传感器与检测技术概念

1、课程学习方法：一条主线、两个重点、两个基础课程学习方法：一条主线、两个重点、两个基础 一条主线一条主线：被测量转变为可用电信号； 二个重点：二个重点： 基本效应、变换原理； 两个基础：两个基础： 以传感器特性为基础；以敏感元件的特性（应变特性、 振动特性、位移特性、温度特性等）为基础。第第0 0章章 传感器与检测技术概念传感器与检测技术概念 0.1传感器的组成与分类传感器的组成与分类 0.2传感器的作用与地位传感器的作用与地位 0.3传感器的发展方向传感器的发展方向 0.4检测技术的定义检测技术的定义 0.5检测技术的作用检测技术的作用 本章要点本章要点图库图库下页下页返回返回0.1 传感器的

2、组成与分类传感器的组成与分类下页下页上页上页返回返回|传感器的定义传感器的定义 传感器是能感受规定的被测量并按照一定规传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成律转换成可用输出信号可用输出信号的器件或装置，通常由的器件或装置，通常由敏敏感元件感元件和和转换元件转换元件组成。组成。 其中，敏感元件是指传感器中直接感受被测量其中，敏感元件是指传感器中直接感受被测量的部分，转换元件是指传感器能将敏感元件输出的部分，转换元件是指传感器能将敏感元件输出转换为适于传输和测量的电信号部分。转换为适于传输和测量的电信号部分。图库图库0.1 传感器的组成与分类传感器的组成与分类下页下页上页上页返回返回 传感

3、器组成方块图传感器组成方块图 常见的信号调节与转换电路有放大器、常见的信号调节与转换电路有放大器、电桥、振荡器、电荷放大器等，它们分别与相应的电桥、振荡器、电荷放大器等，它们分别与相应的 传感器相配合。传感器相配合。图库图库0.1 传感器的组成与分类传感器的组成与分类 例如：例如： 我们要测量一个直线运动的汽车的加速度（规定我们要测量一个直线运动的汽车的加速度（规定的被测量）。可以设计一个简单的实验装置。的被测量）。可以设计一个简单的实验装置。下页下页上页上页图库图库敏感元件敏感元件转换元件转换元件+转换线路转换线路输出输出返回返回0.1 传感器的组成与分类传感器的组成与分类敏感敏感元件元件转

4、换转换元件元件转换转换 电路电路被测量被测量电量电量砝码砝码m弹簧弹簧k转换转换 电路电路加速度加速度电量电量a力力mama/k位移位移vma/kL下页下页上页上页图库图库返回返回0.1 传感器的组成与分类传感器的组成与分类|传感器的分类：传感器的分类： 按输入量分类按输入量分类:位移传感器、速度传感器、温度传感位移传感器、速度传感器、温度传感器、压力传感器等器、压力传感器等 按工作原理分类按工作原理分类:电阻式、电容式、电感式、压电式、电阻式、电容式、电感式、压电式、热电式等热电式等 按物理现象分类按物理现象分类:结构型传感器、特性型传感器结构型传感器、特性型传感器 按能量关系分类按能量关系

5、分类:能量转换型传感器、能量控制传感能量转换型传感器、能量控制传感器器 按输出信号分类按输出信号分类:模拟式传感器、数字式传感器模拟式传感器、数字式传感器下页下页上页上页图库图库返回返回0.2 传感器的作用与地位传感器的作用与地位 传感器处于研究对象与测试系统的接口位传感器处于研究对象与测试系统的接口位置置,即检测与控制系统之首。因此，传感器成即检测与控制系统之首。因此，传感器成为感知、获取与检测信息的窗口，一切科学研为感知、获取与检测信息的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息，都要通过究与自动化生产过程要获取的信息，都要通过传感器获取并通过它转换为容易传输与处理的传感器获取并通过它

6、转换为容易传输与处理的电信号。所以，电信号。所以，20世纪世纪80年代以来，世界各国年代以来，世界各国都将传感器技术列为重点发展的高技术，备受都将传感器技术列为重点发展的高技术，备受重视。重视。下页下页上页上页图库图库返回返回传感器发展的历史：伴随着人类的文明发展1860年，铜线圈的电阻变化测温度变化年，铜线圈的电阻变化测温度变化热敏电阻、热电偶、压电元件等 20世纪世纪70年代，半导体传感器年代，半导体传感器20世纪世纪80年代，半导体传感器与微电子电路集成年代，半导体传感器与微电子电路集成20世纪世纪90年代，微机械技术（年代，微机械技术（MEMS）的出现，传感器）的出现，传感器微型化成为

7、主流微型化成为主流21世纪，智能化传感器方兴未艾世纪，智能化传感器方兴未艾0.3 传感器技术的发展动向传感器技术的发展动向|当前传感器技术的主要发展动向：当前传感器技术的主要发展动向： 开展基础研究，发现新现象，开发传感器的开展基础研究，发现新现象，开发传感器的新材料和新工艺，实现传感器的集成化与智能化。新材料和新工艺，实现传感器的集成化与智能化。 发现新现象发现新现象 开发新材料开发新材料 采用微细加工技术采用微细加工技术 研究多功能集成传感器研究多功能集成传感器 智能化传感器智能化传感器 新一代航天传感器研究新一代航天传感器研究 仿生传感器研究仿生传感器研究下页下页上页上页图库图库返回返回

8、0.4 检测技术的定义检测技术的定义|检测技术属于信息科学的范畴检测技术属于信息科学的范畴,与计算机技术、与计算机技术、自动控制技术和通信技术构成完整的信息技术自动控制技术和通信技术构成完整的信息技术学科。学科。检测的定义检测的定义 利用各种物理、化学效应，选择合适的方法与装利用各种物理、化学效应，选择合适的方法与装置，将生产、科研生活等各方面的有关信息通置，将生产、科研生活等各方面的有关信息通过检查与测量的方法，赋予定性或定量结果的过检查与测量的方法，赋予定性或定量结果的过程称为检测技术过程称为检测技术下页下页上页上页图库图库返回返回0.4 检测技术的定义检测技术的定义|测量是指确定被测对象

9、属性量值为目的测量是指确定被测对象属性量值为目的的全部操作。的全部操作。|测试是具有试验性质的测量测试是具有试验性质的测量,或者可以或者可以理解为测量和试验的综合理解为测量和试验的综合。下页下页上页上页图库图库返回返回0.5 检测技术的作用检测技术的作用|检测技术的作用检测技术的作用 客观世界的一切物质都以不同形式不断地运客观世界的一切物质都以不同形式不断地运动着。运动着的物质是以一定的能量或状态表现动着。运动着的物质是以一定的能量或状态表现出来的，这就是信号。人们为了认识物质世界，出来的，这就是信号。人们为了认识物质世界，就必须寻找表征物质运动的各种信号以及信号与就必须寻找表征物质运动的各种信号以及信号与物质运动的关系。这就是检测的任务。物质运动的关系。这就是检测的任务