传感器与检测技术项目式教程PPT课件（共16单元）01传感器与检测技术基础知识.pptx

人民邮电邮电出版社 01汽车车衡称重系统统传传感器与检测检测 技术术基础础知识识j简简介项项目描述本项项目简简要分析汽车车衡称重系统统的功能，通过对过对 汽车车衡称重系统统功能分析，让读让读 者了解传传感器的概念、检测检测 系统统的组组成以及测测量误误差的表示方法等基本知识识 一、传传感器基本知识识 （一）传传感器的定义义、组组成和分类类 1传传感器的定义义 传传感器是能感受规规定的被测测量并按照一定的规规律将其转换转换 成可用输输出信号的器件或装置 传传感器是把外界输输入的非电电信号转换转换 成电电信号的装置一般也称传传感器为变换为变换 器、换换能器和探测测器什么什么是是传传传传感器感器 眼（眼（视觉视觉视觉视觉 ） 耳（听耳（听觉觉觉觉） 鼻（嗅鼻（嗅觉觉觉觉） 皮肤（触皮肤（触觉觉觉觉） 舌（味舌（味觉觉觉觉）感知外界信息感知外界信息 大脑大脑 肌体肌体 人体系统和机器系统比较人体系统和机器系统比较什么什么是是传传传传感器感器 人的体力和脑力劳动通过感觉器官接收外界信号，将这些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信号传送给大脑，大脑把这些信号分析处理传递给肌体。

如果用机器完成这一过程，计算机相当人的大脑，执行机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构相当人的肌体，传感器相当于人的五官和皮肤 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传传传传感器感器技技术术术术的作用和地位的作用和地位 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： 传感器技术（信息采集）；传感器技术（信息采集）； 通信技术通信技术 （信息传输）；（信息传输）； 计算机技术计算机技术（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 “ “感官感官” ”、“ “神经神经” ”和和“ “大脑大脑” ”的作用 在利用信息的过程中首先要解决在利用信息的过程中首先要解决获取准确可靠的获取准确可靠的 信息信息，而传感器是获取信息的主要途径和手段而传感器是获取信息的主要途径和手段 传感器技术是传感器技术是材料学、力学、电学、磁学、微电子学、光材料学、力学、电学、磁学、微电子学、光学、声学、化学、生物学、精密机械、仿生学、测量技术、半学、声学、化学、生物学、精密机械、仿生学、测量技术、半导体技术、计算机技术、信息处理技术、乃至系统科学、人工导体技术、计算机技术、信息处理技术、乃至系统科学、人工智能、自动化技术等众多学科相互交叉的综合性高新技术密集智能、自动化技术等众多学科相互交叉的综合性高新技术密集型前沿技术。

型前沿技术 传感器的需求量传感器的需求量信信息息处处处处理理电电电电信信电电电话话话科科技技测测测测试试试试设设设设备备备备控控制制交交通通控控制制输输输输电电电电系系统统统统机机床床机机器器人人家家用用电电电电器器照照相相机机汽汽车车车车飞飞飞飞机机船船舶舶气气象象海海洋洋环环环环境境污污污污染染医医疗疗疗疗防防火火光光能能利利用用热热热热能能利利用用土土木木建建筑筑农农农农林林机机械械能能利利用用货货货货币币币币金金融融食食品品11111155551101101031034747363659598181616127277878343431 3131 314747111111707076769393616126262121242420201414需要量需要量 在美、日等发发达国家，传传感器倍受重视视，而且将传传感器列为为尖端技术术 最近30年，发发达国家对传对传 感器在信息社会中的作用有了新的认识认识 和评评价 俄国的“军军事航天”计计划将传传感器列为为重点，日本把传传感器技术术列为为十大技术术之首 我国的“八五”规规划以后，每次规规划都将传传感器技术术列为为重点发发展的新技术术 在信息社会中各种信息的获获取、处处理与控制都离不开传传感器与传传感器技术术。

