项关键技术之一。日本将传感器技术与计算机、通信、激光半导体、超导并列为六大核心分支机构。德国将军用传感器视为优先发展技术。英国、法国等国对传感器开发的投资逐年升级。原苏联军事航天计划第五条列出了传感器技术。

正是由于世界各国对传感器开发的普遍重视和投入，传感器发展迅速。近十年来，其产量和市场需求的年增长率都在10%以上。目前，世界上从事传感器开发的单位已增加到5000多家。美国、欧洲和俄罗斯从事传感器研究和制造商1000多家，日本从事传感器研究和制造商800多家。

电阻传感器

①介绍电阻传感器

电阻传感器的基本原理是将测量的非电量转换为电阻值的变化，然后通过转换电路转换为电量输出。根据传感器组成材料或传感器原理的变化，产生各种电阻传感器，主要包括应变传感器和压阻传感器。

电阻传感器可以测量力、压力、位移、应变、加速度和温度等非功率参数。电阻传感器结构简单，性能稳定，灵敏度高，有些也可用于动态测量。

③应用注意事项

(1)应变極限随应变增加，应变器件输出的非线性增加，一般将误差达到10%时作为应变器件的应变極限。

（2）机械滞后敏感栅、底基和粘合层承受机械应变后，一般会有残余变形，导致应变器件的机械滞后。

（3）零漂移和蠕变在恒温下，无机械应变时，应变器件电阻值随时间变化称为零漂移；应变器件电阻值随时间变化称为蠕变。

（4）零漂移和蠕变应变器件制造过程中产生的内应力；电阻丝材料、粘合剂和基础内部结构在一定温度和载荷条件下的变化。

(5)绝缘电阻粘在试件上的应变器件引出线与试件之间的电阻通常为50-100M，长时间精嘧测量要求1000以上M，甚至达到10G。

(6)蕞大工作电流应变器正常工作允许通过的蕞大电流。通常静态测量为25mA，75-10000动态测量mA。工作电流过大会导致应变器件过热、灵敏度变化、零漂移和蠕变增加，甚至烧毁。

（7）温度变化引起的应变器件的电阻变化往往与应变引起的电阻变化具有相同的数量级，须使用适当的电路进行温度补偿。