现代传感技术与系统,第1章,林玉池
现代传感器技术概述ppt课件
传感器的分类（2）
2、从电路供电方式来分， • 有源传感器 可分为： • 有源传感器也叫能量 无源传感器 控制型传感器，在信 息变化过程中，其能 无源传感器也叫能量转换 量需要外部电源供给。 型传感器，主要由能量变 如电阻、电容、电感 换元件构成，它不需要外 部电源。如基于压电效应、 等电路参量传感器和 基于应变电阻效应、 热电效应、光电动势效应 磁阻效应、热阻效应、 构成的传感器都属于无源 传感器。 光电效应、霍尔效应 等的传感器均属于有 源传感器。
按原理分类的传感器
电参量式传感器：电阻式、电感式、电容式传感器。 磁电式传感器：磁电感应式、霍尔式、磁栅式传感器。
压电式传感器：压电式力传感器，压电式加速度传感器，压 电式压力传感器。 光电式传感器：红外式、CCD摄像式、光纤式、激光式传感 器等。 气电式传感器：半导体气体传感器，集成复合型气体传感器。 热电式传感器：热电偶等。 波式传感器：超声波式、微波式传感器。 射线式传感器：核辐射物位计，厚度计，密度计等。 半导体式传感器：半导体温度传感器，半导体湿度传感器等。 其他原理的传感器。
现代传感器技术 概述
基本情况
ห้องสมุดไป่ตู้
课时：64学时，课堂56，实验8 教材： 传感器原理及应用，王雪文 张 志勇 ，北京航空航天大学出版 社 ，2004年03月 传感器原理、设计与应用 ，刘 迎春, 叶湘滨，国防科技大学出 版社，2002（第4版）
传感器概述
一、传感器的定义
二、传感器的分类
三、传感器基础知识 四、传感器的标定 五、现代传感器的发展
传感器静态特性（1）
静态特性：指对于静态的输入信号，传感器
传感器与微处理器接口技术
１ ． ２ 管脚 功 能对 比
＜ ＜上 接 ５ ９页
阻态 ， Ｃ， ， 两端 的 电压 开始 放 电 保持 住输 度慢 ，一般应用在要求精度高而速度 较低 的场 个 讲地址 ，９ ６ １ 个听地 址。 （ ５ ） 一般 适用于
，
入电压的值 。周而复始使 输出电压 跟随输入 电 合 。Ｖ ／ Ｆ 转换式Ａ Ｄ Ｃ在 转换 线性 度、精度 、 压变化。 抗干扰能力和积分输入特性等方面有 独特 的优
用。
图２ － １ ：典型的数据采集 ／ 采样系统 采样 是 以离散 时间 间隔为 基准 对连 续信
号进 行测量。采样器可 以看做一个采样开关只 在 开关闭合的短时间 内允许输入信号通过 。可 以设 想开关的作用相当于用 ｌ 去乘 以信号 ，输 出函数值 等于此刻相应的输入函数值 ，也就是 采样器 的输出函数是一系列的窄脉冲 ，它的包 络与 输入信 号相同。所以 ，采样可 以想象为将 连续信 号变 换为 窄调 幅脉 冲列 的脉 冲调 制过 程 。采样函数具有单位幅度的等时 间间 隔窄脉 冲序列 。两个相邻 脉冲 的时 间间隔 称为采
（ ａ ）旧版器件 内部工作原理
（ ｂ ）新版器件 内部工作原理
图１ ：Ｐ ＷＲ 一 ８ ２ ３ ３ ３内部 工 作 原 理 对 比
一
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
～ １ Ｐ Ｗ Ｒ 一 ８ ２ ３ ３ ３ 改版前后对比
１ ． １ Ｐ Ｗ Ｒ － ８ ２ ３ ３ ３ 内部 工作 原 理 对 比
三相 全桥 电机驱 动模 块具有 体积 小、集 成度高 ，抗干扰性 强、可靠性高 ，外围电路简 单、控制便捷等优点 ，可广 泛的应用在各种 电 机的驱动 电路中。Ｐ ＷＲ一 ８ ２ ３ ３ ３是 美 国 ＤＤＣ公 司出品的一款智能型三相全 桥电机驱动功率模 块 ，模 块 内部三相 桥臂 开关 管选用 了高 性能 的Ｉ ＧＢ Ｔ管 。模块 可采用单 电源供 电方式进行
传感技术与应用
第一章现代信息技术：传感器—采集—感官通信—传输—神经计算机—处理—大脑传感器市场上增长最快的是汽车市场车用传感器分3类：动力系统传感器（市场所占比例最大）、安全管理系统传感器（防撞系统和压力传感器实现侧气囊控制）、车身舒适系统传感器国产传感器缺点：准确度低、分解能力差、信号精度不高、抗干扰性弱传感器定义：能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可输出信号的器件或装置。
敏感元件：直接感受被测量。
转换元件：把敏感元件的输出转换为电路参量。
1.工作机理物理型采用物理效应进行转换化学型采用化学效应进行转换生物型采用生物效应进行转换2.构成原理结构型物性型传感器中元件相对位置变化引起场的变化以物质某种客观性质、物理特性变化实现信号转换3.能量关系能量转换型传感器输出量直接由被测量能量转换而来能量控制型传感器输出量能量由外部能源提供，但受输入量控制基本转换电路：将电路参数转换成电量输出。
常见的温度传感器：热敏电阻、半导体温度传感器、温差电偶。
压力传感器、湿度传感器（主要包括电阻式和电容式两种类别）、光电传感器(光敏二极管和光敏三极管)、霍尔（磁性）传感器、微机电传感器传感器发展趋势1.提高与改善传感器的技术性能：采用线性化技术、差动技术、平均技术、补偿与修正技术、零位法、微差法和闭环技术、屏蔽、隔离与干扰抑制、稳定性处理稳定化处理、集成化和智能化2. 扩展检测范围3. 传感器的集成化、功能化4. 寻找新原理、新材料、新工艺及新功能5.传感器网络：网络的每个节点除配备了一个或多个传感器之外，还装备了一个无线电收发器、一个很小的微控制器和一个能源（电池）。
第二章传感器的特性：输出信号与输入信号的关系传感器分量静态量表现为静态特性，测量动态量表现为动态特性。
