第2章 传感器概述2009-1.ppt

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1、传感器原理及应用第第2 2章章 传感器概述传感器概述1p传感器简介传感器简介n什么是传感器什么是传感器n传感器的作用和地位传感器的作用和地位n传感器现状和国内外发展趋势传感器现状和国内外发展趋势n检测系统的组成原理检测系统的组成原理n传感器的定义、组成和分类方法传感器的定义、组成和分类方法p传感器特性传感器特性n传感器的静态特性传感器的静态特性n传感器的动态特性传感器的动态特性第第2 2章章 传感器概述传感器概述 2第第第第2 2 2 2章章章章 传感器概述传感器概述传感器概述传感器概述pp在我们日常生活中，使用着各种各样的传感器在我们日常生活中，使用着各种各样的传感器:n n电冰箱、电饭煲中

2、的温度传感器；电冰箱、电饭煲中的温度传感器；电冰箱、电饭煲中的温度传感器；电冰箱、电饭煲中的温度传感器；n n空调中的温度和湿度传感器；空调中的温度和湿度传感器；空调中的温度和湿度传感器；空调中的温度和湿度传感器；n n煤气灶中的煤气泄漏传感器；煤气灶中的煤气泄漏传感器；煤气灶中的煤气泄漏传感器；煤气灶中的煤气泄漏传感器；n n水表、电表、电视机和影碟机中的红外遥控器；水表、电表、电视机和影碟机中的红外遥控器；水表、电表、电视机和影碟机中的红外遥控器；水表、电表、电视机和影碟机中的红外遥控器；n n照相机中的光传感器；照相机中的光传感器；照相机中的光传感器；照相机中的光传感器；n n汽车中燃料

3、计和速度计等等，不胜枚举。汽车中燃料计和速度计等等，不胜枚举。汽车中燃料计和速度计等等，不胜枚举。汽车中燃料计和速度计等等，不胜枚举。pp传传感感器器给给我我们们的的生生活活带带来来了了多多少少便便利利和和帮帮助助呢呢？2.1 2.1 什么是传感器什么是传感器32.12.1什么是传感器什么是传感器42.12.1什么是传感器什么是传感器oo眼（视觉）眼（视觉）眼（视觉）眼（视觉）oo耳（听觉）耳（听觉）耳（听觉）耳（听觉）oo鼻（嗅觉）鼻（嗅觉）鼻（嗅觉）鼻（嗅觉）oo皮肤（触觉）皮肤（触觉）皮肤（触觉）皮肤（触觉）oo舌（味觉）舌（味觉）舌（味觉）舌（味觉）感知外界信息感知外界信息感知外界信息

4、感知外界信息 大脑大脑大脑大脑 肌体肌体肌体肌体 p人体系统和机器系统比较人体系统和机器系统比较人体系统和机器系统比较人体系统和机器系统比较5o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。送给大脑，大脑把这些信号分析处理传递给肌体。o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。人的肌体，传感器相当于人的五官和皮肤。o传感器好比人体感官的延长，有人又称传感器好比人体感官的延长，有人

5、又称“电五官电五官”。传感器传感器外外界界信信息息感感 官官大大 脑脑肌肌 体体计算机计算机执行机构执行机构2.12.1什么是传感器什么是传感器6p从从从从广广广广义义义义的的的的角角角角度度度度来来来来说说说说，信信信信号号号号检检检检出出出出器器器器件件件件和和和和信号处理部分总称为信号处理部分总称为信号处理部分总称为信号处理部分总称为传感器传感器传感器传感器。2.12.1什么是传感器什么是传感器7测酒仪测酒仪指纹仪指纹仪2.12.1什么是传感器什么是传感器82.12.1什么是传感器什么是传感器92.22.2传感器技术的作用和地位传感器技术的作用和地位p 构成现代信息技术的三大支柱是：构成

6、现代信息技术的三大支柱是：构成现代信息技术的三大支柱是：构成现代信息技术的三大支柱是：n 传感器技术传感器技术（信息采集）；（信息采集）；n 通信技术通信技术 （信息传输）；（信息传输）；n 计算机技术计算机技术（信息处理）；（信息处理）；（信息处理）；（信息处理）；它们在信息系统中分别起到它们在信息系统中分别起到它们在信息系统中分别起到它们在信息系统中分别起到 “感官感官感官感官”、“神经神经神经神经”和和和和“大脑大脑大脑大脑”的作用。的作用。的作用。的作用。p在利用信息的过程中首先要解决获取准确可靠的在利用信息的过程中首先要解决获取准确可靠的在利用信息的过程中首先要解决获取准确可靠的在利

