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1、1一、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器系机器系 统统Sensor、Transducer“ “机电五官机电五官” ”2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
2、 精度：精度：0.1% 0.01%0.1% 0.01% 可靠度：可靠度：8 9 8 9 级级3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 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11111155551101101031034747 36365959818161
3、6127277878343431 31 31314747111111707076769393616126262121242420201414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。二、主要应用二、主要应用4例例0-10-1：化工产品自动生产过程化工产品自动生产过程1 1、自动检测与自动控制系统、自动检测与自动控制系统石油、化工、电力、钢铁、机械等加工工业石油、化工、电力、钢铁、机械等加工工业设备推动力设备推动力液体或气体液体或气体检测压力或压强检测压力或压强进料进料自动称重自动称重按比例混合按比例混合反应容器内反应容器内液体液体成品成品半
4、成品半成品在生产线上传输在生产线上传输自动控制传输速度自动控制传输速度自动控制容器液位自动控制容器液位测定容器中的压力体积测定容器中的压力体积自动称重自动称重 分装计数分装计数52 2、汽车与传感器、汽车与传感器传统：行驶速度、距离、发动机旋转速度、燃料剩余量传统：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、防抱安全：安全气囊系统、防盗装置、防滑控制系统、防抱死装置、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673 3、传感器与家用电器、传感器与
5、家用电器自动电饭锅、吸尘器、空调器、电子热水器、风干器自动电饭锅、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、电冰、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：85 5、传感器在医疗及人体医学上的应用、传感器在医疗及人体医学上的应用医用电子学医用电子学医用传感器：人体内部温度、血液医用传感器：人体内部温度、血液 、呼吸流量、呼吸流量、 肿瘤、心音、肿瘤、心音、 腔内腔内 压力、心脑电波压力、心脑电波6 6、传感器与航空及航天、传感器与航空及航天飞行器：控制在预定轨道上飞行
6、器：控制在预定轨道上速度、加速度、飞行距离测量速度、加速度、飞行距离测量陀螺仪、阳光传感器、星光传感器、地磁传感器陀螺仪、阳光传感器、星光传感器、地磁传感器周围环境、内部设备监控、本身状态周围环境、内部设备监控、本身状态9温湿度、露点探头、温湿度、露点探头、COCO2 2探头、大气压力传感器探头、大气压力传感器湿度传感器湿度传感器湿度传感器湿度传感器 109 9、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
7、那种认为军事力量主要是军舰、坦克和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飞机的概念，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，即从重视军舰、坦克和飞机，转为重着一种转变，即从重视军舰、坦克和飞机，转为重 视诸如传感器这类东西的作用。视诸如传感器这类东西的作用。” ”11三、地位及发展状况三、地位及发展状况传感器是信息采集系统的首要部件，计算机的传感器是信息采集系统的首要部件，计算机的“ “五五 官官” ”，如果没有传感器对原始信息进行精确、可靠，如果没有传