传感器静态数学模型用n次多项式来表示，直线拟合的方法：理论拟合、过零旋转拟合、端点连线拟合、端点平移拟合、最小二乘拟合传感器的主要性能指标：1.线性度（输出量与输入量之间的实际测量曲线偏离直线的程度，又称为非线性误差）2.停滞（正反行程中输入输出曲线不重合的程度）3.灵敏度4.重复性（同一方向，连续多次变动时特性曲线不一致的程度）5、分辨力6、稳定性（零点漂移）7、温度稳定性（温度漂移）静态特性的主要性能指标：灵敏度、线性度、重复性、迟滞、分辨力、精确度、量程、稳定性最常用的是采用阶跃输入信号和正弦信号来研究传感器的响应特性第三章电阻式传感器金属电阻应变片的工作原理：电阻应变效应金属应变片的优点：灵敏度高、精确度高；尺寸小、重量轻、简单；测量范围大；适应性强；便于多点测量；频率响应特性好。
现代传感器手册 原理 设计及应用
目录分析
这本书是一本关于现代传感器技术的综合性手册，旨在介绍传感器的基本原 理、设计方法和应用领域。以下是该书的目录分析：
这一章主要介绍了传感器的定义、分类、基本组成和作用，以及传感器技术 的发展历程和应用领域。
这一章主要介绍了传感器的工作原理，包括感应原理、测量原理、转换原理 等。同时，还介绍了传感器的基本参数，如测量范围、灵敏度、分辨率、精度等。
这一章主要介绍了传感器在智能家居中的应用，包括智能照明、智能安防、 智能环境监测等方面的传感器技术。
这一章主要介绍了传感器在医疗健康领域的应用，包括医疗诊断、治疗监测、 健康管理等方面的传感器技术。
这一章主要介绍了传感器在环保领域的应用，包括空气质量监测、水质监测、 噪声监测等方面的传感器技术。
在第一章，本书首先介绍了传感器的基本概念和分类。通过这一章，读者可以理解到传感器是如 何在各种不同的领域中应用的，包括工业自动化、医疗诊断、环境监测、军事侦察等等。这一章 还对传感器的各种类型，如电阻式、电容式、电感式、光电式、热电式等进行了详细的描述。
从第二章开始，本书对各种不同类型的传感器进行了详细的分析和介绍。这些章节不仅详细解释 了每一种传感器的原理，还展示了它们在实际应用中设计方法和注意事项。例如，读者可以了 解到如何设计一个精确的光纤传感器，或者如何利用生物传感器进行环境监测。
这本书不仅提供了对各种传感器的基本原理的深入理解，而且还提供了设计 方法和应用实例。对于那些需要了解现代传感器技术的工程师和技术人员来说， 这本书无疑是一本宝贵的资源。无论是初学者还是专家，都可以从中获得有价值 的信息和启示。
阅读感受
《现代传感器手册：原理、设计及应用》读后感
在科技日新月异的现代社会，传感器作为捕获、转化和处理信息的重要工具， 已经越来越深入到我们的生活和工作中。而《现代传感器手册：原理、设计及应 用》这本书，则为我们提供了全面深入的传感器知识，对于扩展我们的技术视野， 理解这个复杂世界中的信息传递和转化过程有着极大的帮助。
度大学生研究训练计划SRTP申报书.doc
潍坊学院2012年度大学生研究训练计划（SRTP）项目立项申报书项目名称：智能定位跟随购物车学科类别：__________________________项目负责人：郞延君所在学院、年级：信息与控制工程学院填表时间： 2012.03.07项目类别：□文科类□理科类√项目期限：□一年期√□二年期共青团潍坊学院委员会制项目情况简介项目名称智能定位跟随购物车项目类别及期限文科类（）理科类（√），一年期（√）二年期（）关键词（最多五个）智能跟随定位越障驻留项目研究内容摘要（200字以内）进入21世纪以来科技飞速发展，智能化控制将会广泛应用到生活的各个方面，电子产品的发展更能体现技术的不断革新。
本项目设计的智能购物车，其独特的定位和跟随顾客功能将会对现有智能购物车形成一定的挑战，它从理念上改变人们对现有智能购物车的看法。
并且对于大学学习理论的实践有重大意义，同时对未来将会带来巨大经济效益。
项目立项依据（研究意义、国内外研究现状及分析，附主要参考文献目录。
基础研究需结合科学研究发展趋势来论述科学意义；应用研究需结合国民经济和社会发展中迫切需要解决的关键科技问题来论述其应用前景。
300字以内）目前美国最新智能购物车安装了Windows 8平板电脑和感应程序，已经开始在食品超市运行了。
而中国已有3000余辆第二代智能购物车在北京16家物美大卖场和2家沃尔玛山姆店投用。
智能购物车的电子海报、货架点播、自动扫描条形码、自动结账功能，深受消费者欢迎。
当前国内外对于智能化研究层出不穷，方兴未艾。
特别是大型科研机构和重点高校更是花巨资来研究。
随着国家科技不断进步和生活消费水平日的益提高，人们对于智能化的依赖会更加突出，而智能购物车会有更加广阔而美好的发展前景。
鉴于国内外对于智能购物车的定位与跟随尚处初始阶段，因此一旦研究出来，将会使智能购物车以全新的概念展现在世人面前，带来相当大的社会和经济效益。
项目研究中使用的主要参考材料：（含参阅的书籍和论文目录，使用的检索目录）[1]李朝青.单片机原理及接口技术（第三版）[M].北京航空航天大学出版社.2005.1-320[2]曾周末林玉池.现代传感技术与系统(第1版).机械工业出版社.2009.5-109[3]周立功.ARM嵌入式系统基础教程(第2版).北京航空航天大学出版社.2008.1-450[4]刘锦波.电机与拖动.清华大学出版社.2006.1-255[5]魏崇毓.无线通信基础及应用. 西安电子科技大学出版社.2009.1-270项目情况简介研究内容、研究目标以及拟解决的关键问题（此部分为重点阐述内容，700字以内）研究内容：1，传感器的使用。
超声波传感器概述
超声波传感器概述姓名：***学号：*********班级：13级电气（三）班摘要：人能听见声音的频率为20HZ-20KHZ，即为可听声波，20HZ以下的声音称为次声波，超出20KHZ以上的声波为超声波。
超声技术是通过超声波产生、传输及接收的物理过程完成的。
超声波具有聚束、定向及反射、透射等特性。
该技术在国民经济中，对提高产品质量，保障生产和设备安全运作，降低生产成本，提高生产效率具有潜在能力。
因此，我国对超声技术和超声波传感器的研究十分活跃。