7、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。信息，而传感器是获取信息的主要途径和手段。信息，而传感器是获取信息的主要途径和手段。信息，而传感器是获取信息的主要途径和手段。10p目目前前传传感感器器技技术术已已经经在在越越来来越越多多的的领领域域得得到到应应用用，传传感感器器对对检检测测和和自自动动化化技技术术所所起起的的作作用用远远比比家家用用电电器器所所起到的作用大的多。起到的作用大的多。p传传感感器器广广泛泛用用于于工工业业、农农业业、商商业业、交交通通、环环境境监监测测、医医疗疗诊诊断断、军军事事科科研研、航航空空航航天天、现现代代办办公公设设备备、

8、智智能能楼楼宇宇和和家家用用电电器器等等领领域域。是是构构建建现现代代信信息息系系统统的的重重要组成部分。要组成部分。2.22.2传感器技术的传感器技术的作用作用和地位和地位11p在在基础学科基础学科研究中，传感器更有突出的地位。宏观上的茫研究中，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、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。

9、学科开发的先驱。p现代工业生产现代工业生产尤其是自动化生产过程中，需要用各种传感尤其是自动化生产过程中，需要用各种传感器监视和控制生产过程的各个参数，器监视和控制生产过程的各个参数，传感器是自动控制系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。统的关键基础器件，直接影响到自动化技术的水平。2.22.2传感器技术的作用和地位传感器技术的作用和地位12p 工业生产工业生产2.22.2传感器技术的作用和地位传感器技术的作用和地位13p 机器人机器人机器人机器人视觉视觉视觉视觉:平面、立体平面、立体平面、立体平面、立体非非非非视视视视觉觉觉觉:触触触触觉觉觉觉、热觉、力觉、热觉、力

10、觉、热觉、力觉、热觉、力觉、接近觉、接近觉、接近觉、接近觉、2.22.2传感器技术的作用和地位传感器技术的作用和地位14p 医疗诊断医疗诊断医疗诊断医疗诊断2.22.2传感器技术的作用和地位传感器技术的作用和地位15pp 家用电器家用电器家用电器家用电器液化气烟雾报警器液化气烟雾报警器液化气烟雾报警器液化气烟雾报警器智能洗衣机智能洗衣机智能洗衣机智能洗衣机遥控器遥控器遥控器遥控器2.22.2传感器技术的作用和地位传感器技术的作用和地位162.22.2传感器技术的作用和地位传感器技术的作用和地位p 智能楼宇智能楼宇智能楼宇智能楼宇给排水系统给排水系统给排水系统给排水系统泵系统泵系统泵系统泵系统锅

11、炉系统锅炉系统锅炉系统锅炉系统环境控制环境控制环境控制环境控制电力监测电力监测电力监测电力监测能量计费能量计费能量计费能量计费消防系统消防系统消防系统消防系统保安系统保安系统保安系统保安系统照明系统照明系统照明系统照明系统DDCDDCDDCDDC172.22.2传感器技术的作用和地位传感器技术的作用和地位p 门禁系统门禁系统门禁系统门禁系统门禁系统打破了人们几百年来用钥匙开锁的传统门禁系统打破了人们几百年来用钥匙开锁的传统门禁系统打破了人们几百年来用钥匙开锁的传统门禁系统打破了人们几百年来用钥匙开锁的传统指纹门禁指纹门禁指纹门禁指纹门禁射频卡门禁射频卡门禁182.22.2传感器技术的作用和地位

12、传感器技术的作用和地位p湿度测量湿度测量湿度测量湿度测量 纺纺织织品品精确的烟草烘干烟草烘干木材烘干木材烘干芯片生产要求最高的湿度稳定性芯片生产要求最高的湿度稳定性纸纸品品专为您的需求所设计的专为您的需求所设计的湿度传感器湿度传感器192.22.2传感器技术的作用和地位传感器技术的作用和地位NOXNO+NO2dust sootH2SH2OHCC-totalCO2COO2HCN HCl HF NH3SO2202.22.2传感器技术的作用和地位传感器技术的作用和地位p传感器具有以下作用和功能传感器具有以下作用和功能（1 1）测量与数据采集测量与数据采集（2 2）检测与控制检测与控制（3 3）诊断与

