《传感器及应用第1章绪论课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《传感器及应用第1章绪论课件（78页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2020/9/14,07传感器第1章,1,2007年传感器技术讲课安排,讲课总学时32。 讲课时间：周1第5、6节，周4第1、2节 讲课地点：二教203，二教103 教师 陶伯万 办公室：微固楼（229） 电 话：83202140（办） 13060074871 电子邮件：,2020/9/14,07传感器第1章,2,课程任务： 介绍传感器的一般特性，工作原理，不同传感器的特点及应用 目前传感器的水平及发展动态 教材： 李科杰.现代传感器技术. 北京:电子工业出版社 2005 主要参考资料 王化祥,张淑英. 传感器原理及应用. 天津:天津大学出版社 1999 刘迎春,叶湘. 传感器原理.设计与应用
2、. 长沙:国防科技大学出版社 2002 课件,2020/9/14,07传感器第1章,3,讲课内容初步安排,第1章 绪论 第2章 传感器基础理论 第4章 电位器、电感及电容式传感器 第5章 应变式传感器 第6章 压电式传感器 第7章 压阻式传感器 第8章 气敏、湿敏传感器,2020/9/14,07传感器第1章,4,第9章 热学量传感器 第10章 光学传感器 第11章 光纤传感器 第12章 磁传感器,2020/9/14,07传感器第1章,5,考核方式,平时成绩：作业、出勤情况、课堂提问等。 期未考试：考试形式为闭卷，120分钟。 成绩构成 平时成绩：30%（作业，出勤，回答课堂提问等） 期未考试：
3、 70%,2020/9/14,07传感器第1章,6,2007传感器,第1章 绪论,2020/9/14,07传感器第1章,7,1.1传感器及其内涵 1.1.1传感器的定义 能感受（或响应）规定的被测量，并按照一定规律转换成可用信号输出的器件或装制，称传感器(sensors)。 能够完成被测的非电量、并转化为有确定对应关系的电量输出的装置称传感器(sensors)。 传感器通常也称换能器(transducer)或探测器(detector)。,2020/9/14,07传感器第1章,8,传感器又称电五官。 传感器能感觉和检测到人类无法感觉或检测的信息。 传感器输出的信号有不同形式：如电压、电流、频率、
4、脉冲等。 以满足信息的传输、处理、记录、显示和控制等要求。 目前传感器的输出信号主要是电信号，随着光电子技术的发展，传感器将来输出的量可能为光学量信号。,2020/9/14,07传感器第1章,9,传感器的作用,是电子器件 将外界的被测量转换成电(光)信号,传感器,外界非电量,光电量,电、磁、声、光、热、力、速度、位移、 化学、生物,电压、电流、电荷、电阻、电容、 光频、,2020/9/14,07传感器第1章,10,1.1.2传感器的组成,有四部分组成： 1.敏感元件 主要功能、是感受被测量的变化，同时将被测量变换成易于转换成电量的某一中间变量。 如膜片式压力传感器，它的敏感元件是一个弹性膜片，
5、其作用是将压力信号转变为膜片的变形，为下一步电信号的输出做准备。,2020/9/14,07传感器第1章,11,2. 转换元件,将敏感元件输出的中间非电量转换为可以被传感器利用的电量；主要是利用某些物理的、化学的或生物的效应等来达到这一目的。 如膜片式压力传感器的转换元件，利用电阻应变效应，也就是将金属导体或半导体的电阻随着它所受机械变形的大小而发生变化的原理，将弹性膜片的变形转换为电阻值的变化。,2020/9/14,07传感器第1章,12,3.测量电路,转换元件输出的电量常常难以直接进行显示、记录和处理，需要将其进一步变换成可直接利用的电信号，完成这一功能的是测量电路。 应变式压力传感器中的测
