傳感器原理及應(yīng)用第1章

概述主要內(nèi)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(xiàn)狀和國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)

1.4檢測(cè)系統(tǒng)的組成原理

1.5傳感器的定義、組成和分類(lèi)方法傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述

傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述在我們現(xiàn)代生活中，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(diào)中的溫度和濕度傳感器;抽油煙機(jī)中的煤氣泄漏傳感器;電視機(jī)和空調(diào)的紅外遙控器;手機(jī)、照相機(jī)中的光敏傳感器;汽車(chē)中燃料計(jì)和速度計(jì)等等，不勝枚舉；5G及人工智能的物物相連與傳感器相關(guān)。1.1什么是傳感器傳感器不僅給我們的生活帶來(lái)許多便利和幫助，也為人類(lèi)的社會(huì)文明提供更多、更科學(xué)的物質(zhì)條件。傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.1什么是傳感器電視機(jī)遙控器空調(diào)、電冰箱麥克風(fēng)電子秤視頻手機(jī)數(shù)碼相機(jī)傳感器原理及應(yīng)用眼（視覺(jué)）耳（聽(tīng)覺(jué)）皮膚（觸覺(jué)）鼻（嗅覺(jué)）舌（味覺(jué)）感知外界信息→大腦→肌體第1章傳感器概述人體系統(tǒng)和機(jī)器系統(tǒng)比較人的體力和腦力勞動(dòng)通過(guò)感覺(jué)器官接收外界信號(hào)，將這些信號(hào)傳送給大腦，大腦把這些信號(hào)分析處理后傳遞給肢體。傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.1什么是傳感器

如果用機(jī)器完成這一過(guò)程，計(jì)算機(jī)相當(dāng)人的大腦，執(zhí)行機(jī)構(gòu)相當(dāng)人的肌體，傳感器相當(dāng)于人的五官和皮膚。傳感器又是人體感官的延長(zhǎng)，有人又稱(chēng)傳感器為“電五官”，作為替代補(bǔ)充人體的感覺(jué)器官功能，傳感器為我們?nèi)祟?lèi)客觀的、定量的認(rèn)識(shí)世界起到重要作用。傳感器外界信息感官大腦肌體計(jì)算機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述對(duì)于各種各樣的被測(cè)量，有著各種各樣的傳感器。下面請(qǐng)看幾個(gè)傳感器應(yīng)用實(shí)例:機(jī)械式彈簧壓力表智能遠(yuǎn)程數(shù)字壓力表傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.1什么是傳感器智能數(shù)字壓力表變送器輸出4-20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.1什么是傳感器動(dòng)畫(huà)按扭傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.1什么是傳感器檢測(cè)車(chē)身位置超聲波檢測(cè)零件

超聲波傳感器超聲波測(cè)距傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述動(dòng)畫(huà)按扭傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述動(dòng)畫(huà)按扭液位監(jiān)測(cè)傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述物位監(jiān)測(cè)物位、液位監(jiān)測(cè)控制進(jìn)料出料傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述

壓電傳感器的汽車(chē)車(chē)速監(jiān)測(cè)動(dòng)畫(huà)按扭高分子壓電材料測(cè)速電渦流汽車(chē)闖紅燈檢測(cè)傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述

壓力傳感器的車(chē)胎壓力監(jiān)測(cè)動(dòng)畫(huà)按扭傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述

不同傳感器它的原理是不同的？傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述

不同傳感器它的原理是不同的？傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述

不同傳感器它的原理是不同的？傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述

不同傳感器它的原理是不同的？傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述

不同傳感器它的原理是不同的？傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述

不同傳感器它的原理是不同的？傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述

不同傳感器它的原理是不同的？傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述

不同傳感器它的原理是不同的？傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述

不同傳感器它的原理是不同的？傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述

不同傳感器它的原理是不同的？傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述

不同傳感器它的原理是不同的？傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述

不同傳感器它的原理是不同的？傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述

不同傳感器它的原理是不同的？傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述什么是傳感器？傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。傳感器是能夠感受被測(cè)量變化，并將其轉(zhuǎn)換為其它物理量的器件。從廣義的角度來(lái)說(shuō)，感知信號(hào)的檢出器件和傳輸信號(hào)處理部分總稱(chēng)為傳感器。傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.2傳感器技術(shù)的作用和地位

