傳感器原理與應(yīng)用

(TransducersFundamentalsandApplications)

主講人：李鴻

長沙理工大學(xué)大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院電子技術(shù)系ToOneToOne第一章傳感器緒論李鴻簡介職稱：教授工作單位：長沙理工大學(xué)大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院電子技術(shù)系電話：(0731)2619766（Office）E-Mail:從事專業(yè)：檢測技術(shù)及儀器、機械電子工程教學(xué)簡歷：主講本科生、研究生課5門，獲霍英東教學(xué)優(yōu)秀獎科研簡歷：獲國家發(fā)明三等獎，部級科技進步一、二等獎著作論文：出版教材1部，發(fā)表論文20多篇學(xué)術(shù)榮譽：享受國務(wù)院政府特殊津貼，碩士點學(xué)科負責人ToHome第一章傳感器緒論第一章緒論

1.1引言1.2傳感器的重要意義

1.3傳感器的定義、組成及分類1.4本課程的主要研究內(nèi)容與要求1.5本課程的特點1.6學(xué)習(xí)本課程的方法1.7成績評定ToTwo第一章傳感器緒論1.1引言測量是獲得各種物理量和描述物理過程參數(shù)的唯一手段

被測量的分類

測試系統(tǒng)的組成ToOne第一章傳感器緒論

被測量的分類

1、電量

2、非電量

電流、電壓、功率、電阻、電容、電感To1.1位移、振動、速度、加速度、力、力矩溫度、壓力、流量濃度、成分、濕度等。1）機械量

2）熱工量：

3）化工量：第一章傳感器緒論測試系統(tǒng)的組成

U,IR,L,C傳感器

信號調(diào)理器記錄顯示儀器U,I非電量

測試系統(tǒng)的一般組成To1.1第一章傳感器緒論1.2傳感器的重要意義1.2.2

促進國民經(jīng)濟各部門的技術(shù)進步（汽車等，ABS）1.2.3

提高各種設(shè)備的性能

(武器裝備等)1.2.4

促進科學(xué)技術(shù)的發(fā)展

1.2.5豐富和美化人民生活ToOne1.2.1引言

第一章傳感器緒論1.2.1引言

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進入了許多新的境地，以物理學(xué)為例：距離宏觀可觀察上千光年的宇宙，微觀可小到10-13cm的粒子；時間長到數(shù)十億年的天體演化，短到10-24秒的瞬間反應(yīng)；超高溫（5萬～1億度）、超低溫（接近絕對零度0.010K）；超高壓（3000個大氣壓，掌握地殼地幔結(jié)構(gòu)及核聚變規(guī)律）；超高真空（10-19毫米汞柱）、超強磁場（25萬高斯以上）、超弱磁場（10-15高斯,與生命活動有關(guān)）等。

To1.2傳感器的重要意義

1.2第一章傳感器緒論1.3傳感器的定義、組成及分類

1.3.1傳感器的定義

傳感器是將被測的某一物理量（或信號）按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換為另外一種（或同種）與之有確定對應(yīng)關(guān)系的、便于應(yīng)用的物理量（或信號）輸出的裝置。傳感器又稱為變換器，換能器或探測器等。(Atransducerisadevicethatconvertsasignalfromonephysicalformtoacorrespondingsignalthathavingadifferentphysicalform.)1.3.2傳感器的組成1.3.3傳感器的分類ToOne第一章傳感器緒論1.3.2傳感器的組成

敏感元件傳感元件信號調(diào)理電路輔助電源被測量電量To1.3敏感元件：直接感受被測量（一般為非電量），并輸出與被測量成確定關(guān)系的其它量（也可能為電量）的元件。

傳感元件：一般情況下它不直接感受被測量，而是將敏感元件的輸出量轉(zhuǎn)換為電量輸出的元件。第一章傳感器緒論1.3.3傳感器的分類2、按傳感器的構(gòu)成原理分為：結(jié)構(gòu)型和物性型。

3、按傳感器的能量轉(zhuǎn)換分為：能量控制型和能量轉(zhuǎn)換型。

4、按傳感器的物理原理分為：1）電參量式；2）壓電式；3）磁電式；4）光電式；5）氣電式；6）熱電式；7）射線式；8）波式；9）半導(dǎo)體式；10）其它原理傳感器；

5、按傳感器的輸出量可分為：模擬式傳感器和數(shù)字式傳感器。6、按轉(zhuǎn)換過程是否可逆分為：雙向傳感器、單向傳感器。To1.31、按傳感器的工作機理分為：物理型、化學(xué)型和生物型。第一章傳感器緒論1.4本課程的主要研究內(nèi)容與要求

ToOne

1、研究內(nèi)容：傳感器的基本原理、特性、應(yīng)用以及某些機械量、熱工量的測試技術(shù)。

2、要求：本課程是“電子信息工程”專業(yè)的一門專業(yè)課。通過本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握傳感器的原理、特性及應(yīng)用；學(xué)會對各種非電量信息的拾取與動態(tài)測試的基本原理與方法；能夠獨立地設(shè)計各種非電量測試系統(tǒng)。第一章傳感器緒論1.5本課程的特點第二：分散型技術(shù)

第三：看起來容易，做起來難

ToOne第一：知識密集型技術(shù)

第一章傳感器緒論1.6學(xué)習(xí)本課程的方法從學(xué)習(xí)內(nèi)容上講：原理、特性、應(yīng)用；從學(xué)習(xí)方法上講：

1）記好筆記；

2）多看書、教材及參考資料；

3）多動腦筋，多給自己提問題

ToOne第一章傳感器緒論1.7成績評定

卷面考試成績：占80分（閉卷考試）；作業(yè)：占5分；

文獻調(diào)研報告：占15分；總計100分ToOne第一章傳感器緒論第一章傳感器緒論第一章傳感器緒論第一章傳感器緒論第一章傳感器緒論To1.2第一章傳感器緒論第一章傳感器緒論（10）石化行業(yè)To1.2第一章傳感器緒論

微機電系統(tǒng)（MEMS）第一章傳感器緒論例1-1三峽工程大壩混凝土澆注施工機械防碰撞問題1416mCablewaysTowerbeltcranePortalcrane126m參考資料：《Briefintroductionofstage-IIofTGP》第一章傳感器緒論例1-1長江三峽工程大壩混凝土澆注施工機械防碰撞問題問題及解決方法：（1）怎樣測量角度、位移以及施工機械關(guān)鍵部位的空間相對位置？（2）信號如何傳輸？（3）多傳感器信信融合處理（fusion)？（4）設(shè)備的管理、調(diào)度和控制傳感器技術(shù)信息處理技術(shù)計算機等技術(shù)第一章傳感器緒論例汽車防抱死制動系統(tǒng)

ABS(AntilockBrakingSystem)

汽車的制動地面與車輪間的靜摩擦系數(shù)力來自地面大于滑動摩擦系數(shù)（1）提供最大的制動力ABS的任務(wù)：（2）保持剎車時的方向穩(wěn)定性參考資料：《科技新時代》1998No.8P40-43第一章傳感器緒論ABS的工作原理

速度傳感器+電子控制模塊+調(diào)節(jié)器圖電