13、监测诊断与监测（4 4）辅助观测仪器辅助观测仪器（5 5）资源探测资源探测（6 6）环境保护环境保护（7 7）医疗卫生医疗卫生（8 8）家用电器家用电器 212.22.2传感器技术的作用和地位传感器技术的作用和地位o传感器已渗透到宇宙开发、海洋探测、军事国防、环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

14、的传感器。统，都离不开各种各样的传感器。o由此可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步方由此可见，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。一领域的发展。222.32.3传感器现状和国内外发展趋势传感器现状和国内外发展趋势p 传感器现状传感器现状传感器现状传感器现状n n据据据据统统统统计计计计目目目目前前前前全全全全世世世世界界界界约约约约有有有有40404040个个个个国国国国家家家家从从从从事事事事传传传传感感感感器器器器的的的的研研研研制制制制、生产和开发，研发机构生产和开发，研发机构生

15、产和开发，研发机构生产和开发，研发机构6000600060006000余家。余家。余家。余家。n n其其其其中中中中以以以以美美美美、日日日日、俄俄俄俄等等等等国国国国实实实实力力力力较较较较强强强强，美美美美、日日日日、俄俄俄俄等等等等国国国国建建建建立立立立了了了了包包包包括括括括物物物物理理理理量量量量、化化化化学学学学量量量量、生生生生物物物物量量量量三三三三大大大大门门门门类类类类的的的的传传传传感感感感器器器器产产产产业业业业，产产产产品品品品20000200002000020000多多多多种种种种，大大大大企企企企业业业业的的的的年年年年生生生生产产产产能能能能力力力力达到几千万

16、支到几亿支。达到几千万支到几亿支。达到几千万支到几亿支。达到几千万支到几亿支。n n1998199819981998年年年年全全全全世世世世界界界界传传传传感感感感器器器器市市市市场场场场销销销销售售售售额额额额已已已已达达达达325325325325亿亿亿亿元元元元，2006200620062006年销售额增至年销售额增至年销售额增至年销售额增至506506506506亿美元。亿美元。亿美元。亿美元。232.3 2.3 传感器现状和国内外发展趋势传感器现状和国内外发展趋势pp我我我我国国国国的的的的传传传传感感感感器器器器技技技技术术术术及及及及产产产产业业业业在在在在国国国国家家家家“大大

17、大大力力力力加加加加强强强强传传传传感感感感器器器器的的的的开开开开发发发发和和和和在在在在国国国国民民民民经经经经济济济济中中中中的的的的普普普普遍遍遍遍应应应应用用用用”等等等等一一一一系系系系列列列列政政政政策策策策导导导导向向向向和资金的支持下，近年来也取得了较快发展。和资金的支持下，近年来也取得了较快发展。和资金的支持下，近年来也取得了较快发展。和资金的支持下，近年来也取得了较快发展。pp目目目目前前前前有有有有1680168016801680多多多多家家家家传传传传感感感感器器器器研研研研发发发发机机机机构构构构，产产产产品品品品约约约约6000600060006000种种种种，年

18、年年年产产产产量量量量13.213.213.213.2亿亿亿亿多多多多支支支支，其其其其中中中中约约约约有有有有1 1 1 12 2 2 2产产产产品品品品销销销销往往往往国国国国外外外外。预预预预计计计计到到到到“十十十十五五五五”期期期期末末末末，敏敏敏敏感感感感元元元元器器器器件件件件与与与与传传传传感感感感器器器器年年年年总总总总产产产产量量量量可可可可望望望望达到达到达到达到20202020亿支，销售总额将达约亿支，销售总额将达约亿支，销售总额将达约亿支，销售总额将达约120120120120亿元。亿元。亿元。亿元。242.32.3传感器现状和国内外发展趋势传感器现状和国内外发展趋势

