传感器与检测技术 哈工大ppt课件
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哈尔滨工业大学
传感器与检测技 术 哈工大
课程特点
哈尔滨工业大学
• 本门课程的特点：
1、是大四的专业课 2、课程具有较强实践性 3、课程涉及的知识面广 4、是一门工程性、应用性都非常强的课程
课程的重要性
哈尔滨工业大学
• 课程的重要性
1、传感器技术、通信技术、计算机技术是信息 产业的三大支柱，它们分别是智能系统的“感 官”、“神经”和“大脑”。 2、传感器是测量装置和控制系统的首要环节。 如果没有传感器对原始参数进行准确可靠的测 量，就无法实现信号的转换和信息处理、无法 完成最佳数据的显示和控制。
哈尔滨工业大学
第一章 传感器概述
哈尔滨工业大学
2．按工作原理分类:
磁电式，热电式，机械式，电气式，光学式，流体式等。
切削力测量应变片
动圈式磁电传感器
第一章 传感器概述
哈尔滨工业大学
3．按信号变换特征: 能量转换型和能量控制型. 能量转换型:直接由被测对象输入能量使其工作. 例如:热电偶温度计,压电式加速度计. 能量控制型:从外部供给能量并由被测量控制外部 供给能量的变化.例如:电阻应变片.
数字量传感器
开关量传感器。 如：接近开关是一种采用非接触式检测、输出开 关量的传感器。
第一章 传感器概述
哈尔滨工业大学
§1-4 传感器的应用领域
一、传感器技术发展的重要性 二、传感器的应用领域
现在我们的身边大量地使用 着各种各样的传感器
第一章 传感器概述
哈尔滨工业大学
1、传感器在工业检测和自动控制系统中的应用
③ 它的输出量是某种物理量，这种量应便于传输、转换、处 理、显示等等，这种量不一定是电量，还可以是气压、光 强等物理量，但主要是电物理量； ④ 输出与输入之间有确定的对应关系，且能达到一定的精 度。
第一章 传感器概述
哈尔滨工业大学
输出量为电量的传感器，一般由敏感元件、转换元 件、基本转换电路三部分组成。
第一章 传感器概述
哈尔滨工业大学
§1-3 传感器的分类
非电学量→传感器→电学量
角度 位移 速度 压力 温度 湿度 声强 光照 磁场 电压 传感器 电流 电阻
电容
第一章 传感器概述 1．按被测物理量分类 常见的被测物理量
机械量:长度,厚度,位移,速度,加速度, 旋转角,转数,质量,重量,力, 压力,真空度,力矩,风速,流速, 流量; 声: 声压,噪声. 磁: 磁通,磁场. 温度: 温度,热量,比热. 光： 亮度，色彩
这种麦克 风是一种将声 音信号转换为 电信号的传感 器。
第一章 传感器概述
哈尔滨工业大学
温湿度传感器 透光率传感器
温度传感器
电子门
感应水龙头
第一章 传感器概述 Ucc R1 a R3 b + + - A uo1 功 放
加 热 元 件
哈尔滨工业大学
uo
R2
ห้องสมุดไป่ตู้
Rt 温控室
这种温度室是一种将温度变化转换 为电信号的传感器。
电信号
敏感元件 转换电路 光信号
传感器
第一章 传感器概述
哈尔滨工业大学
§1-2 传感器的定义
传感器 （ Transducer/Sensor ）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”。
定义包含的意思：
① 传感器是测量装置，能完成检测任务；
② 它的输入量是某一种被测量，可能是物理量，也可能是化 学量、生物量等。
第一章 传感器概述
哈尔滨工业大学
4．按敏感元件与被测对象之间的能量关系: 物性型:依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来 实现信号变换.如:水银温度计. 结构型:依靠传感器结构参数的变化实现信号转变. 例如:电容式和电感式传感器.
