传感器与检测技术概述
传感器与检测技术1
第1章 传感器与检测技术基础检测技术是人们认识和改造世界的一种必不可少的重要技术手段。
而传感器是科学实验和工业生产等活动中对信息资源的开发获取、传输与处理的一种重要手段。
我们已经知道，对于电量参数的测量具有测量精度高、反应速度快、能自动连续地进行测量、可以进行遥测、便于自动记录、可以与计算机方便地连接进行数据处理、也可采用微处理器做成智能仪表、能实现自动检测与转换等一系列优点。
但是在工程上和实际的测量中，所需要测量的参数往往有相当大的部分为非电量，例如温度、位移、压力、流量等，所以通常就把将这些非电量转换为电信号输出的装置或设备称为传感器。
传感器与检测技术是一门随着现代科学技术发展而迅猛发展的综合性技术学科，广泛应用于人类的社会生产和科学研究中，起着越来越重要的作用，成为国民经济发展和社会进步的一项必不可少的重要技术。
检测的基本任务就是获取有用的信息，通过借助专门的仪器、设备，设计合理的实验方法以及进行必要的信号分析与数据处理，从而获得与被测对象有关的信息，最后将结果提供显示或输入其他信息处理装置、控制系统。
因此，传感器与检测技术属于信息科学范畴，它与通信技术、计算机技术一起分别构成信息技术系统的“感官”、“神经”和“大脑”，是信息技术的三大支柱(传感技术、通信技术和计算机技术)之一。
检测技术的发展与生产和科学技术的发展是紧密相关的，它们互相依赖、相互促进。
现代科技的发展不断地向检测技术提出新的要求，推动了检测技术的发展。
与此同时，检测技术迅速吸取各个科技领域(如材料科学、微电子学、计算机科学等)的新成果，开发出新的检测方法和先进的检测仪器，同时又给科学研究提供了有力的工具和先进的手段，从而促进了科学技术的发展。
在各种现代机械设备的设计和制造中，检测技术的成本已达到设备系统总成本的50%～70%。
据资料统计：一辆汽车需要30～100余种传感器及配套检测仪表用以检测车速、方位、转矩、振动、油压、油量、温度等；而一架飞机需要3600余种传感器及配套检测仪表用来监测飞机各部位的参数(压力、应力、温度等)和发动机的参数(转速、振动等)等。
传感器与检测技术ppt课件第一章
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1.2检测技术理论基础
1.2.2 测量方法
1) 直接测量、间接测量和组合测量 (又称联立 测量)。经过求解联立方程组，才能得到被测物理量的最后
结果，则称这样的测量为组合测量。
2) 偏差式测量、零位式测量与微差式测量
3) 等精度测量与非等精度测量
4) 静态测量与动态测量
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1.1.3 传感器基本特性
当传感器的输入信号是常量，不随时间变化时，其 输入输出关系特性称为静态特性。
传感器的基本特性是指系统的输入与输出关系特性 ，即传感器系统的输出信号y(t)和输入信号（被测 量）x(t)之间的关系，传感器系统示意图如下图所 示。
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1.1.3 传感器基本特性
2．传感器的分类
（1）按照其工作原理，传感器可分为电参数式(如电阻式、 电感式和电容式)传感器、压电式传感器、光电式传感器及 热电式传感器等。
（2）按照其被测量对象，传感器可分为力、位移、速度、 加速度传感器等。常见的被测物理量有机械量、声、磁、温 度和光等。
（3）按照其结构，传感器可分为结构型、物性型和复合型 传感器。物性型传感器是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。结构型传感器是依 靠传感器结构参数的变化实现信号变换，如：电容式传感器。
敏感元件输出的物理量转换成适于传输或测量电信号 的元件。
测量电路(measuring circuit)： 将转换
元件输出的电信号进行进一步转换和处理的部分，如 放大、滤波、线性化、补偿等，以获得更好的品质特 性，便于后续电路实现显示、记录、处理及控制等功 能。
传感器与检测技术教学大纲