参考文献：①《现代传感技术与系统》林玉池、曾周末主编---北京：机械工业出版社2009.6 I版②《工业常用传感器选型指南》曲波、肖胜兵、吕建平编著—北京：清华大学出版社.I版③《生物医学传感技术》（加拿大）Iniewski等著：陈星、刘清君、王平译—北京：机械工业出版社.2014.9一、声波的多普勒效应当声波和观察者（或声波接收器）在连续介质中相对运动是观察者接收到声波频率与声源发生的频率不同，两者靠近时频率升高，远离时频率降低，这种现象称为声音的多普勒效应。
当声源和观测者分别以速度Vs和Vo运动时，并且运动方向在同一条直线上，则观察者接收到的声波频率为f为.f=(V±Vo/-V±Vs)*f1式中，f1为声源振动频率；V为介质中的声速；当观察者向着声源运动时，V o取“+”，反之取“—”；声源向着观察者运动时，Vs取“—”，反之取“+”。
利用声波的多普勒效应可以制成超声波传感器，用以检查人体活动器官（如心脏，血管）的活动等。
二、超声波与超声波传感器2.1超声波的特性超声波是一种频率高于20000赫兹的声波，它的方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远，可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。
在医学、军事、工业、农业上有很多的应用。
超声波因其频率下限大于人的听觉上限而得名。
科学家们将每秒钟振动的次数称为声音的频率，它的单位是赫兹(Hz)。
现代传感技术与系统
现代传感技术与系统在当今科技飞速发展的时代，现代传感技术与系统正以惊人的速度改变着我们的生活和工作方式。
从智能手机中的各种传感器，到工业生产中的自动化检测设备，再到医疗领域的精准诊断工具，传感技术无处不在，为我们提供了丰富的数据和信息，使得我们能够更加智能、高效地应对各种挑战。
那么，什么是现代传感技术呢？简单来说，它是一种能够感知和检测物理世界中各种参数的技术手段。
这些参数可以包括温度、湿度、压力、光线强度、声音、位置、速度、加速度等等。
通过使用各种类型的传感器，将这些物理量转换为电信号或其他可测量的信号，然后经过处理和分析，我们就能够获得有关周围环境和对象的有用信息。
现代传感技术的核心在于传感器的设计和制造。
传感器的种类繁多，常见的有电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、光电传感器、压电传感器、磁电传感器等等。
每种传感器都有其独特的工作原理和适用范围。
例如，电阻式传感器通常用于测量温度和压力，电容式传感器常用于检测位移和湿度，光电传感器则在检测光线和物体位置方面表现出色。
为了提高传感器的性能和精度，现代传感技术不断创新和发展。
一方面，材料科学的进步为传感器的制造提供了更好的选择。
新型的敏感材料，如纳米材料、高分子材料等，具有更高的灵敏度和稳定性，能够显著提升传感器的检测能力。
另一方面，微纳加工技术的应用使得传感器的尺寸越来越小，集成度越来越高。
微机电系统（MEMS）技术就是一个典型的例子，它可以将机械结构和电子元件集成在一个微小的芯片上，实现了传感器的微型化和智能化。
除了传感器本身，传感系统也是现代传感技术的重要组成部分。
一个完整的传感系统通常包括传感器、信号调理电路、数据采集与处理单元以及通信接口等部分。
信号调理电路的作用是对传感器输出的微弱信号进行放大、滤波和转换，使其能够被后续的处理单元所识别和处理。
数据采集与处理单元则负责对调理后的信号进行采集、分析和计算，提取出有用的信息。
通信接口则用于将处理后的信息传输到其他设备或系统，实现数据的共享和交互。
(完整版)现代传感技术与系统课后答案
现代传感技术与系统课后答案第1章绪论1.传感器的基本概念是什么？一般情况下由哪几部分组成？国家标准（GB7665-87）传感器的定义：能够感受规定的被测量并按照一定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。
2.传感器有几种分类形式，各种分类之间有什么不同？共有10种分类形式。
根据传感器的工作机理：基于物理效应、基于化学效应、基于生物效应；传感器的构成原理：结构型与物性型；能量转换情况：能量转换型和能量控制型；根据传感器的工作原理分类：可分为电容式、电感式、电磁式、压电式、热电式、气电式、应变式等；根据传感器使用的敏感材料分类：可分为半导体传感器、光纤传感器、陶瓷传感器、高分子材料传感器、复合材料传感器等；根据传感器输出信号为模拟信号或数字信号：可分为模拟量传感器和数字量（开关量）传感器；根据传感器使用电源与否：可分为有源传感器和无源传感器；根据传感器与被测对象的空间关系：可分为接触式传感器和非接触式传感器；根据与某种高新技术结合而得名的传感器：如集成传感器、智能传感器、机器人传感器、仿生传感器等；根据输入信息分类：可分为位移、速度、加速度、流速、力、压力、振动、温度、湿度、粘度、浓度等。
3.举例说明结构型传感器与物性型传感器的区别。
结构型：利用物理学中场的定律构成的，特点是其工作原理是以传感器中元件相对位置变化引起场的变化为基础，而不是以材料特性变化为基础。
其基本特征是以其结构的部分变化或变化后引起场的变化来反映被测量（力、位移等）的变化。
如电容传感器利用静电场定律研制的结构型传感器。
物性型：利用物质定律构成的,如虎克定律、欧姆定律等。
物质定律是表示物质某种客观性质的法则。
这种法则，大多数是以物质本身的常数形式给出。
这些常数的大小，决定了传感器的主要性能。
因此，物性型传感器的性能随材料的不同而异。
如，光电管利用了外光电效应，压敏传感器是利用半导体的压阻效应。
4.传感器与传感技术概念有什么不同？答：传感器是获取信息的工具。
《现代传感技术》黄元庆第1章
现代传感技术
黄元庆
激光器基本结构与模式
