传感器(电子)

1、3:34 AM1课程名称：传感器原理与应用课程名称：传感器原理与应用主讲教师：高宇飞主讲教师：高宇飞手机：手机-mail：密码：密码：dzy163318课程概述课程概述3:34 AM2绪论绪论电容传感器电容传感器应变传感器应变传感器电感传感器电感传感器压电传感器压电传感器热电传感器热电传感器光电传感器光电传感器气体传感器气体传感器湿度传感器湿度传感器磁敏传感器磁敏传感器数字传感器数字传感器工作原理工作原理 基本特性基本特性检测电路检测电路典型应用典型应用传感器原理与应用教学教学目的目的课程概述课程概述3:34 AM3课程概述课程概述教材及参考书：教材及参考书：3:34

2、 AM41、专业限选课、专业限选课2、课程涉及的知识面广、课程涉及的知识面广3、应用领域广泛、应用领域广泛4、是一门工程性、应用性都非常强的课程、是一门工程性、应用性都非常强的课程课程概述课程概述特点：特点：说明：说明：1、按时出勤、不迟到、不早退、按时出勤、不迟到、不早退2、完成规定的实验任务，按要求撰写实验报告、完成规定的实验任务，按要求撰写实验报告3、理论考核、理论考核80+实验考核实验考核10+平时成绩平时成绩104、遵守课程纪律、遵守课程纪律工业自动化、农业现代化、军事工业自动化、农业现代化、军事工程、航天技术、机器人技术、工程、航天技术、机器人技术、资源探测、海洋开发、环境监测、资

3、源探测、海洋开发、环境监测、安全保卫、医疗诊断、家用电器安全保卫、医疗诊断、家用电器等领域等领域3:34 AM5传感器的定义传感器的定义一一传感器技术传感器技术四四传感器的组成传感器的组成二二传感器的分类传感器的分类三三生活中传感器生活中传感器五五 0 0 传感器的基本概念传感器的基本概念3:34 AM6 一、定义一、定义生活中的传感器 （例子1）电子秤动画演示电子秤动画演示3:34 AM7 一、定义一、定义生活中的传感器 （例子2）自动门动画演示自动门动画演示3:34 AM8 一、定义一、定义生活中的传感器 （例子3）电冰箱电冰箱空调空调热水器热水器3:34 AM9 一、定义一、定义3:34

4、 AM10 一、定义一、定义眼睛眼睛水龙头水龙头大脑大脑手手开自来水的过程为例说明感官的作用开自来水的过程为例说明感官的作用 3:34 AM11 一、定义一、定义狭义：传感器是把外界输入的非电信号转换成狭义：传感器是把外界输入的非电信号转换成 电信号的装置。电信号的装置。 广义：传感器是借助检测元件将一种形式的信广义：传感器是借助检测元件将一种形式的信 息转换成另一种信息的装置。息转换成另一种信息的装置。 3:34 AM12能够感受规定的能够感受规定的被测量被测量并按照并按照一定规律转换一定规律转换成成可用输出信号可用输出信号的的。 一、定义一、定义被测量被测量 可用输出信号：可用输出信号：被

5、测量可以是各种量被测量可以是各种量3:34 AM13 工作机理工作机理-敏感元件，传感器技术的敏感元件，传感器技术的 核心，研究、设计、制作传感器的关键核心，研究、设计、制作传感器的关键 目的目的-是测量装置，目的是获取信息是测量装置，目的是获取信息 输出信号输出信号-适于测量的电信号。适于测量的电信号。从三个方面来理解与把握：从三个方面来理解与把握： 一、定义一、定义3:34 AM14传感器的组成传感器的组成二二传感器的定义传感器的定义一一传感器的地位和应用传感器的地位和应用四四传感器的分类传感器的分类三三生活中传感器生活中传感器五五 0 0 传感器的基本概念传感器的基本概念3:34 AM1

