1、傳感器與檢測技術,成都信息工程學院,聯(lián)系方式E_mail: ,主講：蔣世奇 博士/副教授,本課程的內(nèi)容與要求,本課程主要介紹：（1）傳感器的基本特性、傳感機理、結構和應用方法；（2）測量電路的原理；（3）檢測技術與檢測系統(tǒng)。 通過本課程的學習，要求掌握常用傳感器的基本原理以及它們的設計、使用方法，并有結合工程實例組建非電量檢測系統(tǒng)的能力。,本課程的考核方法與教材,期末考試成績占70%，平時作業(yè)和考勤占15%，實驗占15% 。 教材：傳感器與檢測技術，胡向東，北京：機械工業(yè)出版社，2009 參考書： 1 傳感器原理及應用，王化祥，天津：天津大學出版社，2007 2 傳感

2、器與自動檢測技術，余成波，北京：高等教育出版社，2004 3 傳感器與自動檢測技術，陳杰，北京：高等教育出版社，2004,第一章 緒 論,1.1 傳感器概述 1.2 檢測技術概述 1.3 測量誤差與數(shù)據(jù)處理 1.4 傳感器的一般特性 1.5 傳感器的選用原則,第一章 緒 論,二、 傳感器的定義,三、 傳感器的組成,四、 傳感器的分類,五、 傳感器技術的發(fā)展動向,一、 傳感器的地位和作用,1.1 傳感器概述,一、 傳感器的地位和作用,傳感技術與通信技術、計算機技術構成信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱。傳感技術主要負責信息采集，是三大支柱的基礎。 傳感器是獲取信息的主要途徑與手段，它在工業(yè)生產(chǎn)中起工業(yè)耳目的作用

3、。（在有些場合，不僅能替代人類五官，而且能感受人類五官所不能感受的參數(shù)）。,緒 論,緒論,傳感器應用（一）,切削力傳感器、加工噪聲傳感器、超聲波測距傳感器、紅外接近開關傳感器等。,密歇根大學數(shù)字化工廠,緒論,航天,農(nóng)業(yè),交通,醫(yī)學,傳感器的應用（二）,緒論,鼠標:光電位移傳感器,攝象頭:CCD傳感器,聲位筆:超聲波傳感器,麥克風:電容傳聲器,PC機中的傳感器,緒論,傳感器在物流中的應用,紙箱標簽檢測,透明塑料袋檢測,長距離激光傳感器在物流行業(yè)巷道堆跺機中的應用,光電傳感器在機場物流行業(yè)的應用,二、 傳感器的定義,國家標準（GB7665-87）中傳感器（Transducer/Sensor）的定義

4、：,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或裝置。,傳感（檢測）原理：傳感器工作時所依據(jù)的物 理效應、化學反應、生物反應等機理。,緒論,傳感器是測量裝置，是完成檢測任務所需要的； 輸入量是某一被測量，可以是物理量 (也可以是化學量、生物量等)； 輸出量是某種物理量，（便于傳輸、轉換、處理、顯示等，可以是氣、光、電物理量，）主要是電物理量； 輸出輸入有對應關系，且應有一定的精確程度。,DRYB-5-A型力傳感器,緒論,三、 傳感器的組成,輔助電源,敏感元件,轉換元件,測量電路,被測量,電量,敏感元件（預變換器）:如DRYB-5-A型力傳感器的彈性元件將力轉變?yōu)閼儭?。,轉換

5、元件：如DRYB-5-A型力傳感器的電阻應變計將機械應 變轉變?yōu)殡娮枳兓俊?測量電路： 如DRYB-5-A型力傳感器由電阻應變計組成的 電橋和放大電路，輸出電壓或電流信號。,緒論,1)按被測物理量分類,常見的被測物理量,機械量:長度,厚度,位移,速度,加速度, 旋轉角,轉數(shù),質(zhì)量,重量,力, 壓力,真空度,力矩,風速,流速, 流量; 聲: 聲壓,噪聲. 磁: 磁通,磁場. 溫度: 溫度,熱量,比熱. 光： 亮度，色彩,四、 傳感器的分類,緒論,能量轉換型:直接由被測對象輸入能量使其工作. 例如:熱電偶溫度計,壓電式加速度計. 能量控制型:從外部供給能量并由被測量控制外部 供給能量的變化.例如

6、:電阻應變片.,按與被測對象之間的能量關系: 能量轉換型和能量控制型.,緒論,熱電偶,能量控制型傳感器：這類傳感器必須由外部電源提供能量，如電阻、電感、電容等電路參量傳感器就屬于這一類傳感器。（無源傳感器）,能量轉換型傳感器，又稱有源型或發(fā)生器型：將非電能量轉化為電能量。如壓電式、磁電式傳感器就屬于此類傳感器。,按信號變換特征:,物性型:依靠元件材料本身物理性質(zhì)的變化來實現(xiàn)信號變換.如:水銀溫度計. 結構型:依靠傳感器結構參數(shù)的變化實現(xiàn)信號轉變. 例如:電容式和電感式傳感器.,緒論,結構型傳感器，主要是通過機械結構的幾何或尺寸的變化，將被測參數(shù)轉換為相應的電阻、電感、電容等物理量的變化，從而測

7、出該物理量。,物性型傳感器則是利用某些材料本身的物理性質(zhì)的變化而實現(xiàn)測量。是以半導體、電介質(zhì)、鐵電體為敏感材料的固態(tài)器件。如半導體傳感器，就屬于物性型傳感器。,傳感器的分類特點,1、按照傳感器的輸入分類 ：特點是容易按被測量對象選擇傳感器。,2、按測量原理：主要基于電磁原理和固體物理理論。特點是容易理解傳感器的測量原理。,3、按利用的規(guī)律分：分為結構型與物性型兩大類。特點是研究和分析的重點突出。,4、根據(jù)輸出信號：模擬信號和數(shù)字信號；便于電路設計。,5、根據(jù)傳感器的能量轉換情況，可分為能量控制型傳感器和能量轉換型傳感器。特點容易理解能量關系。,6、按依據(jù)的效應分：物理、化學、生物傳感器（對應相

8、應效應）,緒論,五、 傳感器的發(fā)展趨向,傳感器的固態(tài)化 傳感器的圖象化 傳感器的集成化、多功能化 傳感器的智能化,緒論,用新型敏感功能材料，發(fā)展高性能、多功能、低成本和小型化的物性型傳感器。常見的物性型傳感器 有半導體、電介質(zhì)、強磁體。,1 傳感器的固態(tài)化,2 傳感器的圖像化,目前，傳感器的應用不僅限于某一點物理量的測量，而且開始研究一維、二維、三維空間的測量問題。,緒論,3 傳感器的集成化、多功能化,集成化，即將敏感元件、轉換單元及信息處理和電源等部分利用半導體技術將其制作在同一芯片上。如：集成壓力傳感器、集成溫度傳感器等。,多功能化，有多個參數(shù)的測量功能。如：半導體溫濕敏傳感器、多功能氣體傳感器等。,緒論,4 傳感器的智能化,是一種帶微型處理器兼有檢測和信息處理功能的傳感器。通常將信號檢測、驅(qū)動回路、信號處理電路等