传感器的地位和作用
传感器技术在工程建筑上的作用和地位
传感器技术在工程建筑上的作用和地位1、引言随着传感器技术的发展，它在社会生产、生活的各个方面都有着广泛的应用，建筑工程方面也不例外。
近几年，由于房地产的大量开发，城市里随处可见建筑工地，在房地产泛滥开发的同时，人们对房屋的要求也越来越高，建筑主管部门对工程质量、施工安全和施工过程中污染的排放也抓的越来越紧，因此在检测和控制中传感器被极为广泛的应用。
2、传感器技术对建筑工程的必要性一来，在工程的建设中，对于工程质量和一些建筑产品寿命的评估，通常都是一些建筑师通过施工图纸和监理单位的跟踪审计来确定工程的质量和寿命，但是这种方法人为的因素太大，质量好坏往往决定于某一个人或一群人的态度，因此评估难以做到准确客观，也容易徇私舞弊。
使用检测仪器就可以很好的回避这一点，仪器可以客观准确的反应建筑材料的质量和寿命，而这种检测仪器就离不开传感器技术。
二来，建筑项目一般体积庞大，内部结构隐藏性好，因此给检测带来了重重阻碍。
比如钢筋混凝土中混凝土的型号和钢筋的强度粗细很难通过肉眼出来，所以只有特定的仪器才能检测出，必须要有传感器技术才能传出内部的信息。
三来，建筑工程项目危险性大，即使现场有安全员和施工防护网等防护设备，但是灾难到来的突发性大，仅靠人为的控制难以保证万无一失，而且现在城市中存在很多高层建筑，高层建筑的消防安全控制不能有半点闪失，因此必须借助传感器来实现实时监测。
再者，建筑施工现场会出现大量的灰尘污染，对此实行控制非常有必要，因此传感器技术也将被广泛的应用其中。
因此，传感器技术能够更客观，更准确的对建筑物进行量化的、自动的、实时的检测和评估，也能够最大限度的减少人为不良因素的影响。
因此，传感器技术对于建筑工程是必不可少的。
3、感器技术在水泥建筑物中测力中的应用建筑物由于质量的问题或者由于使用时间的延长，建筑物自身会发生一定的形变，形变量的大小对应着压力值的变化，因此，在检测中往往应用压力传感器来测量混凝土的标号。
第一章 传感器的基本知识
第一章传感器的基本知识复习思考题1. 简述传感器的概念、作用及组成。
2. 传感器的分类有哪几种？各有什么优缺点？3. 传感器是如何命名的？其代号包括哪几部分？在各种文件中如何应用？4. 传感器的静态性能指标有哪些？其含义是什么？5. 传感器的动态特性主要从哪两方面来描述？采用什么样的激励信号？其含义是什么？1.1 传感器的作用与地位◆世界是由物质组成的，各种事物都是物质的不同形态。
人们为了从外界获得信息，必须借助于感觉器官。
◆人的“五官”——眼、耳、鼻、舌、皮肤分别具有视、听、嗅、味、触觉等直接感受周围事物变化的功能，人的大脑对“五官”感受到的信息进行加工、处理，从而调节人的行为活动。
◆人们在研究自然现象、规律以及生产活动中，有时需要对某一事物的存在与否作定性了解，有时需要进行大量的实验测量以确定对象的量值的确切数据，所以单靠人的自身感觉器官的功能是远远不够的，需要借助于某种仪器设备来完成，这种仪器设备就是传感器。
传感器是人类“五官”的延伸，是信息采集系统的首要部件。
电量和非电量◆表征物质特性及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。
◆电量——一般是指物理学中的电学量，例如电压、电流、电阻、电容及电感等；◆非电量——则是指除电量之外的一些参数，例如压力、流量、尺寸、位移量、重量、力、速度、加速度、转速、温度、浓度及酸碱度等等。
◆人类为了认识物质及事物的本质，需要对物质特性进行测量，其中大多数是对非电量的测量。
传感器的作用◆非电量不能直接使用一般的电工仪表和电子仪器进行测量，因为一般的电工仪表和电子仪器只能测量电量，要求输入的信号为电信号。
◆非电量需要转化成与其有一定关系的电量，再进行测量，实现这种转换技术的器件就是传感器。
◆传感器是获取自然或生产中信息的关键器件，是现代信息系统和各种装备不可缺少的信息采集工具。
采用传感器技术的非电量电测方法，就是目前应用最广泛的测量技术。
传感器的地位◆随着科学技术的发展，传感器技术、通信技术和计算机技术构成了现代信息产业的三大支柱产业，分别充当信息系统的“感官”、“神经”和“大脑”，他们构成了一个完整的自动检测系统。
传感器在检测技术中的应用及发展的研究
传感器在检测技术中的应用及发展的研究一：传感器在检测技术中的作用及地位检测（Detection）是利用各种物理、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。
能够自动的完成整个检测处理过程的技术称为自动检测与转换技术。
检测技术是现代化领域中很有发展前途的技术，他在国民经济中起着极其重要的作用。
近几十年来，自动控制理论和计算机技术迅速发展，并已应用到生产和生活的各个领域。
但是，由于作为“感觉器官”的传感器技术没有与计算机技术协调发展，出现了信息处理功能发达、检测功能不足的局面。
目前许多国家已投入大量人力、物力，发展各类新型传感器，检测技术在国民经济中的地位也日益提高。