第一章 传感器概述 5．按输出电信号类型分类
哈尔滨工业大学
根据传感器输出电信号的类型不同，可以分为 ： 模拟量传感器
课程的考核方式
哈尔滨工业大学
• 本课程总成绩的组成
1、平时考核成绩（作业+平时测验）， 约占20% 2、实验成绩，约占15%
3、课程结业综合考试，约占70%
第一章 传感器概述
哈尔滨工业大学
第一章 传感器概述
§1-1 传感器与非电量测量
一、非电量与非电量测量
二、非电量电测系统
物理信息 化学信息
生物信息
课程要求
哈尔滨工业大学
• 课程要求
1、对课程的内容分“了解、理解、掌握”三 个层次提出要求； 2、对各类传感器的工作原理、基本结构、应 用领域中较重要的敏感技术有相当的认识 ； 3、在未来具体工作中，在传感器和执行器选 择、使用、设计以及进一步深入研究方面具备 良好的基础 ；
4、在学习过程中，应当从应用的角度出发。
被测量
敏感 元件
中间量
转换 元件
基本转 输出电量 换电路
敏感元件：它是直接感受被测量，并输出与被测量成确 定关系的某一物理量的元件。 转换元件：将敏感元件的输出转换成一定的电路参数。 有时敏感元件和转换元件的功能是由一个元 件（敏感元件）实现的。 基本转换电路：将敏感元件或转换元件输出的电路参数 转换、调理成一定形式的电量输出。
第一章 传感器概述
哈尔滨工业大学
火灾报警器
第一章 传感器概述
哈尔滨工业大学
机械鼠标的内部结构
第一章 传感器概述
哈尔滨工业大学
传感器就是将 光、声音、温 度等物理量， 转换成为能够 用电子电路处 理的电信号即 电压与电流的 器件。
第一章 传感器概述 3、汽车与传感器
哈尔滨工业大学
超声波检测
电容指纹识别
第一章 传感器概述
哈尔滨工业大学
这种遥控器所利用的是一种肉眼看不见的 第一章 传感器概述 哈尔滨工业大学 红外光，又称为红外线。 2、传感器与家用电器
肉眼看不见
电视机的遥控器 中就是使用着光 学传感器。
第一章 传感器概述
唱卡拉OK时使用的麦克风， 也是一种传感器。
哈尔滨工业大学
课程教材和参考书
哈尔滨工业大学
•课程教材和参考书
• 教材： 唐文彦主编《传感器》第4版 机械工业出版社 2007年 • 参考书：
1、强锡富主编《传感器》第3版 机械工业出版社 ， 2002年 2、余瑞芬主编.传感器原理.北京：航空工业出版社， 1995年 3、王化祥，张淑英编著.传感器原理及应用. 天津大学出版社，1999年 4、刘迎春，叶湘滨编著.传感器原理设计与应用. 国防科技大学出版社, 1997年 5、黄继昌，徐巧鱼等编著. 传感器工作原理及应用实 例. 人民邮电出版社，1998 年
传感器与检测技 术 哈工大
课程特点
哈尔滨工业大学
• 本门课程的特点：
1、是大四的专业课 2、课程具有较强实践性 3、课程涉及的知识面广 4、是一门工程性、应用性都非常强的课程
课程的重要性
哈尔滨工业大学
• 课程的重要性
1、传感器技术、通信技术、计算机技术是信息 产业的三大支柱，它们分别是智能系统的“感 官”、“神经”和“大脑”。 2、传感器是测量装置和控制系统的首要环节。 如果没有传感器对原始参数进行准确可靠的测 量，就无法实现信号的转换和信息处理、无法 完成最佳数据的显示和控制。
哈尔滨工业大学
第一章 传感器概述
哈尔滨工业大学
2．按工作原理分类:
磁电式，热电式，机械式，电气式，光学式，流体式等。
切削力测量应变片
动圈式磁电传感器
第一章 传感器概述
哈尔滨工业大学
3．按信号变换特征: 能量转换型和能量控制型. 能量转换型:直接由被测对象输入能量使其工作. 例如:热电偶温度计,压电式加速度计. 能量控制型:从外部供给能量并由被测量控制外部 供给能量的变化.例如:电阻应变片.
