检测与传感技术.ppt

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1、检测与传感技术检测与传感技术体系定位体系定位 大学物理、电子线路大学物理、电子线路(模拟、数字模拟、数字)、信号与系统、微机原、信号与系统、微机原理与接口等课程的后续课程，反映了上课课程知识体系理与接口等课程的后续课程，反映了上课课程知识体系的的综合应用型综合应用型科目。科目。开设目的开设目的 信息捕获信息捕获(获取获取)是信息技术领域的是信息技术领域的“前沿阵地前沿阵地”，传感器，传感器是信息获取的主要工具。是信息获取的主要工具。教学要求教学要求 平时要求：平时要求：考勤、纪律考勤、纪律 考试要求：考试要求：闭卷闭卷 本课程的本课程的体系定位体系定位、开设目的开设目的及及教学要求教学要求检检

2、检检测测测测与与与与传传传传感感感感技技技技术术术术2主讲内容主讲内容1.绪论、传感与检测技术理论基础绪论、传感与检测技术理论基础(I)2.传感与检测技术理论基础传感与检测技术理论基础(II)、传感器的组成、分类和基本特性、传感器的组成、分类和基本特性3.电阻式传感器电阻式传感器(电阻应变式电阻应变式)4.热电阻，热敏电阻，电感式传感器热电阻，热敏电阻，电感式传感器5.差动变压器式传感器差动变压器式传感器6.电容式传感器电容式传感器7.压电式传感器压电式传感器8.磁电式传感器磁电式传感器3主讲内容主讲内容(续续)9.光电式传感器光电式传感器10.半导体传感器半导体传感器11.超声波、微波传感器

3、超声波、微波传感器12.辐射式与数字式传感器辐射式与数字式传感器13.集成智能式传感器、生物传感器集成智能式传感器、生物传感器14.传感器电路传感器电路(匹配、处理、传输、抗干扰匹配、处理、传输、抗干扰)15.传感器应用传感器应用(温度、压力测量温度、压力测量)16.传感器应用传感器应用(流量、物位测量流量、物位测量)4 本课程的本课程的知识体系知识体系传感技术传感技术检测技术检测技术+=检测与传感技术检测与传感技术传感器传感器将非电量转换将非电量转换为与之有确定为与之有确定对应关系的电对应关系的电量的输出装置。量的输出装置。是一门研究是一门研究自动检测系统自动检测系统中的信息提取、中的信息提

4、取、信息转换、信息处理问题信息转换、信息处理问题5的技术。的技术。自动检测系统自动检测系统是自动测量、自动计量、是自动测量、自动计量、自动保护、自动诊断、自动信号处理等自动保护、自动诊断、自动信号处理等诸系统的总称。诸系统的总称。检检检检测测测测与与与与传传传传感感感感技技技技术术术术5 本课程在电子信息技术中的本课程在电子信息技术中的地位地位传感器技术传感器技术已成为现代信息技术的重要支柱之一。已成为现代信息技术的重要支柱之一。什么是传感器？传感器是怎样发展的呢？什么是传感器？传感器是怎样发展的呢？现代信息技术的三大重要支柱现代信息技术的三大重要支柱信息处理信息处理!信息采集信息采集信息传输

5、信息传输检检检检测测测测与与与与传传传传感感感感技技技技术术术术6从人的感觉系统到机器人从人的感觉系统到机器人7 什么是传感器什么是传感器人类从外界获取信息，必须借助于人类从外界获取信息，必须借助于感觉器官感觉器官。传感器是与人的感觉器官相对应的元件。传感器是与人的感觉器官相对应的元件。能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可输出信号的器件或装置。成可输出信号的器件或装置。传感器通常由传感器通常由敏感元件敏感元件和和转换元件转换元件组成。组成。检出器检出器被测量被测量测量环境测量环境狭义传感器狭义传感器输入匹配输入匹配放大变换放大变换输出输出信号处理

6、部分信号处理部分广义传感器广义传感器检检检检测测测测与与与与传传传传感感感感技技技技术术术术8 传感器的发展和作用传感器的发展和作用使用传感器的历史可以追溯到远古时代使用传感器的历史可以追溯到远古时代中国的中国的候风地动仪；候风地动仪；16世纪利用液体膨胀测量温度；世纪利用液体膨胀测量温度；19世纪以电磁学为基础建立的物理测量法则。世纪以电磁学为基础建立的物理测量法则。(以英国物理学家以英国物理学家法拉第法拉第为代表为代表:电磁感应定律电磁感应定律)以电量作为输出的传感器，其发展历史最短，但以电量作为输出的传感器，其发展历史最短，但发展最为迅猛发展最为迅猛!检检检检测测测测与与与与传传传传感感

7、感感技技技技术术术术9候风地动仪图候风地动仪图候风地动仪图候风地动仪图检检检检测测测测与与与与传传传传感感感感技技技技术术术术10液体膨胀温度仪液体膨胀温度仪检检检检测测测测与与与与传传传传感感感感技技技技术术术术11以电量作为传感器输出的优越性以电量作为传感器输出的优越性可以可以灵活灵活地改变测量仪器的地改变测量仪器的灵敏度灵敏度，有利于扩大量程。有利于扩大量程。便于便于远距离远距离传输。传输。便于信息的便于信息的数字化、微型化、智能化数字化、微型化、智能化。检检检检测测测测与与与与传传传传感感感感技技技技术术术术12当今，传感器技术迅速发展的原因当今，传感器技术迅速发展的原因电子工业和信息