世界已經(jīng)進(jìn)入信息時(shí)代構(gòu)成現(xiàn)代信息技術(shù)的三大支柱是：傳感器技術(shù)（信息采集）；通信技術(shù)（信息傳輸）；計(jì)算機(jī)技術(shù)（信息處理）；它們?cè)谛畔⑾到y(tǒng)中分別起到“感官”、“神經(jīng)”和“大腦”的作用。我們?cè)诶眯畔⒌倪^(guò)程中首先要獲取準(zhǔn)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(yīng)用1.2傳感器技術(shù)的作用和地位第1章傳感器概述傳感器對(duì)觀測(cè)和自動(dòng)化技術(shù)所起的作用遠(yuǎn)比家用電器所起的作用大的多,這幾乎是無(wú)可爭(zhēng)議的事實(shí)。今天傳感器技術(shù)已經(jīng)在越來(lái)越多的領(lǐng)域得到應(yīng)用，除用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)外，更廣泛用于交通、醫(yī)療診斷、軍事科研、航空航天、自動(dòng)化生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、現(xiàn)代辦公設(shè)備、智能樓宇和家用電器等領(lǐng)域。目前，傳感器技術(shù)已經(jīng)成為構(gòu)建現(xiàn)代信息系統(tǒng)的重要組成部分?？匆豢床煌瑧?yīng)用領(lǐng)域中傳感器有哪些作用傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.2傳感器技術(shù)的作用和地位現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)，尤其是自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都需要用各種傳感器監(jiān)視和控制生產(chǎn)過(guò)程的各個(gè)參數(shù)，一是保證產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量，二是保證設(shè)備工作在最佳狀態(tài)。傳感器是自動(dòng)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵基礎(chǔ)器件，直接影響到自動(dòng)化技術(shù)的水平?；A(chǔ)學(xué)科研究，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(zhǎng)時(shí)間的天體演化、短的瞬間反應(yīng)、超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、超強(qiáng)磁場(chǎng)、弱磁場(chǎng)等極端技術(shù)研究都需要借助高性能的傳感器。所以傳感器的發(fā)展，往往是一些極端技術(shù)研究和邊緣學(xué)科開(kāi)發(fā)的先驅(qū)。背投電視生產(chǎn)線調(diào)試系統(tǒng)空調(diào)生產(chǎn)線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品生產(chǎn)線液晶產(chǎn)品生產(chǎn)線全國(guó)最大的插件機(jī)群傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)TV生產(chǎn)線PC生產(chǎn)線摩托車(chē)生產(chǎn)線電冰箱生產(chǎn)線PCB生產(chǎn)線喇叭生產(chǎn)線LCD生產(chǎn)線傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)-基本由計(jì)算機(jī)控制傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述

現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)-舟山群島油管自動(dòng)管理系統(tǒng)液位！溫度！濕度！壓力！火警！防雷！防爆！…傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述濕度測(cè)量應(yīng)用領(lǐng)域

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

現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)-過(guò)程控制傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述機(jī)器人機(jī)器人是人類(lèi)智慧的結(jié)晶，它把人的各種行為和思維轉(zhuǎn)移到非生命體上，而機(jī)器人感覺(jué)系統(tǒng)是指它的外部傳感器系統(tǒng)，主要包括：視覺(jué)：平面、立體；非視覺(jué)：接近覺(jué)、觸覺(jué)、滑覺(jué)、力覺(jué)、熱覺(jué)、…傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述沙漠機(jī)器人2020.7.23天問(wèn)一號(hào)發(fā)射2021.5.15祝融號(hào)火星車(chē)著陸2021.8.23著陸100天行駛1000米火星距地球4億公里信號(hào)傳輸

時(shí)長(zhǎng)18分鐘，只能自主控制。機(jī)器人的研究水平在某種程度上代表了一個(gè)國(guó)家的智能化水平傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述六腳爬蟲(chóng)

履帶坦克車(chē)

人行機(jī)器人

足球機(jī)器人

步行機(jī)器人機(jī)械手

傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述電子汽車(chē)衡

計(jì)量測(cè)試

電子秤（稱(chēng)重）、溫度計(jì)、濕度計(jì)、速度計(jì)、流量計(jì)等，各種衡器和計(jì)量?jī)x器的檢測(cè)水平與傳感器密切相關(guān)。超聲波測(cè)流量紅外測(cè)溫電子秤傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述上海盧浦大橋通車(chē)應(yīng)力試驗(yàn)工程測(cè)量傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述

