傳感器技術(shù)課件

傳感器技術(shù)課件匯報人：劉老師2023-12-01目錄CONTENTS傳感器技術(shù)概述傳感器基本原理與結(jié)構(gòu)常見類型傳感器介紹及應(yīng)用案例智能傳感器技術(shù)與發(fā)展趨勢物聯(lián)網(wǎng)中傳感器技術(shù)應(yīng)用與挑戰(zhàn)實踐環(huán)節(jié)：動手制作簡易傳感器01CHAPTER傳感器技術(shù)概述傳感器是一種能夠感受被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。定義按照被測量類型可分為物理量傳感器、化學(xué)量傳感器和生物量傳感器等。分類傳感器定義與分類第一階段（20世紀(jì)50年代以前）主要應(yīng)用于軍事和航空航天領(lǐng)域，以結(jié)構(gòu)型傳感器為主。第二階段（20世紀(jì)50年代至70年代）隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了以半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)的傳感器，如熱敏電阻、光敏電阻等。第三階段（20世紀(jì)80年代至今）微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)飛速發(fā)展，智能傳感器應(yīng)運(yùn)而生。傳感器技術(shù)發(fā)展歷程工業(yè)自動化汽車電子智能家居生物醫(yī)療傳感器技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域01020304在生產(chǎn)線上廣泛應(yīng)用，如溫度、壓力、流量等參數(shù)的檢測與控制。用于汽車安全系統(tǒng)、排放控制系統(tǒng)、動力總成系統(tǒng)等。在智能家電、安防系統(tǒng)等方面有廣泛應(yīng)用，如紅外傳感器、煙霧報警器等。在醫(yī)療診斷、藥物研發(fā)等方面有重要作用，如生物傳感器、醫(yī)療成像設(shè)備等。02CHAPTER傳感器基本原理與結(jié)構(gòu)傳感器將被測量轉(zhuǎn)換為電信號，通過電路處理輸出標(biāo)準(zhǔn)信號。轉(zhuǎn)換原理敏感元件信號處理電路傳感器中的敏感元件用于感知被測量，如電阻、電容、電感等。對敏感元件輸出的信號進(jìn)行處理，如放大、濾波、線性化等。030201傳感器工作原理轉(zhuǎn)換元件將敏感元件輸出的非電物理量轉(zhuǎn)換為電信號，便于后續(xù)處理。輔助電源與接口電路為傳感器提供工作電源和與后續(xù)電路連接的接口電路。敏感元件直接感受被測量并輸出與被測量成確定關(guān)系的某一物理量的元件。傳感器結(jié)構(gòu)組成包括線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性、分辨率等，用于評價傳感器在靜態(tài)工作狀態(tài)下的性能。包括頻響特性、階躍響應(yīng)特性等，用于評價傳感器在動態(tài)工作狀態(tài)下的性能。傳感器性能指標(biāo)評價方法動態(tài)特性指標(biāo)靜態(tài)特性指標(biāo)03CHAPTER常見類型傳感器介紹及應(yīng)用案例利用熱電效應(yīng)測量溫度，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和實驗室研究。熱電偶傳感器基于材料電阻隨溫度變化的原理，適用于溫度控制和過熱保護(hù)等場景。熱敏電阻傳感器通過測量目標(biāo)物體發(fā)射的紅外輻射來推算其溫度，常用于非接觸式測溫。紅外溫度傳感器溫度傳感器利用壓阻效應(yīng)將壓力轉(zhuǎn)換為電信號，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、汽車等領(lǐng)域。壓阻式壓力傳感器基于壓電效應(yīng)實現(xiàn)壓力測量，適用于動態(tài)壓力檢測和高壓測量等場合。壓電式壓力傳感器利用磁彈性效應(yīng)測量壓力，具有高精度、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，常用于石油、化工等行業(yè)。磁彈性壓力傳感器壓力傳感器03CCD/CMOS圖像傳感器將光信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像信息，常用于數(shù)碼相機(jī)、監(jiān)控攝像頭等設(shè)備。01光電二極管傳感器將光信號轉(zhuǎn)換為電流或電壓信號，廣泛應(yīng)用于光強(qiáng)測量、光譜分析等領(lǐng)域。02光敏電阻傳感器基于光敏效應(yīng)實現(xiàn)光強(qiáng)測量，適用于光照度控制、光電開關(guān)等場景。光電傳感器磁阻傳感器基于磁阻效應(yīng)實現(xiàn)磁場測量，適用于地磁場檢測、電子羅盤等場合?；魻杺鞲衅骼没魻栃?yīng)測量磁場強(qiáng)度，廣泛應(yīng)用于電流檢測、位置傳感等領(lǐng)域。巨磁阻傳感器具有高靈敏度和高分辨率等特點(diǎn)，常用于微弱磁場檢測和生物磁場研究等領(lǐng)域。磁敏傳感器04CHAPTER智能傳感器技術(shù)與發(fā)展趨勢智能傳感器是具有信息處理功能的傳感器，能夠自動進(jìn)行信息獲取、數(shù)據(jù)處理以及自診斷等功能。