传感器与传感器技术 绪论

1、自动化学院传感器原理及应用1教材及参考书教材何道清，传感器与传感器技术，科学出版社，2004参考书栾桂冬，传感器及其应用，西安电子科技大学出版社，20022绪论0.1.1 传感器与传感器技术的地位和作用0.1.2 传感器0.1.3 传感器技术0.1.4 传感器与传感器技术的发展趋势3一、人机系统的机能对应关系外界信息感 官人 脑肢 体人 体 系 统传感器计算机执行器机 器 系 统“机电五官”0.1.1传感器与传感器技术的地位和作用4性能凌驾于人的感官之上：（1）测量人体无法感知的量（3）测量范围宽、精确高、可靠性好（2）恶劣环境下工作5例0-1：化工产品自动生产过程1、自动检测与自动控制系统石

2、油、化工、电力、钢铁、机械等加工工业设备推动力液体或气体检测压力或压强进料自动称重按比例混合反应容器内液体成品半成品在生产线上传输自动控制传输速度自动控制容器液位测定容器中的压力体积自动称重分装计数二、主要应用62、汽车与传感器传统：行驶速度、距离、发动机旋转速度、燃料剩余量安全：安全气囊系统、防盗装置、防滑控制系统、防抱 死装置、电子变速控制装置、汽车“黑匣子”环保：排气循环装置、电子燃料喷射装置783、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、家庭影院家庭自动化蓝图：94、传感器在机器人上的应用单能机器人

3、：生产用的自动机械式（加工、组装、检验） 检测臂的位置和角度传感器红旗轿车焊装生产线隧道凿岩机器人10智能机器人：判断能力视觉传感器、触觉传感器足球机器人迎宾机器人11泰坦尼克中用于水下探测的“邓肯”号机器人122003年9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构之谜。“不论是谁骚扰了法老的安宁，死神之翼将在它的头上降临。”小机器人挑战法老咒语，代替科学家勇探胡夫金字塔内部秘道。“金字塔漫游者”，511，地面探测雷达、超声波传感器（测石头厚度）。135、传感器在医疗及人体医学上的应用医用电子学医用传感器：人体内部温度、血液、 呼吸流量、 肿瘤、心音、

4、 腔内压力、心脑电波6、传感器与航空及航天飞行器：控制在预定轨道上速度、加速度、飞行距离测量陀螺仪、阳光传感器、星光传感器、地磁传感器周围环境、内部设备监控、本身状态147、传感器与环境保护环境监测仪器15温湿度、露点探头、CO2探头、大气压力传感器湿度传感器湿度传感器168、传感器与遥感技术飞机及航天飞行器：近紫外线、可见光、 远红外线、微波船舶：超声波传感器微波红外接收传感器红外线分布差异矿藏埋藏地区地 面179、传感器在军事技术领域的应用美国高级将领与著名学者访谈录陈伯江“信息时代的军事革命” 美国参联会副主席欧文斯上将“改变那种认为军事力量主要是军舰、坦克和飞机的概念，把我们的注意力放

5、在思考信息和电信技术所能提供的军事力量上来。这场军事革命标志着一种转变，即从重视军舰、坦克和飞机，转为重视诸如传感器这类东西的作用。”“陆军、海军、空军都将只不过是历史的产物你也许将成立一个把所有的传感器放在一起的军种（可称之为传感器军）用于观察战场”18三、地位及发展状况传感器是信息采集系统的首要部件，计算机的“五官”，如果没有传感器对原始信息进行精确、可靠的捕获和转换，一切测量和控制都是不可能实现的。1、现代测量与自动控制的首要环节2、衡量国家综合实力的重要标志 传感器与传感器技术的发展水平是衡量一个国家综合实力的重要标志，也是判断一个国家科学技术现代化程度与生产水平高低的重要依据。193

6、、现代信息产业的三大支柱通讯技术、计算机技术、传感器技术既是现代信息产业的源头，又是信息社会赖以存在和发展的物质与技术基础。如果没有高度保真和性能可靠的传感器，没有先进的传感器技术，信息的准确获得与精密检测就成了一句空话，通讯技术和计算机技术也就成了无源之水，无本之木，现代测量与自动化技术随之变成水中之月、镜中之花。204、各国政府高度重视日本科学技术厅把传感器技术列为六大核心技术（计算机、通讯、激光、半导体、超导和传感器）之一。日本政府还在21世纪技术预测中将传感器列为首位。美国白宫将“传感器及信号处理”列为对国家安全和经济发展有重要影响的关键技术之一。西欧各国在制定“尤里卡”发展计划中，把

7、传感器技术作为优先发展的重点技术。我国政府在“863计划”及重点科技攻关项目中，均把传感器列在重要位置。210.1.2 传感器一、传感器的定义和组成能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。敏感元件：传感器中能直接感受或响应被测量并输出与被测量成确定关系的其他量（一般为非电量）部分；转换元件：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可用输出信号（一般为电信号）部分；22（2）“规定的被测量信息”：非电量物理量化学量生物量四层含义：（1）传感器是一种测量器件或装置（3）“某种可用输出信号” 把外界非电量信息转换成与之有确定对

8、应关系的电量输出的器件或装置。 非电量电测技术（4）“转换”：传感器、变送器工业测量标准输出信号23传感器的组成敏感元件辅助电源转换元件被 测非电量有 用非电量有 用电 量信号调节转换电路电 量24二、传感器的分类电容式、电感式、热电式传感器位移、速度、温度传感器分类方法按输入物理量：按工作原理：按能量关系：按输出信号性质：按构成原理：按构成传感器的功能材料：按高新技术：能量转换型（有源传感器）能量控制型（无源传感器）模拟式、数字式传感器结构型、物性型传感器半导体传感器集成传感器、智能传感器仿生传感器、机器人传感器2526传感器技术传感器技术是关于传感器的研究、设计、试制、生产、检测和应用的综合技术。传感器技术的特点：内容离散性知识密集性技术（工艺）复杂性品种多样化与用途广泛性27传感器与传感器技术的发展趋势新理论的探讨、新技术的应用、新材料和新工艺的研究2、确保传感器的可靠性，延长其使用寿命1、努力实现传感器的新特性检测范围宽、高灵敏度、高精度、响应速度快、 互换性好3、提高集成化和功能化程度信息处理功能一体化：敏感元件、电路、执行机构传感器功能和信息处理功能一体化284、微型化微机电系统 MEMS（Microelectro-mechanical System） 轮廓尺寸在毫米量级、元件尺寸在微米量级、可运动的微型机电装置。微型集成传感器：力、压力、加速度、化