大学课件传感器原理及应用绪论

1、 大学课件传感器原理及应用绪论 2 老师相关信息老师相关信息 主主 讲：贺讲：贺 容容 TEL： 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 3 主主 要要 内内 容容 第第1 1章章 概论概论 第第2 2章章 传感器的基本特性传感器的基本特性 第第3 3章章 电阻应变式传感器电阻应变式传感器 第第4 4章章 电容式传感器电容式传感器 第第5 5章章 电感式传感器电感式传感器 第第6 6章章 磁电式传感器磁电式传感器 第第7 7章章 压电式传感器压电式传感器 第第8 8章章 光电效应及光敏器件光电效应及光敏器件 第第9 9章章 新型光电传感器新型光电传感器 第第1010章章 半导

2、体式化学传感器半导体式化学传感器 第第1111章章 波与射线式传感器波与射线式传感器 第第1212章章 热电式传感器热电式传感器 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 4 n传感器课程传感器课程 n仪表技术与传感器仪表技术与传感器 n传感器世界传感器世界 http:/http:/ n中国传感器中国传感器 http:/http:/ n传感器技术传感器技术 n21IC21IC中国电子网中国电子网 n传感技术学报网传感技术学报网 http:/http:/ n传感器资讯网传感器资讯网 http:/http:/ n电子设计应用电子设计应用 http:/http:/ 参考网站参考网站

3、大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 5 参考文献参考文献 1 1、传感器传感器（第（第4 4版），强锡富，机械工业出版社，版），强锡富，机械工业出版社， 20032003，测控技术与仪器教学指导委员会推荐用书；，测控技术与仪器教学指导委员会推荐用书； 2 2、传感器原理及工程应用传感器原理及工程应用，郁有文，主编，西安电，郁有文，主编，西安电 子科技大学出版社，子科技大学出版社，20032003，教育部规划教材；，教育部规划教材； 3 3、传感器与检测技术传感器与检测技术，陈杰、黄鸿编著，高等教育，陈杰、黄鸿编著，高等教育 出版社，出版社，20022002，教育部规划教材

4、；（少学时教材），教育部规划教材；（少学时教材） 4 4、传感器原理及应用传感器原理及应用，王化祥、张淑英编著，天津，王化祥、张淑英编著，天津 大学出版社，大学出版社，20032003，教育部规划教材；，教育部规划教材； 5 5、传感器与自动检测技术传感器与自动检测技术，余成波、胡新宇、赵勇，余成波、胡新宇、赵勇， 高等教育出版，高等教育出版，20042004年年 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 6 期刊杂志期刊杂志 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 7 本课程的任务、目的和要求本课程的任务、目的和要求 1 1、任务：掌握传感器的工作原理、结构

5、、主要性能及特点、任务：掌握传感器的工作原理、结构、主要性能及特点、 测量电路及典型应用。测量电路及典型应用。 2 2、目的：、目的： （1 1）合理选择和使用传感器。）合理选择和使用传感器。 （2 2）对传感器技术问题有一定的分析和处理能力。）对传感器技术问题有一定的分析和处理能力。 （3 3）知晓传感器的工程设计方法和实验研究方法。）知晓传感器的工程设计方法和实验研究方法。 （4 4）了解传感器的发展动向。）了解传感器的发展动向。 3 3、要求、要求 1 1）复习巩固已学电路、电子等方面的知识；养成课前预）复习巩固已学电路、电子等方面的知识；养成课前预 习，课后复习，课堂做笔记的良好习惯。

6、习，课后复习，课堂做笔记的良好习惯。 2 2）多看一些相关参考书及期刊杂志。）多看一些相关参考书及期刊杂志。 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 8 平时、实验和考试平时、实验和考试 n平时平时 (20%)(20%)：主要是点名和作业；：主要是点名和作业； n实验实验 (30%)(30%)：实验成绩；：实验成绩； n考试考试 (50%)(50%)：闭卷考试。：闭卷考试。 nDeadline means deadlineDeadline means deadline 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 10 在 抗 击在 抗 击 非典非典SARSSAR

7、S 和和N1H1N1H1的的 过程中，过程中， 许多公共许多公共 场合都使场合都使 用了非接用了非接 触式红外触式红外 测温仪。测温仪。 对传感器的初步认识对传感器的初步认识 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 11 测温速度小于测温速度小于0.5 s，分辨力达到，分辨力达到0.l 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 12 n力传感器的应用 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 13 电子产品 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 14 使用使用USBUSB接口的测量硬件及接口的测量硬件及IEEE 1451.4

8、 TEDSIEEE 1451.4 TEDS智能传感器智能传感器 热敏电阻热敏电阻 离子感烟器离子感烟器 明火探测器明火探测器 传感传感 器实器实 验仪验仪 传感传感 器实器实 验装验装 置置 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 15 超声波传感器超声波传感器 电感传感器电感传感器 电容传感器电容传感器 红外温度传感器红外温度传感器 磁阻传感器磁阻传感器 热电偶热电偶 气体成分传感器气体成分传感器 流量传感器流量传感器 传感器图片传感器图片 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 16 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 17 传感器