6、5敏感元件敏感元件：是指能直接感受被测量，并输出与被测量成是指能直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的部分。确定关系的某一物理量的部分。转换元件转换元件：是指传感器中能将敏感元件感受或响应的是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。信号调节电路信号调节电路：上述电路参数接入信号调节电路（或上述电路参数接入信号调节电路（或称转换电路、测量电路），便可转换成电量输出。称转换电路、测量电路），便可转换成电量输出。辅助电源辅助电源转换元件转换元件信号调节电路信号调节电路被测量被测量电量电量敏感元件敏感元件 二、组

7、成二、组成3:34 AM16例子例子1 1 二、组成二、组成气体压力传感器示意图气体压力传感器示意图1-1-壳体壳体 2-2-膜盒膜盒 3-3-电感线圈电感线圈 4-4-铁芯铁芯 5-5-测量电路测量电路测量测量电路电路PPa3:34 AM17ABT 热电偶原理示意图热电偶原理示意图例子例子2 2 二、组成二、组成TT0AB3:34 AM18传感器的定义传感器的定义一一传感器的组成传感器的组成二二传感器的分类传感器的分类三三传感器技术传感器技术四四生活中的传感器生活中的传感器五五 0 0 传感器的基本概念传感器的基本概念3:34 AM19 三、分类三、分类n 按被测量分类：温度、压力、流量、物

8、位、加速度、按被测量分类：温度、压力、流量、物位、加速度、速度、位移、转速、力矩、湿度、浓度等传感器速度、位移、转速、力矩、湿度、浓度等传感器 n 按工作原理分类：电阻式、电容式、电感式、压电按工作原理分类：电阻式、电容式、电感式、压电式、热电式、磁电式等式、热电式、磁电式等n 按物理现象分类：按物理现象分类：物性型、结构型、物性型、结构型、 复合型传感器复合型传感器n 按能量关系分类：能量转换型（有源）、能量控制按能量关系分类：能量转换型（有源）、能量控制型（无源）传感器型（无源）传感器n 按输出信号分类：模拟式、数字式传感器按输出信号分类：模拟式、数字式传感器n 按敏感材料分类：半导体、陶

9、瓷、光纤、高分子材料、按敏感材料分类：半导体、陶瓷、光纤、高分子材料、金属传感器等金属传感器等3:34 AM20传感器技术传感器技术四四传感器的定义传感器的定义一一传感器的组成传感器的组成二二传感器的分类传感器的分类三三生活中传感器生活中传感器五五 0 0 传感器的基本概念传感器的基本概念3:34 AM21科学仅仅是在人们懂得了测量才开始的科学仅仅是在人们懂得了测量才开始的 门捷列夫门捷列夫 Mendelyeev,Dmitry Ivanovich 1、传感器技术在信息技术中的地位传感器技术在信息技术中的地位四、传感器技术四、传感器技术3:34 AM22四、传感器技术四、传感器技术2、传感器技术

10、的特点传感器技术的特点内容分散、知识密集、制造工艺复杂、应用广泛。内容分散、知识密集、制造工艺复杂、应用广泛。 3:34 AM23四、传感器技术四、传感器技术3 3、应用广泛、应用广泛在电力、冶金、石化、化工等流程工业中，生产线上设备运行状在电力、冶金、石化、化工等流程工业中，生产线上设备运行状态关系到整个生产线流程。通常建立态关系到整个生产线流程。通常建立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、储石化企业输油管道、储油罐等压力容器的破损油罐等压力容器的破损和泄露检测。和泄露检测。3:34 AM24洗衣机洗衣机四、传感器技术四、传感器技术鼠标鼠标:光电位移传感器光电位移

11、传感器数码相机数码相机:CCD传感器传感器电冰箱电冰箱遥控器遥控器 手机手机 3 3、应用广泛、应用广泛3:34 AM25压力传感器压力传感器曲轴位置传感器曲轴位置传感器水温传感器水温传感器氧含量测量传感器氧含量测量传感器四、传感器技术四、传感器技术3 3、应用广泛、应用广泛3:34 AM26四、传感器技术四、传感器技术3 3、应用广泛、应用广泛3:34 AM27四、传感器技术四、传感器技术3 3、应用广泛、应用广泛3:34 AM28四、传感器技术四、传感器技术3 3、应用广泛、应用广泛3:34 AM29飞行速度、加速度、位置、姿态、温度、气压、磁场、振动测量；飞行速度、加速度、位置、姿态、温

