传感器导论

应变式、电容式、电感式、 以工作原理命名 电磁式、压电式、热电式 能量转换型 能量控制型 结构型 物性型 能量直接来源于被测量 能量来自于外部
通过敏感元件几何结构参数变 化实现信息变换 通过敏感元件材料物理性质的 变化来实现信息的变换
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谢谢
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参考文献： 参考文献： 1. “汽车安全保障传感器市场”，《传感器世界》， “汽车安全保障传感器市场 汽车安全保障传感器市场” 传感器世界》 2001年 2001年1期 2. “汽车导航用传感器”,《传感器世界》,1997年1期 “汽车导航用传感器 汽车导航用传感器” 传感器世界》,1997年 3. “汽车安全系统及其传感器”,《传感器世界》, “汽车安全系统及其传感器 汽车安全系统及其传感器” 传感器世界》 1997年 1997年2期
基于物理效应（光、电、声） 基于化学效应（吸附、选择性 化学反映 基于生物效应（酶、抗体、激 素的分子识别和选择功能）
按用途分类 按输出信号分类 按工作原理分类 按能量关系分类 按是利用场的定律还是利 用物质的定律分类
位移、速度、温度、压力、 传感器以被测量命名 气体成分、浓度等传感器 模拟式传感器 数字式传感器 输出为模拟量 输出为数字量
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3、传感器在机器人上的应用 单能机器人：生产用的自动机械式（加工、组装、检验） 单能机器人：生产用的自动机械式（加工、组装、检验） 检测臂的位置和角度传感器
红旗轿车焊装生产线
隧道凿岩机器人
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4、传感器与家用电器 自动电饭锅、空调器、电子热水器、风干器、 自动电饭锅、空调器、电子热水器、风干器、电熨 洗衣机、洗碗机、照相机、电冰箱、 斗、洗衣机、洗碗机、照相机、电冰箱、电视机 家庭自动化蓝图： 家庭自动化蓝图：
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三、地位及发展状况
1、现代测量与自动控制的首要环节 传感器是信息采集系统的首要部件，计算机的“五 传感器是信息采集系统的首要部件，计算机的“ 如果没有传感器对原始信息进行精确、 官”，如果没有传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。 捕获和转换，一切测量和控制都是不可能实现的。 2、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家 综合实力的重要标志， 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。 现代化程度与生产水平高低的重要依据。
红外接收传感器 红外线分布差异
地
面
矿藏埋藏地区
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9、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》陈伯江 美国高级将领与著名学者访谈录》 “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 “……改变那种认为军事力量主要是军舰、 “……改变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 飞机的概念， 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。 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， 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。” 传感器这类东西的作用。 “陆军、海军、空军都将只不过是历史的产物…… 陆军、海军、空军都将只不过是历史的产物…… 你也许将成立一个把所有的传感器放在一起的军种 可称之为传感器军）用于观察战场……” （可称之为传感器军）用于观察战场……”
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热 能 利 用
机 械 能 利 用
土 农 货食 木 林 币品 建 金 筑 融
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。
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1、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、 例0-1：化工产品自动生产过程
进料 自动称重 按比例混合 反应容器内 液体 成品 自动控制容器液位 半成品 自动控制传输速度 设备推动力 在生产线上传输 测定容器中的压力体积
“金字塔漫游者”，5×1×1， 金字塔漫游者” 地面探测雷达、 地面探测雷达、超声波传感 测石头厚度）。 器（测石头厚度）。
小机器人挑战法老咒语， 小机器人挑战法老咒语，代替科 学家勇探胡夫金字塔内部秘道。 学家勇探胡夫金字塔内部秘道。
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5、传感器在医疗及人体医学上的应用 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、 肿瘤、心音、 呼吸流量、 肿瘤、心音、 腔内压力、心脑电波 腔内压力、 6、传感器与航空及航天 飞行器：控制在预定轨道上 飞行器： 速度、加速度、 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、 周围环境、内部设备监控、本身状态 周围环境、内部设备监控、
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4、各国政府高度重视 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（ 通讯、激光、半导体、超导和传感器）之一。 机、通讯、激光、半导体、超导和传感器）之一。日本政 府还在21世纪技术预测中将传感器列为首位。 府还在21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“传感器及信号处理”列为对国家安全 美国白宫将“传感器及信号处理” 和经济发展有重要影响的关键技术之一。 和经济发展有重要影响的关键技术之一。 西欧各国在制定“尤里卡”发展计划中，把传感器 西欧各国在制定“尤里卡”发展计划中， 技术作为优先发展的重点技术。 技术作为优先发展的重点技术。 我国政府在“863计划 及重点科技攻关项目中， 计划” 我国政府在“863计划”及重点科技攻关项目中，均 把传感器列在重要位置。 把传感器列在重要位置。
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7、传感器与环境保护
