传感器技术及应用

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《传感器技术及应用》
传感器技术简介
二、传感器技术的作用和地位
衡量国家综合实力的重要标志
传感器与传感器技术的发展水平是衡量一个国家综合实力 的重要标志,也是判断一个国家科学技术现代化程度与生产水 平高低的重要依据。
日本:传感器技术列为计算机、通讯、激光、半导体、超导和传 感器等六大核心技术之一。在21世纪技术预测中将传感器列为首位。 美国:传感器及信号处理列为对国家安全和经济发展有重要影响 的关键技术之一。 欧洲:传感器技术作为优先发展的重点技术。 中国:在国家重点科技项目中,传感器也列在重要位置。
——美国参联会副主席欧文斯上将
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特种武器观察、侦察、探测
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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。
传感器与航空及航天
飞行器:控制在预定轨道上。 速度、加速度、飞行距离测量:陀螺仪、阳光传感器、星光
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。
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传感器技术的发展趋势
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。
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《传感器技术及应用》
传感器技术简介
二、传感器技术的作用和地位
传感器技术的应用遍及各个领域
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 护等极其广泛的领域。 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。
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《传感器技Leabharlann Baidu及应用》
传感器技术的发展趋势
传感器、地磁传感器。 周围环境、内部设备监控、本身状态。
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《传感器技术及应用》
传感器技术简介
三、传感器技术的应用
传感器技术的应用遍及各个领域
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 护等极其广泛的领域。
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。
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。
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传感器技术的发展趋势
4、屏蔽、隔离与干扰抑制
传感器大都要在现场工作,现场的条件往往是难以充分预料的, 有时是极其恶劣的。各种外界因素要影响传感器的精度与各有关性能。 为了减小测量误差,保证其原有性能,就应设法削弱或消除外界因素 对传感器的影响。
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传感器技术简介
一、传感器技术概述 传感器技术作为信息科学的一个重要分支,与计算机 技术、自动控制技术和通信技术等一起构成了信息技术的 完整学科。 在人类进入信息时代的今天,人们的一切社会活动都 是以信息获取与信息转换为中心,传感器作为信息获取与 信息转换的重要手段,是信息科学最前端的一个阵地,是 实现信息化的基础技术之一。 “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、改造自然的有力工具。
用于家庭服务的机器人
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用于水下探测的机器人
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传感器技术简介
三、传感器技术的应用 传感器在机器人上的应用 智能机器人: 埃及金字塔
世界最古老石棺的考古挖掘。
法老咒语:“不论是谁骚扰了法老 的安宁,死神之翼将在它的头上降临。” 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。
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在传感器中利用平均 技术不仅可使传感器误差减 小,且可增大信号量,即增 大传感器灵敏度。
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传感器技术的发展趋势
3、补偿与修正技术 补偿与修正技术的运用大致针对两种情况: ★ 针对传感器本身特性 ★ 针对传感器的工作条件或外界环境
基本方法有: 减小传感器对影响因素的灵敏度 降低外界因素对传感器实际作用的程度
对于电磁干扰,可以采用屏蔽、隔离措施,也可用滤波等方法 抑制。对于如温度、湿度、机械振动、气压、声压、辐射、甚至气 流等,可采用相应的隔离措施,如隔热、密封、隔振等,或者在变 换成为电量后对干扰信号进行分离或抑制,减小其影响。
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传感器技术的发展趋势
5.稳定性处理
传感器作为长期测量或反复使用的器件,稳定性显得特别重要。 在那些很难或无法定期标定的场合,重要性胜过精度指标。
造成传感器性能不稳定的原因: 随着时间的推移和环境条件的变化,构成传感器的各种材料与 元器件性能将发生变化。
提高传感器性能的稳定性措施: 对材料、元器件或传感器整体进行必要的稳定性处理。如永磁 材料的时间老化、温度老化、机械老化及交流稳磁处理、电气元件 的老化筛选等。 在使用传感器时,若测量要求较高,必要时也应对附加的调整元 件、后续电路的关键元器件进行老化处理。
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传感器技术的发展趋势
2、平均技术
作用: 在传感器中普遍采用平均 技术可产生平均效应。 原理: 利用若干个传感单元同时 感受被测量,输出则是这些单元输出 的平均值,若将每个单元可能带来的 误差均可看作随机误差且服从正态分 布,根据误差理论,n个传感单元数总 的误差将减小为
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传感器技术简介
三、传感器技术的应用 传感器与遥感技术 飞机及航天飞行器:近紫外线、可见光、远红外线、微波。 船舶:超声波传感器。
微波
红外接收传感器 红外线分布差异

