传感器技术讲解课件

第1章绪论1.1传感器的地位和作用例1人与机器的机能对应关系定性人通过感官感觉外界对象的刺激，通过大脑对感受的信息进行判断、处理，肢体作出相应的反映。定量传感器相当于人的感官，称“电五官”，外界信息由它提取，并转换为系统易于处理的电信号，微机对电信号进行处理，发出控制信号给执行器，执行器对外界对象进行控制。人与机器的机能对应关系图外界对象感官传感器人脑微机肢体执行器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。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。通过通风口保持温湿度在要求范围内。例2粮仓温度、湿度检测装有温湿度探头的粮仓示意图通风口探头通风口通风口例3：开发区海湾公司生产的感温、感烟火灾报警器集控器1中央监控图1监控系统组成框图探头11探头12探头1N其监控系统组成框图如图2:可在每一房间安放一对感温、感烟探头（智能传感器），它们输出温度、浓度信号通过串行通讯线送入由微机组成的检测系统（集控器）；集控器负责信号汇总，汇总各房间的温度和浓度信号，并监控各房间温度、烟浓度是否异常，如异常，声光报警并打开喷淋设备灭火，一层一台。各层集控器通过CAN总线、M-BUS总线等现场总线将温度、浓度等信号送入中央监控计算机。值班人员在电脑屏幕上直观监视各房间情况（温度、烟雾浓度）。房间、楼道装配摄像头，还可通过电视屏幕查看房间、楼道情况。可看出没有感温、感烟传感器，就像人缺少感官，系统无法工作。例4：热轧带钢表面温度的测量用辐射温度计测量热轧带钢表面温度的方法巳被广泛采用。从加热炉出来的钢坯最后到卷取机之前的整个轧制线上，如加热炉出口、粗轧机的入口和出口、精轧机的入口和出口以及在卷取机之前都设有辐射温度计，用以测量各阶段带钢的表面温度。并用此温度信号来控制轧制速度、轧辊压下力和冷却水流量等。传感器作为整个检测系统的前哨，它提取信息的准确与否直接决定着整个检测系统的精度。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和数量多少来衡量的。信息化技术包括传感器技术、通讯技术和计算机技术。传感器技术列为信息技术之首，由此可见一斑。国内高精度、多功能、集成化、智能化传感器急需开发研制。总结1.2传感器的定义与组成一、定义（Sensor）

能够感受规定的被测量并按一定规律和精度转换成可用输出信号的器件或装置.（GB7665-87）它是一种以一定的精确度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的测量装置。

输入量是物理量、化学量和生物量。输出量主要是电量。（电量最便于传输、转换、处理及显示）输入输出的转换规律（关系）已知，转换精度要满足测控系统的应用要求。传感器应用场合（领域）不同，叫法不同。过程控制：变送器。（标准化的传感器）射线检测：发送器、接收器。探头。二、组成例如：气体压力传感器

由半导体材料制成的物性性传感器基本是敏感元件与转换元件二合一。直接能将被测量转换为电量输出。压电传感器、光电池。热敏电阻等。膜盒差动电感电桥电路气体压力传感器组成框图PSLU0mVTT0BA热电偶IhfG光电池f+++++–––––Q压电传感器RRTR0RU0Ui热敏电阻传感器1.3传感器的分类与要求分类一.分类1.按输入量分类常用的有机、光、电和化学等传感器。例如：位移、速度、加速度、力、温度和流量传感器等2.按输出量分类参数式：电阻、电感、电容、频率和离子传感器发电式：压电式、霍尔式、光电和热电式传感器3.按输出信号的性质分类模拟式传感器和数字式传感器。二.一般要求1、稳定性、可靠性一般用平均无故障时间来衡量稳定性、可靠性。在计量、工业生产等领域中稳定性、可靠性至关重要。2、静态精度测静态量，传感器精度应满足系统的精度要求。3、动态性能测动态量，如响应速度、工作频率、稳定时间等。4、量程测量被测量的范围。一般量程越大，精度越低。5、抗干扰能力工业现场环境较恶劣，存在温湿度、电磁等干扰，设计的传感器能克服这些干扰，安全稳定运行。6、体积小、能耗低、成本低结构型传感器向物性型半导体传感器发展。如测人体血压的电子血压计。（uWmW级）1.4传感器技术的发展方向1、开发新的敏感、传感材料在半导体硅材料发现力、热、光、磁、气体等物理量都会使其性能改变。制成力敏、热敏、光敏、磁敏气敏等敏感元件。基础研究寻找发现具有新原理、新效应的敏感元件和传感元件。没有深入细致的，就没有新传感元件的问世，也就没有新型传感器，组成不了新型测试系统。2、开发研制新型传感器及组成新型测试系统(1)MEMS技术要求研制微型传感器。如用于微型侦察机的CCD传感器、用于管道爬壁机器人的力敏、视觉传感器。（2）研制仿生传感器（3）研制海洋探测用传感器（4）研制成分分析用传感器（5）研制微弱信号检测传感器3、研究新一代的智能化传感器及测试系统

如电子血压计，智能水、电、煤气、热量表。它们的特点是传感器与微型计算机有机结合，构成智能传感器。系统功能最大程度地用软件实现。4、多功能于多参数传感器的研究

如同时检测压力、温度和液位的传感器一逐步走向市场。1.5本课程的任务和目的1、任务：掌握传感器的工作原理、结构、测量电路及典型应用。2、目的：1）合理选择和使用传感器。2）对传感器技术问题有一定的分析和处理能力。3）知晓传感器的工程设计方法和实验研究方法。4）了解传感器的发展动向。要求1、复习巩固已学电路、电子等方面的知识。2、多看一些相关参考书及期刊杂