传感器是能感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，主要用于检测机电一体化系统自身与操作对象、作业环境状态，为有效控制机电一体化系统的运作提供必须的相关信息。
随着人类探知领域和空间的拓展，电子信息种类日益繁多，信息传递速度日益加快，信息处理能力日益增强，相应的信息采集——传感技术也将日益发展，传感器也将无所不在。
传感器技术是实现自动控制、自动调节的关键环节，也是机电一体化系统不可缺少的关键技术之一，其水平高低在很大程度上影响和决定着系统的功能；其水平越高，系统的自动化程度就越高。
在一套完整的机电一体化系统中，如果不能利用传感检测技术对被控对象的各项参数进行及时准确地检测出并转换成易于传送和处理的信号，我们所需要的用于系统控制的信息就无法获得，进而使整个系统就无法正常有效的工作。
传感器（Sensor）是一种常见的却又很重要的器件，它是感受规定的被测量的各种量并按一定规律将其转换为有用信号的器件或装置。
对于传感器来说，按照输入的状态，输入可以分成静态量和动态量。
我们可以根据在各个值的稳定状态下，输出量和输入量的关系得到传感器的静态特性。
传感器的静态特性的主要指标有线性度、迟滞、重复性、灵敏度和准确度等。
传感器与检测技术习题与答案
第2章
2.9 应变片产生温度误差的原因及减小或补偿 温度误差的方法是什么？
答：
①在外界温度变化的条件下，由于敏感栅温 度系数 t 及栅丝与试件膨胀系数（ g 与 s ） 之差异性而产生虚假应变输出有时会产生与 真实应变同数量级的误差。 ②方法：自补偿法 线路补偿法
返回 上页 下页 图库
第3章
3.6 今有一种电涡流式位移传感器。其输出为频 率 。 特 性 方 程 形 式 为 f=e(bx+a)+f∞, 今 知 其 中 f∞ =2.333MHz及一组标定数据如下：,
位移 x(mm) 0.3 0.5 2.502 1.0 2.461 1.5 2.432 2.0 2.410 3.0 2.380 4.0 2.362 5.0 2.351 6.0 2.343 输出 2.523 f(MHz)
返回
上页
下页
图库
1.1 某位移传感器，在输入量变化5 mm时，输出 电压变化为300 mV,求其灵敏度。
解：
第1章
U 300 10 k 60 3 X 5 10
3
某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成， 各环节的灵敏度为：S1=0.2mV/℃、S2=2.0V/mV、 S3=5.0mm/V，求系统的总的灵敏度。
0.11 Lmax 100% 0.09% L y FS 12.05
返回 上页 下页 图库
第2章
2.3 说明电阻应变片的组成和种类。电阻应变片 有哪些主要特性参数？
答：①金属电阻应变片由四部分组成：敏感栅、基底、 盖层、粘结剂、引线。分为金属丝式和箔式。 ②其主要特性参数：灵敏系数、横向效应、机械 滞后、零漂及蠕变、温度效应、应变极限、疲劳寿 命、绝缘电阻、最大工作电流、动态响应特性。
传感器在工业自动化领域的作用和地位
传感器在工业自动化领域的作用和地位一、概述随着科技的不断进步，工业自动化领域的发展也日益迅速。
传感器作为自动化控制系统的重要组成部分，其在工业自动化中的作用和地位也愈发重要。
本文将就传感器在工业自动化领域的作用和地位进行探讨。
二、传感器的定义和分类1. 传感器的定义传感器是一种将感知到的信息转换成可用信号的装置。
它可以感知各种参数如光、热、压力、湿度、位置、速度等，并将这些参数转换成电信号、数字信号等输出。
2. 传感器的分类根据感知参数的不同，传感器可以分为光电传感器、热电传感器、压力传感器、湿度传感器、位置传感器、速度传感器等多种类型。
根据输出信号的不同，传感器可以分为模拟传感器和数字传感器。
传感器还可以根据其工作原理和传感元件的不同来进行分类。
三、传感器在工业自动化中的作用1. 实时监测传感器可以实时监测各种参数，并将其转换成电信号或数字信号输出，为自动化系统的控制提供实时数据支持。
2. 过程控制传感器可以通过感知各种参数的变化来控制工业生产过程，如温度传感器可以控制加热或制冷设备的开关，压力传感器可以控制压力变送器等。
3. 安全保障传感器在工业自动化中也起到了一定的安全保障作用，例如火灾传感器、烟雾传感器等可以及时发现并报警，确保员工和设备的安全。
4. 节能环保传感器在工业自动化中的应用还可以带来节能环保的效益。
通过实时监测和控制，可以有效减少能源的浪费，减少对环境的影响。
四、传感器在工业自动化中的地位1. 关键技术传感器作为工业自动化系统中的关键技术之一，其在自动化控制、数据采集、信号处理等方面都起着至关重要的作用。
2. 基础设施传感器被认为是工业自动化的基础设施，它为自动化系统的正常运行提供了必要的数据支持和控制基础。
3. 产业发展随着传感器技术的不断创新和进步，其在工业自动化领域的应用也越来越广泛，为整个产业的发展和升级提供了强大的支持。
4. 效益提升传感器的广泛应用已经为工业企业带来了显著的效益提升，如生产效率的提高、能耗的降低、生产安全的保障等。
传感技术的作用在利用信息的过程中...
