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1、2018/10/20,1,第一章 传感器的基本知识,2018/10/20,2,这门课程特点：“易学易忘”。 学好这门课的方法： 1、认真听课； 2、课后复习 “易学易忘”的特点； 按照“传感器的原理传感器的设计传感器的应用”的思路循序渐进地建立基本思想，列举应用示例。,2018/10/20,3,传感器,测试技术,热电传感器,应变传感器,电感传感器,电容传感器,压电传感器,磁电传感器,检测电路,现代检测系统,课程主要内容,传感器的工作原理、结构、主要参数、检测电路及其典型应用,2018/10/20,4,1传感器课程 http:/ 2仪表技术与传感器 http:/www.i- 3传感器世界 htt
2、p:/ 4中国传感器 http:/ 5传感器技术 http:/www.sensor- 621IC中国电子网 http:/ 7传感器资讯网 http:/,参考网站,2018/10/20,5,学习要点,掌握传感器的概念及组成 熟悉传感器的分类方法 了解传感器的命名方法 掌握传感器的一般特性,2018/10/20,6,1.1 传感器的作用与地位 1.2 传感器的应用与发展 1.3 传感器的定义与组成 1.4 传感器的分类 1.5 传感器的命名及代号 1.6 传感器的基本特性 本章小结 复习思考题,主要内容,返回主目录,2018/10/20,7,1.1 传感器的作用与地位,世界是由物质组成的，各种事物
3、都是物质的不同形态。人们为了从外界获得信息，必须借助于感觉器官。 人的“五官”眼、耳、鼻、舌、皮肤分别具有视、听、嗅、味、触觉等直接感受周围事物变化的功能，人的大脑对“五官”感受到的信息进行加工、处理，从而调节人的行为活动。 人们在研究自然现象、规律以及生产活动中，有时需要对某一事物的存在与否作定性了解，有时需要进行大量的实验测量以确定对象的量值的确切数据，所以单靠人的自身感觉器官的功能是远远不够的，需要借助于某种仪器设备来完成，这种仪器设备就是传感器。传感器是人类“五官”的延伸，是信息采集系统的首要部件。,2018/10/20,8,电量和非电量,表征物质特性及运动形式的参数很多，根据物质的电
4、特性，可分为电量和非电量两类。 电量一般是指物理学中的电学量，例如电压、电流、电阻、电容及电感等； 非电量则是指除电量之外的一些参数，例如压力、流量、尺寸、位移量、重量、力、速度、加速度、转速、温度、浓度及酸碱度等等。 人类为了认识物质及事物的本质，需要对物质特性进行测量，其中大多数是对非电量的测量。,2018/10/20,9,传感器的作用,非电量不能直接使用一般的电工仪表和电子仪器进行测量，因为一般的电工仪表和电子仪器只能测量电量，要求输入的信号为电信号。 非电量需要转化成与其有一定关系的电量，再进行测量，实现这种转换技术的器件就是传感器。 传感器是获取自然或生产中信息的关键器件，是现代信息
5、系统和各种装备不可缺少的信息采集工具。采用传感器技术的非电量电测方法，就是目前应用最广泛的测量技术。,2018/10/20,10,传感器的地位,随着科学技术的发展，传感器技术、通信技术和计算机技术构成了现代信息产业的三大支柱产业，分别充当信息系统的“感官”、“神经”和“大脑”，他们构成了一个完整的自动检测系统。 在利用信息的过程中，首先要解决的问题就是获取可靠、准确信息， 所以传感器精度的高低直接影响计算机控制系统的精度，可以说没有性能优良的传感器，就没有现代化技术的发展。,返回本章目录,2018/10/20,11,1.2 传感器的应用与发展,传感器几乎渗透到所有的技术领域。如工业生产、宇宙开
