《傳感器應(yīng)用》課件2

《傳感器應(yīng)用》歡迎學(xué)習(xí)傳感器應(yīng)用課程！課程大綱11.傳感器的定義和分類22.常見傳感器的種類及特點(diǎn)33.傳感器的信號調(diào)理44.傳感器在不同領(lǐng)域的應(yīng)用55.傳感器的性能指標(biāo)及評價(jià)66.傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)77.案例分析傳感器的定義和分類定義傳感器是一種將非電量轉(zhuǎn)換成電信號的器件，用于測量和感知物理量。分類按測量物理量分類：壓力傳感器、溫度傳感器、光電傳感器等。按工作原理分類：電阻式、電容式、電感式等。常見傳感器的種類及特點(diǎn)壓力傳感器用于測量壓力，如氣壓、液壓等。常見的類型包括電阻式、電容式等。溫度傳感器用于測量溫度，如環(huán)境溫度、物體溫度等。常見的類型包括熱電偶、熱敏電阻等。光電傳感器用于檢測光信號，如光強(qiáng)、光照等。常見的類型包括光敏電阻、光電二極管等。聲學(xué)傳感器用于檢測聲音信號，如噪聲、振動等。常見的類型包括麥克風(fēng)、壓電傳感器等。壓力傳感器工作原理通過壓力變化改變電阻、電容或電感，從而輸出相應(yīng)的電信號。應(yīng)用領(lǐng)域工業(yè)自動化、航空航天、醫(yī)療設(shè)備、氣象監(jiān)測等。優(yōu)點(diǎn)測量精度高、響應(yīng)速度快、穩(wěn)定性好。溫度傳感器1熱電偶利用兩種不同金屬導(dǎo)體接觸時(shí)產(chǎn)生的溫差電勢來測量溫度。2熱敏電阻利用材料的電阻隨溫度變化的特性來測量溫度。3鉑電阻利用鉑金屬的電阻隨溫度線性變化的特性來測量溫度，精度高。光電傳感器光敏電阻利用半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)，光照強(qiáng)度越高，電阻越低。光電二極管利用PN結(jié)的光電效應(yīng)，光照強(qiáng)度越高，電流越大。光電三極管利用光電效應(yīng)放大光信號，提高靈敏度。聲學(xué)傳感器1麥克風(fēng)將聲波轉(zhuǎn)換為電信號，用于錄音、通話等。2壓電傳感器利用壓電材料的壓電效應(yīng)，聲波引起材料形變，產(chǎn)生電信號。3超聲波傳感器利用超聲波的反射特性來測量距離、探測物體等。位置和運(yùn)動傳感器1編碼器用于測量旋轉(zhuǎn)角度、速度、位移等。2加速度計(jì)用于測量加速度，可用于運(yùn)動軌跡、方向等檢測。3陀螺儀用于測量角速度，可用于運(yùn)動狀態(tài)、姿態(tài)控制等。傳感器的信號調(diào)理1放大放大微弱的傳感器信號。2濾波消除噪聲信號，提高信號純度。3線性化將傳感器輸出的非線性信號轉(zhuǎn)換為線性信號。模/數(shù)轉(zhuǎn)換器模擬信號連續(xù)變化的信號，如電壓、電流等。數(shù)字信號離散變化的信號，以二進(jìn)制形式表示。模/數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。數(shù)字信號處理數(shù)據(jù)采集通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器將傳感器信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。數(shù)據(jù)分析對數(shù)字信號進(jìn)行處理，提取有用信息。數(shù)據(jù)輸出將處理后的數(shù)據(jù)輸出到顯示器、控制器等設(shè)備?？刂葡到y(tǒng)的構(gòu)成PID控制原理1比例控制根據(jù)偏差的大小進(jìn)行控制，偏差越大，控制量越大。2積分控制對偏差進(jìn)行積分，消除靜差，提高控制精度。3微分控制對偏差的變化率進(jìn)行控制，提高系統(tǒng)響應(yīng)速度。傳感器在工業(yè)控制中的應(yīng)用自動化生產(chǎn)線傳感器用于檢測產(chǎn)品的尺寸、重量、溫度等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)自動控制。機(jī)器人控制傳感器用于感知環(huán)境、定位目標(biāo)、控制運(yùn)動等。過程控制傳感器用于監(jiān)測生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵參數(shù)，如溫度、壓力、流量等，實(shí)現(xiàn)過程控制。工業(yè)4.0和物聯(lián)網(wǎng)工業(yè)4.0以智能制造為核心，利用傳感器、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化生產(chǎn)。