19、pp传感器产业在科技投入传感器产业在科技投入传感器产业在科技投入传感器产业在科技投入(经费、高级人才资源经费、高级人才资源经费、高级人才资源经费、高级人才资源)、产业环、产业环、产业环、产业环境以及科技实力境以及科技实力境以及科技实力境以及科技实力(专利件数、新品开发周期、关键材料与专利件数、新品开发周期、关键材料与专利件数、新品开发周期、关键材料与专利件数、新品开发周期、关键材料与零组件、量产能力零组件、量产能力零组件、量产能力零组件、量产能力)三大方面的综合竞争能力远低于美国、三大方面的综合竞争能力远低于美国、三大方面的综合竞争能力远低于美国、三大方面的综合竞争能力远低于美国、日本、欧洲等

20、发达国家。日本、欧洲等发达国家。日本、欧洲等发达国家。日本、欧洲等发达国家。pp许多自动化方面的专家呼吁：目前系统越来越复杂，自许多自动化方面的专家呼吁：目前系统越来越复杂，自许多自动化方面的专家呼吁：目前系统越来越复杂，自许多自动化方面的专家呼吁：目前系统越来越复杂，自动化某些研究和应用已经陷入低谷，其主要原因之一是动化某些研究和应用已经陷入低谷，其主要原因之一是动化某些研究和应用已经陷入低谷，其主要原因之一是动化某些研究和应用已经陷入低谷，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传感技术落后，一方面表现为传感器在感知信息方面的传感技术落后，一方面表现为传感器在感知信

21、息方面的传感技术落后，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落后；另一方面也表现为传感器自身在智能化和网络方落后；另一方面也表现为传感器自身在智能化和网络方落后；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。面的落后。面的落后。面的落后。252.32.3传感器现状和国内外发展趋势传感器现状和国内外发展趋势p目前传感器总的发展趋势是：目前传感器总的发展趋势是：目前传感器总的发展趋势是：目前传感器总的发展趋势是：（1 1 1 1）发展、利用新效应；发展、利用新效应；发展、利用新效应；发展、利用新效应；（2 2 2 2）开发新材料；开发新材料；开发新

22、材料；开发新材料；（3 3 3 3）提高传感器性能和检测范围；提高传感器性能和检测范围；提高传感器性能和检测范围；提高传感器性能和检测范围；（4 4 4 4）微型化与微功耗；微型化与微功耗；微型化与微功耗；微型化与微功耗；（5 5 5 5）集成化与多功能化；集成化与多功能化；集成化与多功能化；集成化与多功能化；（6 6 6 6）传感器的智能化；传感器的智能化；传感器的智能化；传感器的智能化；（7 7 7 7）传感器的数字化和网络化。传感器的数字化和网络化。传感器的数字化和网络化。传感器的数字化和网络化。26传感器的数字化和网络化 模模模模拟拟拟拟传传传传感感感感器器器器放放放放大大大大电电电电

23、路路路路A/DA/DA/DA/D转转转转换换换换线线线线性性性性化化化化处处处处理理理理微微微微处处处处理理理理器器器器标准接口标准接口标准接口标准接口脉冲输出脉冲输出脉冲输出脉冲输出控制门控制门控制门控制门显示显示显示显示2.3 2.3 传感器现状和国内外发展趋势传感器现状和国内外发展趋势pp传传传传感感感感器器器器在在在在总总总总体体体体上上上上呈呈呈呈现现现现出出出出多多多多功功功功能能能能、微微微微型型型型化化化化、数数数数字字字字化化化化、集成化、智能化和网络化的发展趋势。集成化、智能化和网络化的发展趋势。集成化、智能化和网络化的发展趋势。集成化、智能化和网络化的发展趋势。272.4

24、 2.4 检测系统的组成原理检测系统的组成原理p现代传感技术是自动检测和自动控制系统以及机电一体化的现代传感技术是自动检测和自动控制系统以及机电一体化的第一基础。第一基础。自动控制系统框图自动控制系统框图传传感感器器被被测测对对象象控制器控制器被测量被测量可用信号可用信号信信号号处处理理显显示示记记录录282.4 2.4 检测系统的组成原理检测系统的组成原理pp被测对象被测对象被测对象被测对象涉及各个领域。最初的测量对象是长度、体积、涉及各个领域。最初的测量对象是长度、体积、涉及各个领域。最初的测量对象是长度、体积、涉及各个领域。最初的测量对象是长度、体积、质量和时间。质量和时间。质量和时间。