醫(yī)療診斷現(xiàn)代醫(yī)療設(shè)備都是利用最先進(jìn)的傳感技術(shù)，如：B超、CT、X光機(jī)、核磁共振、心電圖腦電圖、數(shù)字式病理分析、體液分析等等。傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述液化氣煙霧報(bào)警器智能洗衣機(jī)遙控器

家用電器第1章傳感器概述1.2傳感器技術(shù)的作用和地位

今天越來(lái)越多的傳感器和微控制系統(tǒng)廣泛地應(yīng)用于家用電器中，目前構(gòu)成家用電器總生產(chǎn)成本的幾個(gè)因素有：機(jī)體結(jié)構(gòu)占總成本的25～50%

；

電子器件和電源約占30%

；

執(zhí)行器（電機(jī)、壓縮機(jī)等）約占20%；

傳感器占15%

～

20%以上。家用電器傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.2傳感器技術(shù)的作用和地位傳感器原理及應(yīng)用全自動(dòng)洗衣機(jī)的基本功能主要有：攪動(dòng)；進(jìn)水、出水；溫度控制；時(shí)間控制；洗滌劑分配；水和泡沫監(jiān)控；烘干（濕度控制）；編排次序（程序設(shè)計(jì)）；操作面板、顯示技術(shù)（PC接口）家用電器第1章傳感器概述（1）洗衣機(jī)中的傳感器：溫度——NTC（熱敏電阻）濕度——濕敏元件旋轉(zhuǎn)——轉(zhuǎn)速計(jì)液位——壓力傳感器質(zhì)量——電感傳感器位置——簧片管失衡——轉(zhuǎn)速計(jì)、壓力傳感器水的泡沫——

濁度（紅外）水的硬度——

電導(dǎo)率洗滌液分配——

條碼芯片傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述

洗衣機(jī)的基本功能攪動(dòng)：目前在可以控制的AC或DC電動(dòng)機(jī)中，使用一個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器來(lái)測(cè)量速度；水?dāng)z入量，水位：水位測(cè)量是利用壓力測(cè)量的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的，功能只作為單純的限位器。溫度控制：亞洲洗衣機(jī)都使用冷水，不安裝溫度傳感器。另一類(lèi)裝有冷水和熱水管，美國(guó)使用較普遍。通過(guò)NTC傳感器精確控制溫度，保證洗滌效果。洗滌劑分配：洗滌劑通過(guò)專(zhuān)用分配器加入洗衣機(jī)。德國(guó)‘自動(dòng)配量系統(tǒng)’的復(fù)雜解決方案引起高額購(gòu)買(mǎi)費(fèi)用，其它（如歐洲）機(jī)型的洗滌劑分配解決方案都沒(méi)有得到市場(chǎng)認(rèn)可，也是電子設(shè)備另一領(lǐng)域的應(yīng)用。有人提出用條形碼或芯片卡分配機(jī)器可讀指令。傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述水和泡沫監(jiān)控：水的硬度與洗滌劑分配有關(guān)，水的硬度測(cè)量是利用測(cè)量電導(dǎo)率的傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于水中的鹽類(lèi)影響，測(cè)量結(jié)果還不夠精確。泡沫也是可以測(cè)量的，近年來(lái)使用相對(duì)便宜的紅外線傳感器，通過(guò)記錄紅外光的衰減進(jìn)行泡沫渾濁度測(cè)量。但是，這一領(lǐng)域的最大進(jìn)步還未到來(lái)。渾濁度傳感器測(cè)量泡沫質(zhì)量的工作原理LED管子感光晶體管泡沫傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述（2）洗碗機(jī)：溫度——NTC

流量——旋轉(zhuǎn)式水表、壓力傳感器咸度——（簧片觸點(diǎn)+密度）傳感器洗滌劑量——簧片觸點(diǎn)噴射臂旋轉(zhuǎn)——磁阻傳感器傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述（3）烘干機(jī)：溫度——NTC

濕度——電導(dǎo)傳感器（4）制冷機(jī)：溫度（5）烤箱：溫度——pt100（6）微波爐：溫度

——NTC

濕度——陶瓷傳感器氣體傳感器原理及應(yīng)用家用電器第1章傳感器概述家用電器(7)吹風(fēng)機(jī)：溫度——NTC

溫度（非接觸）——紅外線熱電偶?xì)饬?8)烤面包爐：溫度——NTC

溫度（非接觸）——紅外線熱電偶(9)熨斗：溫度——雙金屬片開(kāi)關(guān)

