传感器技术0绪论中英对照课件

Sensor/TransducerTechnology

传感器技术Instructor:Dr.JinboFu(符金波)Ph.D.ofMechanicalEngineering,PennStateUniv.,USAM.S.ofElectricalEngineering,PennStateUniv.,USAM.S.ofMechanicalEngineering,PennStateUniv.,USAM.E.ofPrecisionInstrument,TsinghuaUniv.,PRCB.E.ofPrecisionInstrument,TsinghuaUniv.,PRCOfficeAddress:Room528,CentralBuildingTel:; Email:Tipsforthisclass

课程注意事项Prerequisite课程必备条件WiderangeofknowledgeinPhysics,Mechanics,Electronics,Machinery,Optics,etc.物理、力学、电子学、机械、光学等等广泛的知识

Goodattitude&somedevotion好的学习态度+一些投入Somerulesofthisclass本课的一些规定Rulesofabsence缺课的规定

allow1absencew/priornotice允许事先请假缺课一次Rulesofhomework家庭作业的规定

homeworkisdueinclassaweekfromtheassignment

家庭作业布置一周后在课堂上提交

Rulesofclassinteraction课堂互动

pleaseraiseyourhand,speakloudandclearinEnglishorChinese

请先举手，然后用英文或中文大声回答Chapter0:Preface绪论1.2传感器的作用和重要性Functionsandimportanceofsensor0.10.20.30.4传感器的定义和组成Definitionandcompositionofsensor传感器的分类和要求Classificationandrequirementofsensor传感器开发的新趋势NewtrendanddirectionofsensorR&DThefunctionsofsensor传感器的作用传感器实际上是一种功能块(functionmodule)，其作用是将来自外界的各种信号转换成电信号(electricsignal)。传感器所检测的信号近来显著地增加，因而其品种也极其繁多。为了对各种各样的信号进行检测、控制，就必须获得尽量简单易于处理的信号，这样的要求只有电信号能够满足。电信号能较容易地进行放大(amplify)、反馈(feedback)、滤波(filter)、微分(differentiate)、存贮(store)、远距离操作(remotecontrol)等。Theimportanceofsensor传感器的重要性作为人脑(humanbrain)的一种模仿(imitation)，电子计算机的发展极为迅速，可是起感觉模仿作用的传感器却发展很慢，因而如果不进行传感器的开发，现在的电子计算机将不能适应实际需要。现代社会要求传感器(sensor)、电子计算机(computer)和执行器(activator)三者都能相互协调才行。这样，传感器就成了现代科学的中枢神经系统(centralnervesystem)，它日益受到人们的普遍重视，这已成为现代传感器技术的必然趋势。Theapplicationsofsensor传感器的应用传感器技术在工业自动化(Industrialautomation)、军事国防(Militarydefense)和以宇宙探索(Spaceexploration)、海洋开发(Oceanexploitation)为代表的尖端科学与工程等重要领域有广泛应用。同时，它正以自己的巨大潜力，向着与人们生活密切相关的方面渗透；生物工程(Bio-engineering)、医疗卫生(Medicalcare)、环境保护(Environmentalprotection)、安全防范(Securityenforcement)、家用电器(Householdappliances)、网络家居(Networkhousing)等方面的传感器已层出不穷，并在日新月异地发展。Thedefinitionofsensor传感器的定义传感器是一种以一定的精确度(accuracy)把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量(physicalquantity)的测量装置。其包含以下下几个方面的意思：传感器是测量装置，能完成检测(test)任务它的输入量是某一被测量，可能是物理量(physicalquantity)，也可能是化学量(chemicalquantity)、生物量(biologicalquantity)等输出量是某种物理量，这种量要便于传输(transport)、转换(transform)、处理(process)、显示(display)等，这种量可以是气(gas)、光(light)、电(electricity)，但主要是电量。输入输出有对应关系(correspondence)，且应有一定的精确度(accuracy)。Thecompositionofsensor传感器的组成电量被测量

敏感元件转化元件转换电路注：有的书上不包括虚线后部分传感器一般由敏感元件(Sensingelement)、转换元件(Transducingelement)、转换电路(Transformingcircuit)三部分组成：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(thermocouple)。有些传感器由敏感元件和转换元件组成，没有转换电路。有些传感器，转换元件不止一个，要经过若干次(multiple)转换。Theclassificationofsensor传感器的分类传感器种类繁多，目前常用的分类有两种：