环境监测仪器
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湿度传感器
温湿度、露点探头、CO2 温湿度、露点探头、 探头、 探头、大气压力传感器
湿度传感器
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8、传感器与遥感技术 飞机及航天飞行器：近紫外线、可见光、 飞机及航天飞行器：近紫外线、可见光、 远红外线、 远红外线、微波 船舶： 船舶：超声波传感器
微波
自动称重 分装计数
液体或气体
检测压力或压强
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2、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 传统： 行驶速度、距离、发动机旋转速度、 量 ：安全气囊系统、防盗装置、防滑控制系统、防抱 安全： 安全 安全气囊系统、防盗装置、防滑控制系统、 死装置、电子变速控制装置、汽车“黑匣子” 死装置、电子变速控制装置、汽车“黑匣子” 环保：排气循环装置、 环保：排气循环装置、电子燃料喷射装置
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四、发展方向
1、扩展检测范围 2、提高检测性能 3、传感器的集成化 4、新领域、新原理的传感器 新领域、
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传感器定义
♦ 定义： 定义：
能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成 可用的输出信号的器件或装置 感受信息、 一感二传 ：感受信息、传送出去 别名： 别名：变送器 传送器 发送器 换能器
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传感器的组成
敏感元件：直接感受被测量，其输出和被测量成确定关系 传感器 转换元件：将敏感元件的输出转换成电路参量 转换电路：将电路参量的变化转换成电量输出
被测量
敏感元件
转换元件
转换电路
电量
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传感器的分类
分类方法 按依据的效应分类 传感器的种类 物理传感器 化学传感器 生物传感器 说明
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智能机器人：判断能力 智能机器人： 视觉传感器、 视觉传感器、触觉传感器
足球机器人
迎宾机器人
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《泰坦尼克》中用于水下探测的“邓肯”号机器人 泰坦尼克》中用于水下探测的“邓肯”
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2003年 2003年9月，全球现场直播埃及金字塔世界最古老石棺的 考古挖掘进程，可能揭开古埃及金字塔内部结构之谜。 考古挖掘进程，可能揭开古埃及金字塔内部结构之谜。 “不论是谁骚扰了法老的 安宁， 安宁，死神之翼将在它的 头上降临。 头上降临。”
传感器 光传感器 压力传感器、 压力传感器、磁传感器 压力传感器、 压力传感器、温度传感器 气体传感器 味传感器
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性能凌驾于人的感官之上： 性能凌驾于人的感官之上： （1）测量人体无法感知的量 （2）恶劣环境下工作 （3）测量范围宽、精确高、可靠性好 测量范围宽、精确高、 温度传感器：-196℃ ~ 1800℃ 温度传感器： 196℃ 1800℃ 压力传感器：0.01psi ~ 10000psi 压力传感器： 精度：0.1% ~ 0.01% 精度：
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3、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、计算机技术、 既是现代信息产业的源头，又是信息社会赖以存 既是现代信息产业的源头， 在和发展的物质与技术基础。 在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 如果没有高度保真和性能可靠的传感器， 进的传感器技术， 进的传感器技术，信息的准确获得与精密检测就成 了一句空话， 了一句空话，通讯技术和计算机技术也就成了无源 之水，无本之木， 之水，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。 水中之月、镜中之花。
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二 主要用途？
需要量
111 110 103 81 59 47 36 27 34 31 31 61 47 26 21 24 20 14 78 70 55 111 76 61 93
信 电 科 设 交 输 机 机家 照 汽 飞 船 气海 环 医防光 息 信 技 备 通 电 床 器用 相 车 机 舶 象洋 境 疗火能 处电测控控系 人电机 污 利 理话试制制统 器 染 用
传感器导论
一、传感器是干什么的？ 二、传感器的主要用途有哪些？ 三、传感器的地位如何？ 四、传感器的发展方向是什么？
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一 什么是传感器
•人类有五大感觉器官，即眼、耳、鼻、舌、皮肤。 通过这些感觉器官感知外界信息。 •机器系统中，传感器是各种机械和电子设备的感 觉器官。能感知光、色、温度、压力、声音、湿 度、气味及辐射等。
将电路参量的变化转换成电量输出25敏感元件转换元件转换电路被测量电量262728分类方法传感器的分类传感器的种类说明按依据的效应分类物理传感器化学传感器生物传感器基于物理效应光电声基于化学效应吸附选择性化学反映基于生物效应酶抗体激素的分子识别和选择功能按用途分类位移速度温度压力气体成分浓度等传感器传感器以被测量命名按输出信号分类模拟式传感器数字式传感器数字式传感器输出为模拟量输出为数字量输出为数字量29按工作原理分类应变式电容式电感式电磁式压电式热电式以工作原理命名按能量关系分类能量转换型能量控制型能量直接来源于被测量能量来自于外部按是利用场的定律还是利用物质的定律分类结构型物性型通过敏感元件几何结构参数变化实现信息变换通过敏感元件材料物理性质的变化来实现信息的变换goodgoodstudy
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人机系统的机能对应关系
人 体 系 统
外 界 信 息
感 官
人 脑
肢 体
传感器
计算机
执行器
“机电五官” 机 器 系 统 机电五官”
Sensor、Transducer
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感觉 视觉（眼睛） 视觉（眼睛） 听觉（耳朵） 听觉（耳朵） 触觉（皮肤） 触觉（皮肤） 嗅觉（鼻子） 嗅觉（鼻子） 味觉（舌头） 味觉（舌头）