物聯(lián)網(wǎng)利用傳感器、網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)，將各種物體連接起來，實(shí)現(xiàn)信息共享和協(xié)同控制。智慧城市中的傳感器應(yīng)用交通管理利用傳感器監(jiān)測交通流量、車速等，實(shí)現(xiàn)智能交通管理。環(huán)境監(jiān)測利用傳感器監(jiān)測空氣質(zhì)量、水質(zhì)等，保障環(huán)境安全。城市安全利用傳感器進(jìn)行監(jiān)控、報(bào)警，提高城市安全水平。汽車電子中的傳感器1發(fā)動機(jī)管理用于監(jiān)測發(fā)動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，如轉(zhuǎn)速、溫度、壓力等。2安全系統(tǒng)用于監(jiān)測車輛行駛狀態(tài)，如車速、方向、距離等，實(shí)現(xiàn)安全輔助駕駛。3舒適性系統(tǒng)用于監(jiān)測車輛環(huán)境，如溫度、濕度、光照等，實(shí)現(xiàn)舒適駕駛。生物醫(yī)療領(lǐng)域的傳感器心率監(jiān)測用于監(jiān)測心率變化，了解心血管健康狀況。血糖監(jiān)測用于監(jiān)測血糖濃度，控制糖尿病患者的血糖水平。腦電波監(jiān)測用于監(jiān)測腦電波信號，研究大腦活動，輔助治療腦部疾病。消費(fèi)電子產(chǎn)品中的傳感器加速度計(jì)用于檢測手機(jī)的傾斜、震動等，實(shí)現(xiàn)屏幕旋轉(zhuǎn)、游戲操控等功能。指南針用于確定手機(jī)的方向，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航、定位等功能。距離傳感器用于檢測手機(jī)與物體之間的距離，實(shí)現(xiàn)自動亮度調(diào)節(jié)、接聽電話等功能。未來傳感器的發(fā)展趨勢1智能化傳感器將具有更強(qiáng)的智能化能力，可以自主學(xué)習(xí)、分析數(shù)據(jù)、做出決策。2微型化傳感器將越來越小，可以集成到各種微型設(shè)備中。3網(wǎng)絡(luò)化傳感器將通過網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)信息共享和協(xié)同控制。傳感器性能指標(biāo)及評價(jià)精度傳感器測量值與真實(shí)值之間的誤差。靈敏度傳感器輸出信號變化量與輸入物理量變化量之比。響應(yīng)速度傳感器對輸入物理量變化做出響應(yīng)的時(shí)間。穩(wěn)定性傳感器在長時(shí)間工作后，性能保持不變的能力。傳感器的校準(zhǔn)與標(biāo)定校準(zhǔn)使用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備對傳感器進(jìn)行測試，確定其輸出與輸入之間的關(guān)系。標(biāo)定根據(jù)校準(zhǔn)結(jié)果，建立傳感器輸出與輸入之間的數(shù)學(xué)模型。傳感器的可靠性與維護(hù)可靠性傳感器在規(guī)定的條件下，正常工作的能力。維護(hù)定期對傳感器進(jìn)行檢查、清潔、校準(zhǔn)等，確保其正常工作。傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)1選型根據(jù)應(yīng)用需求選擇合適的傳感器類型。2安裝正確安裝傳感器，確保其正常工作。3信號處理設(shè)計(jì)合適的信號處理電路，確保信號質(zhì)量。4測試對傳感器系統(tǒng)進(jìn)行測試，驗(yàn)證其性能指標(biāo)。案例分析：壓力傳感器應(yīng)用1應(yīng)用場景工業(yè)自動化生產(chǎn)線，控制液壓系統(tǒng)的工作壓力。2傳感器類型電阻式壓力傳感器，測量精度高，響應(yīng)速度快。3應(yīng)用效果提高生產(chǎn)效率，確保生產(chǎn)過程安全穩(wěn)定。案例分析：溫度傳感器應(yīng)用1應(yīng)用場景食品加工行業(yè)，控制烘烤溫度。2傳感器類型熱電偶，耐高溫，響應(yīng)速度快。3應(yīng)用效果保證食品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。案例分析：光電傳感器應(yīng)用應(yīng)用場景自動化生產(chǎn)線，檢測物體是否到位。傳感器類型反射式光電傳感器，檢測距離遠(yuǎn)，精度高。應(yīng)用效果提高生產(chǎn)效率，降低人工成本，確