传感器分类、特点及应用

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一种典型的自动检测系统
（检测系统在发电厂的应用）
二、传感器的作用
传感器实际上是一种功能块，其作用是 将来自外界的各种信号转换成电信号。
传感器
来自外界的信号
电信号
作为一种功能块的传感器可狭义的定义为：
“将外界的输入信号变换为电信号的一类
元件。
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传感器在机器人
身上的分布
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5在军事方面的应用
智能化：武器、作战指挥、控制、监视和通信、 电磁干扰方面
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NMD和TMD
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6在家用电器方面的应用 智能化、自动化、节能、无污染 微电脑和各种传感器组成的控制系统 空调器，可以实现压缩机的启动、停机、风扇摇头、风
门调节、换气等，从而对温度、湿度和空气浊度进行控制。
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5多功能化
同时测量多个参数，例如多维力传感器可以同时测 量三个线速度，三个离心加速度和三个角加速度。对数据进行 综合处理，反映整体状态，降低成本，减小体积。
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6智能化
传感器与微处理器结合。不仅具有检测功能，还 具有信息处理、逻辑判断、自诊断、“思维”等人 工智能。
7新一代航天传感器研究
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7在学科研究方面的应用 哈勃： 成像光谱仪 ：扫描有光波的天体 高精制导传感器 ：用来锁定目标 高级测量摄像机 ：有着宽视场的高效测量工具
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8.在智能建筑领域中的应用 未来建筑的必然趋势 涵盖智能自动化、信息化、生态化 具有微型集成化、高精度与数字化和智能化特征的智能
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3采用新工艺
主要指微机械加工技术，随着集成电路工艺发展 起来。离子束，分子束，激光束，化学刻蚀等用于微电 子加工。
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4集成化
(1)同一功能多元件并列化：CCD图像传感器
(2)多功能一体化：传感器、放大、运算、温度补偿做成一体。
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一体化温度变送器
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在本教材中是指一个能将被测的非电量变 换成电量的器件。
玻璃 温度计不 属于本教 材所讲授 的传感器 范围。
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能将温度转换为电压的传感器—热电偶
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四、传感器的组成 举例：测量压力的电位器式压力传感器
1-弹簧管 2-电位器
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图1-4 传感器 组成框图
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其他各种弹性敏感元件
在上图中的各种弹性元件也能将压力转 换为角位移或直线位移。
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弹性敏感元件（弹簧管）
在下图中，弹簧管将压力转换为角位移α
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被测量通过敏感元件转换后，再经转换元件转
换成电参量
在右图 中， 电位器 为传感元件， 它将角位移 转换为电参 量-----电阻 的变化（ΔR）
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例：曹冲称象
方法：比较法；
装置：船、石头、小秤； 检查、测量，从而得到： 定性、定量的结果。
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检测技术在国民经济中的地位和作用
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检测技术在卫星中的应用
红外扫 描区域
人造卫星
检测技术在海啸预报中的应用
深海地沟
海浪振动 检测系统
浮标
检测技术在飞行器中的应用
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讨论 一 下,你对 本课程如何学习
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随着航天技术的发展，航天器上需要的传感器越
来越多，航天飞机上安装有3500支左右，而且传感
器的指标要求也高。比如：八五期间，我国对新一
代航天传感器提出的要求是小型化(<100g)、低功耗
(<30mW)、高精度(<0.5%)、高可靠性(>0.998)。
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面部 识别技术
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压力传感器的外形及内部结构
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弹性敏感元件（弹簧管）
敏感元件在传感器中直接感受被测量， 并转换成与被测量有确定关系、更易于转换 的非电量。
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弹簧管放大图
当被测压力p增大时，弹簧管撑直，通过齿 条带动齿轮转动，从而带动电位器的电刷产生 角位移。
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移量x成正比： x Uo LUi
对圆盘式电位器来说，Uo 与滑动臂的旋转角度成正比：
Uo 360Ui
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百度文库25
对应的传感器部件:
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五、传感器分类
传感器的种类名目繁多，分类不尽相 同。常用的分类方法有： １）按被测量分类：可分为位移、力、力 矩、转速、振动、加速度、温度、压力、 流量、流速等传感器。 2）按测量原理分类：可分为电阻、电容、 电感、光栅、热电耦、超声波、激光、红 外、光导纤维等传感器。
详细分类参阅：
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六、传感器技术的应用及发展趋势
1在工业生产过程的测量与控制方面的应用 温度、压力、流量、液位和气体成分等参数进行检测 工作状态的监控 诊断设备 实现监测自动化
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2传感器在汽车电控系统中的应用 准确地采集汽车工作状态的信息 分布于发动机控制系统、底盘控制系统、车身控制系统。 普通汽车上10一20只，高级豪华300只．
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机器人的手
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服务机器人
机器人奏乐
机器人伴舞
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三、传感器的定义
根据中华人民共和国国家标准，传感器 的定义是：能感受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。传感器是一种以一定的精确度 把被测量转换为与之有确定对应关系的、 便于应用的某种物理量的测量装置。
单元一 传感器与检测技术基础
任务一 ：传感器的认知
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不带微处理器时
0-1 自动检测技术系统原理框图
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检测（Detection）定义：
利用各种物理、化学效应，选择合适的 方法与装置，将生产、科研、生活等各方面 的有关信息通过检查与测量的方法，赋予定 性或定量结果的过程称为检测技术。
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月球车
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火星车
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“惠更斯”号登陆土卫六 的效果图
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土卫六表面
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安全检查
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8仿生传感器研究
模仿人的感觉器官的传感器，如视觉、听觉、嗅觉、 味觉、触觉传感器，用于智能机器人技术。目前只有视觉和 触觉传感器解决的比较好。
更多资料参阅：
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测量转换电路的作用是将传感元件输出
的电参量转换成易于处理的电压、电流或频
率量。
在左图中，当电
位器的两端加上电源 后，电位器就组成分 压比电路，它的输出 量是与压力成一定关 系的电压Uo 。
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分压比电路的计算公式如下：
直滑电位器式传感器的 输出电压Uo与滑动触点C的位
传感器
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（二）传感器技术的发展趋势
1.开发新型传感器
结构型传感器发展较早，一般而言结构复杂、体积 偏大、价格偏高。物性型传感器过去发展不够，目前各国 投入大量人、物力进行研究。比如：利用核磁共振的吸收 效应的磁敏传感器可将灵敏阈提高到地磁强度的千万分之 一；利用约瑟夫逊效应的热噪声温度传感器，可测百万分 之一开的温度。
2.开发新材料
(1)半导体敏感材料：传感器材料占主导地位，新的趋势 是金属和非金属材料合成的化合物半导体材料。
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(2)陶瓷材料：技术潜力大，压电陶瓷、半导体陶瓷应用最 多。
(3)磁性材料：正向非晶化、薄膜化。
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(4)智能材料：形状记忆体；具有自适应、自诊断、自修复 功能。
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3在现代医学领域的应用 拾取生命体征信息 图像处理、临床化学检验、
生命体征参数的监护监测、疾病的诊断与治疗 现代医学仪器设备中无所不在
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4在环境监测方面的应用 环境污染问题 迫切需求：连续、快速、在线监测的仪器 生物传感器．可对酸雨酸雾样品溶液进行检测，
大大简化了检测方法。