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矿藏埋藏地区
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传感器技术简介
三、传感器技术的应用 传感器在军事技术领域的应用 “ …… 改变那种认为军事力 量主要是军舰、坦克和飞机的概 念,把我们的注意力放在思考信 息和电信技术所能提供的军事力 量上来。这场军事革命标志着一 种转变,即从重视军舰、坦克和 飞机,转为重视诸如传感器这类 东西的作用。” “信息时代的军事革命”
研发新型传感器的重要途径:
传感器的工作机理是基于各种效应和定律,因此进一步探索具 有新效应的敏感功能材料,并以此研制出具有新原理的新型物性型 传感器件,这是发展高性能、多功能、低成本和小型化传感器的重 要途径。 结构型传感器:发展较早,目前日趋成熟。结构型传感器,一 般说它的结构复杂,体积偏大,价格偏高。 物性型传感器:大致与之相反,具有不少诱人的优点,加之过 去发展也不够。世界各国都在物性型传感器方面投入大量人力、物 力加强研究,从而成为一个值得注意的发展动向。
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传感器技术简介
一、传感器技术概述
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传感器技术简介
一、传感器技术概述 传感器 —— 感觉,感知;传 送 (Sensor、Transducer) 人体系统: 人类有五大感觉器官,即眼、 耳、鼻、舌、皮肤。通过这些感 觉器官感知外界信息。 机器系统: 机器系统中,传感器是各种 机械和电子设备的感觉器官。感 知光、色、温度、压力、声音、 湿度、气味及辐射等。
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传感器技术的发展趋势
二、传感器的发展动向
开展基础研究,发现新现象,开发传感器的新材料和新工 艺;实现传感器的集成化与智能化
开发新型传感器 开发新材料


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新工艺的采用
集成化、多功能化 智能化
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传感器技术的发展趋势
1、开发新型传感器
新型传感器主要三个方面:①采用新原理;②填补传感器空白; ③仿生传感器。
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
石油、化工、电力、钢铁、机械等加工工业。
造纸
化工
纺织
烟草加工
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芯片生产
木材烘干
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传感器技术简介
三、传感器技术的应用
汽车与传感器
传统:行驶速度、 距离、发动机旋转速度、 燃料剩余量。 安全:安全气囊系 统、防盗装置、防滑控 制系统、防抱死装置、 电子变速控制装置、汽 车“黑匣子”。 环保:排气循环装 置、电子燃料喷射装置。
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课程简介
课程地位和作用
DAC 被控对象 计算与控制 信息处理 机器或设备 信息获取 知识领域: 信息获取与处理 主要知识模块: 传感器原理与应用 信号检测与估计 误差理论与数据处理 测控电路 虚拟仪器 光电检测技术 智能检测及系统 传感器网络技术等等 ADC 传感器与检测 信息应用 执行器
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信电 科 设 交 输 机机家 照 汽 飞 船 气海 环 医防光 息信 技 备 通 电 床器用 相 车 机 舶 象洋 境 疗火能 人电机 处电测控控系 污 利 理话试制制统 器 染 用
热 能 利 用
传感器技术的应用领域
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机 械 能 利 用
土 农 货食 木 林 币品 建 金 筑 融
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传感器技术简介
一、传感器技术概述
人 体 系 统
外 界 信 息
感 官
人 脑
肢 体
传感器
“机电五官”
计算机
机 器 系 统
执行器
人机系统的机能对应关系
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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
对于传感器特性,找出误差的变化规律,或者测出其大小和方向,采 用适当的方法加以补偿或修正。 针对传感器工作条件或外界环境进行误差补偿,也是提高传感器精度 的有力技术措施。不少传感器对温度敏感,由于温度变化引起的误差十分 可观。为了解决这个问题,必要时可控制温度,用恒温装置,但往往费用 太高,或使用现场不允许。而在传感器内引入温度误差补偿又常常是可行 的。这时应找出温度对测量值影响的规律,然后引入温度补偿措施。
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传感器技术简介
三、传感器技术的应用 传感器在机器人上的应用 单能机器人:生产用的自动机械式(加工、组装、检验)。 检测臂的位置和角度传感器。
汽车焊装生产线
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隧道凿岩机器人
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传感器技术简介
三、传感器技术的应用
传感器在机器人上的应用
智能机器人:判断能力。视觉传感器、触觉传感器。
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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)
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传感器技术简介
三、传感器技术的应用
需要量
111 110 103 111 81 59 36 78 70 47 27 34 31 31 26 21 24 20 14 76 61 93
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
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传感器技术简介
二、传感器技术的作用和地位
现代信息技术的三大支柱之一
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) 在信息系统中分别起到 “感官”、“神经”和“大脑”的 作用。 现代测量与自动控制的首要环节 传感器是信息采集系统的首要部件,计算机的“五官”。 没有传感器对原始信息进行精确、可靠的捕获和转换,一 切测量和控制都是不可能实现的。
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“金字塔漫游者”机器人 5×1×1 ,地面探测雷达、超声波 传感器(测石头厚度)。
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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。
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