6、发、海洋探索、环境保护、资源利用、医学诊断、生物工程、文物保护等等广泛领域，并逐渐深入到人们的生活中。 在机器人的技术发展中，传感器采用与否及采用数量的多少是衡量机器人是否具有智能的标志，现代智能机器人因为采用了大量的、性能更好的、功能更强的、集成度更高的传感器，才使得其具有自我诊断、自我补偿、自我学习等能力，机器人通过传感器实现类似于人的知觉作用。传感器被称为机器人的“电五官”。,2018/10/20,12,在航空、航天技术领域，仅阿波罗10号飞船就使用了数千个传感器对3295个测量参数进行监测。,2018/10/20,13,常娥一号,2018/10/20,14,常娥一号,2018/10/2
7、0,15,与发动机配套使用的各种传感器,进气压力传感器,曲轴位置传感器,进气压力、温度传感器,2018/10/20,16,2018/10/20,17,2018/10/20,18,2018/10/20,19,在兵器领域中，使用了诸如机械式、压电、电容、电磁、光纤、红外、激光、生物、微波等等传感器，以实现对周围环境的监测与目标定位信息的收集，从而更好的解决了安全、可靠的防卫能力。,2018/10/20,20,在民用工业生产中，传感器也起着至关重要的作用。如一座大型炼钢厂就需要2万多台传感器和检测仪表,炼铁高炉监控与传动系统,2018/10/20,21,大型的石油化工厂需要6千台传感器和检测仪表,2
8、018/10/20,22,一部现代化汽车需要90多只传感器,一台复印机需要20多只传感器,2018/10/20,23,日常生活中的电冰箱、洗衣机、电饭煲、音像设备、电动自行车、空调器、照相机、电热水器、报警器等家用电器都安装了传感器；,2018/10/20,24,在医学上，人体的体温、血压、心脑电波及肿瘤等的准确诊断与监控都需要借助各种传感器来完成。,2018/10/20,25,当今信息时代，随着电子计算机技术的飞速发展，自动检测、自动控制技术显露出非凡的能力，传感器是实现自动检测和自动控制的首要环节。没有传感器对原始信息进行精确可靠的捕获和转换，就没有现代化的自动检测和自动控制系统；没有传感
9、器就没有现代科学技术的迅速发展。 自1980年以来，世界传感器的产值年增长率达15%30%，1985年世界传感器市场的年产值为50亿，1990年为155亿。传感器的发展是如泉涌，不可阻挡，它是衡量一个国家经济发展及现代化程度的重要标志。,2018/10/20,26,1.3 传感器与测试技术的作用,1、测试是科学研究的基础； 2、传感器是实现测试的首要环节； 3、国防和高科技的发展离不开传感器与测试技术； 4、工程技术领域必须依靠传感器与测试技术； 5、现代生活和人类生存离不开传感器与测试技术。,2018/10/20,27,电子天平的精度可达十万分之一克。,1、测试是科学研究的基础,2018/1
10、0/20,28,2、传感器是实现测试的首要环节,汽车称重系统,2018/10/20,29,测试技术在飞行器中的应用,3、国防和高科技的发展离不开传感器与测试技术,2018/10/20,30,月球车,1969年7月20日，美国宇航员尼尔阿姆斯特朗和埃德温奥尔德林乘“阿波罗11号”宇宙飞船首次成功登上月球，实现了人类登上月球的梦想。,2018/10/20,31,美国宇航员奥尔德林站在插在月球表面的美国国旗旁留影 。,2018/10/20,32,美国宇航员阿姆斯特朗在月球表面留下右脚脚印。,2018/10/20,33,2007年，10月24日，嫦娥一号发射成功。11月5日，进入环月轨道，成为我国首颗
11、探月卫星。11月22日，传回首张月面图像。,2018/10/20,34,2018/10/20,35,“嫦娥一号”探月时，身带“七种武器”：CCD立体相机、成像光谱仪、激光高度计、X射线谱仪、微波探测仪、太阳高能粒子探测器、低能离子探测器七类探测仪器完成科学探测目标任务。,2018/10/20,36,火星车,3、国防和高科技的发展离不开传感器与测试技术,2018/10/20,37,传感器在机器人身上的分布,2018/10/20,38,能踢球的机器人,2018/10/20,39,军事机器人,我国引进的排爆机器人,进攻型机器人,2018/10/20,40,4、工程技术领域必须依靠传感器与测试技术,测