8、技术的促进。电子工业和信息技术的促进。政府的产业导向和扶植。政府的产业导向和扶植。国防、空间技术和民用产品市场的迫切需求。国防、空间技术和民用产品市场的迫切需求。许多高新技术为开发新型传感器提供了理论基许多高新技术为开发新型传感器提供了理论基础、技术保障和工艺支持。础、技术保障和工艺支持。检检检检测测测测与与与与传传传传感感感感技技技技术术术术13消费类电子学消费类电子学 电子秤电子秤检检检检测测测测与与与与传传传传感感感感技技技技术术术术14消费类电子学消费类电子学 光学成像设备光学成像设备检检检检测测测测与与与与传传传传感感感感技技技技术术术术15 消费类电子学消费类电子学 ATM机机检检

9、检检测测测测与与与与传传传传感感感感技技技技术术术术16一种一种3D体感摄影机体感摄影机,同时导入了即时动态捕捉、影像辨识、麦克风输入、语音辨识、社群互动等功能。同时导入了即时动态捕捉、影像辨识、麦克风输入、语音辨识、社群互动等功能。消费类电子学消费类电子学 Kinect检检检检测测测测与与与与传传传传感感感感技技技技术术术术17工业电子学工业电子学 酒精探测仪酒精探测仪检检检检测测测测与与与与传传传传感感感感技技技技术术术术18工业电子学工业电子学 机器人机器人检检检检测测测测与与与与传传传传感感感感技技技技术术术术1920生物医学电子学生物医学电子学 B B型超声波探测仪型超声波探测仪检检

10、检检测测测测与与与与传传传传感感感感技技技技术术术术21 汽车电子学汽车电子学Volvo S60 Volvo S60 防撞系统防撞系统检检检检测测测测与与与与传传传传感感感感技技技技术术术术22航空航天应用航空航天应用 “伽利略伽利略”号木星探测器号木星探测器检检检检测测测测与与与与传传传传感感感感技技技技术术术术23航空航天应用航空航天应用“嫦娥三号嫦娥三号”着陆器和着陆器和“玉兔号玉兔号”月球车月球车(巡视器巡视器)检检检检测测测测与与与与传传传传感感感感技技技技术术术术全景相机、全景相机、测月雷达、测月雷达、红外成像光谱仪红外成像光谱仪 月基光学望远镜、月基光学望远镜、极紫外相机极紫外相

11、机 地球等离子体层图像数据首次发布地球等离子体层图像数据首次发布(拍摄于拍摄于20132013年年1212月月1616日日 )24传感器的分类方法很多主要有如下几种：（1）按被测量分类，可分为力学量、光学量、磁学量、几何学量、运动学量、流速与流量、液面、热学量、化学量、生物量传感器等。这种分类有利于选择传感器、应用传感器 （2）按被测物理量分类如：力，压力，位移，温度，流量、速度、气体成份角度传感器等;25按照工作原理分类可分为电阻式、电容式、电感式，光电式，光栅式、热电式、压电式、红外、光纤、超声波、激光传感器等。这种分类有利于研究、设计传感器，有利于对传感器的工作原理进行阐述。可分为电阻、

12、电容、电感、电压、霍尔、光电、光栅、热电偶等传感器。如：应变式传感器、压电式传感器、压阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、光电式传感器等;26按敏感材料不同分为半导体传感器、陶瓷传感器、石英传感器、光导纤推传感器、金属传感器、有机材料传感器、高分子材料传感器等。这种分类法可分出很多种类27按照传感器输出量的性质分为摸拟传感器、数字传感器。数字传感器便干与计算机联用，且坑干扰性较强，例如脉冲盘式角度数字传感器、光栅传感器等。传感器数字化是今后的发展趋势。输出为开关量(“1”和0”或“开”和“关”)的开关型传感器;输出为模拟型传感器;输出为脉冲或代码的数字型传感器。数字式：传感器输出为数字量，

13、如：编码器式传感器。模拟式：传感器输出为模拟电压量;28按应用场合不同工业用，农用、军用、医用、科研用、环保用和家电用传感器等。若按具体便用场合，还可分为汽车用、船舰用、飞机用、宇宙飞船用、防灾用传感器等。29根据使用目的的不同又可分为计测用、监视用，位查用、诊断用，控制用和分析用传感器等。30按照传感器转换能量的方式分：(1)能量转换型：如：压电式、热电偶、光电式传感器等;(2)能量控制型：如：电阻式、电感式、霍尔式等传感器以及热敏电阻、光敏电阻、湿敏电阻等。31主要特点主要特点传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化，它不仅促进了传统产业的改造和更新换代，而且还可能建立新型工业，从而成为21世纪新的经济增长点。微型化是建立在微电子机械系统（MEMS）技术基础上的，已成功应用在硅器件上做成硅压力传感器。32主要功能常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟光敏传感器视觉声敏传感器听觉气敏传感器嗅觉化学传感器味觉流体传感器触觉33敏感元件的分类：物理类，基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。化学类，基于化学反应的原理。生物类，基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。通常据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类（还有人曾将敏感元件分46类）。34353637383940