12、度、气压、磁场、振动测量；专家说：整个宇宙飞船就是高性能传感器的集合体专家说：整个宇宙飞船就是高性能传感器的集合体压力传感器压力传感器140140个个信号传感器信号传感器501501个个遥控传感器遥控传感器142142个个温度传感器温度传感器559559个个四、传感器技术四、传感器技术185185台（套）仪器装置台（套）仪器装置3 3、应用广泛、应用广泛3:34 AM30机械手能按照程序焊接和安装汽车部件，是机器人的雏形。机械手能按照程序焊接和安装汽车部件，是机器人的雏形。四、传感器技术四、传感器技术3 3、应用广泛、应用广泛3:34 AM31四、传感器技术四、传感器技术机器人足球比赛机器人足

13、球比赛机器人跳舞机器人跳舞3 3、应用广泛、应用广泛3:34 AM32 第一代是结构型传感器，它利用结构参量变化来感第一代是结构型传感器，它利用结构参量变化来感受和转化信号。受和转化信号。所谓结构型传感器，则是通过传感器所谓结构型传感器，则是通过传感器本身结构参数的变化来实现信号转换的。例如，电容本身结构参数的变化来实现信号转换的。例如，电容式传感器，是通过极板间距离发生变化而引起电容量式传感器，是通过极板间距离发生变化而引起电容量的变化；的变化； 4、传感器技术的发展传感器技术的发展四、传感器技术四、传感器技术3:34 AM33 第二代是上第二代是上70年代发展起来的固体型传感器年代发展起来

14、的固体型传感器，这种，这种传感器由半导体、电介质、磁性材料等固体元件构成，传感器由半导体、电介质、磁性材料等固体元件构成，是利用材料某些特性制成。如：利用热电效应、霍尔效是利用材料某些特性制成。如：利用热电效应、霍尔效应、光敏效应，分别制成热电偶传感器、霍尔传感器、应、光敏效应，分别制成热电偶传感器、霍尔传感器、光敏传感器。光敏传感器。 第三代传感器是以后刚刚发展起来的智能型传感器第三代传感器是以后刚刚发展起来的智能型传感器，是微型计算机技术与检测技术相结合的产物，使传感器是微型计算机技术与检测技术相结合的产物，使传感器具有一定的人工智能。具有一定的人工智能。四、传感器技术四、传感器技术3:3

15、4 AM34开发新型传感器开发新型传感器 发现新现象发现新现象四、传感器技术四、传感器技术 开发新材料开发新材料新工艺的采用新工艺的采用这里主要指与发展新型传感器联系特别密切的微细这里主要指与发展新型传感器联系特别密切的微细加工技术。是近年来随着集成电路工艺发展起来的，加工技术。是近年来随着集成电路工艺发展起来的，目前已越来越多地用于传感器领域。目前已越来越多地用于传感器领域。3:34 AM35集成化、多功能化、智能化集成化、多功能化、智能化集成化：包括是具有相同功能的集成化，即将同集成化：包括是具有相同功能的集成化，即将同一类型的单个传感器元件集成在同一平面排列，从一类型的单个传感器元件集成

16、在同一平面排列，从而对一个点的测量变为对一个面和一个空间的测量，而对一个点的测量变为对一个面和一个空间的测量，如如CCD图像传感器。还有将不同功能的传感器集成图像传感器。还有将不同功能的传感器集成化，从而使一个传感器可以同时测量不同类型的多化，从而使一个传感器可以同时测量不同类型的多个参数。个参数。智能化：事实上是一种带微处理器的传感器，它具智能化：事实上是一种带微处理器的传感器，它具有检测、判断和信息处理的功能。有检测、判断和信息处理的功能。多功能一体化，即将传感器与放大、运算以及温度多功能一体化，即将传感器与放大、运算以及温度补偿等环节一体化，组装成一个器件。补偿等环节一体化，组装成一个器