传感器与变送器的异同？
传感器是能够受规 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的 总称 ,通常由敏感元件和转换元件组成。当 传感器的输出为规定的标准信号时， 则称为变送 器。 变送器的概念是将非标准电信号转换为标准电信号的仪器，传感器则是将物理信号转 换为电信号的器件 ，过去常讲物理信号，现在其他信号 也有了。一次仪表指现场测量仪表 或基地控制表，二次仪 表指利用一次表信号完成其他功能：诸如 控制，显示等功能的仪表。 传感器组成图例 1:一种气体压力传感器的示意图
3
传感器组成图例 2: 热电偶 实际上，有些传感 器很简单， 有些则较复杂 。最 简单 的传感器 由一个敏 感元件（兼 转换元 件）组成， 它感受被测量时直接输出电量，如热 电偶 就是这样。
如图所示，两种不同的金属材料 A 和 B，一端连接在一起，放在被测温度 T 中，另一 端为参考，温度为 T0，则在回路中将产生一个与温度 T、T0 有关的电动势，从而进行温度 测量。
什么叫一次仪表，什么叫二次仪表，两者有什么区别?
① 一次仪表与二次仪表是仪表安装工程的习惯用语。确切名称应为测量仪表和显示仪 表。测量仪表是与介质直接接触，是在室外就地安装 的，显示仪表多在控制室盘上安装的。 为了区分一套系统 中的仪表，把现场就地安装的仪表简 称一次仪表，将盘装的显示仪表简 称二次仪表。
重复 性是指传 感器在输 入量按同 一方向作全 量程连续 多次变化 时，所得特 性曲线 不重合的程度。
重复性误差属于随机误差，常用标准差σ 计算，也可用正、反行程中最大的一个重复 差值Δ Rmax 计算，即
R
(2 ~ 3) YFS
100%
或
R
传感器的地位和作用
1 传感器的地位和作用传感器作为采集信号的一次元件, 随着计算机技术和自动化技术的飞速发展, 不断地更新换代并向自动化程度更高的方向发展。
目前从基础科学的研究到宇宙开发、海洋探测、航天、航空、生物医学、健康管理、家用电器等工程技术的各个领域和我们日常生活的各个方面, 传感器都得到了广泛的应用。
例如反映一个工厂各部分工作状态的调度监视装置, 就需要众多的传感器。
监测各个车间的生产机械工作状态, 如电动机的输出量、加工产品的质量、数量等。
航天方面, 大家熟知的航天飞机, 从牵引火箭到宇宙飞船, 为了向地面指挥中心发出各种信息及测试的参数, 所需的传感器多达几千个。
还有, 在目前日益受到重视的环境监测与控制方面, 以及健康管理方面, 我们需要对人口密集地区的粉尘、噪音和各种有害气体及辐射性物质进行监测和控制。
特别是在煤矿这样特殊的环境, 为保证人员和矿井的安全, 更需要全面监测各种参数。
如: 瓦斯监测、一氧化碳监测、二氧化碳监测、矿井压力监测、采煤机工作情况、皮带运输机的运转情况等, 这些都离不开传感器。
但是, 作为为计算机技术和自动控制技术提供各种信息的感觉器官传感器技术还跟不上计算机技术的协调发展, 已出现了信息处理功能发达、检测功能不足的局面, 直接影响了计算机的推广和应用, 目前这个问题已引起了世界各国的高度重视, 世界各国都在积极开发和发展传感器技术。
世界上一些工业发达国家用于传感器方面的研制投资在不断递增, 特别是日本, 把传感器技术作为第一位的技术来发展。
可以说, 一个国家现代化水平是用自动化水平来衡量的, 而自动化水平是由采用传感器的种类多少和质量来衡量的。
2 传感器的种类和性能在传感器种类中, 用于非电量测试的传感器种类繁多,这一方面反映了传感器技术在新的技术革命中的活跃性,另一方面给选用传感器的用户带来了许多困难。
到底哪种传感器更适用, 这就需要对于常用非电量测试的传感器作一个比较。
传感器技术的发展与应用前景
传感器技术的发展与应用前景随着科技的迅速发展，越来越多的新兴技术被应用在工业制造、医疗、农业等领域。
其中，传感器技术作为一项应用广泛的关键技术，其发展速度也非常迅速。
传感器技术是工业自动化和信息科学中不可或缺的重要组成部分，通过实时采集和反馈物理量信息，控制和调节生产过程，提高工业生产的精度和效率，降低生产成本。
本文将从传感器的概念、传感器技术的发展历程及现状、传感器在各行业的应用前景等方面来探讨传感器技术的发展与应用前景。
一、传感器的概念传感器是将感应信号转换为可供测量或处理的输出信号的一种装置，它可以将任意物理量如温度、湿度、压力等转变成电信号，通过传输到某种处理装置进行测量和计算。
传感器主要由感受器、信号处理器和输出器三部分组成，感受器负责将感应信号转换成电信号，信号处理器负责将电信号进行数学处理，输出器负责将处理后的信号输出。
二、传感器技术的发展历程传感器技术的发展历程可以追溯到20世纪初，在那个信息传输技术非常落后的时期，人们主要采用机械仪表来进行物理量的检测。
但是，机械仪表存在精度低、易受干扰等问题，为实现精度高、智能化的检测需求需要寻求新的解决方案。
20世纪50年代，电子技术的发展促进了传感器技术的进步。
其后，微机技术、计算机技术、通信技术不断发展，人们对传感器技术的研究和应用也不断深入。
随着信息技术和物联网技术的发展，传感器技术得到了广泛的应用，并在医疗、交通、车联网等领域内产生了显著的效益。
三、传感器技术的现状目前，传感器技术已经非常成熟，种类也越来越多，包括光学、机械、电磁等多种类型。