25、质量和时间。18181818世纪以来科学技术取得飞速发展，被测世纪以来科学技术取得飞速发展，被测世纪以来科学技术取得飞速发展，被测世纪以来科学技术取得飞速发展，被测对象迅速扩大。对象迅速扩大。对象迅速扩大。对象迅速扩大。n n力学领域有速度、加速度、力、功和能量等；力学领域有速度、加速度、力、功和能量等；力学领域有速度、加速度、力、功和能量等；力学领域有速度、加速度、力、功和能量等；n n电磁学领域中有电流、电压、电阻、电容、磁场；电磁学领域中有电流、电压、电阻、电容、磁场；电磁学领域中有电流、电压、电阻、电容、磁场；电磁学领域中有电流、电压、电阻、电容、磁场；n n化学领域中有浓度、成分、化

26、学领域中有浓度、成分、化学领域中有浓度、成分、化学领域中有浓度、成分、pHpHpHpH值等；值等；值等；值等；n n工业领域中有流量、压力、温度、黏度等被测量。工业领域中有流量、压力、温度、黏度等被测量。工业领域中有流量、压力、温度、黏度等被测量。工业领域中有流量、压力、温度、黏度等被测量。pp现在的现在的现在的现在的被测对象被测对象被测对象被测对象更为广泛，有人体心电、脑电波等体表更为广泛，有人体心电、脑电波等体表更为广泛，有人体心电、脑电波等体表更为广泛，有人体心电、脑电波等体表电位测量；工业领域的光泽、触觉等品质测量；卫星上电位测量；工业领域的光泽、触觉等品质测量；卫星上电位测量；工业领

27、域的光泽、触觉等品质测量；卫星上电位测量；工业领域的光泽、触觉等品质测量；卫星上监视地球的红外线传感器；机器人的视觉、触觉、接近监视地球的红外线传感器；机器人的视觉、触觉、接近监视地球的红外线传感器；机器人的视觉、触觉、接近监视地球的红外线传感器；机器人的视觉、触觉、接近觉等各种传感器。觉等各种传感器。觉等各种传感器。觉等各种传感器。292.4 2.4 检测系统的组成原理检测系统的组成原理pp就就就就被测对象被测对象被测对象被测对象而言工业上需要检测的量有而言工业上需要检测的量有而言工业上需要检测的量有而言工业上需要检测的量有电量电量电量电量和和和和非电量非电量非电量非电量两大两大两大两大类。

28、非电量早期多用非电量的方法测量，例如：用尺测量类。非电量早期多用非电量的方法测量，例如：用尺测量类。非电量早期多用非电量的方法测量，例如：用尺测量类。非电量早期多用非电量的方法测量，例如：用尺测量长度；用液体热膨胀的温度计测温度；天平测量物重。长度；用液体热膨胀的温度计测温度；天平测量物重。长度；用液体热膨胀的温度计测温度；天平测量物重。长度；用液体热膨胀的温度计测温度；天平测量物重。pp随着科学技术的发展，对测量的精确度、速度提出新的要随着科学技术的发展，对测量的精确度、速度提出新的要随着科学技术的发展，对测量的精确度、速度提出新的要随着科学技术的发展，对测量的精确度、速度提出新的要求，尤其

29、对动态变化的物理过程和物理量远距离测量，用求，尤其对动态变化的物理过程和物理量远距离测量，用求，尤其对动态变化的物理过程和物理量远距离测量，用求，尤其对动态变化的物理过程和物理量远距离测量，用非电方法无法实现，必须采用电测法非电方法无法实现，必须采用电测法非电方法无法实现，必须采用电测法非电方法无法实现，必须采用电测法.pp传统的传统的传统的传统的“传感器传感器传感器传感器”可以完成从可以完成从可以完成从可以完成从非电量到非电量非电量到非电量非电量到非电量非电量到非电量的转换，但的转换，但的转换，但的转换，但无法实现现代智能仪器仪表的自动测量，无法完成过程控无法实现现代智能仪器仪表的自动测量，

