传感器与检测技术——什么是传感器讲解

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1、第一讲传感器的 传感器与检测技术 2015-9-62 学习方法很重要 课堂：听讲与理解、适当笔记 课后：认真读书、完成作业 实验：充分准备、勇于实践 总成绩考试成绩平时成绩 学习 方法 2015-9-63 学生考核 作业+考勤+课堂提问 40% 期末考试 60% 注意事项： 1.学生听课课时必须超过本门计划课时 三分之二以上同时完成该课程的作业和 实验才能取得期末考试资格。 2.最终成绩以60分为最低及格线。 2015-9-64 教学要求 1.学生上课考勤。累计缺课（含病事假） 超过该课程学时三分之一者，不能参加期 末考试； 2. 拒绝迟到者进入教室并按旷课记考勤； 3. 拒绝带食物者进教室并

2、按旷课记考勤； 4. 拒绝衣着不整者、穿拖鞋者进入教室并 以旷课记考勤； 5.严禁上课过程中接打手机； 2015-9-65 绪 论 检测（Detection）定义： 利用各种物理、化学效应，选择合适 的方法与装置，将生产、科研、生活等各方 面的有关信息通过检查与测量的方法，赋予 定性或定量结果的过程称为检测技术。 2015-9-66 例：曹冲称象 方法：比较法； 装置：船、石头、小秤； 检查、测量，从而得到： 定性、定量的结果。 2015-9-67 检测技术在海啸预报中的应用 海浪振动 检测系统 浮标 深海地沟 2015-9-68 什么是传感器 电子称 烟雾报警器 摄像机 2015-9-69

3、1.传感器的组成 传感器的定义是：能感受规定的被测量并按 照一定的规律转换成可用输出信号的器件或 装置，通常由敏感元件和转换元件组成。 敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被 测量的部分； 转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或 响应的被测量转换成适于传输或测量的电信 号的部分。 2015-9-610 思考一：夏季买西瓜的时候，你会怎样挑 选呢？ 传感器实质上就是代替人的五种感觉（ 视、嗅、听、味、触）器官的装置。能 感受被测量并将它转换成可用信号输出 的器件。 又叫探测器、换能器等。 11 一、人机系统的机能对应关系一、人机系统的机能对应关系 外外 界界 信信 息息 感感 官官 人人 脑脑

4、肢肢 体体 人人 体体 系系 统统 传感器传感器计算机计算机执行器执行器 机机 器器 系系 统统 Sensor、 Transducer “ “机电五官机电五官” 12 性能凌驾于人的感官之上：性能凌驾于人的感官之上： （1 1）测量人体无法感知的量）测量人体无法感知的量 （3 3）测量范围宽、精确高、可靠性好）测量范围宽、精确高、可靠性好 （2 2）恶劣环境下工作）恶劣环境下工作 温度传感器：温度传感器：-196-196 1800 1800 压力传感器：压力传感器：0.01psi 10000psi0.01psi 10000psi 精度：精度：0.1% 0.01%0.1% 0.01% 可靠度：可

5、靠度：8 9 8 9 级级 2015-9-613 传感器就在你我身边 电冰箱、电饭煲中的温度传感器； 空调中的温度和湿度传感器； 煤气灶中的煤气泄漏传感器； 水表、电表、电视机和影碟机中的红外遥控 器； 照相机中的光传感器； 汽车中燃料计和速度计。 2015-9-614 思考二：传感器都应用在哪 些领域呢？ 工业检测、自动控制系统中 汽车与传感器 传感器与家用电器 传感器在机器人上的应用 传感器在医疗及人体医学上的应用 传感器与环境保护 传感器与航空及航天 传感器与遥感技术 15 信信 息息 处处 理理 电电 信信 电电 话话 科科 技技 测测 试试 设设 备备 控控 制制 交交 通通 控控

6、制制 输输 电电 系系 统统 机机 床床 机机 器器 人人 家家 用用 电电 器器 照照 相相 机机 汽汽 车车 飞飞 机机 船船 舶舶 气气 象象 海海 洋洋 环环 境境 污污 染染 医医 疗疗 防防 火火 光光 能能 利利 用用 热热 能能 利利 用用 土土 木木 建建 筑筑 农农 林林 机机 械械 能能 利利 用用 货货 币币 金金 融融 食食 品品 111111 5555 110110103 103 4747 3636 5959 8181 6161 2727 7878 3434 31 31 3131 4747 111111 7070 7676 9393 6161 2626 2121 2

7、424 202014 14 需要量需要量 传感器技术对国民经济的发展起着重要的作用。传感器技术对国民经济的发展起着重要的作用。 主要应用主要应用 2015-9-616 工业检测、自动控制系统中 2015-9-617 控制管理的机电设备有：空调制冷、给水排 水、变配电系统、照明系统、电梯等等，实 现以上功能使用的传感器有：温度、湿度、 液位、流量、压差、空气压力。 安全防护防盗、防火、防燃气泄露、CCD （电子眼）监视器、烟雾传感器、气体传感 器、红外传感器、玻璃破碎传感器； 汽楼宇自动检测系统汽楼宇自动检测系统 2015-9-618 自动识别门禁管理系统、感应式IC卡识 别、指纹识别； 远程抄

8、收与管理系统水、电、气、热量 通过传感器设置远程自动化抄表； 巡更系统保安管理。 汽楼宇自动检测系统汽楼宇自动检测系统 2015-9-619 汽车与传感器汽车与传感器 20 汽车与传感器汽车与传感器 传统：传统： 行驶速度、距离、发动机旋转速度、燃料剩余量行驶速度、距离、发动机旋转速度、燃料剩余量 安全：安全气囊系统、防盗装置、防滑控制系统、防安全：安全气囊系统、防盗装置、防滑控制系统、防 抱抱 死装置、电子变速控制装置、汽车死装置、电子变速控制装置、汽车“黑匣子黑匣子” 环保：排气循环装置、电子燃料喷射装置环保：排气循环装置、电子燃料喷射装置 2015-9-621 传感器与家用电器传感器与家