激光器的基本分类 一台激光器一般由工作物质、谐振腔和泵浦源（或激励源） 3部分组成，激光器的分类常从这3部分出发。
按工作物质分类 按谐振腔结构分类 按泵浦源分类 按激光输出模式分类 按激光输出波长分类 按工作运转方式分类
现代传感技术
现代传感技术
黄元庆
1.麦克斯韦方程组
不稳定电磁场的普遍规律可以总结为下面4个微分方程式：
D —— 电感强度； E —— 电场强度； B —— 磁感应强度； H —— 磁场强度； 算符 —— 哈密顿（Hamilton）算 —— D的散度（也记为divD）； 符，x0、y0、z0分别为x、y、z坐标轴的单位矢；
式中
图1- 2 全反射对透入第二介质的消逝波
现代传感技术
黄元庆
光波的合成与干涉
波叠加原理：几个波在相遇点产生的合振动是各个波单独 产生的振动的矢量和。 叠加原理实质上是表示波传播的独立性：每一个波独立地 产生作用，这种作用不因其他波的存在而受到影响。
频率相同、振动方向相同的两光波干涉 两个频率相同、振动方向互相垂直的光波的合成——偏振光 频率相差很小的两个单色光波的合成——拍频与色散
现代传感技术
黄元庆
光波传感技术基本知识
光的电磁场理论
麦克斯韦方程组 电磁场的波动性 平面光波在两的合成与干涉
频率相同、振动方向相同的两光波干涉 两个频率相同、振动方向互相垂直的光波的合成——偏振光 频率相差很小的两个单色光波的合成——拍频与色散
现代传感技术
黄元庆
3.
频率相差很小的两个单色光波的合成
（1）光学拍频 两个振动方向相同，振辐相等而频率相差很小的单色光波的叠加， 结果将产生光学上很有意义的“拍”现象，即拍频现象。
《现代传感器技术》教学大纲范文
《现代传感器技术》教学大纲范文第一篇：《现代传感器技术》教学大纲范文《现代传感器技术》教学大纲一、课程性质、目的和要求现代传感器技术是构成现代信息技术系统的三大主要内容之一，传感器在信息的获取和传输中起着关键作用，对于电子信息专业的学生来说是非常重要的一门学科。
通过本课程的学习，学生应掌握常用传感器的主要种类和基本工作原理、基本特性和测量方法；能够正确合理的选用传感器和设计数据采集系统，具有分析和处理测试结果的初步能力；了解半导体传感器技术的新进展，为后续课程的学习和今后从事研究工作奠定必要的基础。
二、课程内容及学时分配第一章引言（2学时）教学要求：掌握传感器的概念、分类、用途、基本结构；了解传感器的历史、发展趋势；掌握传感器静态特性、动态特性的概念及表示方法；理解动态特性的研究方法。
重点：传感器静态特性、动态特性难点：动态特性及其性能指标第二章应变式传感器（4学时）掌握应变式传感器的工作原理、主要特性，测量电路的设计及计算，温度误差与补偿；理解应变片的主要特性、应用，了解应变片类型，粘贴工艺；了解压阻式传感器原理。
重点：直流电桥的计算难点：温度误差的补偿方法第三章光电式传感器（4学时）掌握光电式传感器工作原理和结构类型，光电式传感器的特点、应用；了解光电耦合器件、光导摄像管、CCD图像传感器的原理和应用。
重点：光电效益、光传感器的特性难点：光电传感器的物理效应第四章光纤传感器（4学时）掌握光纤的基本原理、光纤传感器的基本原理。
了解光纤机械量传感器、光纤热传感器、光纤电磁量传感器、医用光纤传感器、监测大气污染传感器的工作原理及应用。
重点：光纤传感器的基本原理难点：光调制技术第五章变磁阻式传感器（3学时）掌握电感式传感器工作原理、设计原则，差动变压器式传感器工作原理，电动式传感器工作原理；了解差动变压器式传感器的转换电路。
重点：差动变压器式传感器的输出特性难点：螺管形差动变压器基本原理第六章压电传感器（2学时）掌握压电效应及其物理解释，压电元件常用结构形式，测量电路；了解压电材料及主要特性、应用举例；了解声表面波传感器的基本原理；了解超声波传感器、探伤仪，无损检测等原理。
现代传感技术与系统,第1章,林玉池
按能量关系分 类
按敏感材料分 类 按输入量分类
能量转换型（自源型） 能量控制型（外源型）
半导体传感器、光纤传感器、陶 瓷传感器、高分子材料传感器、 复合材料传感器等
传感器输出量直接由被测量能量转换而得 传感器输出量能量由外源供给但受被测输入量控制
以使用的敏感材料命名
位移、压力、温度、流量、气体、 以被测量命名（即按用途分类法） 振动、温度、湿度粘度等
1.3.2
信息技术
信息技术的主体内容和核心： “3C”技术，即信息收集、通 信和计算机(Collection，Communication and Computer)技 术。 传感技术主要包括信息的识别、检测、提取、变换以及某些 信息处理技术，它是人的感官功能的扩展和延仲； 通信技术包含信息的变换、传递、存贮、处理以及某些控制 与调节技术，它是人的信息传输系统(神经系统)功能的扩展 和延长； 计算机技术主要包括信息的存贮、检索、处理、分析、产生 (决策或称指令信息)，以及控制等，它是人的信息处理器官 (大脑)功能的延长。
(1) 信息是一种资源 物质提供各种各样有用的材料；能源提供各种形式 的动力；信息向人们所提供的则是无穷无尽的知识 和智慧。 知识是人类社会实践经验的总结，是人的主观世界 对于客观世界的概括和如实反映。 信息是知识的源泉，信息经过科学的加工，上升为 知识，知识是系统化和优化了的信息，是同类信息 的高度积聚。 信息是决策（在充分掌握信息的基础上根据客观形 势和实际条件，权衡利弊，确定目标和实施战略的 过程）的依据。
根据传感器的能量转换情况
能量控制型是指其变换的能量是由外部电源供给的，而外界的变化（即传感器输入量的变 化）只起到控制的作用。如应变电阻效应、磁阻效应、热阻效应等电桥 能量转换型是由传感器输入量的变化直接引起能量的变化。如热电效应中热电偶、光电池 等。
现代传感技术与系统》课件第三章3-4要点
定的化学物质起催化作用，所以即使含有其他化学物质，也不
会影响测定目标的精度。
使酶固定在膜上的方法有两种：一种是共价键结合（高分