而且，现代传感器技术的应用领域也越来越广泛，静态物理量如温度、湿度、气压、流量等及动态物理量如加速度、速度、旋转角度、姿态角等均能通过传感器来检测。
西门子、思科、爱立信等公司在进口传感器技术方面处于国际领先地位，国内主要的传感器公司包括华盛仪器、燕京仪器、中南传感器等。
目前，传感器已经广泛应用于工业、交通、医疗、农业等领域，为我们的工作、生活带来了便捷和准确性。
传感器的作用和地位
1. 传感器的作用现代科学技术使人类社会进入了信息时代, 来自自然界的物质信息都需要通过传感器进行采集才能获取。
如图1-1所示, 人们把电子计算机比作人的大脑, 把传感器比作人的五种感觉器官, 执行器比作人的四肢。
尽管传感器与人的感觉器官相比还有许多不完善的地方, 但传感器在诸如高温、高湿、深井、高空等环境及高精度、高可靠性、远距离、超细微等方面所表现出来的能力是人的感官所不能代替的。
传感器的作用包括信息的收集、信息数据的交换及控制信息的采集三大内容。
2. 传感器的应用领域1) 传感器在工业检测和自动控制系统中的应用在石油、化工、电力、钢铁、机械等工业生产中需要及时检测各种工艺参数的信息, 通过电子计算机或控制器对生产过程进行自动化控制, 如图1-2所示。
传感器是任何一个自动控制系统必不可少的环节。
2) 传感器在汽车中的应用目前, 传感器在汽车上不只限于测量行驶速度、行驶距离、发动机旋转速度以及燃料剩余量等有关参数, 而且在一些新设施中, 如汽车安全气囊、防滑控制等系统, 防盗、防抱死、排气循环、电子变速控制、电子燃料喷射等装置以及汽车“黑匣子”等都安装了相应的传感器。
美国为实现汽车自动化, 曾在一辆汽车上安装了90多只传感器去检测不同的信息。
3) 传感器在家用电器中的应用现代家庭中, 用电厨具、空调器、电冰箱、洗衣机、电子热水器、安全报警器、吸尘器、电熨斗、照相机、音像设备等都用到了传感器。
4) 传感器在机器人中的应用在生产用的单能机器人中, 传感器用来检测臂的位置和角度；在智能机器人中, 传感器用作视觉和触觉感知器。
在日本, 机器人成本的二分之一是耗费在高性能传感器上的。
5) 传感器在医学中的应用在医疗上, 应用传感器可以准确测量人体温度、血压、心脑电波, 并帮助医生对肿瘤等进行诊断。
6) 传感器在环境保护中的应用为了保护环境, 研制用以监测大气、水质及噪声污染的传感器, 已被世界各国所重视。
介绍传感器的作用,应用与地位
介绍传感器的作用,应用与地位
传感器在当今社会中扮演着至关重要的角色，它们被广泛应用于各种领域，如工业自动化、医疗设备、交通工具、环境保护等。
传感器的主要作用是检测和测量物理量，并将这些信息转化为电信号或数字信号，以便计算机或其他设备进行处理和操作。
传感器的应用非常广泛，例如在工业自动化领域中，传感器可以检测机器的运行状态、温度、压力等参数，从而实现对机器的精确控制和优化。
在医疗设备领域中，传感器可以检测患者的生理参数，如体温、血压、心率等，为医生提供准确的诊断依据。
在交通工具中，传感器可以检测车速、油耗、车距等信息，提高驾驶安全性和舒适性。
传感器在各个领域中的地位也越来越重要。
随着科技的不断发展，人们对传感器性能的要求也越来越高，因此传感器技术也在不断进步和创新。
同时，随着物联网、人工智能等技术的不断发展，传感器的作用也越来越突出。
例如，在智能家居中，传感器可以检测家庭环境中的温度、湿度、光照等参数，从而实现智能控制和节能。
总之，传感器在当今社会中发挥着重要的作用，它们的应用范围不断扩大，技术也在不断进步和创新。
随着科技的不断发展和应用领域的不断拓展，传感器的地位将更加重要，它们将成为未来智能化社会的重要组成部分。
传感器技术-第一讲-绪论
y
2．迟滞：传感器在正(输入 量增大)反（输入量减小）行程中
yFS ⊿Hmax
输出输入曲线不重合称为迟滞。
迟滞特性如图所示，它一般是由
实验方法测得。迟滞误差一般以
满量程输出的百分数表示,即
H 1/ 2H max / yFS 100 %
0
x
迟滞特性
式中△Hmax正反行程间输出的最大差值。迟滞误差的另一名称 叫回程误差。回程误差常用绝对误差表示。检测回程误差时， 可选择几个测试点。对应于每一输入信号，传感器正行程及反
分析传感器动态特性，必须建立数学模型。线性系统的 数学模型为一常系数线性微分方程。对线性系统动态特 性的研究，主要是分析数学模型的输入量x与输出量y之 间的关系，通过对微分方程求解，得出动态性能指标。 动态特性的传递函数在线性或线性化定常系统中是指初 始条件为0时，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏 变换之比。
1.7 传感器的选用原则
一、与测量条件有关的因素 测量的目的；被测试量的选择；测量范围；输入信号的幅值， 频带宽度；精度要求；测量所需要的时间。 二、与传感器有关的技术指标 精度；稳定度；响应特性；模拟量与数字量；输出幅值；对 被测物体产生的负载效应；校正周期；超标准过大的输入信号 保护。 三、与使用环境条件有关的因素 安装现场条件及情况；环境条件(湿度、温度、振动等) 信 号传输距离；所需现场提供的功率容量。 四、与购买和维修有关的因素 价格；零配件的储备；服务与维修制度，保修时间；交货日 期。
1.5 传感器的发展趋势
传感技术的发展分为两个方面：提高与改善传感器的技术 性能、寻找新原理、新材料、新工艺及新功能等。