濕度、位置、移動(dòng)——傾斜傳感器、加速度傳感器傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述

汽車(chē)傳感器

溫度、濕度傳感器（空調(diào)）；轉(zhuǎn)速傳感器（速度）；位置（曲軸、凸輪）霍爾傳感器；氣體傳感器（氧）；衛(wèi)星自動(dòng)定位系統(tǒng)（GPS，導(dǎo)航傳感器）；爆震傳感器；里程表傳感器；…傳感器原理及應(yīng)用GPS導(dǎo)航第1章傳感器概述汽車(chē)傳感器傳感器原理及應(yīng)用速度、轉(zhuǎn)速加速度溫度液位接近傳感器里程第1章傳感器概述汽車(chē)傳感器傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.2傳感器技術(shù)的作用和地位智能建筑計(jì)算機(jī)管理計(jì)算機(jī)通過(guò)中繼器、路由器、網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)關(guān)、顯示器對(duì)中央空調(diào)制冷系統(tǒng)、給水排水系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、保安、電梯等機(jī)電設(shè)備控制管理。樓宇自動(dòng)化（BuildingAutomationSystem）通訊自動(dòng)化（CommunicationsAutomationSystem)辦公自動(dòng)化（OfficeAutomationSystem）為新興行業(yè)，簡(jiǎn)稱(chēng)為(3A)系統(tǒng)傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述給排水泵系統(tǒng)鍋爐系統(tǒng)環(huán)境控制電力監(jiān)測(cè)能量計(jì)費(fèi)消防

保安照明DDC傳感器原理及應(yīng)用

水、電、氣，通過(guò)傳感器測(cè)量溫濕度、空氣壓力、

液體壓差、流量、液位等進(jìn)行檢測(cè)。第1章傳感器概述智能建筑保安監(jiān)控系統(tǒng)可視電話傳感器原理及應(yīng)用防盜、放火、防燃?xì)庑孤┚W(wǎng)絡(luò)數(shù)字監(jiān)控主機(jī)連接監(jiān)視器和顯示器第1章傳感器概述智能建筑自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)—

門(mén)禁(機(jī)電一體化設(shè)備)

門(mén)禁系統(tǒng)打破了人們幾百年來(lái)用鑰匙開(kāi)鎖的傳統(tǒng)指紋門(mén)禁（CCD、電容式）感應(yīng)式門(mén)禁（IC、讀卡器）自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)還有考勤機(jī)、欄桿機(jī)…傳感器原理及應(yīng)用刷臉門(mén)禁人臉識(shí)別第1章傳感器概述傳感器原理及應(yīng)用

西門(mén)子推出的“IDMouse”

鼠標(biāo)。

鼠標(biāo)上端安有指尖傳感器，一旦指紋被識(shí)別，使用者就可以啟動(dòng)PC的操作系統(tǒng)。如果長(zhǎng)時(shí)間不動(dòng)鼠標(biāo)，它將自動(dòng)啟動(dòng)屏幕保護(hù)程序，直到使用者再次觸摸ID鼠標(biāo)為止。

這個(gè)鼠標(biāo)在0.25平方英寸的觸摸芯片上有65000個(gè)光敏傳感器，可捕捉指紋的細(xì)節(jié)。指紋識(shí)別系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于桌面電腦、筆記本電腦、ATM機(jī)、蜂窩電話、考勤系統(tǒng)、門(mén)禁控制以及Internet電子商務(wù)安全系統(tǒng)，遍及銀行、保險(xiǎn)、邊防檢查、醫(yī)療衛(wèi)生及網(wǎng)絡(luò)接入等各個(gè)領(lǐng)域。自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)第1章傳感器概述智能建筑巡更系統(tǒng)：系統(tǒng)主要由信息鈕、巡查棒、通信座、系統(tǒng)管理軟件四部份組成工作原理是在每個(gè)巡查點(diǎn)設(shè)一信息鈕，信息鈕中貯存了巡查點(diǎn)的地理信息；巡查員手持不銹鋼巡查棒，到達(dá)巡查點(diǎn)時(shí)只須用巡查棒輕輕一碰嵌在墻上的信息鈕扣，即把到達(dá)該巡查點(diǎn)的時(shí)間、地理位置等數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄在巡查棒上。巡查員完成巡查后，把巡查棒插入通信座，系統(tǒng)管理軟件立即顯示出該巡查員巡查的路線、到達(dá)每個(gè)巡查點(diǎn)的時(shí)間和名稱(chēng)及漏查的巡查點(diǎn)，并按照要求生成巡檢報(bào)告。傳感器原理及應(yīng)用傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.2傳感器技術(shù)的作用和地位煙氣測(cè)量NOXNO+NO2dustsootH2SH2OHCC-totalCO2COO2HCNHClHFNH3SO2環(huán)境監(jiān)測(cè)大氣、水質(zhì)、材料檢測(cè)第1章傳感器概述