30、无法完成过程控无法实现现代智能仪器仪表的自动测量，无法完成过程控无法实现现代智能仪器仪表的自动测量，无法完成过程控制的自动检测与控制。制的自动检测与控制。制的自动检测与控制。制的自动检测与控制。302.4 2.4 检测系统的组成原理检测系统的组成原理pp测量仪器的测量仪器的测量仪器的测量仪器的输出信号输出信号输出信号输出信号必须转化为电压、电流或数字量中的一必须转化为电压、电流或数字量中的一必须转化为电压、电流或数字量中的一必须转化为电压、电流或数字量中的一种。由于传感器的种类很多，传感器的输出有各种形式，如种。由于传感器的种类很多，传感器的输出有各种形式，如种。由于传感器的种类很多，传感器的

31、输出有各种形式，如种。由于传感器的种类很多，传感器的输出有各种形式，如热电偶、热电偶、热电偶、热电偶、pHpHpHpH电极等输出为直流电压；热敏电阻、应变计、半电极等输出为直流电压；热敏电阻、应变计、半电极等输出为直流电压；热敏电阻、应变计、半电极等输出为直流电压；热敏电阻、应变计、半导体气体传感器输出为电阻，导体气体传感器输出为电阻，导体气体传感器输出为电阻，导体气体传感器输出为电阻，。pp信号处理信号处理信号处理信号处理就是通过信号转换、放大、解调、就是通过信号转换、放大、解调、就是通过信号转换、放大、解调、就是通过信号转换、放大、解调、A/DA/DA/DA/D转换得到所希转换得到所希转换

32、得到所希转换得到所希望的输出信号过程。这是检测系统中使用的共同技术。望的输出信号过程。这是检测系统中使用的共同技术。望的输出信号过程。这是检测系统中使用的共同技术。望的输出信号过程。这是检测系统中使用的共同技术。普通电测仪表基本组成普通电测仪表基本组成传感器传感器非电量非电量电量电量测量电路测量电路A/DA/D转换转换数字显示数字显示312.4 2.4 检测系统的组成原理检测系统的组成原理pp微型计算机出现后形成崭新的微机自动化测试系统微型计算机出现后形成崭新的微机自动化测试系统微型计算机出现后形成崭新的微机自动化测试系统微型计算机出现后形成崭新的微机自动化测试系统.典型微机测试系统微微机机显

33、示器显示器A/DA/D转转换换测测量量电电路路传传感感器器控制器控制器记录器记录器非非电电量量322.5 2.5 传感器的定义、组成和分类方法传感器的定义、组成和分类方法1 1 传感器定义传感器定义p广义：广义：传传感感器器是是一一种种能能把把特特定定的的信信息息（物物理理、化化学学、生生物物）按按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。p狭义：狭义：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。p国家标准（国家标准（GB766587GB766587）对传感器（对传感器（Sensor/transducerSens

34、or/transducer）定义是：）定义是：能能够够感感受受规规定定的的被被测测量量并并按按照照一一定定规规律律转转换换成成可可用用输输出出信号的器件和装置。信号的器件和装置。332.5 2.5 传感器的定义、组成和分类方法传感器的定义、组成和分类方法1 1 传感器定义传感器定义p 以上定义表明传感器有以下含义以上定义表明传感器有以下含义以上定义表明传感器有以下含义以上定义表明传感器有以下含义：n n能按一定规律将被测量转换成电信号输出；能按一定规律将被测量转换成电信号输出；能按一定规律将被测量转换成电信号输出；能按一定规律将被测量转换成电信号输出；n n传感器的输出与输入之间存在确定的关系

35、传感器的输出与输入之间存在确定的关系传感器的输出与输入之间存在确定的关系传感器的输出与输入之间存在确定的关系；p 按使用的场合不同又称为按使用的场合不同又称为按使用的场合不同又称为按使用的场合不同又称为:变换器、换能器、探测器。变换器、换能器、探测器。变换器、换能器、探测器。变换器、换能器、探测器。342.5 2.5 传感器的定义、组成和分类方法传感器的定义、组成和分类方法 2 2 传感器的组成传感器的组成传感器由传感器由传感器由传感器由敏感元件、转换元件、基本电路敏感元件、转换元件、基本电路敏感元件、转换元件、基本电路敏感元件、转换元件、基本电路三部分组成：三部分组成：三部分组成：三部分组成