传感器与检测技术教学大纲一、课程简介传感器与检测技术是现代电子信息技术中非常重要的一个领域。
它涉及到了物理学、电子学、计算机科学等多个学科的知识，在现代物联网、智能家居、智能制造和智能交通等领域得到广泛应用。
本课程旨在介绍传感器和检测技术的原理、分类、特点和应用，并通过实验课程让学生了解传感器的选择、使用和调试。
二、课程大纲1. 传感器原理•传感器定义及分类；•传感器的工作原理和特点；•传感器与信号处理的关系。
2. 传感器技术•压力传感器、温度传感器、湿度传感器、光电传感器、气体传感器、生物传感器、加速度传感器等类型；•传感器选择和应用的技术；3. 检测技术•检测技术定义、分类及特点；•电子测量技术、物理量测量技术、化学分析检测技术等；•数据采集、处理、传输的技术。
4. 实验教学•基础性实验：传感器和检测技术的工作原理、检测线路的选择、传感器传输出信号的处理等；•应用性实验：使用传感器实现对温度、湿度、气体、光线等检测数据的采集和处理；•创新性实验：根据自己的兴趣和特长，选取传感器和检测技术进行创新性研究。
三、教学方式本课程采用讲授、实验、讨论和创新性研究等教学方法相结合。
讲授环节主要介绍传感器原理、分类和应用、检测技术的方法和特点等基础知识；实验教学环节通过实验，让学生了解传感器的选择、使用和调试，培养学生工程实践能力和应用能力；讨论和互动环节通过提问、回答、讨论等方式，加深学生对传感器和检测技术的理解和掌握；创新性研究环节让学生自主选题，进行独立研究，把所学的知识转化为创新成果。
四、考核方式本课程的考核方式包括期中考试、实验报告、论文、课堂表现等几个方面。
期中考试主要考察学生对课程内容的掌握情况；实验报告要求学生在每个实验完成后，按要求撰写实验报告并提交；最后要求学生按指定格式撰写一篇课程论文，介绍所选传感器或检测技术的研究成果。
课堂表现包括出勤率、提问、回答、互动等方面的表现。
五、参考资料1.《传感器技术及应用》等；2.《检测技术基础》等；3.《智能检测与传感器实验》等。
传感器与检测技术基础
转换元件 它是将敏感元件输出的非电信号直接转换为电信号，或直接将被测非电信号转换为电信号(如应变式压力传感器的电阻应变片，它作为转换元件将弹性敏感元件的输出转换为电阻)。 转换电路 它能把转换元件输出的电信号转换为便于显示、处理和传输的有用信号。
传感器的分类 传感器技术是一门知识密集型技术。
1.2 测量误差与准确度
3)恰为第n位单位数字的0.5，则第n位为偶数或零时就舍去，为奇数时则进1。 (2)参加中间运算的有效数字的处理 1)加法运算：运算结果的有效数字位数应与参与运算的各数中小数点后面的有效位数相同。 2)乘除运算：运算结果的有效数字位数，应与参与运算的各数中有效位数最小的相同。 3)乘方及开方运算：运算结果的有效数字位数比原数据多保留一位。 4)对数运算：取对数前后有效数字位数应相同。 2.测量数据的处理 常用的数据处理方法有列表法、图示法、最小二乘法线性拟合。
列表法 列表法是把被测量的数据列成表格，可以简明地表示有关物理量之间的对应关系，便于随时检查测量结果是否合理，及时发现和分析问题。
01
图示法 图示法是用图形或曲线表示物理量之间的关系，它能更直观地表示物理量之间的变化规律，如递增或递减。
02
最小二乘法线性拟合 图示法虽然能很直观方便地将测量中的各种物理量之间的关系、变化规律用图像表示出来，但是，在图像的绘制上往往会引起一些附加的误差。
1.1 传感器简述
1.1 传感器简述
1)超调量σ：传感器输出超出稳定值而出现的最大偏差，常用相对于最终稳定值的百分比来表示。 2)延滞时间td：阶跃响应达到稳态值的50%所需要的时间。 3)上升时间tr：传感器的输出由稳态值的10%变化到稳态值的90%所需的时间。 4)峰值时间tp：传感器从阶跃输入开始到输出值达到第一个峰值所需的时间。 5)响应时间ts：传感器从阶跃输入开始到输出值进入稳态值所规定的范围内所需的时间。 (2)频率响应法 频率响应法是从传感器的频率特性出发研究传感器的动态特性。
传感器与检测技术-ppt
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霍尔转速传感器在汽车防抱死装置（ABS） 中旳应用
带有微
型磁铁
霍尔
旳霍尔