12、试系统在发电厂的应用,2018/10/20,41,2018/10/20,42,粮食温湿度测控系统实例,上位机（内插CAN通信卡）,温度分线器,CAN总线,通风机械,测湿探头,测温电缆,智能分机,通风控制器,湿度分线器,2018/10/20,43,机械手在汽车加工中的应用,2018/10/20,44,激光焊接机械手（参考上海大众汽车有限公司资料）,2018/10/20,45,汽车类型繁多，结构比较复杂，大体可分为发动机、底盘和电气设备三大部分，可分成燃料系、点火系、传动系、轿厢系等几个系统，每一部分均安装有许多检测和控制用的传感器。,2018/10/20,46,1.5 传感器的定义与组成,1.3
13、.1 传感器的定义 “能感受（或响应）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”。 这一定义包含了几个方面的含义： 传感器是测量装置，能完成测量任务； 它的输入量是某一被测量，可能是物理量、也可能是化学量、生物量等； 它的输出量是某一物理量，这种量要便于传输、转换、处理和显示等，这就是所谓的“可用信号”的含义； 输出与输入有一定的对应关系，这种关系要有一定的规律。根据字义可以理解传感器为一感二传，即感受信息并传递出去。,2018/10/20,47,被测非电量,电量,敏感元件,转换元件,转换电路,它是直接感受被测量，并输出与被测量构成有确定关系、更易于转换的某一物理量的元件。,
14、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,把转换元件输出的电信号变换为便于处理、显示、记录、控制和传输的可用电信号,敏感元件,转换元件,1.5.2 传感器的组成,并不是所有的传感器必须包括敏感元件和转换元件。 如果敏感元件直接输出的是电量，它就同时兼为转换元件 如果转换元件能直接感受被测量而输出与之成一定关系的电量，它就同时兼为敏感元件。例如压电晶体、热电偶、热敏感电阻及光电器件等。敏感元件与转换元件两者合二为一的传感器是很多的。,返回本章目录,2018/10/20,48,2. 检测系统 是传感技术发展到一定阶段的产物。在工程中，需要有传感器与多台仪器、仪表组合在一起，才能完成
15、信号的检测，这样便形成了测量系统。,2018/10/20,49,工件磨削过程,2018/10/20,50,2018/10/20,51,检测系统原理框图,检测系统 1. 检测系统构成,传感器是感受被测量(一般为非电量)的大小，并输出相对应的可用输出信号(一般为电量)的器件或装置。 变送器将传感器输出的信号变换成便于传输和处理的信号，大多数变送器的输出信号是统一的标准信号(目前多为4mA20mA直流电流)。信号标准是系统各环节之间的通信协议。,信号调理电路将传感器输出的信号进行处理和变换。如对信号进行放大、运算、线性化、模数A/D或数模D/A转换等，使其输出信号便于显示、记录。,2018/10/20,52,四、 测试技术的任务和内容测试技术的任务：测试的基本任务是获取信息。测试技术的内容：测量原理、测量方法、测量系统以及数据处理等4个方面。测量原理：指实现测量所依据的物理、化学、生物等现象及有关定律的总体。测量方法：将测量过程和测量条件等内容称为测量方法。测量系统：指用于特定测量目的，由全套测量仪器和有关的其他设备、软件以及人员所形成的一个系统。 数据处理：指为了一定的目的，按照一定的规则和方法对测试数据进行收集、加工的过程，进而将测试数据所代表的事物的内在规律提炼出来，得到正确的结果。,2018/10/20,53,1.6 传感器与测试技术的作用,