子物和玻璃与酶以共价键的形式结合）的化学方法；另外一种
是物理方法。其中物理方法又分包括法（用骨胶原等高分子物
将酶包在其中）和吸附法（利用纤维素膜吸附酶）。
第三章(3)
智能传感与信息系统
Sensitive Field Effect Transistor,离子敏感场效应晶体管）
的酶传感器也正在开发中。这是一种借助ISFET测定固化酶薄
膜上产生的离子第三的章(3量) 的传感器。 智能传感与信息系统
20
3.3.4 用于分子识别的生物传感器
装在芯片上的生物传感器：
第三章(3)
智能传感与信息系统
第三章(3)
智能传感与信息系统
17
3.3.4 用于分子识别的生物传感器
(7) 酶传感器
酶是蛋白质，可以与特定的化学物质以特别的方式结合在一起 。采用酶有选择地测定各种化学物质的传感器称为酶传感器。例 如测定葡萄糖可以利用下面化学反应式：
葡萄糖 + 02 → 葡萄糖酸内酯 + H2O2 这个反应式中，起催化作用的酶是葡萄糖氧化酶（GOD）。如果
能在目标细胞中分辨相应分子信息的是接收体蛋白质。 • 第一类:与离子通道相关的接收器 • 第二类:与G蛋白相关的接收器构成 • 第三类:包括磷活化酶相关的接收器。
第三章(3)
智能传感与信息系统
2
3.3.4 用于分子识别的生物传感器
要点3: 用于分子辨识的生物传感器设计原理
方式1: 实施面向特定目标的接收器蛋白质的选择
CD式分子识别传感器通过制作一种单分子膜来控制电流。 这种单分子膜与朗缪尔（LB）膜及自身AU电极上的膜等二元细 小充填物十分接近。当有东西进入CD的内孔时，流入电极的电 流就会减少。另外，大脑内含有大量的谷氨酸蛋白质，如果将 其嵌入磷脂质双层膜中，就能够开发出检测灵敏度为30nM的高 灵敏度谷氨酸传感器。
理化生现代传感技术与系统
STIM的存在； l 引线 POWER：N/A逻辑，由NCAP驱动，5伏电源； l 引线 COMMON：N/A逻辑，由NCAP驱动，通用接地信号。
引线在标准中有更详细的定义，关于电源则在后面有进一步讨论。标准没有定义其 联结器，而将其留作一个机动的项目由用户去评判。
第四章
7
第8页/共38页
4.3 智能传感器的标准 IEEE1451.1 器逻辑接口。IEEE1451.2定 义了换能器和NCAP之间的硬 件接口。接口是可供选择的，
如果不要求对换能器的互换 性支持，则只使用1451.1， 如果不要求网络，则IEEE 1451.2也足够了。
第四章
8
第9页/共38页
4.3 智能传感器的标准
目标模型和换能器总线接口。IEEE1451.1把带有原版软件的PC
第四章
5
第6页/共38页
4.3 智能传感器的标准
第四章
6
第7页/共38页
4.3 智能传感器的标准
1、网络应用处理器（NCAP）
NACP包含一个带有嵌入式操作系统和计时能力的处理器。NCAPS的范围可以从带 多通道STIMs扩展支持的简单元素到多端口的复杂设计。在NCAP内功能模块中，有基 本换能器模块、非IEEE1451目标、几个软件程序但只有一个目标NCAP模块。目标的区 分是依据目标的类别ID、类别名称、目标ID、目标标签、目标名称和目标发送地址等 六个指标实现的。
第四章
18
第19页/共38页
4.3 智能传感器的标准
2、换能器电子数据单
TEDS将识别你想了解的关于换能器的重要信息，包含： l 换能器的生产商﹑模型号﹑版本号﹑系列号﹑设备型号﹑换能
现代传感技术与系统教学配套课件作者林玉池曾周末第14章课件下载课件下载
❖ 14.1 智能传感器概述 ❖ 14.2 智能传感器的关键技术 ❖ 14.3 智能传感器系统的总线标准 ❖ 14.4 智能传感器技术新发展
2021/9/7
教材配套课件
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引言
智能传感技术是涉及微机械电子技术、计算机技术、 信号处理技术、传感技术与人工智能技术等多种学科的综 合密集型技术，它能实现传统传感器所不能完成的功能。 智能传感器是21世纪最具代表性的高新科技成果之一。
后来定义 智能传感器是“将一个或多个敏感元件和信号处理器
集成在同一块硅或砷化锌芯片上的装置”； 智能传感器是“一种带微处理机并具有检测、判断、
信息处理、信息记忆、逻辑思维等功能的传感器”。
2021/9/7
教材配套课件
3
14.1.2 智能传感器的结构
前处理
后处理
信
被测量
传 感 器
号 调 理 电
路
微 处 理 器
100
K4Βιβλιοθήκη 定增益(含衰减)档数的设定和确定切 1
2021/9换/7 档的准则，这些都依具教体材配问套课题件而定。
1000
图14-9 自适应量程电路10
14.2.6 电磁兼容性
随着现代电子科学技术向高频、高速、高灵敏度、高安 装密度、高集成度、高可靠性方面发展，电磁兼容性作为智 能传感器的性能指标，受到越来越多的重视。
u(t) 传感器 y(t) 动态校正器 yc(t)
y yc(t)
y(t)
0
t
图14-7 动态校正原理示意图
目前对传感器的特性进行提高的软件方法主要有：
⑴ 将传感器的动态特性用低阶微分方程来表示；
2021/9/7 ⑵ 按传感器的实际特性建教立材补配套偿课环件节。
《现代检测与传感技术》实验指导书
目录实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验.................. 错误！未定义书签。
实验二金属箔式应变片——半桥性能实验.......................... 错误！未定义书签。
实验三金属箔式应变片——全桥性能实验.......................... 错误！未定义书签。
实验四金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较.......... 错误！未定义书签。