9、的引入传感器的引入 n 世界是由物质组成的，表征物质特性或其运动世界是由物质组成的，表征物质特性或其运动 形式的参数很多，根据物质的电特性，可分为电量形式的参数很多，根据物质的电特性，可分为电量 和非电量两类。和非电量两类。 n 非电量不能直接使用一般电工仪表和电子仪器非电量不能直接使用一般电工仪表和电子仪器 测量，非电量需要转换成与非电量有一定关系的电测量，非电量需要转换成与非电量有一定关系的电 量，再进行测量。量，再进行测量。 n 实现这种转换技术的器件叫传感器。实现这种转换技术的器件叫传感器。 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 18 传感器的引入传感器的引入 类比

10、：类比： n 人通过五官（眼、耳、鼻、口、手人通过五官（眼、耳、鼻、口、手-视、听、嗅、视、听、嗅、 味、触）接受外界的信息，经过大脑的思维（信息处味、触）接受外界的信息，经过大脑的思维（信息处 理），作出相应的动作。理），作出相应的动作。 n 而用计算机控制的自动化装置来代替人的劳动，则而用计算机控制的自动化装置来代替人的劳动，则 可以说计算机相当于人的大脑（一般俗称电脑），而可以说计算机相当于人的大脑（一般俗称电脑），而 传感器则相当于人的五官部分（传感器则相当于人的五官部分（“电五官电五官” ）。）。 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 19 身体与机器人的对应关系

11、身体与机器人的对应关系 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 20 传感器的地位传感器的地位 传感器技术是材料学、力学、电学、磁学、微传感器技术是材料学、力学、电学、磁学、微 电子学、光学、声学、化学、生物学、精密机械、电子学、光学、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、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、人工智能、自动信息处理技术、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、综合性的、高新化技术等众多学科相互交叉的、综合性的、高新 技术密集型的前沿技术。技术密集型的前沿技术。 传感器技术

12、与通信技术、计算机技术构成信息传感器技术与通信技术、计算机技术构成信息 科学技术的三大支柱。它们分别构成了信息系统科学技术的三大支柱。它们分别构成了信息系统 的的“感官感官”、“神经神经”和和“大脑大脑”；传感器是信；传感器是信 息采集的首要部件。息采集的首要部件。 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 21 传感器的发展概述传感器的发展概述 世界各国对传感器发展的重视世界各国对传感器发展的重视 世界性的世界性的“传感器热潮传感器热潮”始于始于2020世纪世纪8080年年 代初期。随后美、日、英、法、德和独联体等代初期。随后美、日、英、法、德和独联体等 发达国家都把传感器技

13、术列为国家重点开发关发达国家都把传感器技术列为国家重点开发关 键技术之一。键技术之一。 美国列出的国家长期安全和经济繁荣至关美国列出的国家长期安全和经济繁荣至关 重要的重要的2222项技术中有项技术中有6 6项与传感器信息处理技项与传感器信息处理技 术直接相关。术直接相关。 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 22 n日本将传感器技术列为国家重点发展日本将传感器技术列为国家重点发展 的的6 6大核心技术之一大核心技术之一, ,并声称并声称“支配了传感支配了传感 器技术就能够支配新时代器技术就能够支配新时代”。日本科学技。日本科学技 术厅制定的术厅制定的2020世纪世纪90

14、90年代重点科研项目中年代重点科研项目中 有有7070项重点课题项重点课题, ,其中有其中有1818项是与传感器技项是与传感器技 术密切相关的。术密切相关的。 传感器的发展概述传感器的发展概述 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 23 我国也把传感器技术列为国家我国也把传感器技术列为国家“八五八五”重点攻关项重点攻关项 目及中长期科技发展重点新技术之一。目及中长期科技发展重点新技术之一。 20 20世纪世纪8080年代后期我国相继在黑龙江年代后期我国相继在黑龙江( (气敏气敏) )、安徽、安徽 ( (力敏力敏) )、陕西、陕西( (电压敏电压敏) )组建了三个产业基地与企

15、业集团组建了三个产业基地与企业集团, , 现在又建立了昆山光电传感器基地。现在又建立了昆山光电传感器基地。 “九五九五”国家重点科技攻关项目中又将传感器技术研究国家重点科技攻关项目中又将传感器技术研究 立项立项, ,希望在传感器的关键制造工艺、新产品开发、科技希望在传感器的关键制造工艺、新产品开发、科技 成果的工程化等方面提高我国传感器的技术水平成果的工程化等方面提高我国传感器的技术水平, ,促进我促进我 国传感器产业的形成国传感器产业的形成, ,缩小与世界先进水平的差距。缩小与世界先进水平的差距。 传感器的发展概述传感器的发展概述 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 2