传感器
钢质
若汽车在刹车时车轮被抱死，将产生 危险。用霍尔转速传感器来检测车轮旳转 动状态有利于控制刹车力旳大小。
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ABS旳工作原理
1—车速齿轮传感器 2—压力调整器 3—控制器
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霍尔转速表
在被测转速旳转轴上安装一种齿盘，也可 选用机械系统中旳一种齿轮，将线性型霍尔器 件及磁路系统接近齿盘。齿盘旳转动使磁路旳 磁阻随气隙旳变化而周期性地变化，霍尔器件 输出旳微小脉冲信号经隔直、放大、整形后能 够拟定被测物旳转速。
线性霍尔
NS
磁铁
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霍尔式接近开关
当磁铁旳有效磁 极接近、并到达动作 距离时，霍尔式接近 开关动作。霍尔接近 开关一般还配一块钕 铁硼磁铁。
SL3501T
N
mA
DC
DC
VCC 12V
10mA
1
3
V
2
+
_
·
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8.2.2 线性集成霍尔传感器
2.线性集成霍尔传感器旳主要技术特征
输出电压UOUT（V）
2.5
2.0
R=0
1.5
R=15Ω
1.0
R=100Ω
0.5
0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.24 0.28 0.32 磁感应强度B（T）
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8.2.1 开关型集成霍尔传感器
3. 开关型集成霍尔传感器旳工作特征
《传感器与检测技术》课程标准
《传感器与检测技术》课程标准一、课程概述1.基本信息课程名称：《传感器与检测技术》课程类型：理论+实践课程总学时：课程总计64学时，其中一理论课时54,机动+实践课时10。
标准适用专业：本标准适用于机电一体化与制造专科专业。
2.课程定位《传感器与检测技术》课程是机电一体化与制造专业的一门专业核心技能课程；本课程的任务是要教会学生了解和熟悉常用工业传感器及检测方法的基本知识，能够使用合理的传感器实施可靠的检测方案，培养解决生产实际问题的基本技能。
本课程适用于机电一体化、机械制造以及自动化等专业3年制高职学生，课程应在学完电工和电子学等课程后开设，并为后续专业课程的学习和从事专业相关工作打下基础。
二、课程目标（一）总体目标通过《传感器与检测技术》课程的学习，使学生掌握基本工业常用传感器的基本知识、基本理论，初步具备运用传感器设计简单检测系统的能力，并获得运用所学知识解决生产实际问题的基本技能。
（二）分项目标通过《传感器与检测技术》课程的学习，应达到以下培养目标：1.知识目标①学习常用检测量以及相应传感器的基本原理和使用方法等知识；②掌握常用检测系统的基本设计方法；3.技能目标①具备搜集和查阅传感器与检测技术国家标准和有关资料的能力；②具备进行简单检测系统设计和确定相应传感器性能指标的技能；③初步具备简单检测系统的搭建和基本调试手段；4.方法目标①通过常用物理量检测方法在日常生活中的自动化运用实例激发学习兴趣；②通过Flash等丰富多彩的课堂呈现手段加深学生对检测方法认识。
5.素质目标①通过本课程，使学生认识到传感器对于自动化和智能化的产业应用所发挥的作用,增加通过不同手段解决问题的思路，开阔学生的眼界和视野。
②使学生认识到我国有关行业和世界发达国家的巨大差距，增强学生的竞争意识和努力学习的自觉性。
说明：机动课时可安排有关和语言的基本课时，以及有关试验安排, 共计IO个课时。
四、教学设计1.考核方式说明：（I）有些课程可能只进行两种考核中的一种考核，则另外一项考核权重为O即可。
传感器与测试技术概述
传感器按被测量的性质划分，可分为位移传感器、速度传感器、加 速度传感器、转速传感器、力矩传感器、压力传感器、流量传感器、温 度传感器、湿度传感器、浓度传感器等等。由于这种分类方法是按被测 量命名的，因而能够明确地指出传感器的用途，方便地表示传感器的功 能，便于使用者选用。生产厂家和用户都习惯于这种分类方法。