以被测量来分(basedonmeasurements)以传感器的原理来分(basedonprinciples)被测量类别被

测

量热工量Quantityofthermalengineering

温度temperature、热量quantityofheat、比热specificheat、压力pressure、压差differentialpressure、真空度vacuumdegree、流量volumeofflow、流速velocityofflow、风速airspeed机械量Quantityofmechanicalengineering位移displacement（线linear位移、角angular位移）、尺寸size、形状shape；力force、力矩torque、应力stress、重量weight、质量mass、转速speedofrotation、线速度linearvelocity；振动幅度amplitudeofvibration、频率frequency、加速度acceleration、噪声noice按被测量来分类Theclassificationofsensor传感器的分类按传感器原理来分类电阻式resistive，光电式photoelectric（红外式infrared、光导纤维式opticalfiber），电感式inductive，谐振式resonant，电容式capacitive，霍尔式hall（磁式magnetic），阻抗式impedance（电涡流式eddycurrent），超声式ultrasonic，磁电式electromagnetic，同位素式isotopic，热电式electrothermic，电化学式electrochemical，压电式piezoelectric，微波式microwaveThepurposeofclassification分类的目的了解各类传感器的工作原理(principles)、主要性能(performance)及其特点(characteristics)、应用(applications)。合理地选择和使用传感器。了解常用传感器的工程设计方法(engineeringdesignmethods)和掌握常用传感器的试验研究方法(experimentandstudyingapproaches)。了解传感器地发展方向(directionsoffuturedevelopment)等。Requirementsofsensors传感器的要求足够的容量(sufficientcapacity)—传感器的工作范围或量程(range)足够大，具有一定的过载能力(overloadcapacity)。灵敏度高，精度适当(highsensitivityandappropriateaccuracy)—即要求其输出信号与被测信号成确定的关系（通常为线性），且比值要大；传感器的静态响应staticresponse与动态响应的准确度能满足要求。

响应速度快(fastresponse)，工作稳定(stableperformance)，可靠性好(goodreliability)使用性和适应性强(easytouseandeasytoadapt)—体积小，重量轻，动作能量小，对被测对象的状态影响小；内部噪声小而又不易受外界干扰的影响；其输出尽量采用通用或标准形式，以便与系统对接。使用经济(economictouse)—成本低，寿命长，且便于使用、维修和校准(calibrate)。NewtrendsofsensorR&D传感器开发的新趋势“电五官”落后于“电脑”的现状，已成为微型计算机(micro-computer)进一步开发和应用的一大障碍(obstacle)许多有竞争力的(competitive)新产品开发和卓有成效的(effective)技术改造，都离不开传感器传感器的应用直接带来了明显的经济效益(economicbenefits)和社会效益(socialbenefits)传感器普及于社会各个领域，将造成良好的市场前景(prospectofmarketing)NewtrendsofsensorR&D传感器开发的新趋势传感器的应用领域和需求量NewtrendsofsensorR&D传感器开发的新趋势传感器的发展趋势，大致分为如下四个方面：发现新效应(neweffects)，开发新材料(newmaterials)、新功能(newfunctions)。集成化(integrated)，多功能化(multi-functional)，微型化(miniaturized)。数字化，智能化，网络化-智能传感器(intelligentsensors)向未开发的领域挑战—生物传感器(Bio-sensors)。NewtrendsforsensorR&D传感器开发的新趋势集成化，多功能化，微型化积极应用半导体(semiconductor)集成电路(integratecircuit-IC)技术及其开发思想将多个或多种传感器集成制造在同一个芯片(chip)上。微米/纳米技术(Micro/Nanotechnology)的问世和微机械加工技术的出现为微型传感器(Micro-transducer)的研制铺平了道路。NewtrendsforsensorR&D传感器开发的新趋势数字化，智能化，网络化同一般传感器相比，智能式传感器有以下几个显著特点：精度高

highprecision稳定、可靠性好stableandreliable检测与处理方便

easytotestandprocess功能广

widerangeoffunctions性价比高

goodperformancepriceratio

NewtrendsforsensorR&D传感器开发的新趋势从构成上看，智能式传感器是一个典型的以微处理器(micro-processor)为核心的计算机检测系统(detectionsystem)。NewtrendsforsensorR&D传感器开发的新趋势检测与处理方便：

智能传感器不仅具有一定的可编程(programmable)自动化能力(automationcapacity)，可根据检测对象或条件的改变，方便地改变量程及输出数据的形式等，而且输出数据可通过串行serial或并行parallel通讯线直接送入远地计算机进行处理。功能广：

不仅可以实现多传感器多参数