6、量电路是桥式电路，它可以将应变片输出的电阻值转换成一个电压信号，经放大后即可推动记录装置和显示仪表的工作。,2020/9/14,07传感器第1章,13,4.辅助电源,有些传感器除电路电源外，还需一辅助电源提供给信号。 以上4部分的联系如图1 所示,2020/9/14,07传感器第1章,14,1.1.3传感器的分类,在大量的科学研究或生产过程中，需要测量各种物理量和化学量， 例如:位移、速度、加速度、压力、温度、流量等等。 为了精确测量各种非电量，常需要采用电测技术。 在非电量的电测技术中，应用的传感器种类极多，不胜枚举。通常可按下列几种方法分类:,2020/9/14,07传感器第1章,15,1
7、.结构型与物性型 结构性：利用敏感元件自身体积、形状、几何尺寸等的变化来实现信息获取。 如应变片和电位器、电容器型等传感器。 物性型：利用敏感元件自身特性（载流子浓度、迁移率、电子得失等）受 外界因素而变化，以实现获取信息。 如热敏电阻、光电二极管、生物传感器等。,2020/9/14,07传感器第1章,16,2. 按能量关系、物理现象等分类 如物理传感器和化学传感器。 光敏电阻、热敏电阻等为物理传感器； 气敏传感器、湿敏传感器和生物传感器为化学传感器。 3.根据工作原理分类 传感器以工作原理命名。 如应变式、电容式、电感式、热电式、光电传感器等。,2020/9/14,07传感器第1章,17,4
8、.按被测量方式分类,生物量； 物理量； 化学量。 如书P8图1.4所示。,2020/9/14,07传感器第1章,18,2020/9/14,07传感器第1章,19,5.按输出信号分类 可分为模拟式传感器和数字式传感器； 输出量为模拟量则称为模拟式传感器; 输出量为数字式则称为数字式传感器。 目前大部分传感器都是模拟式的。,2020/9/14,07传感器第1章,20,1.2信息社会中传感器的应用,1.2.1信息社会中的传感器 现代信息技术的三大基础是信息的采集、传输和处理技术， 即传感器技术、通讯技术和计算机技术。它们构成了信息技术系统。 信息采集系统的主要元器件是传感器，通常它置于系统的最前端。
9、,2020/9/14,07传感器第1章,21,传感器获取信息与人获取信息的比较 传感器的重要性还表现在它应用的广泛性。 例如在自动化的生产中，用各种传感器监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在最佳状态，产品达到最好的质量。,2020/9/14,07传感器第1章,22,在美、日等发达国家，传感器倍受重视，而且将传感器列为尖端技术。 最近30年，发达国家对传感器在信息社会中的作用有了新的认识和评价。 俄国的“军事航天”计划将传感器列为重点，日本把传感器技术列为十大技术之首。 我国的“八五”规划以后，每次规划都将传感器技术列为重点发展的新技术。,2020/9/14,07传感器第1章,23,1.
10、2.2传感器的应用,在信息社会中各种信息的获取、处理与控制都离不开传感器与传感器技术。 有人认为：征服了传感器就等于征服了科学技术。 近20年来传感器已经在各个领域得到了广泛的应用。 已大大改变了20世纪60年代的发达的大脑（计算机技术）和落后的五官（传感器）状态。,2020/9/14,07传感器第1章,24,1.传感器的主要应用领域,航空航天,工业农业,交通运输,医学卫生,2020/9/14,07传感器第1章,25,在电力、冶金、石化、化工等流程工业中，通常建立24小时在线监测系统，这类任务只有传感器完成。,2.工业上的应用,2020/9/14,07传感器第1章,26,石化企业输油管道、储油
11、罐等压力容器的破损和泄露检测也需要用传感器。,2020/9/14,07传感器第1章,27,传感器在汽车行业中的应用,在汽车电子产品中，传感器作为汽车电子控制系统的信息源，是汽车电子控制系统的关键，传感器技术的高低决定了汽车是否能实现真正的安全、舒适和智能化。 目前，普通汽车上大约安装有几十到近百只传感器，豪华轿车上有的多达200只。 据市场数据预测，2005年，全世界汽车产量将达到5400万辆，汽车用电子产品的市场将达到209亿美元，而传感器的市场规模将达到84.5亿美元，并以6.5%的速度增长。,2020/9/14,07传感器第1章,28,车身用传感器如表1所示。 发动机上的传感器主要包括:
