第1章传感器概述

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第 1章
传感器概述
传感器原理及应用
主要内容:
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 什么是传感器 传感器的作用和地位 传感器现状和国内外发展趋势 检测系统的组成原理 传感器的定义、组成和分类方法 本课程的特点和研究内容
第1章 传感器概述
1.1 什么是传感器?
引 入 新 课
自 动 干 手 机
第1章 传感器概述
1.3传感器现状和国内外发展趋势
我国的传感器技术及产业在国家“大力加强传感器
的开发和在国民经济中的普遍应用”等一系列政策 导向和资金的支持下,近年来也取得了较快发展。
目前有1680多家传感器研发机构,产品约6000种,
年产量13.2亿多支,其中约有1/2产品销往国外。 预计到“十五”期末,敏感元器件与传感器年总产量 可望达到20亿支,销售总额将达约120亿元。
第1章 传感器概述
国标制定的传感器分类体系表将传感器分为:物理
量、化学量、生物类传感器三大门类; 含12个小类: 力学量、热学量、光学量、磁学量、电学量、 声学量、射线、气体、离子、温度传感器以及生化 量、生理量传感器。 各小类按两个层次又分若干品种
光电传感器
湿度传感器
机油压力传感器
飞行的速度、加速度、位置、姿态、温度、气压、磁场、 振动测量;“阿波罗10”飞船对3295个参数进行检测,其
中:
温度传感器559个 信号传感器501个 压力传感器140个 遥控传感器142个
专家说:整个宇宙飞船就是高性能传感器的集合体
第1章 传感器概述
1.1 什么是传感器? 在我们日常生活中,使用着各种各样的传感器, 电冰箱、电饭煲中的温度传感器; 空调中的温度和湿度传感器; 煤气灶中的煤气泄漏传感器; 水表、电表、电视机和影碟机中的红外遥控器; 照相机中的光传感器; 汽车中燃料计和速度计等等,不胜枚举。 传感器给我们的生活带来了多少便利和帮助呢?
表1-1 传感器常用的两种分类方式
按传感器的用途 位移传感器 力传感器 荷重传感器 速度传感器 振动传感器 压力传感器 温度传感器 …… 按传感器的工作原理 电阻式传感器 电感式传感器 电容式传感器 电涡流式传感器 磁电式传感器 压电式传感器 光电式传感器 ……
第1章 传感器概述
4、传感器的分类 传感器分类方法较多,大体有以下几种: 1) 按传感器检测的范畴分类 物理量传感器 化学量传感器 生物量传感器 2)按传感器的输出信号分类 模拟传感器 数字传感器
传感器概述
6 传感器现状和国内外发展趋势
传感器在总体上呈现出多功能、微型化、数字化、 集成化、智能化和网络化的发展趋势。 标准接口
模 拟 传 感 器
放 大 电 路
第1章 传感器概述
1.1 什么是传感器?
对于各种各样的被测量,有各种各样的传感器。下面 请看几个传感器应用实例:
第1章 传感器概述
1.1 什么是传感器?
显示报警信号 送PC串行总线、局域网(L工AN)
第1章 传感器概述
传感器原理及应用
1.传感器
定义:所谓传感器(sensor),是指将感 受到的物理量、化学量等信息,按照一定 规律,转换成便于测量和传输的信号的装 置。
第1章 传感器概述
传感器原理及应用
1.2 传感器技术的作用和地位
在基础学科研究中,传感器更有突出的地位。宏观上
的茫茫宇宙、微观上的粒子世界、长时间的天体演化、 短的瞬间反应。超高温、超低温、超高压、超高真空、 超强磁场、弱磁场等极端技术研究。传感器的发展, 往往是一些边缘学科开发的先驱。
现代工业生产尤其是自动化生产过程中,需要用各种
第1章 传感器概述
传感器原理及应用
第1章 传感器概述
5 传感器技术的作用和地位
计量测试
第1章 传感器概述
5 传感器技术的作用和地位
医疗诊断
第1章 传感器概述
5 传感器技术的作用和地位
家用电器
第1章 传感器概述 5 传感器技术的作用和地位 智能建筑
第1章 传感器概述
5 传感器技术的作用和地位
第1章 传感器概述
3)按传感器的结构分类 结构型传感器 物性型传感器 复合型传感器 4)按传感器的功能分类 单功能传感器 多功能传感器 智能传感器
第1章 传感器概述
5)按传感器的转换原理分类 机—电传感器 光—电传感器 热—电电传感器 磁—电传感器 电化学传感器 6)按传感器的能源分类 有源传感器 无源传感器
自 动 水 龙 头
雷达测速仪
红外耳温计
温度传感器的应用——电饭锅
力传感器的应用——电子秤
酒后驾车测试仪
酒后驾车测试仪的试制
呼气管 酒后驾车测试仪散件
自动吸排油烟机
煤气或油烟被吸入
磁阻IC用于笔式验钞器
验钞笔顺着纸币上 的磁性防伪线扫 描
离子感烟器
明火探测器
温度传感器
航空航天宇宙飞船
以上定义表明传感器有以下含义:
它是由敏感元件和转换元件构成的检测装置; 能按一定规律将被测量转换成电信号输出; 传感器的输出与输入之间存在确定的关系; 按使用的场合不同又称为: 变换器、换能器、探测器。