36、：敏感元件敏感元件敏感元件敏感元件感受被测量感受被测量感受被测量感受被测量;转换元件转换元件转换元件转换元件将响应的被测量转换成电参量将响应的被测量转换成电参量将响应的被测量转换成电参量将响应的被测量转换成电参量;基本电路基本电路基本电路基本电路把电参量接入电路转换成电量把电参量接入电路转换成电量把电参量接入电路转换成电量把电参量接入电路转换成电量;p 核心部分是转换元件核心部分是转换元件核心部分是转换元件核心部分是转换元件,决定传感器的工作原理。决定传感器的工作原理。决定传感器的工作原理。决定传感器的工作原理。敏感元件敏感元件敏感元件敏感元件转换元件转换元件转换元件转换元件基本电路基本电路基

37、本电路基本电路电量输出电量输出电量输出电量输出被测量被测量被测量被测量电参量电参量电参量电参量352.5 2.5 传感器的定义、组成和分类方法传感器的定义、组成和分类方法 2 2 传感器的组成传感器的组成元件式传感器组成框图：元件式传感器组成框图：被测量被测量转换元件转换元件电参量电参量pp敏感元件敏感元件敏感元件敏感元件敏感元件是指传感器中能直接感受被测量的部分敏感元件是指传感器中能直接感受被测量的部分敏感元件是指传感器中能直接感受被测量的部分敏感元件是指传感器中能直接感受被测量的部分pp转换元件转换元件转换元件转换元件转换元件是指传感器中能将敏感元件输出量转换为适于传转换元件是指传感器中能

38、将敏感元件输出量转换为适于传转换元件是指传感器中能将敏感元件输出量转换为适于传转换元件是指传感器中能将敏感元件输出量转换为适于传输和测量的电信号部分输和测量的电信号部分输和测量的电信号部分输和测量的电信号部分被测量被测量敏感元件敏感元件转换元件转换元件非电量非电量电参量电参量结构式传感器组成框图结构式传感器组成框图：362 2 传感器的组成传感器的组成举例举例敏感元件敏感元件转换元件转换元件压力传感器压力传感器2.5 2.5 传感器的定义、组成和分类方法传感器的定义、组成和分类方法372.5 2.5 传感器的定义、组成和分类方法传感器的定义、组成和分类方法 2 2 传感器的组成传感器的组成p国

39、标国标国标国标GB/TGB/TGB/TGB/T14479-9314479-9314479-9314479-93规定传感器图用图形符号规定传感器图用图形符号规定传感器图用图形符号规定传感器图用图形符号 表示方法：表示方法：表示方法：表示方法：正方形表示转换元件正方形表示转换元件正方形表示转换元件正方形表示转换元件,三角形表示敏感元件；三角形表示敏感元件；三角形表示敏感元件；三角形表示敏感元件；X X X X 表示被测量符号；表示被测量符号；表示被测量符号；表示被测量符号；*表示转换原理。表示转换原理。表示转换原理。表示转换原理。*X X382.5 2.5 传感器的定义、组成和分类方法传感器的定义

40、、组成和分类方法 2 2 传感器的组成传感器的组成几个典型传感器的图用图形符号几个典型传感器的图用图形符号几个典型传感器的图用图形符号几个典型传感器的图用图形符号a a a aP P P P电容式压力电容式压力电容式压力电容式压力传感器传感器传感器传感器压电式加速度压电式加速度压电式加速度压电式加速度传感器传感器传感器传感器电位器式压力电位器式压力电位器式压力电位器式压力传感器传感器传感器传感器39 2.5 2.5 传感器的定义、组成和分类方法传感器的定义、组成和分类方法 3 3 传感器的分类传感器的分类p传感器分类方法较多传感器分类方法较多传感器分类方法较多传感器分类方法较多,大体有以下几种

41、：大体有以下几种：大体有以下几种：大体有以下几种：1 1 1 1）按传感器检测的范畴分类按传感器检测的范畴分类按传感器检测的范畴分类按传感器检测的范畴分类 物理量传感器物理量传感器物理量传感器物理量传感器 化学量传感器化学量传感器化学量传感器化学量传感器 生物量传感器生物量传感器生物量传感器生物量传感器）按传感器的输出信号分类）按传感器的输出信号分类）按传感器的输出信号分类）按传感器的输出信号分类 模拟传感器模拟传感器模拟传感器模拟传感器数字传感器数字传感器数字传感器数字传感器402.5 2.5 传感器的定义、组成和分类方法传感器的定义、组成和分类方法 3 3 传感器的分类传感器的分类）按传感