定義高精度、高可靠性、低功耗、微型化、多功能化、集成化和智能化。特點(diǎn)智能傳感器定義及特點(diǎn)研究新型敏感材料和結(jié)構(gòu)，提高傳感器的靈敏度和選擇性。敏感元件技術(shù)研究數(shù)字信號處理算法和電路，實現(xiàn)傳感器信號的采集、轉(zhuǎn)換和處理。信號處理技術(shù)研究無線通信技術(shù)，實現(xiàn)傳感器與計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備的互聯(lián)互通。通信技術(shù)研究微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)，實現(xiàn)傳感器的微型化和集成化。微型化技術(shù)智能傳感器關(guān)鍵技術(shù)123隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，智能傳感器的需求將不斷增長，傳感器將成為物聯(lián)網(wǎng)感知層的重要組成部分。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用智能傳感器將與人工智能技術(shù)深度融合，實現(xiàn)更高級別的智能化應(yīng)用，如自動駕駛、智能家居等。人工智能融合未來智能傳感器將更加注重綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展，研究低功耗、可降解的傳感器材料和制造技術(shù)。綠色環(huán)保智能傳感器發(fā)展趨勢預(yù)測05CHAPTER物聯(lián)網(wǎng)中傳感器技術(shù)應(yīng)用與挑戰(zhàn)物聯(lián)網(wǎng)定義物聯(lián)網(wǎng)是通過信息傳感設(shè)備如射頻識別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等，按照約定的協(xié)議，對任何物品進(jìn)行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一個網(wǎng)絡(luò)。發(fā)展趨勢隨著5G、云計算、人工智能等技術(shù)的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)正迎來前所未有的發(fā)展機(jī)遇，其應(yīng)用場景不斷拓寬，涉及到智能家居、智慧城市、智慧醫(yī)療、智慧交通等各個領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)概述及發(fā)展趨勢傳感器作用傳感器是物聯(lián)網(wǎng)的感知層的重要組成部分，其主要作用是采集物體或環(huán)境的信息，如溫度、濕度、光照、壓力、聲音等，并將這些信息轉(zhuǎn)換成電信號或數(shù)字信號，供上層應(yīng)用處理和分析。傳感器需求隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的不斷深入，對傳感器的需求也越來越高，包括更高的精度、更低的功耗、更小的體積、更智能的功能等。物聯(lián)網(wǎng)中傳感器作用與需求挑戰(zhàn)一解決方案挑戰(zhàn)三解決方案挑戰(zhàn)二解決方案能耗問題。由于物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器數(shù)量龐大，如果每個傳感器的能耗都很大，那么整個網(wǎng)絡(luò)的能耗將非?？捎^。因此，如何降低傳感器的能耗是一個亟待解決的問題。采用低功耗設(shè)計、休眠機(jī)制等技術(shù)來降低傳感器的能耗。安全問題。物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器往往連接到互聯(lián)網(wǎng)或其他網(wǎng)絡(luò)，因此面臨著各種網(wǎng)絡(luò)安全威脅，如惡意攻擊、數(shù)據(jù)泄露等。如何保障傳感器的安全是一個重要的問題。采用加密技術(shù)、訪問控制等技術(shù)來保障傳感器的安全?；ゲ僮餍詥栴}。由于物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器種類繁多，不同的傳感器可能采用不同的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)格式，因此如何實現(xiàn)這些傳感器之間的互操作是一個重要的問題。制定統(tǒng)一的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)，或者采用中間件技術(shù)來實現(xiàn)不同傳感器之間的互操作。物聯(lián)網(wǎng)中傳感器面臨挑戰(zhàn)及解決方案06CHAPTER實踐環(huán)節(jié)：動手制作簡易傳感器電阻、電容、電感、導(dǎo)線、PCB板、傳感器模塊等。材料準(zhǔn)備電烙鐵、焊錫、螺絲刀、鉗子、剝線鉗等。工具選擇制作材料準(zhǔn)備和工具選擇制作步驟講解1.根據(jù)電路圖將電阻、電容、電感等元器件焊接在PCB板上。2.將傳感器模塊與PCB板連接。制作步驟講解和注意事項提醒使用導(dǎo)線將PCB板與外部電源和信號處理器連接。制作步驟講解和注意事項提醒注意事項提醒1.焊接時要注意安全，避免燙傷和火災(zāi)。2.元器件的焊接位置要準(zhǔn)確，避免出現(xiàn)虛焊和短路。3.在連接