传感器敏感元件的性能、尺寸不仅与材料有 关，而且还与加工工艺及技术有关。
将多种功能的敏感元件或同一功能的多个敏感 元件集成在一个芯片上，就可以检测多种被测量。
1.3 本课程的特点及任务要求
传感器与测试技术是一门技术基础课，它涉及到工程数学、电工电子学、控 制技术、计算机技术、机械技术、数据处理技术等多门学科和技术。在学习中要 综合运用所学的各种知识，在获得测试技术知识和技能的基础上，着重培养灵活 合理应用基础知识解决工程实际问题的能力。
传感器与测试技术
1.1 测试基础
1.1.1 测试的含义
所谓测试，就是具有试验性质的测量，它是试验和测量的综合。
测试
试验 测量
试验是对未知事物探索认识的过程，是对被研究的 对象或系统进行试验性研究的过程。通常是将被研究对 象或系统置于某种特定的或人为构建的环境条件下，通 过试验数据来探讨被研究对象的性能的过程。
1.2.3 传感器的发展趋势
半导体材料
半导体材料包括单晶硅、多 晶硅、非晶硅、硅蓝宝石等半导 体硅材料。
新材料、新
传
功能的开发
感
器
的
发
新工艺、新
展
技术的应用
趋
势
传感器原理与检测技术
传感器原理与检测技术
传感器是一种能够感知和测量环境中各种物理量的器件或装置。
传感器的原理和检测技术主要包括以下几个方面：
1. 电学原理：基于电学原理的传感器利用电流、电压、电容、电感等物理量与环境中待测物理量之间的关系进行测量。
例如，温度传感器利用材料的电阻随温度变化的特性来测量温度。
2. 光学原理：基于光学原理的传感器利用光的散射、衍射、吸收等特性与环境中的物理量相互作用进行测量。
例如，光电二极管利用光的电离效应来测量光强度。
3. 声学原理：基于声学原理的传感器利用声波的传播、反射、吸收等特性与环境中的物理量相互作用进行测量。
例如，声波传感器利用声波的传播速度和反射特性来测量距离。
4. 磁学原理：基于磁学原理的传感器利用磁场与环境中的物理量相互作用进行测量。
例如，磁传感器利用磁感应强度与待测物理量之间的关系来测量磁场强度。
传感器的检测技术包括以下几个方面：
1. 放大技术：将传感器输出的微弱信号进行放大，以增强信号的稳定性和可靠性。
2. 滤波技术：去除传感器输出信号中的噪声和干扰，以提高信号的准确性和可靠性。
3. 校准技术：根据传感器的特性和工作环境的要求，对传感器进行参数调整和修正，以提高传感器的测量精度和一致性。
4. 数据处理技术：对传感器输出的数据进行处理和分析，以获得所需的物理量信息。
常用的数据处理技术包括滑动平均、中值滤波、傅里叶变换等。
5. 故障诊断技术：监测传感器的工作状态和性能，及时发现和诊断传感器的故障，以保证传感器的可靠性和稳定性。
以上是传感器原理和检测技术的基本内容，不同类型的传感器在工作原理和检测技术上可能存在差异。
传感器与检测技术完整版本
.
1、线性度 也称为非线性误差，是指在全量程范围内实际
特性曲线与拟合直线之间的最大偏差值与满量程输出值 之
比。反映了实际特性曲线与拟合直线的不吻合度或偏离程
度。
L
Lmax10% 0 YFS
.
2.迟滞。传感器在输入量由小到大（正行程）及输入量由大到小（反行程） 变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象称为迟滞。即，对于同一大小的 输入信号，传感器的正反行程输出信号大小不相等，这个差值称为迟滞差值。 传感器在全量程范围内最大的迟滞差值或最大的迟滞差值的一半与满量程输 出值之比称为迟滞误差，又称为回差或变差（最大滞环率）。
xmin 100% YFS
.
6．稳定性。稳定性有短期稳定性和长期稳定性之分。对于传感器常用长期 稳定性描述其稳定性。所谓传感器的稳定性是指在室温条件下，经过相当长 的时间间隔，传感器的输出与起始标定时的输出之间的差异。因此，通常又 用其不稳定度来表征传感器输出的稳定程度。
7．漂移。传感器的漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随着时 间变化，此现象称为漂移。产生漂移的原因有两个方面：一是传感器自身结 构参数；二是周围环境（如温度、湿度等）。
.