2.传感器的作用
非电学量 传感器 电学量
受力 温度
磁场
电流
传感器
电压 电阻 电容等
传感器具有以下作用和功能 (1) 测量与数据采集 (2) 检测与控制 (3) 诊断与监测 (4) 辅助观测仪器 (5) 资源探测 (6) 环境保护 (7) 医疗卫生 (8) 家用电器 ……
第1章 传感器概述
5 传感器技术的作用和地位
未来世界是个充满传感器的世界,还会有:
智能房屋(自动识别主人,太阳能提供能源) 智能衣服(自动调节温度) 智能公路(自动记录公路的压力、温度、车流量) 智能汽车(无人驾驶、卫星定位) 智能……
声音等 Text
测量、传输、处理和控制
3、传感器的组成
传感器由敏感元件、转换元件、基本电路三部分组成:
被测量 敏感元件 转换元件 基本电路 电量输出
• 敏感元件感受被测量; • 转换元件将响应的被测量转换成电参量; • 基本电路把电参量接入电路转换成电量; 核心部分是转换元件 , 决定传感器的工作原理。
3、传感器的组成
敏感元件是直接感受被测量,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:将敏感元件输出的非电物理量转换成电路参数或电
量。 基本转换电路:上述电路参数接入基本转换电路(简称转换电 路),便可转换成电量输出。
国标GB/T14479-93规定传感器图用图形符号 表示方法: 正方形表示转换元件, 三角形表示敏感元件; X 表示被测量符号, X * * 表示转换原理。