16、4 n 一个国家的现代化水平是用其自动化水平来一个国家的现代化水平是用其自动化水平来 衡量的；而自动化水平是用仪表及传感器的种类衡量的；而自动化水平是用仪表及传感器的种类 和数量多少来衡量的。和数量多少来衡量的。 n 可以说可以说“没有传感器就没有现代化的科学技没有传感器就没有现代化的科学技 术，术， 没有传感器也就没有人类现代化的生活环没有传感器也就没有人类现代化的生活环 境和条件境和条件”， 传感器技术已成为科学技术和国传感器技术已成为科学技术和国 民经济发展水平的标志之一民经济发展水平的标志之一。 传感器的发展概述传感器的发展概述 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论

17、 25 传感器技术发展十分迅速的原因有如下几点传感器技术发展十分迅速的原因有如下几点: : (1) (1) 电子工业和信息技术促进了传感器产业的相应发展。电子工业和信息技术促进了传感器产业的相应发展。 (2) (2) 政府对传感器产业发展提供资助并大力扶植。政府对传感器产业发展提供资助并大力扶植。 (3) (3) 国防、空间技术和民用产品有广大的传感器市场。国防、空间技术和民用产品有广大的传感器市场。 (4) (4) 在许多高新技术领域可获得用于开发传感器的理论在许多高新技术领域可获得用于开发传感器的理论 和工艺。和工艺。 从市场来看从市场来看, , 力、压力、加速度、物位、温度、湿度、力、压

18、力、加速度、物位、温度、湿度、 水分等传感器将保持较大的需求量。水分等传感器将保持较大的需求量。 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 26 表表 1.1传感器市场结构传感器市场结构 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 27 传感器的应用领域传感器的应用领域 传感器技术广泛应用于航空航天、兵传感器技术广泛应用于航空航天、兵 器、信息产业、机械、电力、能源、交通、器、信息产业、机械、电力、能源、交通、 冶金、石油、建筑、邮电、生物、医学、冶金、石油、建筑、邮电、生物、医学、 环保、材料、灾害预测预防、农林渔业、环保、材料、灾害预测预防、农林渔业、 食品、

19、烟酒制造、建筑、汽车、舰船、机食品、烟酒制造、建筑、汽车、舰船、机 器人、家电、公共安全等领域。器人、家电、公共安全等领域。 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 28 传感器的应用领域传感器的应用领域 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 29 1、用于自动检测与自动控制系统、用于自动检测与自动控制系统 在电力、冶金、石化、化工等流程工业中，生在电力、冶金、石化、化工等流程工业中，生 产线上设备的运行状态关系到整个生产线流程。通产线上设备的运行状态关系到整个生产线流程。通 常建立常建立2424小时在线监测系统。小时在线监测系统。 石化企业输油管道、储油

20、罐等压力容器的破损石化企业输油管道、储油罐等压力容器的破损 和泄露检测和泄露检测 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 30 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 31 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 32 2、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、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，一般需要振动等进行实时准确的测量，一般需要30301 1 0000种传感器。种传感器。 大学课件传感器原理及

21、应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 33 3、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、电子热水器、风自动电饭锅、吸尘器、空调、电子热水器、风 干器、电熨斗、电风扇、洗衣机、洗碗机、照干器、电熨斗、电风扇、洗衣机、洗碗机、照 相机、电冰箱、电视机、录像机、家庭影院相机、电冰箱、电视机、录像机、家庭影院 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 34 全自动洗衣机中的传感器：衣物重量传感器，衣质全自动洗衣机中的传感器：衣物重量传感器，衣质 传感器，水温传感器，水质传感器，透光率光传感器传感器，水温传感器，水质传感器，透光率光传感器 ( (洗净度洗净度) )

22、，液位传感器，电阻传感器，液位传感器，电阻传感器( (衣物烘干检测衣物烘干检测) )。 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 35 指纹传感器指纹传感器 透光率传感器透光率传感器 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 36 鼠标鼠标: :光电位移传感器光电位移传感器摄象头摄象头:CCD:CCD传感器传感器 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 37 声位笔声位笔: :超声波传感器超声波传感器麦克风麦克风: :电容传声器电容传声器 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 38 声卡声卡:A/D:A/D卡卡 + D/A+

23、 D/A卡卡 软驱软驱: :速度速度, ,位置伺服位置伺服 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 39 4、楼宇控制与安全防护、楼宇控制与安全防护 为使建筑物成为安全、健康、舒适、温为使建筑物成为安全、健康、舒适、温 馨的生活、工作环境，并能保证系统运行馨的生活、工作环境，并能保证系统运行 的经济性和管理的智能化。在楼宇中应用的经济性和管理的智能化。在楼宇中应用 了许多测试技术，如闯入监测、空气监测、了许多测试技术，如闯入监测、空气监测、 温度监测、电梯运行状况。温度监测、电梯运行状况。 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 40 图示为某公司楼宇自动化