实验五金属箔式应变片的温度影响实验.............................. 错误！未定义书签。
实验六直流全桥的应用——电子秤实验.............................. 错误！未定义书签。
实验七移相器实验.................................................................. 错误！未定义书签。
实验八相敏检波器实验.......................................................... 错误！未定义书签。
实验九交流全桥的应用——振动测量实验.......................... 错误！未定义书签。
实验十电容式传感器的位移特性实验.................................. 错误！未定义书签。
实验十一电容传感器动态特性实验.......................................... 错误！未定义书签。
实验十二直流激励时霍尔式传感器的位移特性实验.............. 错误！未定义书签。
实验十三交流激励时霍尔式传感器的位移特性实验.............. 错误！未定义书签。
实验十四霍尔测速实验*............................................................ 错误！未定义书签。
现代传感系统概述资料课件
物流与仓储管理
通过传感器实现物品的位 置、数量、重量等信息的 自动识别和管理，提高仓 储和物流效率。
环境监测
空气质量监测
利用传感器监测空气中的污染物浓度，为环境保护提供数据支持 。
水质监测
通过传感器对水体中的各种指标进行实时监测，确保水质安全。
气象监测
利用传感器收集气象数据，为天气预报、气候变化研究等提供依据 。
无线传感器网络的发展
无线传感器网络技术的进步使得传感器能够实现 远程、实时、动态的数据采集和传输。
3
集成化与智能化趋势
传感器正朝着小型化、集成化和智能化的方向发 展，能够实现多参数、多功能检测，并具备自适 应、自校准等智能功能。成本与可扩展性 Nhomakorabea降低成本
随着技术的进步和规模化生产，现代 传感器的制造成本不断降低，使得更 多的应用领域能够实现传感器的普及 和推广。
交通安全预警
通过传感器监测路面状况、车辆行驶状态等信息，及时发出预警， 降低交通事故风险。
智能停车系统
利用传感器实现车位自动识别、停车位预约等功能，方便车主停车 。
04
CATALOGUE
现代传感系统的发展趋势与挑战
技术创新与进步
1 2
传感器技术不断升级
随着新材料、新工艺和纳米技术的广泛应用，现 代传感器的性能得到显著提升，精度、灵敏度和 稳定性不断提高。
类、预测等功能。
自适应控制
03
通过人工智能技术实现传感系统的自适应控制，以提高系统的
稳定性和响应速度。
03
CATALOGUE
现代传感系统的应用实例
工业自动化
01
02
03
自动化生产控制
通过传感器实时监测生产 过程中的各种参数，如温 度、压力、流量等，实现 自动化控制和优化。
双目视觉飞行目标落地参数测量
第34卷第8期 光电工程V ol.34, No.8 2007年8月Opto-Electronic Engineering Aug, 2007文章编号：1003-501X(2007)08-0063-05双目视觉飞行目标落地参数测量崔彦平1, 2，林玉池1，黄银国1( 1. 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津 300072；2. 河北科技大学机械电子工程学院，河北石家庄 050054 )摘要：采用放置在落弹点区域附近的凝视等待式双目视觉摄像机，高速摄影交汇测量飞行目标的落地参数。
根据不同时刻质心的空间三维坐标，用最小二乘法对目标航迹进行拟合，建立了目标三维空间轨迹的多项式函数，对多项式函数求导得到目标的飞行速度。
针对回转体类飞行目标的特点，根据其在摄像机像面成像的大小，将目标分为三类，对不同目标采用了不同的姿态测量方案，并对测量的误差来源进行了分析，提出了减小测量误差的方法。
实验与理论分析表明，本文采用的速度与姿态测量方法具有精确、稳定等优点。
关键词：双目视觉；参数测量；飞行目标；回转体中图分类号：TP242.6 文献标志码：AMeasuring approach of flying target landing parametersbased on binocular vision modelCUI Yan-ping1, 2，LIN Yu-chi1，HUANG Yin-guo1( 1. State Key Laboratory of Precision Measuring Technology and Instruments, Tianjin University, Tianjin 300072, China;2. School of Mechanical and Electronic Engineering, Hebei Universityof Science and Technology, Shijiazhuang 050054, China )Abstract：The binocular intersection measuring system was set up near the landing area to detect the landing parameters of flying target by high-speed photograph. The polynomial function of target track 3D curve was fitted with