1.1.2传感器的组成
1、敏感元件 敏感元件是指传感器中能灵敏地直接感受或响应被测量（非电量，如位移、 应变）器件或元件。 2．转换元件 转换元件也称传感元件，是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量 (非电量)转换成适于传输或测量的电量(电信号)的器件或元件。它通常不 直接感受被测量。 3.转换电路 作用是，将转换元件的输出量进行处理，如信号放大、运算调制等，使输 出量成为便于显示、记录、控制和处理的有用电信号或电量，如电压、电 流或频率等。 4．辅助电路 辅助电路就是指辅助电源，即交、直流. 供电系统。
《检测与传感技术》课件
压阻式传感技术
总结词
利用压力作用来检测和感知物质的技术。
详细描述
压阻式传感技术通过测量压力作用下材料的 电阻变化，来检测和感知物质的存在、性质 和浓度。该技术具有高灵敏度、高精度和高 可靠性等优点，广泛应用于压力、重量、位 移等物理量的测量。
磁电阻式传感技术
总结词
利用磁场作用来检测和感知物质的技术。
催化性能等，使其在检测与传感领域具有广泛的应用前景。
02 03
纳米材料在检测方面的应用
利用纳米材料的特性，可以实现对气体、液体和生物分子等物质的快速 、灵敏和准确地检测。例如，纳米孔传感器可以用于DNA测序和蛋白 质检测。
纳米材料在传感方面的应用
纳米材料可以用于制造高灵敏度的传感器，用于监测各种物理、化学和 生物量。例如，纳米压阻传感器可以用于监测压力、应变和温度等参数 的变化。
应用领域与发展趋势
应用领域
检测与传感技术在工业自动化、环境监测、医疗诊断、安全防范等领域有着广泛的应用。
发展趋势
随着科技的不断发展，检测与传感技术正朝着智能化、微型化、集成化、网络化的方向发展。同时， 随着新材料的不断涌现，新型的检测与传感技术也不断涌现，为未来的科技发展提供了更多的可能性 。
02
生物技术在检测与传感中的应用
生物技术的特点
生物技术利用生物分子的特性和反应，可以实现高度特异 性和灵敏的检测与传感。
生物技术在检测方面的应用
利用生物技术的特性，可以实现对生物分子、细胞和组织的快速 、准确地检测。例如，生物芯片和生物传感器可以用于检测基因
、蛋白质和细胞等物质。
生物技术在传感方面的应用
微纳加工技术在传感方面的应用
微纳加工技术还可以用于制造各种类型的传感器，如压力传感器、温度传感器和加速度传 感器等。这些传感器具有高灵敏度、快速响应和低成本等特点，广泛应用于汽车、医疗和 航空等领域。
传感器与检测技术
传感器与检测技术简介传感器是现代科学技术领域中一种重要的设备，可以将各种物理量、化学量或生物量转化为可测量的电信号或其他形式的输出信号。
传感器与检测技术的发展在各个领域具有广泛的应用，在科学研究、工业生产、医疗保健、环境监测等方面都发挥着重要的作用。
本文将介绍传感器的基本原理、常见的传感器类型以及传感器在各个领域中的应用。
一、传感器的基本原理传感器是基于特定物理、化学或生物效应的设备，通过与目标物的相互作用来测量目标物的性质或状态。
传感器的基本原理可以分为以下几种：1. 电阻式传感器电阻式传感器利用材料的电阻随物理量或环境变化而变化的特性，将物理量转换为电阻值，进而测量目标物的状态。
常见的电阻式传感器有温度传感器、湿度传感器等。
2. 压力传感器压力传感器利用材料的机械性能随压力变化而变化的特性，将压力转换为电信号输出。
压力传感器广泛应用于工业自动化控制、汽车制造和航空航天等领域。
3. 光学传感器光学传感器利用光的性质来测量目标物的性质或状态。
光学传感器可以测量光的强度、颜色、光的散射等参数。
在医疗保健领域，光学传感器被用于血氧测量、眼底成像等应用。
4. 生物传感器生物传感器利用生物体或生物分子的特性来检测和测量目标物的性质或状态。
生物传感器在医疗诊断、食品安全检测等领域有着广泛的应用。
二、常见的传感器类型根据传感器的工作原理和应用领域的不同，可以将传感器分为以下几种类型：1. 温度传感器温度传感器是一种将温度转换为电信号的传感器。
常见的温度传感器有热电偶、热电阻和半导体温度传感器。
2. 压力传感器压力传感器用于测量气体或液体的压力。
根据测量范围和原理的不同，压力传感器可以分为压阻式传感器、压电式传感器和电容式传感器等。
3. 湿度传感器湿度传感器用于测量空气中的湿度。
常见的湿度传感器有电容式湿度传感器、电阻式湿度传感器和表面张力式湿度传感器。
4. 光学传感器光学传感器利用光的特性来测量目标物的性质或状态。
传感器与检测技术说课
传感器与检测技术是现代科技的重要领域，涵盖了传感器的基本原理、分类 及应用，以及检测技术的基本原理、分类及应用。本节目将揭示这一引人入 胜的技术领域的方方面面。
什么是传感器与检测技术
了解传感器的基本概念和检测技术的发展，探索其在不同领域的广泛应用。
传感器的基本原理
深入探讨传感器如何通过物理、化学或生物方式转换测量量，并将其转化为可读取信号的原理。
检测技术的分类及应用