24、系统。该系统分为：图示为某公司楼宇自动化系统。该系统分为： 电源管理、安全监测、照明控制、空调控制、电源管理、安全监测、照明控制、空调控制、 停车管理、水停车管理、水/ /废水管理和电梯监控。止废水管理和电梯监控。止09-0509-05 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 41 烟雾传感器烟雾传感器 亮度传感器亮度传感器 人体探测器人体探测器 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 42 机械手、机器人中机械手、机器人中 的传感器的传感器: : 转动转动/ /移动移动 位置传感器、力传感器、位置传感器、力传感器、 视觉传感器、听觉传感视觉传感器、听觉传感

25、 器、接近距离传感器、器、接近距离传感器、 触觉传感器、热觉传感触觉传感器、热觉传感 器、嗅觉传感器等等。器、嗅觉传感器等等。 5、传感器在机器人上的应用、传感器在机器人上的应用 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 43 “纳米纳米 机器人可以用于医疗事业、以帮助人类识别机器人可以用于医疗事业、以帮助人类识别 并杀死癌细胞以达到治疗癌症的目的、还可以帮助人并杀死癌细胞以达到治疗癌症的目的、还可以帮助人 们完成外科手术、清理动脉血管垃圾、及组成计算机们完成外科手术、清理动脉血管垃圾、及组成计算机 新硬件等新硬件等. . 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪

26、论 44机器人服务员机器人服务员 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 45 n电脑机器人电脑机器人由电脑作为控制核心的类人工机由电脑作为控制核心的类人工机 械结构体械结构体 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 46 沙漠机器人沙漠机器人 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 47 (Automated Guided Vehicle， 简称简称AGV)，指装备有电磁或光，指装备有电磁或光 学等自动导引装置，能够沿规定学等自动导引装置，能够沿规定 的导引路径行驶，具有安全保护的导引路径行驶，具有安全保护 以及各种移载功能的运输车，如，

27、以及各种移载功能的运输车，如， 工业应用中不需驾驶员的搬运车。工业应用中不需驾驶员的搬运车。 它里面所包含的传感器有：它里面所包含的传感器有： 超超 声波测距传感器、判断建筑物内声波测距传感器、判断建筑物内 人和物所在位置；红外线色彩传人和物所在位置；红外线色彩传 感器（运动轨迹）和感器（运动轨迹）和AGVAGV小车位小车位 置识别；条形码传感器，货品识置识别；条形码传感器，货品识 别。别。 香港理工香港理工AGVAGV模型模型 AGVAGV自动送货车自动送货车 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 48 AGV自动送货车自动送货车 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感

28、器原理及应用绪论 49 6、传感器在生物医学上的应用、传感器在生物医学上的应用 医学医学 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 50 对人体的健康状况进行诊断需要进行多种对人体的健康状况进行诊断需要进行多种 生理参数的测量。生理参数的测量。 国内已经成功地开发出了用于测量近红外国内已经成功地开发出了用于测量近红外 组织血氧参数的检测仪器。组织血氧参数的检测仪器。 人类基因组计划的研究也大大促进了对酶、人类基因组计划的研究也大大促进了对酶、 免疫、微生物、细胞、免疫、微生物、细胞、DNADNA、RNARNA、蛋白质、蛋白质、 嗅觉、味觉和体液组份以及血气、血压、血嗅觉、味觉和

29、体液组份以及血气、血压、血 流量、脉搏等传感器的研究。流量、脉搏等传感器的研究。 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 51 7、传感器与航空航天、传感器与航空航天 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 52 飞行器：控制在预定轨道上飞行器：控制在预定轨道上 速度、加速度、飞行距离测量、速度、加速度、飞行距离测量、周围环境、内周围环境、内 部设备监控、本身状态参数的测量。部设备监控、本身状态参数的测量。 陀螺仪、阳光传陀螺仪、阳光传 感器、星光传感感器、星光传感 器、地磁传感器器、地磁传感器 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 53

30、 8、传感器与环境保护、传感器与环境保护 为为保护环境和维持生态平衡，实现可持续发保护环境和维持生态平衡，实现可持续发 展，必须进行大气监测和江河湖海水质检测，展，必须进行大气监测和江河湖海水质检测， 需要大量用于污水流量、需要大量用于污水流量、PHPH值、电导、浊度、值、电导、浊度、 CODCOD、BODBOD、TPTP、TNTN、矿物油、氰化物、氨氮、矿物油、氰化物、氨氮、 总氮、总磷、金属离子浓度特别是重金属离子总氮、总磷、金属离子浓度特别是重金属离子 浓度以及风向、风速、温度、湿度、工业粉尘、浓度以及风向、风速、温度、湿度、工业粉尘、 烟尘、烟气、烟尘、烟气、SOSO2 2、NONO、

