傳感器技術 第1章 傳感器基礎知識

1、同學們好！1傳感器 原理與應用技術2課程概述: 理論實驗第1章 傳感器基礎知識第2章 應變式傳感器第3章 電容式傳感器第4章 電感式傳感器第5章 壓電式傳感器第6章 熱電式傳感器第7章 磁敏式傳感器第8章 光電式傳感器第9章 光纖傳感器主要內容3教材與參考書教材：傳感器原理與應用技術，劉愛華，滿寶元編著， 人民郵電出版社,2006年。參考書：傳感器原理與應用.黃賢武,鄭筱霞主編， 電子科技大學出版社,1995年。傳感器原理及應用.王化祥,張淑英主編， 天津大學出版社,1999年 。4教學基本要求學會傳感器的基礎知識。掌握各類傳感器的基本特性和工作原理、典型測量電路。了解各類傳感器的典型應用。5

2、第1章 傳感器的基本概念1.1 學習傳感器的重要性1.2傳感器的組成與分類 1.3 傳感器的數學模型概述1.4 傳感器的基本特性1.5 傳感器的標定與校準61.1 學習傳感器的重要性7 傳感器技術是材料學、力學、電學、磁學、微電子學、光學、聲學、化學、生物學、精密機械、仿生學、測量技術、半導體技術、計算機技術、信息處理技術、乃至系統科學、人工智能、自動化技術等眾多學科相互交叉的綜合性高新技術密集型前沿技術。 8 傳感器技術廣泛應用于航空航天、兵器、信息產業(yè)、機械、電力、能源、交通、冶金、石油、建筑、郵電、生物、醫(yī)學、環(huán)保、材料、災害預測預防、農林漁業(yè)、食品、煙酒制造、建筑、汽車、艦船、機器人、

3、家電、公共安全等領域。 9 傳感器技術與通信技術、計算機技術構成信息科學技術的三大支柱。10傳感器的主要應用信息處理電信電話科技測試設備控制交通控制輸電系統機床機器人家用電器照相機汽車飛機船舶氣象海洋環(huán)境污染醫(yī)療防火光能利用熱能利用土木建筑農林機械能利用貨幣金融食品11155110103473659816127783431 3147111707693612621242014需要量11 在電力、冶金、石化、化工等流程工業(yè)中，生產線上設備運行狀態(tài)關系到整個生產線流程。通常建立24小時在線監(jiān)測系統。 石化企業(yè)輸油管道、儲油罐等壓力容器的破損和泄露檢測。1. 自動檢測與自動控制系統12131415在汽

4、車、機床、電機、發(fā)動機等產品出廠時，必須對其性能質量檢測。 圖示為汽車出廠檢驗原理框圖，測量參數包括潤滑油溫度、冷卻水溫度、燃油壓力及發(fā)動機轉速等。通過對抽樣汽車的測試，工程師可以了解產品質量。汽車扭距測量機床加工精度測量162. 汽車與傳感器 高級轎車需要用傳感器對溫度、壓力、位置、距離、轉速、加速度、濕度、電磁、光電、振動等進行實時準確的測量，一般需要301 00種傳感器。173. 傳感器與家用電器自動電飯鍋、吸塵器、空調器、電子熱水器、風干器、電熨斗、電風扇、洗衣機、洗碗機、照相機、電冰箱、電視機、錄像機、家庭影院18全自動洗衣機中的傳感器：衣物重量傳感器，衣質傳感器，水溫傳感器，水質傳

5、感器，透光率光傳感器(洗凈度) 液位傳感器，電阻傳感器(衣物烘干檢測)。19指紋傳感器透光率傳感器20鼠標:光電位移傳感器攝象頭:CCD傳感器PC機中的測試技術應用21聲位筆:超聲波傳感器麥克風:電容傳聲器22聲卡:A/D卡 + D/A卡軟驅:速度,位置伺服23樓宇控制與安全防護為使建筑物成為安全、健康、舒適、溫馨的生活、工作環(huán)境，并能保證系統運行的經濟性和管理的智能化。在樓宇中應用了許多測試技術，如闖入監(jiān)測、空氣監(jiān)測、溫度監(jiān)測、電梯運行狀況。 圖示為某公司樓宇自動化系統。該系統分為：電源管理、安全監(jiān)測、照明控制、空調控制、停車管理、水/廢水管理和電梯監(jiān)控。24圖示為某公司樓宇自動化系統。該系