17、件。四、传感器技术四、传感器技术3:34 AM36四、传感器技术四、传感器技术3:34 AM37传感器技术传感器技术四四传感器的定义传感器的定义一一传感器的组成传感器的组成二二传感器的分类传感器的分类三三生活中的传感器生活中的传感器五五 0 0 传感器的基本概念传感器的基本概念3:34 AM38五、生活中的传感器五、生活中的传感器1.1.声光双控开关声光双控开关 许多楼道灯具有这样的功能许多楼道灯具有这样的功能: :天黑时，出现声音它就开启，而天黑时，出现声音它就开启，而在白天，即使有声音它也没有反应，这是因为在白天，即使有声音它也没有反应，这是因为 (A)(A)开关中接入了一个既能感知光又能

18、感知声的传感器开关中接入了一个既能感知光又能感知声的传感器 (B)(B)开关中接入了光传感器和声传感器，这两个传感器是与门开关中接入了光传感器和声传感器，这两个传感器是与门逻辑关系，逻辑关系， (C)(C)开关中接入了光传感器和声传感器，这两个传感器是或门开关中接入了光传感器和声传感器，这两个传感器是或门逻辑关系逻辑关系 (D)(D)开关中接入了光传感器和声传感器，这两个传感器是非门开关中接入了光传感器和声传感器，这两个传感器是非门逻辑关系逻辑关系( B )3:34 AM39Reed Switches2.2.干簧管磁控开关干簧管磁控开关 手机已经成为人们不可缺少的通讯工具，有一种翻盖手机，手机

19、已经成为人们不可缺少的通讯工具，有一种翻盖手机，可以通过翻盖的动作来接听和挂机，其实是应用干簧管来控制可以通过翻盖的动作来接听和挂机，其实是应用干簧管来控制电路通断的，干簧管是一种电路通断的，干簧管是一种 (A)(A)传感器传感器 (B)(B)电控开关电控开关 (C)(C)磁控开关磁控开关 (D)(D)压力开关压力开关( AC)五、生活中的传感器五、生活中的传感器3:34 AM403.3.如图是电熨斗的结构图，下列正确的是如图是电熨斗的结构图，下列正确的是 (A)(A)双金属片中上面金属的膨胀系数大于下面金属的双金属片中上面金属的膨胀系数大于下面金属的 (B)(B)双金属片中上面金属的膨胀系数

20、小于下面金属的双金属片中上面金属的膨胀系数小于下面金属的 (C)(C)熨烫完棉麻衣物后，还要熨烫丝绸衣物，应用调温旋纽上熨烫完棉麻衣物后，还要熨烫丝绸衣物，应用调温旋纽上旋升降螺丝旋升降螺丝 (D)(D)熨烫完棉麻衣物后，还要熨烫丝绸衣物，应用调温旋纽下熨烫完棉麻衣物后，还要熨烫丝绸衣物，应用调温旋纽下旋升降螺丝旋升降螺丝( AC )五、生活中的传感器五、生活中的传感器3:34 AM41 4. 4. 关于电饭锅的说法中正确的是关于电饭锅的说法中正确的是 (A)(A)电饭锅中温控开关的主要元件是氧化铁电饭锅中温控开关的主要元件是氧化铁 (B)(B)铁氧体在常温下具有铁磁性，当温度上升到某一温度时失铁氧体在常温下具有铁磁性，当温度上升到某一温度时失去铁磁性去铁磁性 (C)(C)用电饭锅烧水，水开后能自动断电用电饭锅烧水，水开后能自动断电 (D)(D)用电饭锅做饭，若温控开关自动断电后，它不能自动复位用电饭锅做饭，若温控开关自动断电后，它不能自动复位五、生活中的传感器五、生活中的传感器手 动 开手 动 开关