環(huán)境監(jiān)測(cè)——

水質(zhì)檢測(cè)污水COD檢測(cè)BOD是最重要的水質(zhì)有機(jī)污染指標(biāo)之一。除作為一項(xiàng)污染指標(biāo)外，還可用來(lái)探明廢水可生化性和生化處理效果。

BOD檢測(cè)用于石油、化工、造紙、制藥、釀造、冶金、制革、印染、食品加工、試劑、助劑、木材加工、焦化、皮毛、化肥、日化等各種行業(yè)廢水的COD測(cè)定

水質(zhì)指標(biāo)化學(xué)需氧量COD（ChemicalOxygenDemand）

；生化需氧量BOD(BiochemicaOxygenDemand）；

總有機(jī)碳TOC（TotalOrganicCarbon）；

總需氧量TOD（TotalOxygenDemand）。

傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.2傳感器技術(shù)的作用和地位

環(huán)境監(jiān)測(cè)——水質(zhì)監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)程檢測(cè)傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.2傳感器技術(shù)的作用和地位環(huán)境監(jiān)測(cè)——

建材檢測(cè)

甲醛、放射性指標(biāo)等。瓷磚粘結(jié)劑、大理石膠粘劑；各種混凝土外加劑、防水劑；防水材料；混凝土；水泥；墻體材料：各種磚、墻板、路面磚、異形磚。

傳感器原理及應(yīng)用傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.2傳感器技術(shù)的作用和地位可以毫不夸張地說(shuō)：幾乎每個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目，以至各種復(fù)雜工程系統(tǒng)，都離不開(kāi)各種各樣的傳感器。傳感器已滲透到宇宙開(kāi)發(fā)、海洋探測(cè)、軍事國(guó)防、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、商檢質(zhì)檢、甚至文物保護(hù)等等極其廣泛的領(lǐng)域。

未來(lái)世界是個(gè)充滿傳感器的世界，還會(huì)有：傳感器原理及應(yīng)用1.2傳感器技術(shù)的作用和地位第1章傳感器概述智能房屋（自動(dòng)識(shí)別主人，太陽(yáng)能提供能源）智能衣服（自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度）智能公路（自動(dòng)記錄公路的壓力、溫度、車(chē)流量）智能汽車(chē)（無(wú)人駕駛、GPS衛(wèi)星定位）智能化設(shè)備……越來(lái)越多。由此可見(jiàn)，傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步方面的重要作用是十分明顯的，世界各國(guó)十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.2傳感器技術(shù)的作用和地位智能化水質(zhì)檢驗(yàn)

水庫(kù)無(wú)線水質(zhì)感應(yīng)器下游用戶用戶傳感器原理及應(yīng)用1.2傳感器技術(shù)的作用和地位第1章傳感器概述傳感器作用（1）數(shù)據(jù)采集測(cè)量（2）檢測(cè)與控制（3）診斷與監(jiān)測(cè)（4）輔助觀測(cè)儀器（5）