the method of least square according to the 3D coordinate of centroid at the different moments, so the flying speed could be obtained by calculating the derivatives of the polynomial function. Based on the characteristic of rotary objects, three measuring methods were proposed to measure the pose according to the imaging size in the camera planes. The measuring error sources were analyzed and the methods to reduce the measuring error were also put forward. Experiments and theoretical analysis prove that the speed and pose measuring methods proposed in paper have the advantages of high accuracy and stability.Key words：binocular vision; parameter measurement; flying target; rotary object引 言在军事、航天等领域，飞行目标落地速度与落地姿态角(俯仰角和偏航角)是评定飞行目标系统性能的重要技术指标。
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1.3 信息、信息技术与传感
1.3.1 信息的概念
信息是比较抽象的，有关信息的概念及其数学模型的研究，还在不断深 入，有关信息的定义也是一个值得进一步探讨的问题。
信息就是信息，不是物质，也不是能量。 ——控制论—动物和机器中的通信与控制问题，N．Wiener，控制论创始人 之一，美国，1948年 信息就是人和外界互相作用的过程中互相交换的内容的名称。 ——人有人的用处，N．Wiener，控制论创始人之一，美国，1948年
1.1.1
传感器的定义
从广义来说，传感器是一种能把物理量或化学量或生物 量等按照一定规律转换为与之有确定对应关系的、便于应 用的某种物理量的器件或装置。它包含以下几层意思：
传感器是测量器件或装置，能完成一定的检测任务； 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。 它的输出量是某种物理量，这种量要便于传输、转换、处理、 显示等等，这种量可以是气、光、电量等，一般情况下是电 量； 输出输入有对应关系，且应有一定的精确度。
1.2 传感技术
小结
传感器是获取信息的工具。传感器技术是关于传感器设计、制造及应用的综合技 术。 传感学科是一门综合性学科，它与物理学、电学、光学、机械学、材料学、计算 机科学等多门学科密切相关。 传感技术涉及传感（检测）原理、传感器件设计、传感器开发和应用的综合技术。 传感技术的含义比传感器更为广泛，它是敏感功能材料科学、传感器技术、微细 加工技术等多学科技术互相交叉渗透而形成的一门新技术学科—传感器工程学。 传感技术是测量技术、半导体技术、计算机技术、信息处理技术、微电子学、光 学、声学、精密机械、仿生学、材料科学等众多学科相互交叉的综合性高新技术 密集型前沿技术之一，与通信技术、计算机技术构成信息产业的三大支柱。
可识别：对于客观存在的信息，人们可以通过自己的感觉器官，或借
助各种仪器设备，来感知、接受信息，并进而识别它。信息的可识别性， 是人类能够认识客观世界的基础。
可转换：信息可以从一种形态转换为另一种形态。如自然信息可转换
为语言、文字和图像等形态，也可以转换成计算机代码及广播、电视等 电信号，而电信号和代码又可以转换成语言、文字、图像等。
根据传感器的能量转换情况
能量控制型是指其变换的能量是由外部电源供给的，而外界的变化（即传感器输入量的变 化）只起到控制的作用。如应变电阻效应、磁阻效应、热阻效应等电桥 能量转换型是由传感器输入量的变化直接引起能量的变化。如热电效应中热电偶、光电池 等。
1.1.3 传感器的分类
分类方法 按基本效应分 类 按构成原理分 类 按作用原理分 类 传感器的类型 物理型、化学型、生物型 结构型 物性型 应变式、电容式、压电式、 热电式等 说 明 (掌握例举） 分别以效应命名为物理、化学、生物传感器 以其转换元件结构参数变化实现信号转换 以其转换元件结构物理特性变化实现信号转换 以传感器对信号转换的作用原理命名
按输出信号分 类
按与某种高新 技术结合
模拟式 数字式
集成传感器、智能传感器、机器 人传感器、仿生传感器等
输出量为模拟信号 输出量为数字信号
按基于的高新技术命名
1.1.3
传感器的分类
根据感知外界信息所依据的基本效应，分成物理、 化学、生物传感器三大类；
思考: 超声波传感器；酶热敏电阻；半导体气敏传感器
按能量关系分 类
按敏感材料分 类 按输入量分类
能量转换型（自源型） 能量控制型（外源型）
半导体传感器、光纤传感器、陶 瓷传感器、高分子材料传感器、 复合材料传感器等
传感器输出量直接由被测量能量转换而得 传感器输出量能量由外源供给但受被测输入量控制
以使用的敏感材料命名
位移、压力、温度、流量、气体、 以被测量命名（即按用途分类法） 振动、温度、湿度粘度等
1.3.3
信息的基本性质
可传输：人与人之间的信息传递依靠语言、表情、动作；社会信息
的传输借助报纸、杂志、广播；工程中的信息则可以借助机械、光、声、 电器件等。
