傳感器原理及應用第1章

傳感器概述主要內容：

1.1什么是傳感器

1.2傳感器的作用和地位

1.3傳感器現狀和國內外發(fā)展趨勢

1.4檢測系統的組成原理

1.5傳感器的定義、組成和分類方法

1.6本課程的特點和研究內容傳感器原理及應用第1章傳感器概述

傳感器原理及應用第1章傳感器概述在我們日常生活中，使用著各種各樣的傳感器，電冰箱、電飯煲中的溫度傳感器;空調中的溫度和濕度傳感器;

煤氣灶中的煤氣泄漏傳感器;

水表、電表、電視機和影碟機中的紅外遙控器;

照相機中的光傳感器;

汽車中燃料計和速度計等等，不勝枚舉。傳感器給我們的生活帶來了多少便利和幫助呢？1.1什么是傳感器？傳感器原理及應用第1章傳感器概述1.1什么是傳感器?傳感器原理及應用1.1什么是傳感器眼（視覺）耳（聽覺）鼻（嗅覺）皮膚（觸覺）舌（味覺）感知外界信息→大腦→肌體第1章傳感器概述人體系統和機器系統比較傳感器原理及應用第1章傳感器概述1.1什么是傳感器人的體力和腦力勞動通過感覺器官接收外界信號，將這些信號傳送給大腦，大腦把這些信號分析處理傳遞給肌體。如果用機器完成這一過程，計算機相當人的大腦，執(zhí)行機構相當人的肌體，傳感器相當于人的五官和皮膚。傳感器好比人體感官的延長，有人又稱“電五官”。傳感器外界信息感官大腦肌體計算機執(zhí)行機構傳感器原理及應用第1章傳感器概述從廣義的角度來說，感知信號檢出器件和信號處理部分總稱為傳感器。1.1什么是傳感器動畫按扭傳感器原理及應用第1章傳感器概述對于各種各樣的被測量，有各種各樣的傳感器。下面請看幾個傳感器應用實例:1.1什么是傳感器動畫按扭傳感器原理及應用第1章傳感器概述動畫按扭傳感器原理及應用第1章傳感器概述動畫按扭傳感器原理及應用第1章傳感器概述車胎壓力監(jiān)測動畫按扭傳感器原理及應用第1章傳感器概述1.2傳感器技術的作用和地位

構成現代信息技術的三大支柱是：傳感器技術（信息采集）；通信技術（信息傳輸）；計算機技術（信息處理）；它們在信息系統中分別起到

“感官”、“神經”和“大腦”的作用。在利用信息的過程中首先要解決獲取準確可靠的信息，而傳感器是獲取信息的主要途徑和手段。傳感器原理及應用1.2傳感器技術的作用和地位第1章傳感器概述目前傳感器技術已經在越來越多的領域得到應用，傳感器廣泛用于工業(yè)、農業(yè)、商業(yè)、交通、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療診斷、軍事科研、航空航天、現代辦公設備、智能樓宇和家用電器等領域。是構建現代信息系統的重要組成部分。傳感器對觀測和自動化技術所起的作用遠比家用電器所起到的作用大的多。這幾乎是無可爭議的事實。傳感器原理及應用第1章傳感器概述1.2傳感器技術的作用和地位

在基礎學科研究中，傳感器更有突出的地位。宏觀上的茫茫宇宙、微觀上的粒子世界、長時間的天體演化、短的瞬間反應。超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、超強磁場、弱磁場等極端技術研究。傳感器的發(fā)展，往往是一些邊緣學科開發(fā)的先驅。

現代工業(yè)生產尤其是自動化生產過程中，每個生產環(huán)節(jié)都需要用各種傳感器監(jiān)視和控制生產過程的各個參數，一是保證產品達到最好的質量，二是保證設備工作在最佳狀態(tài)。傳感器是自動控制系統的關鍵基礎器件，直接影響到自動化技術的水平。傳感器原理及應用1.2傳感器技術的作用和地位第1章傳感器概述

現代工業(yè)生產傳感器原理及應用第1章傳感器概述1.2傳感器技術的作用和地位

機器人傳感器系統包括視覺:平面、立體非視覺:觸覺、滑覺、熱覺、力覺、接近覺、…傳感器原理及應用第1章傳感器概述1.2傳感器技術的作用和地位沙漠機器人傳感器原理及應用第1章傳感器概述1.2傳感器技術的作用和地位電子汽車衡