6、統分為：電源管理、安全監(jiān)測、照明控制、空調控制、停車管理、水/廢水管理和電梯監(jiān)控。252627煙霧傳感器亮度傳感器人體探測器28機械手、機器人中的傳感器: 轉動/移動位置傳感器、力傳感器、視覺傳感器、聽覺傳感器、接近距離傳感器、觸覺傳感器、熱覺傳感器、嗅覺傳感器。 4. 傳感器在機器人上的應用29密歇根大學的機械手裝配模型30廣州中鳴數碼的機器狗3132機器人服務員33沙漠機器人34超聲波測距傳感器、判斷建筑物內人和物所在位置；紅外線色彩傳感器運動軌跡和AGV小車位置識別；條形碼傳感器，貨品識別。香港理工AGV模型AGV自動送貨車 35AGV自動送貨車 362003年9月，全球現場直播埃及金字

7、塔世界最古老石棺的考古挖掘進程，可能揭開古埃及金字塔內部結構之謎。一個小機器人通過了埃及最大的金字塔內一條狹窄的通道，試圖揭開4600年前的秘密。它的探秘之行以發(fā)現了又一道封閉的石門而告終。 圖坦卡蒙的詛咒“不論是誰騷擾了法老的安寧，死神之翼將在它的頭上降臨?！?7小機器人挑戰(zhàn)法老咒語，代替科學家勇探胡夫金字塔內部秘道?！敖鹱炙握摺保?11，地面探測雷達、超聲波傳感器（測石頭厚度）。385. 傳感器在生物醫(yī)學上的應用醫(yī)學39 對人體的健康狀況進行診斷需要進行多種生理參數的測量。 國內已經成功地開發(fā)出了用于測量近紅外組織血氧參數的檢測儀器。人類基因組計劃的研究也大大促進了對酶、免疫、微生物、

8、細胞、NA、RNA、蛋白質、嗅覺、味覺和體液組份以及血氣、血壓、血流量、脈搏等傳感器的研究。 4041光纖流速傳感器熒光材料制作的電子鼻傳感器生物酶血樣分析傳感器熱/光電量426. 傳感器與航空及航天43飛行器：控制在預定軌道上速度、加速度、飛行距離測量、周圍環(huán)境、內部設備監(jiān)控、本身狀態(tài)參數的測量。陀螺儀、陽光傳感器、星光傳感器、地磁傳感器447. 傳感器與環(huán)境保護 保護環(huán)境和生態(tài)平衡，實現可持續(xù)發(fā)展，必須進行大氣監(jiān)測和江河湖海水質檢測，需要大量用于污水流量、PH值、電導、濁度、COD、BOD、TP、TN、礦物油、氰化物、氨氮、總氮、總磷、金屬離子濃度特別是重金屬離子濃度以及風向、風速、溫度、

9、濕度、工業(yè)粉塵、煙塵、煙氣、SO2、NO、O3、CO等參數測量的傳感器，這些傳感器中大多數亟待開發(fā)。 45NOX NO + NO2dust sootH2SH2OHC C-totalCO2 COO2 HCN HCl HF NH3 SO2 煙塵濁度測量4647紅外線分布差異礦藏埋藏地區(qū)8. 傳感器與遙感技術微波紅外接收傳感器489. 傳感器在軍事技術領域的應用 先進的科學技術總是最先被應用于戰(zhàn)爭。 以坦克、飛機、軍艦為標志的作戰(zhàn)平臺是傳統的主戰(zhàn)兵器，各類傳感器不過是配屬的保障設施。 49 海灣戰(zhàn)爭中，伊拉克在科威特戰(zhàn)區(qū)部署了4280輛坦克，多國部隊只有3800輛坦克。 但結果是伊拉克的坦克89被毀，而多國部隊的坦克僅損失20輛。 這種懸殊的損毀比，正是由于雙方信息優(yōu)勢及精確制導武器方面的明顯差距造成的。50智能武器把巨大的殺傷力和極高的精確性相結合，將會使軍事機構思考未來戰(zhàn)爭的方式發(fā)生革命。 高技術常規(guī)武器成為比核武器更可靠的手段，打了不用管的制導炮彈能像導彈那樣捕捉和跟蹤目標，射程遠，威力大，價格低，命中率高，具有子母彈的打擊能力，以及破甲彈、動能彈的攻擊方式。 51農業(yè)將是知識密集、技術密集的產業(yè)，設施農業(yè)可以有效提高農業(yè)生產效益和增強抗災能力，借助溫室及其配套裝置來調節(jié)和控制作物生產環(huán)