可存储：人用脑神经细胞存贮信息(称作记忆)；计算机用内存储器和
外存储器存储信息；录音机、录相机用磁带存储信息；等等。
1.3.4
信息的基本特征
1.3.1 信息的概念
凡是在一种情况下能减少不确定性的任何事物都叫做信息 （information）。 ——通信的数学理论，C．E．Shannon，信息论奠基人，美国，1948。 把信息定义为人们对事物了解的不确定性的消除或减少。 信息是反映事物的形式、关系和差别的东西。信息是包含于客体间的差 别中，而不是客体本身中。 ——信息论：新的趋势与未决问题，G．Longe，意大利，1975 信息是“事物运动的状态和方式，也就是事物内部结构和外部联系的状 态和方式” ——信息科学原理，钟义信，中国，2002。
1.3.2
信息技术
信息技术是研究信息的获取、传输和处理的技术， 是指有关信息的收集、识别、提取、变换、存贮、 传递、处理、检索、检测、分析和利用等的技术， 是用于管理和处理信息所采用的各种技术的总称。 信息技术主要包括：
（1）感测与识别技术 （2）信息传递技术 （3）信息处理与再生技术 （4）信息应用技术
第 1章
绪
论
1.1 传感器定义及其分类 1.2 传感技术
1.3 信息、信息技术与传感
1.4 测量系统的信息模型 1.5 传感技术的地位与作用 1.6 传感技术的发展现状与趋势
1.1
1.1.1
传感器定义及其分类
传感器的定义
传感器是一种装置或器件。国家标准（GB7765-87） 给传感器的定义是：能够感受规定的被测量并按照 一定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。其中敏感元件是指传 感器中能直接感受被测量的部分；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。
1.3.3
信息的基本性质
普遍性：信息是普遍存在的，凡有物质及其运动存在，就有信息产
生。无论是自然界还是人类社会，无论是有机界还是无机界，信息无所 不在无时不在。
客观性：信息是客观的，物质及其状态是不以人的意志为转移的客
观存在，所以反映这种客观存在的信息同样具有客观性。
时效性（动态性）：信息所反映的总是特定时刻事物的运动状态
（国家标准）信息定义的意义：
信息是事物运动的状态与方式，是物质的一种属性； 信息的本质是物质的属性，而不是物质实体本身； 信息是物质的属性，而不是事物本身，是由事物发出的消息、指令、 数据、信号等所包含的内容，是数据、消息中的意义； 明确了信息的认知知识的功能，即能减少不确定性的能力，可以说，信 息是知识的源泉； 是数据与消息这样的讯息中所包含的内容 ，信息不同于消息，消息 只是信息的外壳，信息则是消息的内核；信息不同于信号，信号是信息 的载体，信息则是信号所载荷的内容；信息不同于数据、文字或图像， 数据、文字或图像是记录信息的一种形式。
Hale Waihona Puke 1.2 传感技术传感技术 关于从自然信源获取信息，并对之进行处理（变换）和识别 的一门多学科交叉的现代科学与工程技术。 涉及传感器、信息处理和识别的规划设计、开发、制（建） 造、测试、应用及评价改进等活动。 获取信息靠各类传感器，它们有各种物理量、化学量或生物 量的传感器。传感器的功能与品质决定了传感系统获取自然 信息的信息量和信息质量，是高品质传感技术系统的构造第 一个关键。
1.3 信息、信息技术与传感
1.3.1 信息的概念
信息是物质存在的一种方式、形态或运动状态，也是事物的一种普遍属 性，一般指数据、消息中所包含的意义，可以使消息中所描述事件的不 定性减少。
——国家标准GB/T 4894－1985：情报与文献工作词汇基本术语
1.3.1 信息的概念
根据传感器的构成原理，物理传感器分为结构型与 物性型两大类；
思考: 光栅传感器；电容传感器；应变片；硅光电池；电 涡流传感器
1.2
传感技术
传感技术：以传感器为核心逐渐外延，与测量学、微电子学、 物理学、光学、机械学、材料学、计算机科学等多门学科密 切相关，多种技术相互渗透、相互结合而形成一种新技术密 集型综合性学科领域——。 传感技术的含义比传感器更为广泛，传感技术包括传感（检 测）原理、传感器件设计制造和开发应用等全部工程技术领 域，也被称为传感器工程学。
和方式，信息一旦被提取出来后，就脱离了源物质，不可能反映该事物 其后的变化，因此它的效用会随着时间的推移逐渐降低。
1.3.3
信息的基本性质
依附性：信息是抽象的，必须依附于物质形式的载体而存在， 信息的
载体可以是多种多样的，如语言、文字、图像、声波、光波、电磁波、 纸张、胶片、磁带、磁盘、光盘等等。正是借助于这些载体，信息才能 被人们感知、接受、加工、存储。信息载体的进步，有力地推动了人类 社会的发展。
1.1.1 传感器的定义
国际电工委员会(International Electrotechnical Committee)把传感器定义为：“传 感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。 “传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”，德国和俄罗斯学者认为传感 器应是由二部分组成的，即直接感知被测量信号的敏感元件部分和初始处理信 号的电路部分。按这种理解，传感器还包含了信号成形器的电路部分。 关于传感器，曾出现过许多种名称，如发送器、传送器、变送器、敏感元件等， 它们的内涵相同或者相似，所以近来已逐趋向统一，都按国家标准规范使用传 感器这一名称。从字面上可以作如下解释：传感器的功用是一感二传，即感受 被测信息，并传送出去。 自动化领域至今仍常用变送器的概念。 变送器是遵循一个物理定律（或实验数学模型）将物理量的变化转化成标准信 号（如 0/4-20mADC,1-5VDC,0-10VDc ）的装置。