一、改善传感器的性能的技术途径 1．差动技术：差动技术是传感器中普遍采用的技术。它 的应用可显著地减小温度变化、电源波动、外界干扰等对传 感器精度的影响，抵消了共模误差，减小非线性误差等。不 少传感器由于采用了差动技术，还可使灵敏度增大。 2．平均技术：在传感器中普遍采用平均技术可产生平均 效应，其原理是利用若干个传感单元同时感受被测量，其输出 则是这些单元输出的平均值。 3．补偿与修正技术：针对传感器本身特性，针对传感器 的工作条件或外界环境补偿与修正，可以利用电子线路（硬件） 来解决，也可以采用微型计算机通过软件来实现。 4．屏蔽、隔离与干扰抑制。
传感器在生活中的地位与作用
传感器在生活中的地位与作用随着社会经济的飞速发展，传感器在生活中扮演一个越来越重要的角色，我们已经离不开它了。
“没有传感器就没有现代科学技术”的观点已为全世界所公认。
以传感器为核心的检测系统就像神经和感官一样，源源不断地向人类提供宏观与微观世界的种种信息，成为人们认识自然、改造自然的有利工具。
传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。
传感器是获取信息的主要途径与手段。
没有传感器，现代化生产就失去了基础。
传感器是边缘学科开发的先驱。
传感器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、甚至文物保护等等极其广泛的领域。
从茫茫的太空到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。
可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步等方面起着重要作用。
传感器广泛应用于各个学科领域。
在基础学科和尖端技术的研究中，大到上千光年的茫茫宇宙，小到10-13cm的粒子世界；长到数十亿年的天体演化，短到10-24s的瞬间反应，高达5×104~1×10-8度的超高温，低到10-6K以下的超低温；从25T超强磁场，到10-11T的超弱磁场……要完成如此极巨和极微信息的测量，单靠人的感官和一般电子设备早已无能为力，必须凭借配备有专门传感器的高精度测试仪器或大型测试系统的帮助。
传感器技术的民展，正在把人类感知、认识物质世界的能力推向一个新的高度。
在工业领域和国防领域，高度自动化的装置、系统、工厂和设备是传感器的大集合地。
从工业自动化中的柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS）、几十万千瓦的大型发电机组、连续生产的轧钢生产线、无人驾驶汽车、多功能武器指挥系统，直至宇宙飞船或星际、海洋探测器等，无不装置数以千计的传感器，昼夜发送各种各样的工况参数，以达到监控运行的目的，成为运行精度、生产速度、产品质量和设备安全的重要保障。
在生物工程、医疗卫生、环境保护、安全防范、家用电器等与人们生活密切相关的方面，传感器的应用也已层出不穷。
传感器主要用途是什么？
传感器主要用途是什么？传感器是一种用于检测和测量物理量的电子设备，其主要用途涵盖诸多领域，其不可或缺的作用在现代科技中得到广泛应用。
本文将以有序列表的方式介绍传感器的主要用途，从而展示其在人们的日常生活和工业生产中的重要地位。
一、环境监测与控制1. 气体传感器：气体传感器可以用来检测和测量环境中的气体成分，如二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物等。
它们广泛应用于室内空气质量监测、工业过程控制以及火灾预警系统等领域。
2. 湿度传感器：湿度传感器可以测量空气中的湿度水分含量，对于农业、仓储、气象预报等方面具有重要意义。
农业上的运用可通过监测土壤湿度，调整灌溉系统，提高农作物产量。
3. 温度传感器：温度传感器有助于测量温度的变化，广泛应用于气象学、医疗、工业生产等领域。
例如，体温计中的传感器可以快速准确地测量人体温度，从而帮助医生做出正确的诊断。
二、智能家居与物联网1. 光敏传感器：光敏传感器可以检测环境光的强弱，并根据光照条件的变化来控制照明系统。
它们在智能家居系统中得到广泛运用，可以根据不同的光照需求，自动调节灯光的亮度和色温。
2. 声音传感器：声音传感器可以测量环境中的声音强度和频率，并将其转化为电信号。
它们在智能家居中可以用来实现声音识别与控制，比如语音助手系统。
3. 红外传感器：红外传感器可以接收红外线信号，广泛应用于智能遥控、安防系统和智能门禁等领域。
它们可以实现无线遥控，避免了使用复杂的有线电路。
三、医疗与健康监测1. 心率传感器：心率传感器可以监测人体脉搏的频率，为医生提供重要参考数据。
在健康监护领域，心率传感器的应用可以帮助人们及时判断心脏状况，提醒进行必要的治疗。
2. 血压传感器：血压传感器可以测量人体的血压值，对于高血压患者的日常监测和医学研究具有重要意义。
它们可以准确、方便地获取血压数据，为医生提供最有效的治疗方案。
3. 血糖传感器：血糖传感器是糖尿病患者进行血糖监测的重要工具，可以实时测量血液中的葡萄糖浓度。
传感器的地位与作用
传感器的地位与作用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它们的功能就远远不够了。
为适应这种情况，传感器就应运而生了。
因此可以仇传感器是人类五官的延长，又称之为电五官b。
