传感器与检测技术项目教程模块一
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
本模块重点介绍传感器的定义、分类、特性及标定和 校准，使读者对传感器技术有一个基本的认识和了解。
学习单元一 传感器与自动测控系统
世界是由物质组成的，表征物质特性或其运动形式的参数很 多，根据物质的电特性，可分为电量和非电量两类。人类为了认 识物质，需要对物质特性进行测量，测量中大多是针对非电量的 测量，如力、位移、温度等。由于非电量不能直接使用一般电工 仪表和电子仪器测量，电信号则易于直接用电子仪器测量和传输 ，因此常常将非电量转换成有对应关系的电量，如电流和电压， 然后进行测量。实现这种转换技术的器件即为传感器。自动检测 和自动控制系统处理的大都是电量，需要通过传感器对非电量的 原始信息进行精确可靠的捕获并转换为电量。
学习单元一 传感器与自动测控系统
人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉 器官；而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然 现象和规律，以及生产活动中就远远不够了。为 了适应这种情况就需要传感器。因此，传感器是 人类五官的延伸，又称之为“电五官”。人们常 将传感器的功能与人类五大感觉器官相比拟：
学习单元一 传感器与自动测控系统
学习单元一 传感器与自动测控系统
由此可见，传感器技术在发展经 济、推动社会进步方面的作用是十分重 要与明显的。世界各国都十分重视这一 领域的发展。相信在不久的将来，传感 器技术将会出现一个飞跃，达到与其重 要地位相称的新水平。
学习单元一 传感器与自动测控系统
传感器的发展趋势是微型化、数字化、智能化、多功能 化、系统化、网络化，它不仅促进了传统产业的改造和更新 换代，而且可能建立新型工业，从而成为21世纪新的经济增 长点。总体上看，传感器技术是涉及能量转换原理，材料选 择和制造，器件设计、开发和应用等的多项综合技术。传感 器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保 护、资源调查、医学诊断、生物工程甚至文物保护等极其广 泛的领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空到浩瀚的海洋 以至各种复杂的工程系统，几乎每个现代化项目都离不开各 种各样的传感器。
模块一 传感器技术基础
学习单元一 传感器与自动测控系统 学习单元二 传感器的分类 学习单元三 传感器的命名、代号和图形符号 学习单元四 传感器的特性 学习单元五 传感器的标定与校准 学习单元六 改善传感器性能的主要技术途径 学习单元七 传感器的发展趋势
ຫໍສະໝຸດ Baidu
模块一 传感器技术基础
模块导读
人类已经进入科学技术空前发展的信息社会，计算机、 移动通信、机器人、自动控制技术及单片机嵌入系统迅速 发展，尤其是物联网技术的突起，都迫切需要种类繁多的 传感器。传感器是系统的“电五官”，负责信息的感知和 采集，并将这些信息转化为能被系统处理的信号。 在现代 信息科学的三大支柱技术中，传感器技术居于首位。
学习单元一 传感器与自动测控系统
在基础学科研究中，传感器更具有其突出的地位。随着现代科学技术 的发展，传感器进入了许多新领域。例如，在宏观上要观察上千光年的茫 茫宇宙，微观上要观察小到飞米（fm，1 fm=10-15m）的粒子世界；纵向 上要观察长达数十万年的天体演化，短到飞秒（fs，1 fs=10-15 s，光在真 空中1 fs仅走0.3 μm）的瞬间反应。此外，还出现了对深化物质认识，开 拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低 温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁场等。显然，要获取大量人类 感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。许多基础科 学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难；而一些新机理和高 灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破。一些传感器的 发展，往往是一些边缘学科开发的先驱。
生物电传感器等—意念。
学习单元一 传感器与自动测控系统
新技术革命的到来，使世界开始进入信息时代。在利用信 息的过程中，首先要解决的问题就是获取准确可靠的信息，而 传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。
在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感 器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状 态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此，没有众多的 优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。
光敏传感器——视觉； 声敏传感器——听觉； 气敏传感器——嗅觉； 化学传感器——味觉； 压敏、温敏、流体传感器——触觉。
学习单元一 传感器与自动测控系统
目前，最新的技术已经实现了意念的 感知和传递。2014年2月，美国科学家完 成了“阿凡达猴子实验”，实现了两只猴 子之间的意念传递。通过一只猴子的意念 控制另一只猴子的行为，即意念的测控（ 感知、传递、控制）。
学习单元一 传感器与自动测控系统
一、 传感器概述
传感器的作用是将被测非电物理量转换成与其有一定关系 的电信号，它获得的信息准确与否，直接关系到整个系统的精 确度。中华人民共和国国家标准《传感器通用术语》（GB/T 7665—2005 量并按照一定的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。敏感元件是指传感器中能直接感 受或响应被测量的部分；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的部分。
学习单元一 传感器与自动测控系统
传感器的组成框图如图1-1所示。
图1-1 传感器的组成框图
学习单元一 传感器与自动测控系统
传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将其按一定 规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、 处理、存储、显示、记录和控制等要求。中国物联网校企联盟认为：传 感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢 变得活了起来。根据传感器的敏感元件进行分类，可将传感器分为物理 类（基于力、热、光、电、磁和声等物理效应）、化学类（基于化学反 应的原理）和生物类（基于酶、抗体和激素等分子识别功能）；根据传 感器的基本感知功能可将其分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏 元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和 味敏元件等十几大类。