有人认为认为 ：征服了传传感器就等于征服了科学技术术 近20年来传传感器已经经在各个领领域得到了广泛的应应用 已大大改变变了20世纪纪60年代的发发达的大脑脑（计计算机技术术）和落后的五官（传传感器）状态态传传感器的主要应应用领领域航空航天工业业农业农业交通运输输医学卫卫生 在电力、冶金、石化、化工等流程工业中，通常建立24小时监测 系统，这类任务只有传感器完成 2.工业业上的应应用传感器传感器技术的作用和地位技术的作用和地位 最最 新新 湿湿 度度 测测 量量 应应 用用 领领 域域 纺纺织织品精确的烟草烘干木材烘干芯片生产产要求最高的湿度稳稳定性纸纸品专为专为您的需求所设计设计的湿度传传感器0.20.2传传传传感器技感器技术术术术的作用和地位的作用和地位NOXNO + NO2dust sootH2SH2OHCC-totalCO2COO2HCN HCl HF NH3SO2汽车与传感器汽车与传感器 高级轿车需要用传感器对温度、压力、位置、距离、转速、加高级轿车需要用传感器对温度、压力、位置、距离、转速、加速度、湿度、电磁、光电、振动等进行实时准确的测量，一般需速度、湿度、电磁、光电、振动等进行实时准确的测量，一般需要要30301 001 00种传感器。

种传感器15传感器与家用电器传感器与家用电器自动电饭锅、吸尘器、空调器、电子热水器、风干器、电熨自动电饭锅、吸尘器、空调器、电子热水器、风干器、电熨斗、电风扇、洗衣机、洗碗机、照相机、电冰箱、电视机、斗、电风扇、洗衣机、洗碗机、照相机、电冰箱、电视机、录像机、家庭影院录像机、家庭影院传传传传感器感器技技术术术术的作用和地位的作用和地位 家用电器家用电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遥控器遥控器智能洗衣机中的传感器：衣物重量传感器，衣质智能洗衣机中的传感器：衣物重量传感器，衣质传感器，水温传感器，水质传感器，透光率光传传感器，水温传感器，水质传感器，透光率光传感器感器( (洗净度洗净度) , ) , 液位传感器，电阻传感器液位传感器，电阻传感器( (衣物烘衣物烘干检测干检测) ) 指纹传纹传 感器透光率传感器温湿度传感器温度传感器0.20.2传传传传感器技感器技术术术术的作用和地位的作用和地位 智能建筑智能建筑给排水系统给排水系统泵系统泵系统锅炉系统锅炉系统环境控制环境控制电力监测电力监测能量计费能量计费消防系统消防系统保安系统保安系统照明系统照明系统DDCDDC传传传传感器感器技技术术术术的作用和地位的作用和地位 智能建筑智能建筑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鼠标标:光电电位移传传感器摄摄象头头:CCD传传感器声位笔:超声波传传感器麦克风风:电电容传传声器声卡:A/D卡 + D/A卡软驱软驱 :速度,位置伺服（3）PC机中的传传感器0.20.2传传传传感器在机器人的感器在机器人的应应应应用用 机器人机器人视觉视觉: : 平面、立体平面、立体非视觉非视觉: :触觉、滑觉、触觉、滑觉、 热觉、力觉、热觉、力觉、 接近觉、接近觉、0.20.2传传传传感器技感器技术术术术的作用和地位的作用和地位20032003年年9 9月，全球现场直播埃及金字塔世界最古老月，全球现场直播埃及金字塔世界最古老石棺的考古挖掘进程，可能揭开古埃及金字塔内部结石棺的考古挖掘进程，可能揭开古埃及金字塔内部结构之谜构之谜。