探索不同类型的检测技术，如光学、电学、磁学和声学等，并了解它们在各 行业中的广泛应用。
检测技术的特性参数
介绍检测技术中的重要参数，如灵敏度、精度和可靠性，探讨它们对检测结 果的影响。
传感器与检测技术的关系
阐述传感器与检测技术之间的密切关联和相互作用，以及它们如何相互促进和增强。
传感器的分类及应用
探索传感器的不同类别，以及它们在医疗、制造业、环境保护和交通运输等领域中的应用案例。
传感器的特性参对传感器性能的影响。
检测技术的基本原理
了解检测技术的原理，包括测量物理量、信号处理和数据分析等方面，以实 现准确的检测结果。
第1章传感器与检测技术概述
第1章传感与检测技术概述
第1章 传感器与检测技术概述
1.1 传感器的概念、组成和分类 1.2 传感器的基本特性
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第1章传感与检测技术概述
第1章 传感器与检测技术的理论 基础
1.1 传感器的概念、组成和分类
一、传感器的概念、组成与应用
1、 现代信息技术的三大要素：信息获取————传感器技术
第1章传感与检测技术概述
传感器的主要应用
需要量
111 110 103 81 61 47 34 31 31 78 70 61 55 59 47 111 76 93
36
27
26
21 24 20 14
信 息 处 理
电 信 电 话
科 技 测 试
设 备 控 制
交 通 控 制
输 机 机 家 照 汽 飞 船 气海 环 医防光 热 机 电 床 器 用 相 车 机 舶 象洋 境 疗火能 能 械 人 电 机 系 污 利 利 能 统 器 染 用 用 利 用
划的研究也大大促进了对酶、免疫、微生物、 体液组份以及血气、血压、血流量、脉搏等
传感器的研究。
第1章传感与检测技术概述
第1章传感与检测技术概述
光纤流速传感器 生物酶血样分析传感器 荧光材 料制作 的电子 鼻传感 器
热/光
电量
第1章传感与检测技术概述
传感器与航空及航天
第1章传感与检测技术概述
陀螺仪、阳光传
第1章传感与检测技术概述
软驱:速度,位置伺服
麦克风:电容传声器
第1章传感与检测技术概述
楼宇控制与安全防护
为使建筑物成为安全、健康、舒适、温馨的生活、工作环
境，并能保证系统运行的经济性和管理的智能化。在楼宇中应 用了许多测试技术，如闯入监测、空气监测、温度监测、电梯 运行状况。
传感和检测技术的概念
1.1 检测技术
检测技术是以研究自动检测系统中的信息 提取、信息转换以及信息处理的理论和技术为 主要内容的一门应用技术学科。检测技术任务 是：寻找与自然信息具有对应关系的种种表现 形式的信号，以及确定二者间的定性、定量关 系；从反映某一信息的多种信号表现中挑选出 所处条件下最为适合的表现形式，以及寻求最 佳的采集、变换、处理、传输、存储、显示等 方法和相应设备。
被测量 传感器
测量电路
指示仪 记录仪
电源
数据处 理仪器
图1.2 检测系统组成框图
传感器技术及应用
1.2 自动检测系统
自动测量、自动计量、自动保护、自动诊断、自 动信号处理等诸多系统的总称。包含被测量、敏感元 件、电子测量电路、电源和输出单元，其区别仅在于 输出单元。
一个完整检测系统由传感器、测量电路和显示记 录装置等部分组成，分别完成信息获取、转换、显示 和处理等功能，当然其中还包括电源和传输通道等不 可缺少部分，如图1.2 所示。
传感器技术及应用
传感和检测技术的概念
传感与检测是实现自动控制、自动调节的 关键环节，它与信息系统的输入端相连，并将 检测到的信号输送到信息处理部分，是感知、 获取、处理与传输的关键。传感与检测技术是 关于传感器设计制造及应用的综合技术，它是 信息技术（传感与控制技术、通信技术、计算 机技术）的三大支柱之一。
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第1章传感与检测技术概述
AG V 自 动 送 货 车
第1章传感与检测技术概述
图坦卡蒙的诅咒
“不论是谁骚扰了法老的安 宁，死神之翼将在它的头上 降临。”
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。一个小机器人通过了埃及最大的金字塔内一 条狭窄的通道，试图揭开4600年前的秘密。它的探 秘之行以发现了又一道封闭的石门而告终。
第1章传感与检测技术概述
农业将是知识密集、技术密 集的产业，设施农业可以有
传感器与农业
农业
效提高农业生产效益和增强
抗灾能力，借助温室及其配
套装置来调节和控制作物生
产环境条件，摆脱自然制约，
图1－1 自动测量系统组成
第1章传感与检测技术概述
5、自动测量技术的作用
以电子技术、传感器技术、计算机技术为基础的自动测 量技术，是衡量一个国家科技水平的重要标志之一。
而传感器是测量系统的第一个环节，它能否获得信息和 获取信息的正确与否，关系到整个测量系统的精确度，传感 器的性能在很大程度上决定着整个信息技术的性能，因此世 界各国都将传感器技术列为重点发展的新技术。