8、感器对原始信息进行精确、可靠 的捕获和转换，一切测量和控制都是不可能实现的的捕获和转换，一切测量和控制都是不可能实现的 。1 1、现代测量与自动控制的首要环节、现代测量与自动控制的首要环节2 2、衡量国家综合实力的重要标志、衡量国家综合实力的重要标志传感器与传感器技术的发展水平是衡量一个国传感器与传感器技术的发展水平是衡量一个国 家综合实力的重要标志，也是判断一个国家科学技家综合实力的重要标志，也是判断一个国家科学技 术现代化程度与生产水平高低的重要依据。术现代化程度与生产水平高低的重要依据。123 3、现代信息产业的三大支柱、现代信息产业的三大支柱通讯技术、计算机技术、传感器技术通讯技术、计
9、算机技术、传感器技术既是现代信息产业的源头，又是信息社会赖以存在既是现代信息产业的源头，又是信息社会赖以存在 和发展的物质与技术基础。和发展的物质与技术基础。如果没有高度保真和性能可靠的传感器，没有先进如果没有高度保真和性能可靠的传感器，没有先进 的传感器技术，信息的准确获得与精密检测就成了的传感器技术，信息的准确获得与精密检测就成了 一句空话，通讯技术和计算机技术也就成了无源之一句空话，通讯技术和计算机技术也就成了无源之 水，无本之木，现代测量与自动化技术随之变成水水，无本之木，现代测量与自动化技术随之变成水 中之月、镜中之花。中之月、镜中之花。134 4、各国政府高度重视、各国政府高度重视
10、日本科学技术厅把传感器技术列为六大核心技术（计算日本科学技术厅把传感器技术列为六大核心技术（计算 机、通讯、激光、半导体、超导和传感器）之一。日本机、通讯、激光、半导体、超导和传感器）之一。日本 政府还在政府还在2121世纪技术预测中将传感器列为首位。世纪技术预测中将传感器列为首位。美国白宫将美国白宫将“ “传感器及信号处理传感器及信号处理” ”列为对国家安全和经济列为对国家安全和经济 发展有重要影响的关键技术之一。发展有重要影响的关键技术之一。西欧各国在制定西欧各国在制定“ “尤里卡尤里卡” ”发展计划中，把传感器技术作发展计划中，把传感器技术作 为优先发展的重点技术。为优先发展的重点技术。
11、我国政府在我国政府在“ “863863计划计划” ”及重点科技攻关项目中，均把传及重点科技攻关项目中，均把传 感器列在重要位置。感器列在重要位置。14四、发展方向四、发展方向新理论的探讨、新技术的应用、新材料和新工艺的研究新理论的探讨、新技术的应用、新材料和新工艺的研究2 2、确保传感器的可靠性，确保传感器的可靠性，延长其使用寿命延长其使用寿命1 1、努力实现传感器的新特性努力实现传感器的新特性检测范围宽、高灵敏度、高精度、响应速度快检测范围宽、高灵敏度、高精度、响应速度快 、 互换性好互换性好3 3、提高集成化和功能化程度提高集成化和功能化程度信息处理功能一体化：敏感元件、电路、执行机构信息
12、处理功能一体化：敏感元件、电路、执行机构传感器功能和信息处理功能一体化传感器功能和信息处理功能一体化154 4、微型化微型化微机电系统微机电系统 MEMSMEMS（MicroelectroMicroelectro-mechanical System-mechanical System ）轮廓尺寸在轮廓尺寸在毫米毫米量级、元件尺寸在量级、元件尺寸在微米微米量级、量级、可运动的微型机电装置。可运动的微型机电装置。微型集成传感器：力、压力、加速度、化学传感器微型集成传感器：力、压力、加速度、化学传感器集成电路：微型的齿轮、电机、泵、阀门、集成电路：微型的齿轮、电机、泵、阀门、悬臂梁、光学镜片悬臂梁、
13、光学镜片 执行机构执行机构 借助集成电路的制造技术来制造机械装置借助集成电路的制造技术来制造机械装置165 5、新型功能材料的开发、新型功能材料的开发各种新型传感器孕育在新材料之中各种新型传感器孕育在新材料之中半导体材料和新工艺的发展：半导体传感器半导体材料和新工艺的发展：半导体传感器压电半导体材料发展：压电集成传感器压电半导体材料发展：压电集成传感器高分子压电薄膜的出现：机器人触觉传感器高分子压电薄膜的出现：机器人触觉传感器本专业:生产过程自动控制、新产品研发、技术革新。实验仪器制做、演示仪器制做、结合实践教学。17五、课程及教材五、课程及教材2 2、关于教材、关于教材参考书及资料参考书及资料1 1、课程特点：理论性、综合性、实践性很强的学科、课程特点：理论性、综合性、实践性很强的学科内容离散内容离散知识密集程度高，和其知识密集程度高，和其 它学科联系紧密它学科联系紧密与实践结合紧密与实践结合紧密重点：掌握典型传感器的基本原理、误差等基本 研究方法,对于后续电路,只做简单介绍为考查课 作业30% 测验40% 实验 20% 出勤10%本课程安排在物理、电工电子后进行18