新技术革命的到来，世界开始进入信息时代。
在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信思，而传感器是获取自然领域中信息的主要途径与手段。
以现代飞行器为例，它装备着各种各样的显示和控制系统，以保证各种飞行任务的完成。
反映飞行器飞行参数和姿态，发动机工作状态的各种物理参数，都要利用传感器予以检测，一方面显示出来提供给驾驶人员去控制与操纵，另一方面传输给各种自动控制系统，进行飞行器的自动驾驶和自动调节。
例如“阿波罗10”的运载火箭部分，检测加速度、声学、温度、压力、振动、流量，应变等等参数的传感器共有2077个，宇宙飞船部分共有各种传感器1218个。
它们的数量很大，要求也很高。
在飞行器研制过程中，也要用各种传感器对样机进行大量的地面测试和空中测试，才能确定是否符合各项技术性能指标。
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，使设备工作在最佳状态或正常状态，井使产品达到最好的质量。
因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。
在基础学科研究中，传感器更具有突出的地位。
现代科学技术的发展，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10‘：cm的粒子世界纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到瞬间反应。
以外，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的研究，如超高温、超低温、超高压、超高真宁、超强磁场、超弱磁场等等。
显然，要获取大量人类感官无法获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。
许多基础科学研究的陈碍，首先就在于对象信息的获取存在因晚而一些浙机理和高灵坡度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破。
传感器技术简介
➢如果敏感元件直接输出的传输是的电可量用，电它信就同时兼为转换元件
➢如果转换元件能直接感受号被测量而输出与之成一定关系的
敏感 元件
电量，它就同时兼为敏感元件。例如压电晶体、热电偶、热
敏感电阻及光电器件等。敏感元件与转换元件两者合二为一
的传20感20器/5/2是6 很多的。
返回本章目录
18
传感器技术简介
传感器技术简介
一、传感器技术概述
传感器有些性能超过人的感官： （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
例如：
➢ 温度传感器：-196℃ ~ 1800℃ ➢ 压力传感器：0.01 ~ 10000kPa ➢ 精度：0.1% ~ 0.01% ➢ 可靠度：8 ~ 9 级
传感器技术简介
三、传感器技术的应用
传感器与家用电器
自动电饭锅、吸尘器、空调器、电子热水器、风干器、电熨斗、电风扇、洗衣机 、洗碗机、照相机、电冰箱、电视机、录像机、家庭影院。
传感器技术简介
三、传感器技术的应用
传感器在医疗及人体医学上的应用
医用传感器：人体内部温度、血液、呼吸流量、 肿瘤、心音、腔内压力、心脑电 波。
毫不夸张地说：几乎每个现代化项目，以至各种复杂工程系统，都离不开各种 各样的传感器。
传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用，是十分明显的。
传感器技术简介
二、传感器技术的作用和地位
4D彩超捕捉到难得一见的胎儿出生前微笑（美联社图片）
传感器技术简介
三、传感器技术的应用
自动检测与自动控制系统
传感器技术简介
• 一、传感器技术概述 • 二、传感器技术的作用和地位 • 三、 传感器技术的应用 • 四、 传感器技术发展趋势 • 五、传感器组成 • 六、传感器分类 • 七、传感器参数
智能感知在物联网中的地位和作用并举例说明
智能感知在物联网中的地位和作用并举例说明传感器作为一种非常重要的器件，已经形成了一个完整的产业链，美国、日本、德国作为三大传感器生产国，占据了近六成左右的市场份额。
近年来，随看物联网和人工智能的发展，传感器的功能需求在逐渐増加，智能传感器成为刚需，它为智能设备提供信息交换和传输，实现万物智能互联。
传感器有几万种，它们应用在各行各业，我国的传感器产业起步晚，但是发展迅速，智能传感器也成为近年来企业重点布局的对象，据统计，2018年重点布局智能传感器的企业近二十家，其中有一半企业是上市公司，里面都提到了一点，就是智能传感器成为企业的发力的重心。
智能传感器的重要性和市场正在増加，未来几年将成为新的一股力量。
一、智能传感器的三大优势传感器的价值体现在实际的应用当中，它是为市场而生的，传统的传感器主要为了满足信息的准确传输需求，智能传感器具备所有传统传感器的优点，同时，智能传感器具有信息采集处理和自动交换信息的能力，智能传感器的精度高、可靠性高、适应性强，同时价格更低。
1、精度高为什么只能传感器的精度能比普通传感器更高，这是因为智能传感器通过软件技术实现高精度的信息采集，它本身就具备编程自动化能力，通过软件不仅可修正系统误差，还可适当地补偿随机误差、降低噪声，提高了传感器精度。