第1章传感与检测技术概述
五、参考资料
《传感器与检测技术》 朱自勤 机械工业出版社 《传感器原理及工程应用》 郁有文 西安电子科技大学出版社 《传感器原理及应用》 王化祥 天津大学出版社 《传感器原理及应用》 王雪文 北京航空航天大学出版社 《传感器原理及其应用手册》 孙宝元 机械工业出版社 《非电量检测技术》 严钟豪 机械工业出版社 《现代传感技术》 魏文广 东北大学出版社 《传感器技术》 信息产业部电子第四十九研究主办 《光电子技术与信息》 中国科学院安徽光学精密机械研究所、
电路及应用；
第1章传感与检测技术概述
3、学会工程中常见的非电量测量方法，了解传感器在工 程检测中的应用方法； 4、学会分析和设计传感器的应用电路。 四、课程特点
综合性：传感器技术是材料学、力学、电学、磁学、微 电子学、光学、声学、化学、生物学、精密机械、仿生 学、测量技术、半导体技术、计算机技术、信息处理技 术、乃至系统科学、人工智能、自动化技术等众多学科 相互交叉的综合性高新技术密集型前沿技术； 零散性：各章内容之间没有前后因果关系； 应用性：重点掌握各种传感器的应用方法。
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密歇根大学的机械手装配模型
第1章传感与检测技术概述
广州中鸣数码的机器狗
第技术概述
机器人服务员
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沙漠机器人
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AGV自动送货车
超声波测距传感器、判 断建筑物内人和物所在位 置；红外线色彩传感器运 动轨迹和AGV小车位置识 别；条形码传感器，货品 识别。
处电测控控系 人电机
污
利利能建 金
理话试制制统
器
染
用用利筑 融
用
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自动检测与自动控制系统 在电力、冶金、石化、化工等流程工业中，生产线
上设备运行状态关系到整个生产线流程。通常建立24小时 在线监测系统。
石化企业输油管道、储油罐等压力容器的破损和泄露检测。
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6、传感器的定义（GB7665-87)
能够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，通常由敏感元件和转换元件组成。
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7、传感器的组成 通常传感器由敏感元件和转换（传感）元件组成。 传感
器组成框图如图 1 - 2 所示。
图 1- 2 传感器组成框图
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信息传输————通信技术 信息处理————计算机技术 在工程实践和科学试验中，信息采集的主要含义是测 量——————取得测量数据。
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2、测量的概念 测量是人类对自然界客观事物获得数量观念的一种认识过
程，即借助于专门设备，求出被测量的数值大小。 3、测量的分类
电子测量————电子测量仪器； 非电量测量—————传感器； 4、自动测量系统的组成
敏感元件：直接感受被测非电量并按一定规律转换成与 被测量有确定关系的其它量的元件。 传感元件：又称转换元件/转换器。能将敏感元件感受到 的非电量直接转换成电量的器件。
信号调节与转换电路/测量电路：能把传感元件输出的电信 号转换为便于显示、记录、处理、和控制的有用电信号的电 路。
第1章传感与检测技术概述
第1章传感与检测技术概述
传感器的主要应用
需要量
111 110 103
111
93
81
78
76
70
55
59 61
47
61 47
36
27
34 31 31
26 21 24 20 14
信 电 科 设 交 输 机 机 家 照 汽 飞 船 气 海 环 医 防 光 热 机 土 农 货食
息 信 技 备 通 电 床 器 用 相 车 机 舶 象 洋 境 疗 火 能 能 械 木 林 币品
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海湾战争中，伊拉克在科威特战区部署 了4280辆坦克，多国部队只有3800辆坦 克。
但结果是伊拉克的坦克89％被毁，而 多国部队的坦克仅损失20辆。
这种悬殊的损毁比，正是由于双方信息优 势及精确制导武器方面的明显差距造成的。