資源探測(cè)（6）

環(huán)境保護(hù)（7）

醫(yī)療衛(wèi)生（8）

家用電器

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傳感器傳感器原理及應(yīng)用1.3傳感器現(xiàn)狀和國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)第1章傳感器概述傳感器現(xiàn)狀據(jù)統(tǒng)計(jì)目前全世界約有40個(gè)國(guó)家從事傳感器的研制、生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)，研發(fā)機(jī)構(gòu)6000余家。其中以美、日、德、俄等國(guó)實(shí)力較強(qiáng)，他們主要建立了包括物理量、化學(xué)量、生物量三大門(mén)類(lèi)的傳感器產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)品20000多種，年生產(chǎn)能力達(dá)到幾千萬(wàn)支到幾億支。2006年全世界傳感器市場(chǎng)銷(xiāo)售額為500多億美元以上，全球2010年已增長(zhǎng)到600億美元，2021年將達(dá)3000億。近年來(lái)中國(guó)的傳感器年度銷(xiāo)售增長(zhǎng)巨大。中國(guó)和亞太地區(qū)傳感器市場(chǎng)如此快速的增長(zhǎng)也預(yù)示著巨大的商業(yè)發(fā)展機(jī)遇?？煽啃愿吆偷统杀镜膫鞲衅魃a(chǎn)技術(shù)變得極其重要。傳感器原理及應(yīng)用1.3傳感器現(xiàn)狀和國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)第1章傳感器概述我國(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)在科技投入、產(chǎn)業(yè)環(huán)境以及科技實(shí)力(新品開(kāi)發(fā)周期、關(guān)鍵材料)方面的綜合競(jìng)爭(zhēng)能力低于美國(guó)、日本、歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家。目前控制系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，自動(dòng)化已經(jīng)陷入低谷，其主要原因之一是傳感技術(shù)落后，一方面表現(xiàn)為傳感器在感知信息方面的落后；另一方面也表現(xiàn)為傳感器在智能化方面的落后。傳感器原理及應(yīng)用1.3傳感器現(xiàn)狀和國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)第1章傳感器概述

我國(guó)芯片工藝已經(jīng)從100nm到幾十nm，臺(tái)積電的芯片工藝可達(dá)到2nm（一根頭發(fā)絲60000納米），目前華為也有7nm芯片。

中國(guó)2018年芯片進(jìn)口3000多億美元（2萬(wàn)億人民幣），這一支出是購(gòu)買(mǎi)石油、鋼鐵、礦石、糧食的總和。

電科集團(tuán)（2016年）在國(guó)外生產(chǎn)一個(gè)芯片需要300-500，每年花費(fèi)1000多萬(wàn)。我國(guó)提出的“自主立國(guó)”“自主創(chuàng)新”戰(zhàn)略導(dǎo)向有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。引進(jìn)技術(shù)要充分消化，吸收并再創(chuàng)新。

傳感器原理及應(yīng)用1.3傳感器現(xiàn)狀和國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)第1章傳感器概述傳感器發(fā)展趨勢(shì)

傳感器的歷史遠(yuǎn)比近代科學(xué)來(lái)得古老：

如‘天平’古代埃及就開(kāi)始使用；

16世紀(jì)前后已經(jīng)實(shí)現(xiàn)利用液體熱膨脹進(jìn)行溫度測(cè)量；瓦特發(fā)明的離心調(diào)速器就是將旋轉(zhuǎn)速度變?yōu)槲灰频膫鞲衅鳌?0世紀(jì)70年代以來(lái)主要以電量為輸出的傳感器得到飛速發(fā)展，幾十年來(lái)傳感技術(shù)的發(fā)展分為兩個(gè)方面：1.尋找新原理、新材料、新工藝。2.為改善傳感器性能采用多種技術(shù)途徑：差動(dòng)技術(shù)；平均技術(shù)；補(bǔ)償修正技術(shù)；隔離抗干擾抑制、穩(wěn)定性處理等等。傳感器原理及應(yīng)用1.3傳感器現(xiàn)狀和國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)第1章傳感器概述

目前傳感器總的發(fā)展趨勢(shì)是：

（1）發(fā)現(xiàn)、利用新的效應(yīng)（磁光、壓阻）；（2）開(kāi)發(fā)新材料（光纖、PVC、稀土）；（3）提高傳感器性能和檢測(cè)范圍；（4）微型化與微功耗（微米、微安、毫克）；（5）集成化與多功能化；（6）傳感器智能化（自校、自診斷、自補(bǔ)償、存儲(chǔ)、數(shù)字輸出）；（7）傳感器的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化。

現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)就近登陸

通過(guò)Internet網(wǎng)與用戶之間異地交換數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程控制等。傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述模擬傳感器放大電路A/D轉(zhuǎn)換線性化處理微處理器標(biāo)準(zhǔn)接口脈沖輸出控制門(mén)顯示計(jì)算機(jī)InternetICP/IPRS232、422、485、USB傳感器的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)

