绪论传感器原理.pptx

身体与机器人的对应关系第1页/共31页 人通过五官（视、听、嗅、味、触）接受外界的信息，经过大脑的思维（信息处理），作出相应的动作。用计算机控制的自动化装置来代替人的劳动，可以说电子计算机相当于人的大脑（一般俗称电脑），而传感器则相当于人的五官部分（“电五官”）。绪论(Preface)第2页/共31页传感器的定义和组成1.2传感器的作用和重要性0.10.2传感器的分类及要求0.3传感器开发的新趋势 0.4第3页/共31页绪论(Preface)一、传感器的作用一、传感器的作用 传感器实际上是一种功能块，其作用是将来自外界的各种信号转换成电信号。第一节 传感器的作用第4页/共31页绪论(Preface)传感器所检测的信号近来显著地增加，其品种也极其繁多。为了对各种各样的信号进行检测、控制，必须获得尽量简单易于处理的信号，这样的要求目前只有电信号能够满足。电信号能较容易地进行放大、反馈、滤波、微分、存贮、远距离操作等。第5页/共31页绪论(Preface)总结：因此作为一种功能块地传感器可狭义的定义为：“将外界的输入信号变换为电信号的一类元件。”如下图所示：传感器来自外界的信号电信号第6页/共31页二、传感器的重要性二、传感器的重要性 作为人脑的一种模拟，电子计算机发展极为迅速，起五种感觉模拟作用的传感器却发展很慢，传感器的开发，是现代电子计算机实际应用的需要。现代社会要求传感器、电子计算机和执行器三者都相互协调，推动人类社会进步。传感器是现代科学发展的中枢，日益受到人们的普遍重视，现代传感器技术已成为科学技术发展的必然趋势。第7页/共31页三、传感器的应用：三、传感器的应用：传感器技术在工业自动化、军事国防和以宇宙开发、海洋开发为代表的尖端科学与工程等重要领域有广泛应用。同时，它正以自己的巨大潜力，向着与人们生活密切相关的方面渗透；生物工程、医疗卫生、环境保护、安全防范、家用电器、网络家居等方面的传感器已层出不穷，并在日新月异地发展。第8页/共31页一、传感器的定义一、传感器的定义定义：能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。第二节 传感器的定义和组成第9页/共31页 输出量是某种物理量，这种量要便于传输、转换、处理、显示等，这种量可以是气、光、电，但主要是电量。输入输出有对应关系，且应有一定的精确度。第10页/共31页绪论(Preface)敏感元件（Sensitiveelement）：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（Transductionelement）：以敏感元件的输出为输入，把输入转换成电路参数。转换电路（Transductioncircuit）：将转换电路参数接入转换电路，便可转换成电量输出。第11页/共31页传感器有些仅由一个敏感元件（兼作转换元件）组成，它感受被测量时直接输出电量，如热电偶。有些传感器由敏感元件和转换元件组成，无转换电路。多数传感器转换元件不止一个，要经过若干次转换。第12页/共31页一、分类目的：一、分类目的：各类传感器的工作原理、主要性能及其特点、应用。使大家能合理地选择和使用传感器。使学生了解常用传感器地工程设计方法和掌握常用传感器地试验研究方法。了解传感器地发展方向等。第三节 传感器的分类及要求第13页/共31页二、传感器的分类二、传感器的分类传感器种类繁多，目前常用的分类有两种：以被测量来分以传感器的原理来分第14页/共31页被测量类别被测量热工量温度、热量、比热；压力、压差、真空度；流量、流速、风速机械量位移（线位移、角位移），尺寸、形状；力、力矩、应力；重量、质量；转速、线速度；振动幅度、频率、加速度、噪声 按被测量来分类第15页/共31页被测量类别被测量物性和成分量气体化学成分、液体化学成分；酸碱度（PH值）、盐度、浓度、粘度；密度、比重状态量颜色、透明度、磨损量、材料内部裂缝或缺陷、气体泄漏、表面质量第16页/共31页 电阻式，电感式，电容式，光电式（光导纤维式、红外式），霍尔式（磁式），谐振式，阻抗式（电涡流式），超声式，磁电式，同位素式，热电式，电化学式，压电式，微波式 按传感器的原理来分类第17页/共31页三、传感器的一般要求三、传感器的一般要求足够的容量传感器的工作范围或量程足够大；具有一定的过载能力。灵敏度高，精度适当即要求其输出信号与被测信号成确定的关系（通常为线性），且比值要大；传感器的静态响应与动态响应的准确度能满足要求。第18页/共31页响应速度快，工作稳定，可靠性好。使用性和适应性强体积小，重量轻，动作能量小，对被测对象的状态影响小；内部噪声小而又不易受外界干扰的影响；其输出力求采用通用或标准形式，以便与系统对接。使用经济成本低，寿命长，且便于使用、维修和校准。第19页/共31页传感器开发的新趋向包括:社会对传感器需求的新动向传感器新技术的发展趋势第四节 传感器开发的新趋势第20页/共31页一、传感器需求的新动向一、传感器需求的新动向社会需求是传感器技术发展的强大动力。随着现代科学技术，特别是微电子技术和信息产业的飞速发展，以及“电脑”的普及，传感器在新的技术革命中的地位和作用将更为突出，一股竞相开发和应用传感器的热潮已在世界范围内掀起。第21页/共31页原因:“电五官”落后于“电脑”的现状，已成为微型计算机进一步开发和应用的一大障碍；许多有竞争力的新产品开发和卓有成效的技术改造，都离不开传感器；传感器的应用直接带来了明显的经济效益和社会效益；传感器普及于社会各个领域，将造成良好的销售前景。第22页/共31页二、传感器的应用领域和需求量二、传感器的应用领域和需求量 第23页/共31页三、传感器技术的发展趋势传感器技术的发展趋势传感器的开发方向，大致分为如下四个方面：向检测范围挑战。集成化，多功能化。向未开发的领域挑战生物传感器。智能传感器（Smart sensor）第24页/共31页向检测范围挑战：传感器的量子化 传感器的极限检测范围大多取决于量子力学效应。其比较典型的例子是利用核磁变振吸收的磁传感器以及利用约瑟夫效应的磁传感器。第25页/共31页集成化，多功能化：向敏感功能装置发展 传感器的集成化，最近积极地应用了半导体集成电路技术及其开发思想。第26页/共31页生物传感器：到目前为止，正大力研究。开发的传感器大多为物理传感器，今后应积极开发研究化学传感器和生物传感器。第27页/共31页智能传感器：具有判断能力、学习能力的传感器 智能传感器大致分为如下三种：具有判断力的敏感装置具有学习能力的敏感装置具有创造能力的敏感装置第28页/共31页从构成上看，智能式传感器是一个典型的以微处理器为核心的计算机检测系统。第29页/共31页智能式传感器特点：同一般传感器相比，智能式传感器有以下几个显著特点：精度高稳定、可靠性好检测与处理方便功能广性能价格比高 第30页/共31页感谢您的观看！第31页/共31页