学习单元一 传感器与自动测控系统
世界是由物质组成的，表征物质特性或其运动形式的参数很 多，根据物质的电特性，可分为电量和非电量两类。人类为了认 识物质，需要对物质特性进行测量，测量中大多是针对非电量的 测量，如力、位移、温度等。由于非电量不能直接使用一般电工 仪表和电子仪器测量，电信号则易于直接用电子仪器测量和传输 ，因此常常将非电量转换成有对应关系的电量，如电流和电压， 然后进行测量。实现这种转换技术的器件即为传感器。自动检测 和自动控制系统处理的大都是电量，需要通过传感器对非电量的 原始信息进行精确可靠的捕获并转换为电量。
学习单元一 传感器与自动测控系统
人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉 器官；而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然 现象和规律，以及生产活动中就远远不够了。为 了适应这种情况就需要传感器。因此，传感器是 人类五官的延伸，又称之为“电五官”。人们常 将传感器的功能与人类五大感觉器官相比拟：
学习单元一 传感器与自动测控系统
学习单元一 传感器与自动测控系统
由此可见，传感器技术在发展经 济、推动社会进步方面的作用是十分重 要与明显的。世界各国都十分重视这一 领域的发展。相信在不久的将来，传感 器技术将会出现一个飞跃，达到与其重 要地位相称的新水平。
学习单元一 传感器与自动测控系统
传感器的发展趋势是微型化、数字化、智能化、多功能 化、系统化、网络化，它不仅促进了传统产业的改造和更新 换代，而且可能建立新型工业，从而成为21世纪新的经济增 长点。总体上看，传感器技术是涉及能量转换原理，材料选 择和制造，器件设计、开发和应用等的多项综合技术。传感 器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保 护、资源调查、医学诊断、生物工程甚至文物保护等极其广 泛的领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空到浩瀚的海洋 以至各种复杂的工程系统，几乎每个现代化项目都离不开各 种各样的传感器。
模块一 传感器技术基础
学习单元一 传感器与自动测控系统 学习单元二 传感器的分类 学习单元三 传感器的命名、代号和图形符号 学习单元四 传感器的特性 学习单元五 传感器的标定与校准 学习单元六 改善传感器性能的主要技术途径 学习单元七 传感器的发展趋势
ຫໍສະໝຸດ Baidu
模块一 传感器技术基础
模块导读
人类已经进入科学技术空前发展的信息社会，计算机、 移动通信、机器人、自动控制技术及单片机嵌入系统迅速 发展，尤其是物联网技术的突起，都迫切需要种类繁多的 传感器。传感器是系统的“电五官”，负责信息的感知和 采集，并将这些信息转化为能被系统处理的信号。 在现代 信息科学的三大支柱技术中，传感器技术居于首位。
学习单元一 传感器与自动测控系统
在基础学科研究中，传感器更具有其突出的地位。随着现代科学技术 的发展，传感器进入了许多新领域。例如，在宏观上要观察上千光年的茫 茫宇宙，微观上要观察小到飞米（fm，1 fm=10-15m）的粒子世界；纵向 上要观察长达数十万年的天体演化，短到飞秒（fs，1 fs=10-15 s，光在真 空中1 fs仅走0.3 μm）的瞬间反应。此外，还出现了对深化物质认识，开 拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低 温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁场等。显然，要获取大量人类 感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。许多基础科 学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难；而一些新机理和高 灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破。一些传感器的 发展，往往是一些边缘学科开发的先驱。
生物电传感器等—意念。
学习单元一 传感器与自动测控系统
新技术革命的到来，使世界开始进入信息时代。在利用信 息的过程中，首先要解决的问题就是获取准确可靠的信息，而 传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。
在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感 器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状 态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此，没有众多的 优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。
光敏传感器——视觉； 声敏传感器——听觉； 气敏传感器——嗅觉； 化学传感器——味觉； 压敏、温敏、流体传感器——触觉。
学习单元一 传感器与自动测控系统
目前，最新的技术已经实现了意念的 感知和传递。2014年2月，美国科学家完 成了“阿凡达猴子实验”，实现了两只猴 子之间的意念传递。通过一只猴子的意念 控制另一只猴子的行为，即意念的测控（ 感知、传递、控制）。
学习单元一 传感器与自动测控系统
一、 传感器概述
传感器的作用是将被测非电物理量转换成与其有一定关系 的电信号，它获得的信息准确与否，直接关系到整个系统的精 确度。中华人民共和国国家标准《传感器通用术语》（GB/T 7665—2005 量并按照一定的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。敏感元件是指传感器中能直接感 受或响应被测量的部分；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的部分。
学习单元一 传感器与自动测控系统
传感器的组成框图如图1-1所示。
图1-1 传感器的组成框图
学习单元一 传感器与自动测控系统
传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将其按一定 规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、 处理、存储、显示、记录和控制等要求。中国物联网校企联盟认为：传 感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢 变得活了起来。根据传感器的敏感元件进行分类，可将传感器分为物理 类（基于力、热、光、电、磁和声等物理效应）、化学类（基于化学反 应的原理）和生物类（基于酶、抗体和激素等分子识别功能）；根据传 感器的基本感知功能可将其分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏 元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和 味敏元件等十几大类。