数字量传感器
开关量传感器。 如：接近开关是一种采用非接触式检测、输出开 关量的传感器。
第一章 传感器概述
哈尔滨工业大学
§1-4 传感器的应用领域
一、传感器技术发展的重要性 二、传感器的应用领域
现在我们的身边大量地使用 着各种各样的传感器
第一章 传感器概述
哈尔滨工业大学
1、传感器在工业检测和自动控制系统中的应用
③ 它的输出量是某种物理量，这种量应便于传输、转换、处 理、显示等等，这种量不一定是电量，还可以是气压、光 强等物理量，但主要是电物理量； ④ 输出与输入之间有确定的对应关系，且能达到一定的精 度。
第一章 传感器概述
哈尔滨工业大学
输出量为电量的传感器，一般由敏感元件、转换元 件、基本转换电路三部分组成。
第一章 传感器概述
哈尔滨工业大学
§1-3 传感器的分类
非电学量→传感器→电学量
角度 位移 速度 压力 温度 湿度 声强 光照 磁场 电压 传感器 电流 电阻
电容
第一章 传感器概述 1．按被测物理量分类 常见的被测物理量
机械量:长度,厚度,位移,速度,加速度, 旋转角,转数,质量,重量,力, 压力,真空度,力矩,风速,流速, 流量; 声: 声压,噪声. 磁: 磁通,磁场. 温度: 温度,热量,比热. 光： 亮度，色彩
这种麦克 风是一种将声 音信号转换为 电信号的传感 器。
第一章 传感器概述
哈尔滨工业大学
温湿度传感器 透光率传感器
温度传感器
电子门
感应水龙头
第一章 传感器概述 Ucc R1 a R3 b + + - A uo1 功 放
加 热 元 件
哈尔滨工业大学
uo
R2
ห้องสมุดไป่ตู้
Rt 温控室
这种温度室是一种将温度变化转换 为电信号的传感器。
电信号
敏感元件 转换电路 光信号
传感器
第一章 传感器概述
哈尔滨工业大学
§1-2 传感器的定义
传感器 （ Transducer/Sensor ）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”。
定义包含的意思：
① 传感器是测量装置，能完成检测任务；
② 它的输入量是某一种被测量，可能是物理量，也可能是化 学量、生物量等。
第一章 传感器概述
哈尔滨工业大学
4．按敏感元件与被测对象之间的能量关系: 物性型:依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来 实现信号变换.如:水银温度计. 结构型:依靠传感器结构参数的变化实现信号转变. 例如:电容式和电感式传感器.
第一章 传感器概述 5．按输出电信号类型分类
哈尔滨工业大学
根据传感器输出电信号的类型不同，可以分为 ： 模拟量传感器
课程的考核方式
哈尔滨工业大学
• 本课程总成绩的组成
1、平时考核成绩（作业+平时测验）， 约占20% 2、实验成绩，约占15%
3、课程结业综合考试，约占70%
第一章 传感器概述
哈尔滨工业大学
第一章 传感器概述
§1-1 传感器与非电量测量
一、非电量与非电量测量
二、非电量电测系统
物理信息 化学信息
生物信息
课程要求
哈尔滨工业大学
• 课程要求
1、对课程的内容分“了解、理解、掌握”三 个层次提出要求； 2、对各类传感器的工作原理、基本结构、应 用领域中较重要的敏感技术有相当的认识 ； 3、在未来具体工作中，在传感器和执行器选 择、使用、设计以及进一步深入研究方面具备 良好的基础 ；
4、在学习过程中，应当从应用的角度出发。
被测量
敏感 元件
中间量
转换 元件
基本转 输出电量 换电路
敏感元件：它是直接感受被测量，并输出与被测量成确 定关系的某一物理量的元件。 转换元件：将敏感元件的输出转换成一定的电路参数。 有时敏感元件和转换元件的功能是由一个元 件（敏感元件）实现的。 基本转换电路：将敏感元件或转换元件输出的电路参数 转换、调理成一定形式的电量输出。
第一章 传感器概述
哈尔滨工业大学
火灾报警器
第一章 传感器概述
哈尔滨工业大学
机械鼠标的内部结构
第一章 传感器概述
哈尔滨工业大学
传感器就是将 光、声音、温 度等物理量， 转换成为能够 用电子电路处 理的电信号即 电压与电流的 器件。
第一章 传感器概述 3、汽车与传感器
哈尔滨工业大学
超声波检测
电容指纹识别
第一章 传感器概述
哈尔滨工业大学
这种遥控器所利用的是一种肉眼看不见的 第一章 传感器概述 哈尔滨工业大学 红外光，又称为红外线。 2、传感器与家用电器
肉眼看不见
电视机的遥控器 中就是使用着光 学传感器。
第一章 传感器概述
唱卡拉OK时使用的麦克风， 也是一种传感器。
哈尔滨工业大学
课程教材和参考书
哈尔滨工业大学
•课程教材和参考书
• 教材： 唐文彦主编《传感器》第4版 机械工业出版社 2007年 • 参考书：
1、强锡富主编《传感器》第3版 机械工业出版社 ， 2002年 2、余瑞芬主编.传感器原理.北京：航空工业出版社， 1995年 3、王化祥，张淑英编著.传感器原理及应用. 天津大学出版社，1999年 4、刘迎春，叶湘滨编著.传感器原理设计与应用. 国防科技大学出版社, 1997年 5、黄继昌，徐巧鱼等编著. 传感器工作原理及应用实 例. 人民邮电出版社，1998 年