2、可靠性高在提升传感器的可靠性上，智能传感器集成了传感器的系统小型化特征，消除了传统结构的不可靠因素，改善系统的抗干扰件能，智能传感器还有诊断、校淮和数据存储功能，具有更好的稳定性。
3、适应性强传感器的种类繁多，这是由于很多传感器没有通用性，只能针对某个场景一一定制。
但是智能传感器促成了传感器的多功能化，它可以实现很多场景的通用。
智能传感器通过编程扩大测量与使用范围，自适应能力强;根据检测对象的改变，相应地改变量程反输出数据的形式，具有数字通信接口功能，具有多种数据输出形式，适配各种应用系统，通过的传感器非智能传感器莫属。
当然，要想做好一个智能传感器，需要很多的技术支持。
- 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)。
传感器的地位和作用————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期：本科实训设计(论文)题目:二号黑体加粗居中学院:三号黑体加粗姓名：三号黑体加粗学号:三号黑体加粗专业:三号黑体加粗班级:三号黑体加粗指导教师:三号黑体加粗职称:三号黑体加粗二〇一六年月传感器的地位和作用我国国家标准(ＧB7665－87)中定义传感器：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成”。
传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息,并能将检测感受到的信息,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。
它是实现自动检测和自动控制的首要环节。
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,组成框图见图1。
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它们的功能就远远不够了。
为适应这种情况,就需要传感器。
因此可以说,传感器是人类五官的延长,又称之为电五官。
•新技术革命的到来,世界开始进入信息时代。
在利用信息的过程中,首先要解决的就是要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。
因此可以说，没有众多的优良的传感器,现代化生产也就失去了基础。
•在基础学科研究中，传感器更具有突出的地位。
现代科学技术的发展,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cm的粒子世界,纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到ｓ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、超弱磁砀等等。
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。
•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、甚至文物保护等等极其之泛的领域以毫不夸张地说,从茫茫的太空，到浩瀚的海洋,以至各种复杂的工程系统,几乎每一个现代化项目,都离不开各种各样的传感器。
•由此可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用,是十分明显的。
世界各国都十分重视这一领域的发展。
相信不久的将来,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。
以应变式传感器为例应变片可分为体型应变片、金属箔式应变片、扩散型应变片和薄膜应变片，而薄膜应变片则是今后的发展趋势,这主要是由于近年来薄膜工艺发展迅速，除采用真空淀积、高频溅射外，还发展了磁控溅射、等离子体增强化学汽相淀积、金属有机化合物化学汽相淀积、分子束外延、光CVD技术,这些对传感器的发展起了很大推动作用。
如目前常见的溅射型应变计，是采用溅射技术直接在应变体即产生应变的柱梁、振动片等弹性体上形成的。
这种应变计厚度很薄，大约为传统的箔式应变计的十分之一以下，故又称薄膜应变计。
溅射型应变计的主要优点是：可靠性好,精度高,容易做成高阻抗的小型应变计，无迟滞和蠕变现象，具有良好的耐热性和冲击性能等。
用化学气相淀积法制备薄膜，以其成膜温度低、可靠性好、系统简单等优点而发展很快，在制备多晶硅微晶硅传感器方面有许多报道。
硅杯是力敏元件中非常重要的结构。
目前已极少采用机械方法加工硅杯，而改为可控的化学腐蚀方法,如各向异性腐蚀、凸角补偿和etｃh-step法等,化学腐蚀方法,可做到工艺稳定,硅杯尺寸很小，膜片均匀度很高，结构从Ｃ形、E形、双岛发展到梁膜式，性能和生产率都有很大提高。
反射式红外阵列传感器长轴线上有多个红外对管，呈线阵分布,可以检测出轨迹线与其它背景区域的反光率差别，并以此确定阵列传感器长轴线与轨迹线轴线的偏移;再结合一定的传感器安装方法(如前面所介绍的“二”字形安装方法)自动机器人的控制器是可以依据阵列传感器的数据分析出当前机器人相对轨迹线的姿态（轴偏量、角偏量）。
而阵列传感器的检测精度和范围将直接影响系统控制性能；起决定性作用的就是阵列上有多少个传感单元、传感单元之间的距离,以及传感单元的性能（调制频率、灵敏度等)。