傳感器的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述

物聯(lián)網(wǎng)（TheInternetofThings)物聯(lián)網(wǎng)的概念是在1999年提出的。物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。是將各種信息傳感器設(shè)備：如射頻識(shí)別裝置（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等裝置按約定的協(xié)議與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)，形成一個(gè)巨大的網(wǎng)絡(luò),進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控管理的一種網(wǎng)絡(luò)。（我們的障礙是缺少5G系統(tǒng)的芯片）物聯(lián)網(wǎng)的兩層意思：

第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；

第二，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通訊。

傳感器的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述RS232、422、485、USB

傳感器的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述這里的“物”要滿足以下條件才能夠被納入“物聯(lián)網(wǎng)”的范圍：1、要有相應(yīng)信息的接收器——傳感器；2、要有數(shù)據(jù)發(fā)送；3、要有數(shù)據(jù)傳輸通路——有線、無(wú)線；4、要有CPU；5、要有操作系統(tǒng)；6、要有一定的存儲(chǔ)功能；7、要有專(zhuān)門(mén)的應(yīng)用程序；8、遵循物聯(lián)網(wǎng)的通信協(xié)議；9、在世界網(wǎng)絡(luò)中有可被識(shí)別的唯一編號(hào)。1.3傳感器現(xiàn)狀和國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.4檢測(cè)系統(tǒng)的組成原理實(shí)際上被測(cè)對(duì)象涉及各個(gè)領(lǐng)域。人類(lèi)最初的測(cè)量對(duì)象是長(zhǎng)度、體積、質(zhì)量和時(shí)間。18世紀(jì)以來(lái)隨科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，被測(cè)對(duì)象迅速擴(kuò)大。現(xiàn)在的被測(cè)對(duì)象更加廣泛復(fù)雜：工業(yè)領(lǐng)域的光澤度、光滑度等品質(zhì)測(cè)量；機(jī)器人的視覺(jué)、觸覺(jué)、滑覺(jué)、接近覺(jué)等各種信息測(cè)量；衛(wèi)星上監(jiān)視地球的紅外線測(cè)量，GPS定位系統(tǒng)；有人體心電、腦電波等體表電位測(cè)量，生物斷面測(cè)量；…

傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.4檢測(cè)系統(tǒng)的組成原理檢測(cè)對(duì)象的信號(hào)形式?jīng)Q定了選用傳感器的類(lèi)型，

我們大致可以歸類(lèi)為以下不同領(lǐng)域中的信號(hào)有：機(jī)械自動(dòng)化：位移、速度、加速度、扭矩、力、振動(dòng)；電磁學(xué)：電流、電壓、電阻、電容、磁場(chǎng)；生物化學(xué)：濃度、成分、pH值等；工業(yè)過(guò)程控制：流量、壓力、溫度、濕度、黏度等；輻射測(cè)量：無(wú)線電磁波、微波、宇宙射線，α、γ、X射線。等等…….傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.4檢測(cè)系統(tǒng)的組成原理就被測(cè)對(duì)象而言，需要檢測(cè)的量有電量和非電量?jī)纱箢?lèi)。非電量信息早期多用非電量的方法測(cè)量。較傳統(tǒng)的傳感器可以完成從非電量到非電量的轉(zhuǎn)換，

但無(wú)法實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代智能儀器儀表的自動(dòng)測(cè)量，無(wú)法完成

過(guò)程控制的自動(dòng)檢測(cè)與控制。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)測(cè)量的精確度、速度提出新的要求，尤其要對(duì)動(dòng)態(tài)變化的物理過(guò)程和物理量,特別是遠(yuǎn)距離測(cè)量，用非電方法無(wú)法是實(shí)現(xiàn)的，必須采用電測(cè)法。今后我們課程里討論的都是以電量為輸出的傳感器。傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.4檢測(cè)系統(tǒng)的組成原理各種傳感器其輸出信號(hào)的形式因傳感器而異。如熱電偶、pH電極是以直流電壓形式輸出的；熱敏電阻、應(yīng)變計(jì)、半導(dǎo)體氣體傳感器輸出為電阻，……無(wú)論傳感器的輸出形式如何，測(cè)量的輸出信號(hào)必須轉(zhuǎn)化為