大脑

肌体
第 1章
传感器概述
1.1什么是传感器
• 人的体力和脑力劳动通过感觉器官接收外界信号,将这些 信号传送给大脑,大脑把这些信号分析处理传递给肌体。 • 如果用机器完成这一过程,计算机相当人的大脑,执行机 构相当人的肌体,传感器相当于人的五官和皮肤。 • 传感器好比人体感官的延长,有人又称“电五官”。 外 界 信 息
第 1章
传感器概述
5 传感器技术的作用和地位
无线水质感应器 水 库 用户
智能化水质检验
用户
下游
第1章 传感器概述
5 传感器技术的作用和地位 传感器已渗透到宇宙开发、海洋探测、军事国 防、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工 程、商检质检、甚至文物保护等等极其广泛的 领域。可以毫不夸张地说: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。 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 国十分重视这一领域的发展。
传感器监视和控制生产过程的各个参数,传感器是自 动控制系统的关键基础器件,直接影响到自动化技术 的水平。
第1章 传感器概述
传感器原理及应用
1.2 传感器技术的作用和地位
工业生产
第1章 传感器概述
1.2 传感器技术的作用和地位
传感器原理及应用
机器人 视觉: 平面、立体
非视觉:触觉、滑觉、 热觉、力觉、 接近觉、…
人获取外界信息
机械自动化设备获取外界 声音传感器 味传感器
嗅觉
听觉 味觉
触觉
温度传感器 压力传感器
第 1章
传感器概述
1.1什么是传感器 人体系统和机器系统比较 • • • • • 眼(视觉) 耳(听觉) 鼻(嗅觉) 皮肤(触觉) 舌(味觉)
感知外界信息
超声波传感器
风速传感器
全自动血压机
自动旋转门
第1章 传感器概述
5 传感器技术的作用和地位
构成现代信息技术的三大支柱是:
传感器技术(信息采集); 通信技术 (信息传输); 计算机技术(信息处理); 它们在信息系统中分别起到 “感官”、“神经”和“大脑”的作用。 在利用信息的过程中首先要解决获取准确可 靠的 信息,而传感器是获取信息的主要途 径和手段。
第1章 传感器概述
6 传感器现状和国内外发展趋势
目前传感器总的发展趋势是:
( 1) ( 2) ( 3) ( 4) ( 5) ( 6) ( 7)
发展、利用新效应; 开发新材料; 提高传感器性能和检测范围; 微型化与微功耗; 集成化与多功能化; 传感器的智能化; 传感器的数字化和网络化。
第 1章

第1章 传感器概述
传感器原理及应用
1.2 传感器技术的作用和地位 目前传感器技术已经在越来越多的领域得到应用,传 感器对观测和自动化技术所起的作用远比家用电器所 起到的作用大的多。这几乎是无可争议的事实。
传感器广泛用于工业、农业、商业、交通、环境监测、 医疗诊断、军事科研、航空航天、现代办公设备、智 能楼宇和家用电器等领域。是构建现代信息系统的重 要组成部分。
第1章 传感器概述
1.3传感器现状和国内外发展趋势
传感器产业在科技投入(经费、高级人才资源)、产业
环境以及科技实力(专利件数、新品开发周期、关键 材料与零组件、量产能力)三大方面的综合竞争能力 远低于美国、日本、欧洲等发达国家。
许多自动化方面的专家呼吁:目前系统越来越复杂,
自动化已经陷入低谷,其主要原因之一是传感技术落 后,一方面表现为传感器在感知信息方面的落后;另 一方面也表现为传感器自身在智能化和网络方面的落 后。






传感器
计算机
执行机构
1.传感器的定义:
物理信息 化学信息 生物信息
敏感元件 转换电路
电信号
传感器
传感器是指这样一类元件:
它能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分 等非电学量,并把它们按照一定的规律转化成 电压、电流等电学量,或转化为电路的通断。
第1章 传感器概述
1.1 什么是传感器? 从广义的角度来说,信号 检出器件和信号处理部分 总称为传感器。
“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。
第1章 传感器概述
6 传感器现状和国内外发展趋势 传感器现状 据统计目前全世界约有40个国家从事传感器的 研制、生产和开发,研发机构6000余家。 其中以美、日、俄等国实力较强,美、日、俄等 国建立了包括物理量、化学量、生物量三大门类 的传感器产业,产品20000多种,大企业的年生 产能力达到几千万支到几亿支。 1998年全世界传感器市场销售额已达325亿元, 预计2008年销售额将增至506亿美元。
第1章 传感器概述
6 传感器现状和国内外发展趋势 传感器发展趋势: 20世纪70年代以来以电量为输出的传感器得到飞 速发展,现代传感器已是测量仪器、智能化仪表、 自动控制系统等装置必不可少的感知元件。 几十年来传感技术的发展分为两个方面: 1.提高与改善传感器的技术指标; 2.寻找新原理、新材料、新工艺。 为改善传感器性能采用多种技术途径: 差动技术;平均技术;补偿修正技术; 隔离抗干扰抑制、稳定性处理等等。
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5 传感器技术的作用和地位
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5 传感器技术的作用和地位
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