42、器的功能分类）按传感器的功能分类）按传感器的功能分类）按传感器的功能分类 单功能传感器单功能传感器单功能传感器单功能传感器 多功能传感器多功能传感器多功能传感器多功能传感器 智能传感器智能传感器智能传感器智能传感器）按传感器的结构分类）按传感器的结构分类）按传感器的结构分类）按传感器的结构分类 结构型传感器结构型传感器结构型传感器结构型传感器 物性型传感器物性型传感器物性型传感器物性型传感器 复合型传感器复合型传感器复合型传感器复合型传感器412.5 2.5 传感器的定义、组成和分类方法传感器的定义、组成和分类方法 3 3 传感器的分类传感器的分类6 6 6 6）按传感器的能源分类）按传感器的

43、能源分类）按传感器的能源分类）按传感器的能源分类 有源传感器有源传感器有源传感器有源传感器 无源传感器无源传感器无源传感器无源传感器）按传感器的转换原理分类）按传感器的转换原理分类）按传感器的转换原理分类）按传感器的转换原理分类 机机机机电传感器电传感器电传感器电传感器 光光光光电传感器电传感器电传感器电传感器 热热热热电电传感器电电传感器电电传感器电电传感器 磁磁磁磁电传感器电传感器电传感器电传感器 电化学传感器电化学传感器电化学传感器电化学传感器422.5 2.5 传感器的定义、组成和分类方法传感器的定义、组成和分类方法 3 3 传感器的分类传感器的分类p国国标标制制定定的的传传感感器器分

44、分类类体体系系表表将将传传感感器器分分为为：物理量、化学量、生物类传感器三大门类；物理量、化学量、生物类传感器三大门类；n含含1212个小类：个小类：p力力学学量量、热热学学量量、光光学学量量、磁磁学学量量、电电学学量量、声声学学量量、射射线线、气气体体、离离子子、温温度度传传感感器器以以及及生生化化量量、生生理理量量传传感器。感器。43p“传感器传感器”课程主要讲授把各种几何量、机械量转换成课程主要讲授把各种几何量、机械量转换成电量的各种传感器，包括基本转换电路和电测方法。电量的各种传感器，包括基本转换电路和电测方法。p传感器是与现代科学技术紧密相连的一门新兴学科，其传感器是与现代科学技术紧

45、密相连的一门新兴学科，其种类很多，种类很多，涉及的工作原理涉及的工作原理十分丰富。十分丰富。p传感器与生产实际和科学研究的关系十分密切，这些决传感器与生产实际和科学研究的关系十分密切，这些决定了定了“传感器传感器”课程是一门课程是一门综合性综合性、理论性理论性和和实践性实践性都都很强的课程。很强的课程。2.6 2.6 如何学习传感器？如何学习传感器？442.6 2.6 如何学习传感器？如何学习传感器？p本课程的主要任务本课程的主要任务n使同学们掌握各类传感器的基本理论，掌握各种传感器的使同学们掌握各类传感器的基本理论，掌握各种传感器的工作原理、主要性能及其特点；工作原理、主要性能及其特点；n使

46、同学们能合理地选择和使用传感器，力图在传感器应用使同学们能合理地选择和使用传感器，力图在传感器应用方面有所启发；使同学掌握常用传感器的工程设计方法和方面有所启发；使同学掌握常用传感器的工程设计方法和实验研究方法；实验研究方法；n了解传感器的发展动向以及获取信息的新方法。了解传感器的发展动向以及获取信息的新方法。n课程涉及到机、光、电等多方面知识，学习之前应有所准课程涉及到机、光、电等多方面知识，学习之前应有所准备。学习中在弄懂基本概念的同时，配合必要的实验、实备。学习中在弄懂基本概念的同时，配合必要的实验、实习环节，理论联系实际。习环节，理论联系实际。45本节要点1 1 传感器的作用；传感器的作用；2 2 传感器的发展趋势；传感器的发展趋势；3 3 传感器定义和组成；传感器定义和组成；4 4 传感器分类方法。传感器分类方法。46