传感器的基本知识

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第1章 传感器的基本知识
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；没有传感器就没有现代科学技术的 迅速发展。
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。
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第1章 传感器的基本知识
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。
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第1章 传感器的基本知识
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 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。
量等； ③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； ④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。
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第1章 传感器的基本知识
1.5.2 传感器的组成
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
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第1章 传感器的基本知识
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。
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第1章 传感器的基本知识
常娥一号
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第1章 传感器的基本知识
常娥一号
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第1章 传感器的基本知识
与发动机配套使用的各种传感器
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第1章 传感器的基本知识
1.5 传感器的定义与组成
1.3.1 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： ①传感器是测量装置，能完成测量任务； ②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
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第1章 传感器的基本知识
1、测试是科学研究的基 础
电子天平的精度 可达十万分之一 克。
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第1章 传感器的基本知识
2、传感器是实现测试的首要环 节
汽车称重系统
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第1章 传感器的基本知识
3、国防和高科技的发展离不开传感器与
测试技术
也就是在稳态状态下sinxt特性73传感器1009509070707图110输入输出间的关系图111频率响应特性曲线带宽频率传感器在对数幅频特性曲线上幅值衰减所对应的频率范围3db工作频带当传感器幅值误差为5或10时其增益保持在一定值内的频率范围跟随角二阶传感器系统无阻尼自然振荡频率固有频率返回本章目录74传感器的定义能感受或响应觃定的被测量幵按照一定的觃律转换成可用输出信号的器件或装置敏感元件转换元件转换电路电源按传感器工作原理分类传感器的分类传感器代号的标记方法按被测物理量分类传感器命名法的构成由主题词及四级修饰语构成
火星车
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第1章 传感器的基本知识
传感器在机器人
身上的分布
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第1章 传感器的基本知识
能踢球的机器人
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第1章 传感器的基本知识
军事机器人
我国引进的 排爆机器人
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进攻型机器人
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第1章 传感器的基本知识
4、工程技术领域必须依靠传感器与测试技术
转换的某一物理量的元件。
被测非电量
敏感元件
转换元件
转换电路
转换 元件
电量
将敏感元件感受
或响应的被测量 把转换元件输出
电源
转换成适于传输
的电信号变换为 便于处理、显示、
并不或是测所量有的的电传信感号器必须记录包、括控敏制感和元传件和转换元件。
如果敏感元件直接输出的输的是可电用量电，信它号就同时兼为转换元件
传感器是获取自然或生产中信息的关键器件，是现代 信息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。
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第1章 传感器的基本知识
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。
[6]21IC中国电子网
[7]传感器资讯网
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第1章 传感器的基本知识
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
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第1章 传感器的基本知识
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
电感传感器 应变传感器
电容传感器
压电传感器 磁电传感器
检测电路
热电传感器
基础知识
定义、分类 发展趋势 选用原则 一般特性
现代检测系统
传感器 测试技术
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第1章 传感器的基本知识
参考网站
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第1章 传感器的基本知识
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
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第1章 传感器的基本知识
大型的石油化工厂需要6千台传感器和检测仪表
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第1章 传感器的基本知识 一部现代化汽车需要90多只传感器
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
敏感 元件
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。
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第1章 传感器的基本知识
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，才能完成信号的检测，这样便形成 了测量系统。
机械手在汽车加工中的应用
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第1章 传感器的基本知识
激光焊接机械手（参考上海大众汽车有限公司资料）
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第1章 传感器的基本知识
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。
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第1章 传感器的基本知识
主要内容
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
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第1章 传感器的基本知识
1.1 传感器的作用与地位
曲轴位置传感器
进气压力、 温度传感器
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进气压力 传感器
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第1章 传感器的基本知识
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第1章 传感器的基本知识
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。
测试系统在发电厂的应用
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第1章 传感器的基本知识Байду номын сангаас
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第1章 传感器的基本知识
粮食温湿度测控系统实例
上位机（内插CAN通信卡） CAN总线
智能分机 温度分线器 湿度分线器 通风控制器
测温电缆 测湿探头 通风机械
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第1章 传感器的基本知识
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。
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第1章 传感器的基本知识
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。
测试技术在飞行器中的应用
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第1章 传感器的基本知识
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
2019/121/125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。
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第1章 传感器的基本知识
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• 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 。
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第1章 传感器的基本知识
“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、γ／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。
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第1章 传感器的基本知识
3、国防和高科技的发展离不开传感器与测试技术
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第1章 传感器的基本知识
• 美国宇航员阿姆斯 特朗在月球表面留
下右脚脚印。
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第1章 传感器的基本知识
• 2007年，10月24日，嫦娥一号发射成功。
• 11月5日，进入环月轨道，成为我国首颗探月卫星。11月22 日，传回首张月面图像。
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第1章 传感器的基本知识
[1]传感器课程
[2]仪表技术与传感器
[3]传感器世界
[4]中国传感器
[5]传感器技术
世界是由物质组成的，各种事物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。
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。
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第1章 传感器的基本知识
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。
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”。
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第1章 传感器的基本知识
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第1章 传感器的基本知识
• 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。
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工件磨削过程
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第1章 传感器的基本知识
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一台复印机需要20多只传感器
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第1章 传感器的基本知识
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；
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第1章 传感器的基本知识
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。