反射式红外阵列传感器反射式红外阵列传感器模块上的十六个反射式的红外对管，在传感器模块长轴线上呈线状分布;模块中使用运算能力较强，并且抗干扰能力强的单片机作为主控核心ＭCU，MCU对十六个传感器进行扫描,并对每个对管检测到反射回来的信号进行调理后,送至ADC模块(MＣＵ内部自带）进行AD转换;这样可得到每个对管对应范围的２５6个级别的灰度值。
只要轨迹线与背景存在颜色、反光度的差别，就可以从每个对管的AＤ转换值当中分析到当前该对管所检测点为轨迹线还是背景。
下图为模块的较果图：模块的核心ＭCU采用Phｉlipｓ公司的P89LPC９3２单片机;LPC932为增强型的51内核的单片机,在同等CＰＵ工作频率的情况下，速度为传统５1的六倍，这点对于本设计的数据处理要求来说,是非常重要的。
应用中采用了芯片内部的振荡器(7.374MHz）作为MCU 的时钟源;主要是因为在单片机运行的在机器人的载体上，机械上的振动比较大,而当晶振受到震动时,就有可能进入莫名的异常状况(如死机、复位等),而采用单片机内部的振荡器就不会存在上述的情况了模块中的红外对管，选用了进口的RP２20型红外对管。
该对管的有效作用距离为4cｍ,接收管灵敏度高;在测试中，2．５ｃｍ的距离上，对黑色与白色普通反射面，接收反射回来的红外线强度能有5倍以上的差值;但其调制频率较低，仅有800Hz。
为了降低ＭCU扫描传感器的速度对传感器调制频率的要求,在电路设计中,用一个NＰN的三极管同时驱动四个红外对管,四个三极管即可驱动全部的十六个对管(如下图,为部分传感器驱动电路);而ＭＣU控制两片４０51，按一定的顺序对红外对管的接收管进行选通。
这样可以把调制频率的要来降低了四倍在PCＢ板设计时，十六个传感器呈线阵分布,在每个传感器间的距离为１3.75mｍ;鉴于红外对管的散射,为保证一定的测量精度,在传感器模块装上机器人时,要求对管的底面与地面的距离不能大于2．5ｃm。
而由于红外对管距离反射面越近，其黑、白反射面的接收强度差别越小;所以还得要求对管底面与地面距离不能小于1cm。
通过4０51选通回来的信号,要通过一个射随、放大电路后才能送入ADC,将每个接收管接收到的反射回来的红外线强度模拟信号进行模数转换后,再由MCU读取。
而机器人上仅有单一的正电源；所以为了系统电源的统一,在设计中选用了单电源供电的双运放ＬF358及单电源供电的ADC 芯片:TＬC15４9。
如下图所示:图中A_in１和Ａ_in2分别是来自两片40５1的八选一输出。
TCＬ1549是10位的ADC,其数据输出接口为三线的SPI通讯接口,最高的通讯速率为2Ｍｂit/s。
而在设计中,对单个数值的精度要求不是太高，所以为了数据处理及软件设计的方便，在设计中用三个IO口模拟ＳＰI通讯来读取TLC1549中的数据,且仅取其十位精度中的高八位。
在传感器模块中,MCU的主要工作是扫描十六个红外对管,并根据每个读回来的ＡＤ值进行分析（主要是进行软件补偿）,得到每个管子对应反射面的256个灰度等级的数值,然后与比较域值进行比较，可分析出每个对管对应的反射面为不反光区域(背景)还是白色窄条线（轨迹线)。
反射式红外阵列传感器的应用阵列传感器主要用于机器人的自身相对姿态的感知,并不包括机器人相对位置的定位（当然，也是可以通过一些上层的算法来判断解算根据阵列传感器的数据特征,并以此获取相对位置信息）；所以在介绍反射式红外阵列传感器前,需要假设一些前提的条件：场地平面参照物(即平面的相对轨迹标记）。
在一些自动伺服的机器人应用系统当中，通常需要感知机器人在平面（地面)上的相对姿态；比如一些自动竞技机器人(使用在各种机器人竞技比寒当中的），以及一些应用在有相对轨迹标记的固定场所当中的工业机器人等。
一般,在这些机器人工作的环境当中，会有平面的相对轨迹标记，如场地上平面的网格线(轨迹线)；机器人可以通过检测这些标记来获取自身的姿态数据，以便于自动伺服调整机器人的姿态保证任务的执行反射式红外阵列传感器模块就是用于这样的检测平面相对位置的在很多竞技机器人的比赛项目当中,比赛的场地往往都会有类似于网格线（轨迹线)的平面参照物,自动伺服的机器人(自动机器人)可以检测相对这些参照物的姿态来调整自身的平面姿态，再加上其它的定位系统，自动机器人就可以在场地的任意位置感知自身的相对姿态和相对位置了，这就是自动机器人的基本工作条件了。
自动机器人检测轨迹线最常见的应用是寻线行走,这样的应用需要获取自动机器人与轨迹线的中心偏移数据、偏角数据（机器人底盘轴线与轨迹线的夹角);而一般会采用“二”字形的探测器，如下图所示：“二”字形的探测器实际上是可以由两个阵列传感器模块一前一后的组合而成；而每条传感器模块呈长条状，并沿长轴线上分别排列有多个传感单元，每个传感器单元可以分辩出呈白色窄条状的轨迹线与背景(与轨迹线颜色区分开的）。
由于比赛场地与平时机器人训练的场地的反射率会有差别,以及机器人所工作的场地条件的环境因素也会时常有变化;所以传感器模块必需有一个初始化的功能，以适应不同的场地,也就是所说的拥有学习能力的智能传感器概念。
此外每个红外对管的参数不一致,在程序中加入了对每个接收管返回AＤ值的数据补偿。
以上两点也就是传感器模块程序设计的重点。
传感器扫描程序和初始化程序都在一个的定时中断服务程序里,下图为该中断子程序的流程图。
而进行正常的传感器扫描时，定时中断为５ms定时中断，进行初始化扫描时,为20ｍs的定时中断。