一个小机器人通过了埃及最大的金字塔内一一个小机器人通过了埃及最大的金字塔内一条狭窄的通道，试图揭开条狭窄的通道，试图揭开46004600年前的秘密它的探年前的秘密它的探秘之行以发现了又一道封闭的石门而告终秘之行以发现了又一道封闭的石门而告终 小机器人挑小机器人挑战战战战法老咒法老咒语语语语，代替科学，代替科学家勇探胡夫金字塔内部秘道家勇探胡夫金字塔内部秘道金字塔漫游者金字塔漫游者”，高高55长长11宽宽1 1英寸英寸，地面探测雷达、超，地面探测雷达、超声波传感器（测石头声波传感器（测石头厚度）密歇根大学的机械手装配模型广州中鸣数码的机器狗34美军研制的未来单兵作战武器-OICW 夜视视瞄准机系统统：非冷却红红外传传感器技术术激光测测距仪仪：可精确的定位目标标在发发射20mm高爆弹时弹时 ，激光测测距仪仪可将目标标的距离信息自动传输动传输 至高爆弹弹的爆炸引信，以精确的设设定引爆时时间间36美国国家导弹防御计划-NMD1.地基拦截器2.早期预警系统3.前沿部署(如雷达）4.管理与控制系统5. 卫星红外线监测系统监测监测 系统统: 探测测和发现发现敌敌人导弹导弹 的发发射并追踪导弹导弹 的飞飞行轨轨道；拦拦截器：能识别识别 真假弹弹头头，敌敌友方37飞行器测控 - 检测飞行器姿态、发电机工况，控制与操纵 火箭测控 - 检测火箭状况、姿态、轨迹 0.20.2传传传传感器技感器技术术术术的作用和地位的作用和地位 医疗诊断医疗诊断Clicktoaddtitleinhere4 现现代传传感器在医学领领域的应应用无所不在其他领域生物量（基因诊断、DNA鉴定等）化学量（血糖、PH值等）传传感器物理量（血压、温度、脉搏等）应应 用助听器耳式温度计计电电子血压计压计自动动焦度计计几 个 简 单 实 例电电子血压计压计 电电子血压计压计 的核心部件是压压力传传感器，它装在袖套之中。

工作原理图图如下：袖套（压力传感器）模拟电 路（放大、滤波、抗扰） 单 片 机气泵放气阀液晶显示按键助 听 器 助听器的传感器元件是特殊设计的小型化驻极体电容传感器，其作用是把声音信号转化成电信号工作原理如下： 耳式温度计计 耳式温度计的核心传感部件是感温头中的红外传感器，工作原理如下：A/D单片机显示器感温头放大器自动动焦度计计 自动焦度计的传感元件是CCD传感器，基本原理是：光线经不同度数的镜片发生偏转不同，在CCD上的成像位置不一样原理图如下：单片机显示器CCD图图像传传感器待测镜测镜片成像透镜镜化学/生物传传感器 化学传感器是将化学量转变为 有用的分析信号的装置其工作原理可如下示意图所示：待分析物 识别元件化学或物理量发生变化 换能器可测电 信号 广泛应用于现代医疗：如细胞中钾和钙等离子的检测、血液与肠道中PH值的测量、血液中氯化物和重金属含量的分析等化学/生物传传感器 生物传感器是以固定化生物活性物质(酶、蛋白质、微生物、DNA及生物膜等)作敏感元件与适当的物理或化学换能器有机结合而组成的一种先进分析检测装置 工作原理示意图如下：被测物生物传感元件换能器电信号 生物传感器可以广泛地应用于对体液中的微量蛋白(肿瘤标志物、神经递质 等) 、小分子有机物(抗生素、氨基酸、胆固醇、乳酸等) 、核酸(病原微生物、异常基因等)等多种生化指标检测 。

化学/生物传传感器 传传感器组组成框图图实实例2传传感器的分类类传感器的种类名目繁多，分类不尽相同常用的分类方法如下1）按被测测量分类类可分为为位移、力、力矩、转转速等（2）按测测量原理分类类：可分为电为电 阻、电电容、电电感、光栅栅等（3）按传传感器转换转换 能量供给给形式分类类：分为为能量变换变换 型（发电发电 型）和能量控制型（参量型）两种（4）按传传感器工作机理分类类：分为结为结 构型传传感器和物性型传传感器3传传感器的命名和代号 （1）传传感器的命名传传感器的命名由主题词题词 加四级级修饰饰语语构成 主题词题词 传传感器 第一级级修饰语饰语 被测测量，包括修饰饰被测测量的定语语 第二级级修饰语饰语 转换转换 原理，一般可后续续以“式”字 第三级级修饰语饰语 特征描述，指必须须强调调的传传感器结结构、性能、材料特征、敏感元件及其他必要的性能特征，一般可后续续以“型”字。