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智能武器"把巨大的杀伤力和极高的精确性 相结合，将会使军事机构思考未来战争的 方式发生革命"。 高技术常规武器成为比核 武器更可靠的手段，"打了不用管"的制导炮 弹能像导弹那样捕捉和跟踪目标，射程远， 威力大，价格低，命中率高，具有子母弹 的打击能力，以及破甲弹、动能弹的攻击 方式。
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NOX
NO + NO2
O2
CO
SO2
H2S HCN
HCl
H2O
HF
NH3 dust
CO2 HC
soot
C-
total
烟尘浊度测量
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传感器与遥感技术
微波
红外接收传感器
红外线分布差异 矿藏埋藏地区
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传感器在军事技术领域的应用 先进的科学技术总是最先被应用于战争。 以坦克、飞机、军舰为标志的作战平台 是传统的主战兵器，各类传感器不过是配 属的保障设施。
第1章传感与检测技术概述
第1章传感与检测技术概述
第1章传感与检测技术概述
在汽车、机床、电机、发动机等产品出厂时，必须对其性能质 量检测。
图示为汽车出厂检验原理框图， 测量参数包括润滑油温度、冷却水温 度、燃油压力及发动机转速等。通过 对抽样汽车的测试，工程师可以了解 产品质量。
汽车扭距测量 机床加工精度测量
第1章传感与检测技术概述
第1章 传感器与检测技术概述
1.1 传感器的概念、组成和分类 1.2 传感器的基本特性
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第1章传感与检测技术概述
第1章 传感器与检测技术的理论 基础
1.1 传感器的概念、组成和分类
一、传感器的概念、组成与应用 1、 现代信息技术的三大要素：信息获取————传感器技术
第1章传感与检测技术概述
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。
“金字塔漫游者”， 5×1×1，地面探测 雷达、超声波传感器 （测石头厚度）。
第1章传感与检测技术概述
传感器在生物医学上的应用
医学
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对人体的健康状况进行诊断需要进行多 种生理参数的测量。
国内已经成功地开发出了用于测量近红 外组织血氧参数的检测仪器。人类基因组计 划的研究也大大促进了对酶、免疫、微生物、 细胞、NA、RNA、蛋白质、嗅觉、味觉和 体液组份以及血气、血压、血流量、脉搏等 传感器的研究。
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汽车与传感器 高级轿车需要用传感器对温度、压力、位置、距离、转速、 加速度、湿度、电磁、光电、振动等进行实时准确的测量，一般 需要30～1 00种传感器。
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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
中国光学学会光电技术专业委员会主办 《激光与红外》 华北光电技术研究所主办 《仪表技术与传感器》 沈阳仪器仪表研究所主办
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仪器仪表网 （http://www.china_） 仪器商城网 （） 传感器网 （） 传感器技术 （） 中国传感器（ ） 中国工控网（ ） 中国机器人网（ .) 电子设计应用（ http://www. ） 电子产品世界（ http://www. ）
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第1章传感与检测技术概述
生物酶血样分析传感器
热/光
电量
光纤流速传感器
荧光材 料制作 的电子 鼻传感 器
第1章传感与检测技术概述
传感器与航空及航天
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陀螺仪、阳光传 感器、星光传感 器、地磁传感器
飞行器：控制在预定轨道上 速度、加速度、飞行距离测量、周围环境、内 部设备监控、本身状态参数的测量。
第1章传感与检测技术概述
软驱:速度,位置伺服 麦克风:电容传声器
第1章传感与检测技术概述
楼宇控制与安全防护
为使建筑物成为安全、健康、舒适、温馨的生活、工作环 境，并能保证系统运行的经济性和管理的智能化。在楼宇中应 用了许多测试技术，如闯入监测、空气监测、温度监测、电梯 运行状况。
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