計量測試超聲波測流量紅外測溫傳感器原理及應用第1章傳感器概述1.2傳感器技術的作用和地位

醫(yī)療診斷傳感器原理及應用第1章傳感器概述1.2傳感器技術的作用和地位

家用電器液化氣煙霧報警器智能洗衣機遙控器傳感器原理及應用第1章傳感器概述1.2傳感器技術的作用和地位

智能建筑給排水系統泵系統鍋爐系統環(huán)境控制電力監(jiān)測能量計費消防系統保安系統照明系統DDC傳感器原理及應用第1章傳感器概述1.2傳感器技術的作用和地位

智能建筑自動識別系統(門禁系統)打破了人們幾百年來用鑰匙開鎖的傳統指紋門禁感應式門禁傳感器原理及應用第1章傳感器概述1.2傳感器技術的作用和地位

最新濕度測量應用領域

紡織品精確的煙草烘干木材烘干芯片生產要求最高的濕度穩(wěn)定性紙品濕度傳感器

過程控制傳感器原理及應用第1章傳感器概述1.2傳感器技術的作用和地位煙氣測量NOXNO+NO2dustsootH2SH2OHCC-totalCO2COO2HCNHClHFNH3SO2

環(huán)境監(jiān)測傳感器原理及應用第1章傳感器概述1.2傳感器技術的作用和地位上海盧浦大橋通車應力試驗

工程測量傳感器原理及應用1.2傳感器技術的作用和地位第1章傳感器概述傳感器具有以下作用（1）

測量與數據采集（2）

檢測與控制（3）

診斷與監(jiān)測（4）

輔助觀測儀器（5）

資源探測（6）

環(huán)境保護（7）

醫(yī)療衛(wèi)生（8）

家用電器

……傳感器原理及應用第1章傳感器概述1.2傳感器技術的作用和地位傳感器已滲透到宇宙開發(fā)、海洋探測、軍事國防、環(huán)境保護、資源調查、醫(yī)學診斷、生物工程、商檢質檢、甚至文物保護等等極其廣泛的領域。可以毫不夸張地說：幾乎每個現代化項目，以至各種復雜工程系統，都離不開各種各樣的傳感器。由此可見，傳感器技術在發(fā)展經濟、推動社會進步方面的重要作用，是十分明顯的。世界各國十分重視這一領域的發(fā)展。傳感器原理及應用1.2傳感器技術的作用和地位第1章傳感器概述未來世界是個充滿傳感器的世界，還會有：智能房屋（自動識別主人，太陽能提供能源）智能衣服（自動調節(jié)溫度）智能公路（自動記錄公路的壓力、溫度、車流量）智能汽車（無人駕駛、衛(wèi)星定位）智能……下面請看一個短片…….傳感器傳感器原理及應用第1章傳感器概述1.2傳感器技術的作用和地位智能化水質檢驗

水庫無線水質感應器下游用戶用戶傳感器原理及應用1.3傳感器現狀和國內外發(fā)展趨勢第1章傳感器概述

傳感器現狀據統計目前全世界約有40個國家從事傳感器的研制、生產和開發(fā)，研發(fā)機構6000余家。其中以美、日、俄等國實力較強，美、日、俄等國建立了包括物理量、化學量、生物量三大門類的傳感器產業(yè)，產品20000多種，大企業(yè)的年生產能力達到幾千萬支到幾億支。預計2006年全世界傳感器市場銷售額將增至506億美元。傳感器原理及應用1.3傳感器現狀和國內外發(fā)展趨勢第1章傳感器概述我國的傳感器產業(yè)在科技投入(經費、高級人才資源)、產業(yè)環(huán)境以及科技實力(專利件數、新品開發(fā)周期、關鍵材料與零組件、量產能力)三大方面的綜合競爭能力遠低于美國、日本、歐洲等發(fā)達國家。許多自動化方面的專家呼吁：目前系統越來越復雜，自動化已經陷入低谷，其主要原因之一是傳感技術落后，一方面表現為傳感器在感知信息方面的落后；另一方面也表現為傳感器自身在智能化和網絡方面的落后。傳感器原理及應用1.3傳感器現狀和國內外發(fā)展趨勢第1章傳感器概述