9、用电器 22 传感器与家用电器传感器与家用电器 自动电饭锅、吸尘器、空调器、电子热水器、风干自动电饭锅、吸尘器、空调器、电子热水器、风干 器、电熨斗、电风扇、洗衣机、洗碗机、照相机、电器、电熨斗、电风扇、洗衣机、洗碗机、照相机、电 冰箱、电视机、录像机、家庭影院冰箱、电视机、录像机、家庭影院 家庭自动化蓝图：家庭自动化蓝图： 2015-9-623 传感器在机器人上的应用传感器在机器人上的应用 2015-9-624 在劳动强度大或危险作业的场所，已逐步使用机器人 取代人的工作。 一些高速度、高精度的工作，由机器人来承担也是非 常合适的。 要使机器人和人的功能更为接近，这就要给机器人安 装视觉传感

10、器和触觉传感器，使机器人通过视觉对物 体进行识别和检测，通过触觉对物体产生压觉、力 觉、滑动感觉和重量感觉。 传感器在机器人上的应用传感器在机器人上的应用 25 传感器在机器人上的应用传感器在机器人上的应用 单能机器人：单能机器人： 生产用的自动机械式（加工、组装、检验）生产用的自动机械式（加工、组装、检验） 检测臂的位置和角度传感器检测臂的位置和角度传感器 红旗轿车焊装生产线红旗轿车焊装生产线 隧道凿岩机器人隧道凿岩机器人 26 智能机器人：判断能力智能机器人：判断能力 视觉传感器、触觉传感器视觉传感器、触觉传感器 足球机器人足球机器人 迎宾机器人迎宾机器人 27 泰坦尼克泰坦尼克中用于水下

11、探测的中用于水下探测的“邓肯邓肯”号机器人号机器人 28 2003 2003年年9 9月，全球现场直播埃及金字塔世界最古老石棺的考古挖掘进程，月，全球现场直播埃及金字塔世界最古老石棺的考古挖掘进程， 可能揭开古埃及金字塔内部结构之谜。可能揭开古埃及金字塔内部结构之谜。 “ “不论是谁骚扰不论是谁骚扰 了法老的安宁，死了法老的安宁，死 神之翼将在它的头神之翼将在它的头 上降临。上降临。” 小机器人挑战法老咒语，代替科小机器人挑战法老咒语，代替科 学家勇探胡夫金字塔内部秘道。学家勇探胡夫金字塔内部秘道。 “ “金字塔漫游者金字塔漫游者”，511511，地面探测，地面探测 雷达、超声波传感器（测石头

12、厚度雷达、超声波传感器（测石头厚度 ）。）。 2015-9-629 传感器在医学上的应用 可以对人体的表面和内部 温度、血压、腔内压力、 血液及呼吸流量、肿瘤、 血液的分析、脉搏及心 音、心脑电波等进行高难 度的诊断 在早期诊断、早期治疗、 远距离诊断及人工器官的 研制等广泛的范围内发挥 作用 2015-9-630 传感器与环境保护 2015-9-631 传感器与环境保护 环球的大气污染、水质污浊及噪声已严重地 破坏了地球的生态平衡和我们赖以生存的环 境 为保护环境，利用传感器制成的各种环境监 测仪器正在发挥着积极的作用。 32 环境监测仪器环境监测仪器 2015-9-633 传感器与航空及航

13、天 使用传感器进行速 度、加速度和飞行距 离的测量。 n飞行的方向，飞行姿 态、飞行环境、飞行器 本身的状态及内部设备 的监控也都要通过传感 器进行检测。 2015-9-634 传感器与遥感技术 从飞机、人造卫星、 宇宙飞船及船舶上对 远距离的广大区域的 被测物体及其状态进 行大规模探测的一门 技术。 图为在卫星上通过遥 感技术拍摄的美国空 军基地。 35 传感器与遥感技术传感器与遥感技术 飞机及航天飞行器：近紫外线、可见光、飞机及航天飞行器：近紫外线、可见光、 远红外线、微波远红外线、微波 船舶：超声波传感器船舶：超声波传感器 微波微波 红外接收传感器红外接收传感器 红外线分布差异红外线分布

14、差异 矿藏埋藏地区矿藏埋藏地区 地地 面面 36 传感器在军事技术领域的应用传感器在军事技术领域的应用 美国高级将领与著名学者访谈录美国高级将领与著名学者访谈录陈伯江陈伯江 “ “信息时代的军事革命信息时代的军事革命” 美国参联会副主席欧文斯上将美国参联会副主席欧文斯上将 “ “改变那种认为军事力量主要是军舰、坦克和飞改变那种认为军事力量主要是军舰、坦克和飞 机的概念，把我们的注意力放在思考信息和电信技术所机的概念，把我们的注意力放在思考信息和电信技术所 能提供的军事力量上来。这场军事革命标志着一种转变能提供的军事力量上来。这场军事革命标志着一种转变 ，即从重视军舰、坦克和飞机，转为重视诸如传感器这，即从重视军舰、坦克和飞机，转为重视诸如传感器这 类东西的作用。类东西的作用。” “ “陆军、海军、空军都将只不过是陆军、海军、空军都将只不过是 历史的产物历史的产物你也许将成立一个把你也许将成立一个把 所有的传感器放在一起的军种（可称所有的传感器放在一起的军种（可称 之为传感器军）用于观察战场之为传感器军）用于观察战场”