電壓、電流或數(shù)字量中的一種。信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)就是將傳感器接收信號(hào)通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換、放大、解調(diào)、A/D轉(zhuǎn)換得到所希望的輸出信號(hào)。這是基本檢測(cè)系統(tǒng)中使用的共同技術(shù)。普通電測(cè)儀表基本組成（數(shù)字萬(wàn)用表）傳感器非電量電量轉(zhuǎn)換、放大解調(diào)電路A/D變換數(shù)字顯示傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.4檢測(cè)系統(tǒng)的組成原理帶微型計(jì)算機(jī)的檢測(cè)系統(tǒng)，如單片微機(jī)系統(tǒng)可對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并提供顯示和記錄同時(shí)，也對(duì)整個(gè)測(cè)試過(guò)程進(jìn)行控制。典型微機(jī)測(cè)試系統(tǒng)微機(jī)顯示器A/D轉(zhuǎn)換測(cè)量電路傳感器控制器計(jì)算機(jī)非電量溫度檢測(cè)電子秤等傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.4檢測(cè)系統(tǒng)的組成原理自動(dòng)控制系統(tǒng)為閉環(huán)系統(tǒng)，不僅完成檢測(cè)儀器的輸出，還用以送控制器調(diào)節(jié)控制，或送至計(jì)算機(jī)作進(jìn)一步處理。所以現(xiàn)代傳感技術(shù)是自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制系統(tǒng)以及機(jī)電一體化的第一基礎(chǔ)。自動(dòng)控制系統(tǒng)示意框圖傳感器被測(cè)對(duì)象控制器被測(cè)量可用信號(hào)信號(hào)處理顯示記錄空調(diào)為典型的閉環(huán)控制系統(tǒng)傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.4檢測(cè)系統(tǒng)的組成原理工控微機(jī)測(cè)試系統(tǒng)接口傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.4檢測(cè)系統(tǒng)的組成原理溫度傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.4檢測(cè)系統(tǒng)的組成原理動(dòng)畫(huà)按扭自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)例傳感器原理及應(yīng)用1.5傳感器的定義、組成和分類(lèi)方法第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(xué)、生物）按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成某種可用信號(hào)輸出的器件和裝置。狹義：能把外界非電信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出的器件。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB7665—87）對(duì)傳感器（Sensor/Transducer）定義是：

能夠感受被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件和裝置。（1）傳感器定義傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述

定義表明傳感器有以下含義：它是由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件構(gòu)成的檢測(cè)裝置；能按一定規(guī)律將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出；傳感器的輸出與輸入之間存在確定的關(guān)系；按使用的場(chǎng)合不同傳感器又稱(chēng)為:

變換器、變送器、換能器、探測(cè)器（1）傳感器定義檢測(cè)裝置傳感器輸入輸出電信號(hào)被測(cè)量傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述傳感器由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、基本電路三部分組成：

敏感元件感受被測(cè)量;

轉(zhuǎn)換元件將響應(yīng)的被測(cè)量轉(zhuǎn)換成電參量（電阻、電容、電感…）;

基本電路把電參量接入電路轉(zhuǎn)換成電量;

核心部分是轉(zhuǎn)換元件,決定傳感器的工作原理。敏感元件轉(zhuǎn)換元件基本電路電量輸出被測(cè)量（2）傳感器的組成傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述

測(cè)量?jī)x器一般由信號(hào)檢出器件和信號(hào)處理兩部分組成?，F(xiàn)代智能傳感器都是集成在一起的。輸入匹配放大變換被測(cè)信號(hào)輸出廣義傳感器

檢出器件信號(hào)處理部分1.5傳感器的定義、組成和分類(lèi)方法（2）傳感器的組成傳感器原理及應(yīng)用1.5傳感器的定義、組成和分類(lèi)方法第1章傳感器概述

國(guó)標(biāo)GB/T14479-93規(guī)定傳感器圖用圖形符號(hào)表示方法：正方形表示轉(zhuǎn)換元件；

三角形表示敏感元件；

X（xi）

被測(cè)量符號(hào)；

*表示轉(zhuǎn)換原理。*X（3）傳感器的圖形符號(hào)幾個(gè)典型傳感器圖用圖形符號(hào)Ｐa電容式壓力傳感器壓電式加速度傳感器電位器式壓力傳感器P傳感器原理及應(yīng)用1.5傳感器的定義、組成和分類(lèi)方法第1章傳感器概述傳感器分類(lèi)方法較多,大體有以下幾種：２）按傳感器的輸出信號(hào)分類(lèi)模擬傳感器數(shù)字傳感器（4）傳感器的分類(lèi)