傳感器發(fā)展趨勢：

傳感器的歷史遠比近代科學來得古老，20世紀70年代以來以電量為輸出的傳感器得到飛速發(fā)展，現代傳感器已是測量儀器、智能化儀表、自動控制系統等裝置必不可少的感知元件。幾十年來傳感技術的發(fā)展分為兩個方面：

1.提高與改善傳感器的技術指標；

2.尋找新原理、新材料、新工藝。為改善傳感器性能采用多種技術途徑：差動技術；平均技術；補償修正技術；隔離抗干擾抑制、穩(wěn)定性處理等等。傳感器原理及應用1.3傳感器現狀和國內外發(fā)展趨勢第1章傳感器概述目前傳感器總的發(fā)展趨勢是：

（1）

發(fā)現、利用新效應；（2）

開發(fā)新材料；（3）

提高傳感器性能和檢測范圍；（4）

微型化與微功耗；（5）

集成化與多功能化；（6）

傳感器的智能化；（7）

傳感器的數字化和網絡化。傳感器的數字化和網絡化結構模擬傳感器放大電路A/D轉換線性化處理微處理器標準接口脈沖輸出控制門顯示傳感器原理及應用第1章傳感器概述1.3傳感器現狀和國內外發(fā)展趨勢傳感器在總體上呈現出多功能、微型化、數字化、集成化、智能化和網絡化的發(fā)展趨勢。傳感器原理及應用第1章傳感器概述1.4檢測系統的組成原理實際上被測對象涉及各個領域。最初的測量對象是長度、體積、質量和時間。18世紀以來科學技術取得飛速發(fā)展，被測對象迅速擴大。力學領域有速度、加速度、力、功和能量等；電磁學領域中有電流、電壓、電阻、電容、磁場；化學領域中有濃度、成分、pH值等；工業(yè)領域中有流量、壓力、溫度、黏度等被測量?，F在的被測對象更為廣泛，有人體心電、腦電波等體表電位測量，生物斷面測量；工業(yè)領域的光澤、觸覺等品質測量；衛(wèi)星上監(jiān)視地球的紅外線傳感器；機器人的視覺、觸覺、滑覺、接近覺等各種傳感器。傳感器原理及應用第1章傳感器概述1.4檢測系統的組成原理

就被測對象而言工業(yè)上需要檢測的量有電量和非電量兩大類。非電量早期多用非電量的方法測量，例如：用尺測量長度；用液體熱膨脹的溫度計測溫度；天平測量物重。傳統的傳感器可以完成從非電量到非電量的轉換，但無法實現現代智能儀器儀表的自動測量，無法完成過程控制的自動檢測與控制。隨著科學技術的發(fā)展，對測量的精確度、速度提出新的要求，尤其對動態(tài)變化的物理過程和物理量遠距離測量，用非電方法無法實現，必須采用電測法。傳感器原理及應用第1章傳感器概述1.4檢測系統的組成原理由于傳感器的種類很多，傳感器的輸出有各種形式，如熱電偶、pH電極等輸出為直流電壓；熱敏電阻、應變計、半導體氣體傳感器輸出為電阻，……。測量儀器的輸出信號必須轉化為電壓、電流或數字量中的一種。信號處理就是通過信號轉換、放大、解調、A/D轉換得到所希望的輸出信號過程。這是檢測系統中使用的共同技術。普通電測儀表基本組成傳感器非電量電量測量電路A/D轉換數字顯示傳感器原理及應用第1章傳感器概述1.4檢測系統的組成原理

數字電壓表問世以來模擬式儀表逐漸被數字式儀表取代；微型計算機出現后形成嶄新的微機自動化測試系統;

單片微機對采集的數據進行處理并提供顯示和記錄同時，也對整個測試過程進行控制。典型微機測試系統微機顯示器A/D轉換測量電路傳感器控制器記錄器非電量傳感器原理及應用第1章傳感器概述1.4檢測系統的組成原理動畫按扭自動檢測系統實例傳感器原理及應用1.5傳感器的定義、組成和分類方法

（1）傳感器定義第1章傳感器概述廣義：傳感器是一種能把特定的信息（物理、化學、生物）按一定規(guī)律轉換成某種可用信號輸出的器件和裝置。狹義：能把外界非電信息轉換成電信號輸出的器件。國家標準（GB7665—87）對傳感器（Sensor/transducer）定義是：能夠感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉換成可用輸出信號的器件和裝置傳感器原理及應用1.5傳感器的定義、組成和分類方法

（1）傳感器定義第1章傳感器概述測量