31、O O3 3、COCO等参数测量的传等参数测量的传 感器，这些传感器中大多数亟待开发。感器，这些传感器中大多数亟待开发。 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 54 NOX NO + NO2 dust soot H2S H2O HC C- tota l CO2 CO O2 HCN HCl HF NH3 SO2 烟尘浊度测量烟尘浊度测量 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 55 9、传感器在军事中的应用、传感器在军事中的应用 先进的科学技术总是最先被应用于战争。先进的科学技术总是最先被应用于战争。 以坦克、飞机、军舰为标志的作战平台以坦克、飞机、军舰为标

32、志的作战平台 是传统的主战兵器，各类传感器只不过是配是传统的主战兵器，各类传感器只不过是配 属的保障设施。属的保障设施。 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 56 海湾战争中，伊拉克在科威特战区部署了海湾战争中，伊拉克在科威特战区部署了 42804280辆坦克，多国部队只有辆坦克，多国部队只有38003800辆坦克。辆坦克。 但结果是伊拉克的坦克但结果是伊拉克的坦克8989被毁，而多国部被毁，而多国部 队的坦克仅损失队的坦克仅损失2020辆。辆。 这种悬殊的损毁比，就是由于双方信息优势这种悬殊的损毁比，就是由于双方信息优势 及精确制导武器方面的明显差距造成的及精确制导武器

33、方面的明显差距造成的。 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 57 高技术常规武器成为比核武器更可靠的高技术常规武器成为比核武器更可靠的 手段手段.如：如： 打了不用管打了不用管的制导炮弹能像导弹那样的制导炮弹能像导弹那样 捕捉和跟踪目标，射程远，威力大，价格低，捕捉和跟踪目标，射程远，威力大，价格低， 命中率高，具有子母弹的打击能力，以及破命中率高，具有子母弹的打击能力，以及破 甲弹、动能弹的攻击方式。甲弹、动能弹的攻击方式。 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 58 农业将是知识密集、技术密集的产业，设施农业可以有效农业将是知识密集、技术密集的产业

34、，设施农业可以有效 提高农业生产效益和增强抗灾能力，借助温室及其配套装置提高农业生产效益和增强抗灾能力，借助温室及其配套装置 来调节和控制作物生产环境条件，摆脱自然制约，以达到高来调节和控制作物生产环境条件，摆脱自然制约，以达到高 产、高效、优质。产、高效、优质。 10、传感器与农业、传感器与农业 农业农业 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 59 信息获取手段是实现高水平设施农业的关键技术之一，信息获取手段是实现高水平设施农业的关键技术之一， 设施农业用传感器的品种较多，主要用于温度、湿度、土设施农业用传感器的品种较多，主要用于温度、湿度、土 壤干燥度、壤干燥度、COC

35、O2 2、光照度、土壤养分等参数的测量。、光照度、土壤养分等参数的测量。 信息获取技术还在农田和果园生产、农业生物学研究、信息获取技术还在农田和果园生产、农业生物学研究、 农药残留量检测等方面得到了广泛的应用。农药残留量检测等方面得到了广泛的应用。 10、传感器与农业、传感器与农业 农业农业 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 60 传感器的定义传感器的定义 根据中华人民共和国国家标准（根据中华人民共和国国家标准（GB7665-87GB7665-87） 传感器是能感受规定的被测量并按照一定传感器是能感受规定的被测量并按照一定 的规律将其转换成可用输出信号的器件或装的规律将

36、其转换成可用输出信号的器件或装 置。置。 在有些学科领域在有些学科领域, , 传感器又称为敏感元传感器又称为敏感元 件、检测器、转换器、件、检测器、转换器、 等。等。 书上有两个广义和狭义的定义，自己去书上有两个广义和狭义的定义，自己去 看和理解。看和理解。 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 61 其包含以下几个方面的意思其包含以下几个方面的意思： 1 1）传感器是测量装置，能完成检测任务）传感器是测量装置，能完成检测任务 2 2）它的输入量是某一被测量，可能是物理量，也）它的输入量是某一被测量，可能是物理量，也 可能是化学量、生物量等。可能是化学量、生物量等。 3 3

37、）输出量是某种物理量，这种量要便于传输、转）输出量是某种物理量，这种量要便于传输、转 换、处理、显示等，这种量可以是气、光、电，换、处理、显示等，这种量可以是气、光、电， 但主要是电量。但主要是电量。 4 4）输入输出有对应）输入输出有对应关系，且应有一定的精确度。关系，且应有一定的精确度。 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 62 传感器的组成传感器的组成 传感器由敏感元件、转换元件和基本电路组成。传感器由敏感元件、转换元件和基本电路组成。 敏感敏感 元件元件 辅助电路辅助电路 转换转换 元件元件 被测被测 非电量非电量 有用有用 非电量非电量 有有 用用 电电 量量