12、爆震传感器、曲轴位置和转速传感器;,电喷：压力传感器、空气流量传感器、氧传感器、节气门位置、气体浓度传感器; 冷却循环系统：温度传感器。,2020/9/14,07传感器第1章,29,2020/9/14,07传感器第1章,30,高压电网中应用,2020/9/14,07传感器第1章,31,3.传感器在日常生活中的应用,（1）家庭与办公自动化 在家电产品和办公自动化产品设计中，人们大量的应用了传感器和测试技术来提高产品性能和质量。,全自动洗衣机中的传感器：重量、衣质、水温、水质、透光率光、(洗净度)、 液位、电阻(衣物烘干检测)等多种传感器。,2020/9/14,07传感器第1章,32,指纹传感器,
13、透光率传感器,2020/9/14,07传感器第1章,33,(2)楼宇控制与安全防护,为使建筑物成为安全、健康、舒适、温馨的生活、工作环境，并能保证系统运行的经济性和管理的智能化。在楼宇中应用了许多测试技术，如闯入监测、空气监测、温度监测、电梯运行状况。,2020/9/14,07传感器第1章,34,上图为一个楼宇自动化系统。分为：电源管理、安全监测、照明控制、空调控制、停车管理、水/废水管理和电梯监控。 有下列的传感器：,烟雾传感器,亮度传感器,红外人体探测器,2020/9/14,07传感器第1章,35,鼠标:光电位移传感器,摄象头:CCD传感器,声位笔:超声波传感器,麦克风:电容传声器,声卡:
14、A/D卡 + D/A卡,软驱:速度,位置伺服,（3）PC机中的传感器,2020/9/14,07传感器第1章,36,3. 传感器在军事方面的应用,在航空航天技术领域，各种航天器上都配备多种检测与控制系统，传感器能准确地测量出航天器的飞行参数、姿态和发动机工作状态的各个物理量，将其传送给各自动控制系统，并进行自动调节，使航天器按人们预先设计的轨道正常运行。 随着武器装备现代化的进一步发展，传感器在军事上的应用日趋重要，尤其表现在海军和空军的武器装备上。,2020/9/14,07传感器第1章,37,2020/9/14,07传感器第1章,38,在当代高技术战争中迫切要求研制新一代特殊品种、规格的传感器
15、: (1) 特殊品种传感器:例如检测弹头再入时受到气动磨擦加热时的烧蚀传感器;测量导弹、卫星及运载器的气动加热的热流传感器;航天用的前视红外传感器、红外焦平面阵列;精密制导用的红外制导传感器等; (2) 特殊规格传感器:例如检测聚热介质的高温传感器和暴冷介质的低温传感器;低量程和大量程的振动、加速度传感器;大量程压力传感器; (3) 新型传感器:例如微型传感器: (如重量小于1g、功耗为几毫瓦的传感器) ;诊断传感器;军用机器人用的智能传感器;三维视觉传感器;模糊传感器;高准确度图像传感器;超导传感器;红外CMT 凝视阵列及CMT 凝视焦平面阵列;高准确度光纤陀螺等。,2020/9/14,07
16、传感器第1章,39,2020/9/14,07传感器第1章,40,2020/9/14,07传感器第1章,41,2020/9/14,07传感器第1章,42,2020/9/14,07传感器第1章,43,2020/9/14,07传感器第1章,44,2020/9/14,07传感器第1章,45,2020/9/14,07传感器第1章,46,下面对传感器在陆军方面侦察用的地面传感器系统作简要介绍。 地面传感器是指能对地面目标运动所引起的电磁、声波、地面震动和红外辐射等物理量的变化进行探测，并转化成电信号的设备。.通常由探测器、信号处理系统、发射机、电源和接收系统4部分组成。 其工作过程是:由探测器接收运动目标所产生的地面震动波、声响、红外辐射、电磁能等，并将其转变成电信号，由信号处理电路放大和处理，送入发射机进行调制后发射出去，再由接收系统解调后识别和发现目标。,2020/9/14,07传感器第1章,47,地面传感器是20世纪60年代出现并投人战场使用的一种辅助性战术侦察器材。其特点是结构简单、便于携带、易于埋伏和伪装。