38、信号调节信号调节 转换电路转换电路 电电 量量 传感器组成框图传感器组成框图 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 63 传感器的组成传感器的组成 敏感元件：直接感受被测非电量并按一定规律敏感元件：直接感受被测非电量并按一定规律 转换成与被测量有确定关系的其它量的元件。转换成与被测量有确定关系的其它量的元件。 转换（传感）元件：又称变换器。能将敏感元转换（传感）元件：又称变换器。能将敏感元 件感受到的非电量直接转换成电量的器件。它件感受到的非电量直接转换成电量的器件。它 是传感器的核心部分。是传感器的核心部分。 敏感敏感 元件元件 辅助电路辅助电路 转换转换 元件元件 被测

39、被测 非电量非电量 有用有用 非电量非电量 有有 用用 电电 量量 信号调节信号调节 转换电路转换电路 电电 量量 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 64 压 力 作 用 膜片形变（应变） 应变片电阻改变 敏感元件敏感元件转换（传感）元件转换（传感）元件 压力传感器示例压力传感器示例 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 65 传感器的组成传感器的组成 信号调节与转换电路：能把传感元件输出的电信号调节与转换电路：能把传感元件输出的电 信号转换为便于显示、记录、处理和控制的有信号转换为便于显示、记录、处理和控制的有 用电信号的电路。用电信号的电路。 辅

40、助电路：通常包括电源等。辅助电路：通常包括电源等。 敏感敏感 元件元件 辅助电路辅助电路 转换转换 元件元件 被测被测 非电量非电量 有用有用 非电量非电量 有有 用用 电电 量量 信号调节信号调节 转换电路转换电路 电电 量量 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 66 有些传感器很简单，仅由一个敏感元件（兼作转换元有些传感器很简单，仅由一个敏感元件（兼作转换元 件）组成，它感受被测量时直接输出电量；如，热电偶。件）组成，它感受被测量时直接输出电量；如，热电偶。 有些传感器由敏感元件和转换元件组成，没有转换电有些传感器由敏感元件和转换元件组成，没有转换电 路。路。 有些传

41、感器，转换元件不止一个，要经过若干次转换。有些传感器，转换元件不止一个，要经过若干次转换。 传感器的组成传感器的组成-特殊传感器特殊传感器 敏感敏感 元件元件 辅助电路辅助电路 转换转换 元件元件 被测被测 非电量非电量 有用有用 非电量非电量 有有 用电用电 量量 信号调节信号调节 转换电路转换电路 电电 量量 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 67 n可以预料，可以预料， n 当人类跨入光子时代后，光信息成为当人类跨入光子时代后，光信息成为 更便于快速、高效地处理和传输的可用信更便于快速、高效地处理和传输的可用信 号时，传感器的概念将随之发展成为号时，传感器的概念将

42、随之发展成为 能把外界信息转换成光信号输出的器件。能把外界信息转换成光信号输出的器件。 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 68 传感器的优势：传感器的优势： n 传感器的任务就是感知与测量。传感器的任务就是感知与测量。 n 随着现代技术的发展，创造了多种多样的随着现代技术的发展，创造了多种多样的 工程传感器。工程传感器。 n 工程传感器可以轻而易举地测量人体所无工程传感器可以轻而易举地测量人体所无 法感知的量，如紫外线、红外线、超声波、磁法感知的量，如紫外线、红外线、超声波、磁 场等。场等。 n 从这个意义上讲，工程传感器超过人的感从这个意义上讲，工程传感器超过人的感

43、官能力。有些量虽然人的感官和工程传感器都官能力。有些量虽然人的感官和工程传感器都 能检测，但工程传感器测量得更快、更精确。能检测，但工程传感器测量得更快、更精确。 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 69 传感器的优势：传感器的优势： n 例例1 1：虽然人眼和光传感器都能检测可见光，：虽然人眼和光传感器都能检测可见光， 进行物体识别与测距，但是人眼的视觉残留约为进行物体识别与测距，但是人眼的视觉残留约为 0 01s1s，而光晶体管的响应时间可短到，而光晶体管的响应时间可短到nsns以下；以下； n 例例2 2：人眼的角分辨率为：人眼的角分辨率为11，而光栅测距的精，而光

44、栅测距的精 确度可达确度可达1 1“；激光定位的精度在月球距离；激光定位的精度在月球距离 3 310104 4kmkm范围内可达范围内可达10cm10cm以下；以下； n 例例3 3：工程传感器可以把人所不能看到的物体：工程传感器可以把人所不能看到的物体 通过数据处理变为视觉图像。通过数据处理变为视觉图像。CTCT技术就是一个例技术就是一个例 子，它把人体的内部形貌用断层图像显示出来。子，它把人体的内部形貌用断层图像显示出来。 其他的例子还有遥感技术。其他的例子还有遥感技术。 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 70 传感器的缺陷：传感器的缺陷： n 但是目前工程传感器在

45、以下几方面还远比不上人类的但是目前工程传感器在以下几方面还远比不上人类的 感官：感官： n多维信息感知、多维信息感知、 n多方面功能信息的感知功能、多方面功能信息的感知功能、 n对信息变化的微分功能、对信息变化的微分功能、 n信息的选择功能、信息的选择功能、 n学习功能、学习功能、 n对信息的联想功能、对信息的联想功能、 n对模糊量的处理能力以及处理全局和局部关系的能力。对模糊量的处理能力以及处理全局和局部关系的能力。 这正是今后传感器智能化的一些发展方向。这正是今后传感器智能化的一些发展方向。 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 71 传感器的分类传感器的分类 按工作机

46、理：物理型、化学型、生物型按工作机理：物理型、化学型、生物型 按构成原理：结构型、物性型和复合型。按构成原理：结构型、物性型和复合型。 结构型：利用物理学中场的定律构成的，结构型：利用物理学中场的定律构成的， 包括力场的运动定律，电磁场的电磁定包括力场的运动定律，电磁场的电磁定 律等，传感器的性能与它的结构材料没律等，传感器的性能与它的结构材料没 有多大关系。有多大关系。 物性型：利用物质定律构成，如欧姆定物性型：利用物质定律构成，如欧姆定 律等，其性能随材料的不同而异。律等，其性能随材料的不同而异。 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 72 传感器的分类传感器的分类 按

47、能量转换情况：能量转换型传感器和能量控制按能量转换情况：能量转换型传感器和能量控制 型传感器。型传感器。 能量转换型传感器：将非电能量转换为电能量，能量转换型传感器：将非电能量转换为电能量， 也称换能器，通常配合有电压测量电路和放大器。也称换能器，通常配合有电压测量电路和放大器。 如：压电式、热电式、电磁式传感器等。如：压电式、热电式、电磁式传感器等。 能量控制型传感器：被测非电量仅对传感器中的能量控制型传感器：被测非电量仅对传感器中的 能量起控制或调节作用。所以必须具有辅助能源能量起控制或调节作用。所以必须具有辅助能源 (电能电能)。如：电阻式、电容式、电感式传感器等。如：电阻式、电容式、电

48、感式传感器等。 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 73 传感器的分类传感器的分类 按敏感材料：根据制造传感器所使用的材料进行按敏感材料：根据制造传感器所使用的材料进行 分类。可分为半导体传感器、陶瓷传感器等。分类。可分为半导体传感器、陶瓷传感器等。 按物理原理：按物理原理： 电参量式传感器：电阻式、电容式、电感式等；电参量式传感器：电阻式、电容式、电感式等； 磁电式传感器：磁电感应式、霍尔式、磁栅式等磁电式传感器：磁电感应式、霍尔式、磁栅式等 压电式传感器、光电式、气电式、热电式、波式、压电式传感器、光电式、气电式、热电式、波式、 射线式等。射线式等。 大学课件传感器原

49、理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 74 传感器的一般要求：传感器的一般要求： n足够的容量足够的容量传感器的工作范围或量程足够传感器的工作范围或量程足够 大；具有一定的过载能力。大；具有一定的过载能力。 n灵敏度高，精度适当灵敏度高，精度适当即要求其输出信号与即要求其输出信号与 被测信号成确定的关系（通常为线性），且比被测信号成确定的关系（通常为线性），且比 值要大；传感器的静态响应与动态响应的准确值要大；传感器的静态响应与动态响应的准确 度能满足要求。度能满足要求。 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 75 响应速度快，工作稳定，可靠性好。响应速度快，工作稳定，

50、可靠性好。 使用性和适应性强使用性和适应性强体积小，重量轻，动作能体积小，重量轻，动作能 量小，对被测对象的状态影响小；内部噪声小而量小，对被测对象的状态影响小；内部噪声小而 又不易受外界干扰的影响；其输出力求采用通用又不易受外界干扰的影响；其输出力求采用通用 或标准形式，以便与系统对接。或标准形式，以便与系统对接。 使用经济使用经济成本低，寿命长，且便于使用、维成本低，寿命长，且便于使用、维 修和校准。修和校准。 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 76 传感器发展趋势传感器发展趋势 采用新材料和探究新理论来发展新型传感器采用新材料和探究新理论来发展新型传感器 发展数字

51、式和智能型传感器发展数字式和智能型传感器 智能传感器是一种带微处理器的传感器，具有智能传感器是一种带微处理器的传感器，具有 信息的采集、记忆、诊断、综合和处理等功能。信息的采集、记忆、诊断、综合和处理等功能。 智能型传感器大致分为如下三种：智能型传感器大致分为如下三种： 具有判断力的敏感装置具有判断力的敏感装置 具有学习能力的敏感装置具有学习能力的敏感装置 具有创造能力的敏感装置具有创造能力的敏感装置 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 77 传感器发展趋势传感器发展趋势 采用新技术、新工艺；采用新技术、新工艺； 向小型化、集成化方向发展；向小型化、集成化方向发展； 将敏

52、感元件和放大电路、运算电路、温将敏感元件和放大电路、运算电路、温 度和线性补偿电路等利用度和线性补偿电路等利用ICIC技术制作在同一技术制作在同一 芯片上或制成混合式传感器芯片上或制成混合式传感器 发展发展“仿生传感器仿生传感器” 生物传感器 开发研制高性能的敏感元件开发研制高性能的敏感元件 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 78 n传感器信息融合技术传感器信息融合技术 n纳米技术纳米技术 先进的纳米级技术的研究可能导致纳米机械装置先进的纳米级技术的研究可能导致纳米机械装置 和传感器的产生和传感器的产生, ,而纳米技术的发展而纳米技术的发展, ,可能导致许多领可能导致许

53、多领 域产生突破性进展。域产生突破性进展。 n 纳米材料是由纳米级的超细微粒经压制烧结而成纳米材料是由纳米级的超细微粒经压制烧结而成 的的, ,被认为是完全纯净、结构上没有缺陷的、具有抗紫被认为是完全纯净、结构上没有缺陷的、具有抗紫 外线、抗红外线、抗可见光、抗电磁干扰等奇异功能。外线、抗红外线、抗可见光、抗电磁干扰等奇异功能。 纳米电子技术和纳米制造技术的发展纳米电子技术和纳米制造技术的发展, ,促进了纳米传感促进了纳米传感 器的诞生器的诞生, ,它必将极大地丰富传感器的理论它必将极大地丰富传感器的理论, ,推动传感推动传感 器的制造水平器的制造水平, ,拓宽传感器的应用领域。拓宽传感器的应

54、用领域。 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 79 无论是金属粮仓还是土仓，为防止霉变，粮无论是金属粮仓还是土仓，为防止霉变，粮 食都是分层存放，仓内温度和湿度不能过高，为食都是分层存放，仓内温度和湿度不能过高，为 此，需在各层安放温、湿度传感器进行检测。装此，需在各层安放温、湿度传感器进行检测。装 有温、湿度探头的粮仓示意图如下。有温、湿度探头的粮仓示意图如下。 将各层探头输出接至温、湿度巡检仪上，通过将各层探头输出接至温、湿度巡检仪上，通过 巡检仪监视器监视各点温、湿度情况。通过通风巡检仪监视器监视各点温、湿度情况。通过通风 口保持温、湿度在要求范围内。口保持温、湿度

55、在要求范围内。 例例 粮仓温度、湿度检测粮仓温度、湿度检测 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 80 装有温湿度探头的粮仓示意图装有温湿度探头的粮仓示意图 通 风 口 探 头 通 风 口 通 风 口 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 81 传感器的图形符号与命名方法传感器的图形符号与命名方法 传感器的命名方法及代号传感器的命名方法及代号 中华人民共和国国家标准中华人民共和国国家标准GB766687GB766687 规定了传感器的命名方法及代号，并将其规定了传感器的命名方法及代号，并将其 作为统一传感器命名及代号的依据，本标作为统一传感器命名及代号的

56、依据，本标 准适用于传感器的生产、科学研究、教学准适用于传感器的生产、科学研究、教学 以及其它相关领域。以及其它相关领域。 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 82 1. 1. 传感器的命名方法传感器的命名方法 n一种传感器产品的名称，应由主题词加四级修饰语构成：一种传感器产品的名称，应由主题词加四级修饰语构成： (1) (1) 主题词主题词 传感器；传感器； (2) (2) 第一级修饰语第一级修饰语 被测量，包括修饰被测量的定语被测量，包括修饰被测量的定语 (3) (3) 第二级修饰语第二级修饰语 转换原理一般可后续以转换原理一般可后续以“式式” (4) (4) 第三级

57、修饰语第三级修饰语 特征描述，指必须强调传感器的结特征描述，指必须强调传感器的结 构、性能、材料特征、敏感元件以及其它必要的性能特构、性能、材料特征、敏感元件以及其它必要的性能特 征，一般可后续以征，一般可后续以“型型”字；字； (5) (5) 第四级修饰语第四级修饰语 主要技术指标主要技术指标( (量程、精确度、灵敏量程、精确度、灵敏 度范围等度范围等) )。 大学课件传感器原理及应用绪论大学课件传感器原理及应用绪论 83 n2. 2. 传感器命名的应用传感器命名的应用 应用的场合不同，命名方法也不完全相同，譬如：应用的场合不同，命名方法也不完全相同，譬如： (1) (1) 题目中的用法。本命名法在有关传感器的统题目中的用法。本命名法在有关传感器的统 计表格、图书索引、检索以及