傳感器技術(shù) 第1章 傳感器基礎(chǔ)知識(shí)

1、同學(xué)們好！1傳感器 原理與應(yīng)用技術(shù)2課程概述: 理論實(shí)驗(yàn)第1章 傳感器基礎(chǔ)知識(shí)第2章 應(yīng)變式傳感器第3章 電容式傳感器第4章 電感式傳感器第5章 壓電式傳感器第6章 熱電式傳感器第7章 磁敏式傳感器第8章 光電式傳感器第9章 光纖傳感器主要內(nèi)容3教材與參考書教材：傳感器原理與應(yīng)用技術(shù)，劉愛華，滿寶元編著， 人民郵電出版社,2006年。參考書：傳感器原理與應(yīng)用.黃賢武,鄭筱霞主編， 電子科技大學(xué)出版社,1995年。傳感器原理及應(yīng)用.王化祥,張淑英主編， 天津大學(xué)出版社,1999年 。4教學(xué)基本要求學(xué)會(huì)傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)。掌握各類傳感器的基本特性和工作原理、典型測(cè)量電路。了解各類傳感器的典型應(yīng)用。5

2、第1章 傳感器的基本概念1.1 學(xué)習(xí)傳感器的重要性1.2傳感器的組成與分類 1.3 傳感器的數(shù)學(xué)模型概述1.4 傳感器的基本特性1.5 傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn)61.1 學(xué)習(xí)傳感器的重要性7 傳感器技術(shù)是材料學(xué)、力學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、微電子學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、精密機(jī)械、仿生學(xué)、測(cè)量技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)、乃至系統(tǒng)科學(xué)、人工智能、自動(dòng)化技術(shù)等眾多學(xué)科相互交叉的綜合性高新技術(shù)密集型前沿技術(shù)。 8 傳感器技術(shù)廣泛應(yīng)用于航空航天、兵器、信息產(chǎn)業(yè)、機(jī)械、電力、能源、交通、冶金、石油、建筑、郵電、生物、醫(yī)學(xué)、環(huán)保、材料、災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)防、農(nóng)林漁業(yè)、食品、煙酒制造、建筑、汽車、艦船、機(jī)器人、

3、家電、公共安全等領(lǐng)域。 9 傳感器技術(shù)與通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)成信息科學(xué)技術(shù)的三大支柱。10傳感器的主要應(yīng)用信息處理電信電話科技測(cè)試設(shè)備控制交通控制輸電系統(tǒng)機(jī)床機(jī)器人家用電器照相機(jī)汽車飛機(jī)船舶氣象海洋環(huán)境污染醫(yī)療防火光能利用熱能利用土木建筑農(nóng)林機(jī)械能利用貨幣金融食品11155110103473659816127783431 3147111707693612621242014需要量11 在電力、冶金、石化、化工等流程工業(yè)中，生產(chǎn)線上設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)關(guān)系到整個(gè)生產(chǎn)線流程。通常建立24小時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。 石化企業(yè)輸油管道、儲(chǔ)油罐等壓力容器的破損和泄露檢測(cè)。1. 自動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)控制系統(tǒng)12131415在汽

4、車、機(jī)床、電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)等產(chǎn)品出廠時(shí)，必須對(duì)其性能質(zhì)量檢測(cè)。 圖示為汽車出廠檢驗(yàn)原理框圖，測(cè)量參數(shù)包括潤(rùn)滑油溫度、冷卻水溫度、燃油壓力及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等。通過對(duì)抽樣汽車的測(cè)試，工程師可以了解產(chǎn)品質(zhì)量。汽車扭距測(cè)量機(jī)床加工精度測(cè)量162. 汽車與傳感器 高級(jí)轎車需要用傳感器對(duì)溫度、壓力、位置、距離、轉(zhuǎn)速、加速度、濕度、電磁、光電、振動(dòng)等進(jìn)行實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的測(cè)量，一般需要301 00種傳感器。173. 傳感器與家用電器自動(dòng)電飯鍋、吸塵器、空調(diào)器、電子熱水器、風(fēng)干器、電熨斗、電風(fēng)扇、洗衣機(jī)、洗碗機(jī)、照相機(jī)、電冰箱、電視機(jī)、錄像機(jī)、家庭影院18全自動(dòng)洗衣機(jī)中的傳感器：衣物重量傳感器，衣質(zhì)傳感器，水溫傳感器，水質(zhì)傳

5、感器，透光率光傳感器(洗凈度) 液位傳感器，電阻傳感器(衣物烘干檢測(cè))。19指紋傳感器透光率傳感器20鼠標(biāo):光電位移傳感器攝象頭:CCD傳感器PC機(jī)中的測(cè)試技術(shù)應(yīng)用21聲位筆:超聲波傳感器麥克風(fēng):電容傳聲器22聲卡:A/D卡 + D/A卡軟驅(qū):速度,位置伺服23樓宇控制與安全防護(hù)為使建筑物成為安全、健康、舒適、溫馨的生活、工作環(huán)境，并能保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和管理的智能化。在樓宇中應(yīng)用了許多測(cè)試技術(shù)，如闖入監(jiān)測(cè)、空氣監(jiān)測(cè)、溫度監(jiān)測(cè)、電梯運(yùn)行狀況。 圖示為某公司樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)分為：電源管理、安全監(jiān)測(cè)、照明控制、空調(diào)控制、停車管理、水/廢水管理和電梯監(jiān)控。24圖示為某公司樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)。該系

6、統(tǒng)分為：電源管理、安全監(jiān)測(cè)、照明控制、空調(diào)控制、停車管理、水/廢水管理和電梯監(jiān)控。252627煙霧傳感器亮度傳感器人體探測(cè)器28機(jī)械手、機(jī)器人中的傳感器: 轉(zhuǎn)動(dòng)/移動(dòng)位置傳感器、力傳感器、視覺傳感器、聽覺傳感器、接近距離傳感器、觸覺傳感器、熱覺傳感器、嗅覺傳感器。 4. 傳感器在機(jī)器人上的應(yīng)用29密歇根大學(xué)的機(jī)械手裝配模型30廣州中鳴數(shù)碼的機(jī)器狗3132機(jī)器人服務(wù)員33沙漠機(jī)器人34超聲波測(cè)距傳感器、判斷建筑物內(nèi)人和物所在位置；紅外線色彩傳感器運(yùn)動(dòng)軌跡和AGV小車位置識(shí)別；條形碼傳感器，貨品識(shí)別。香港理工AGV模型AGV自動(dòng)送貨車 35AGV自動(dòng)送貨車 362003年9月，全球現(xiàn)場(chǎng)直播埃及金字

7、塔世界最古老石棺的考古挖掘進(jìn)程，可能揭開古埃及金字塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)之謎。一個(gè)小機(jī)器人通過了埃及最大的金字塔內(nèi)一條狹窄的通道，試圖揭開4600年前的秘密。它的探秘之行以發(fā)現(xiàn)了又一道封閉的石門而告終。 圖坦卡蒙的詛咒“不論是誰騷擾了法老的安寧，死神之翼將在它的頭上降臨?！?7小機(jī)器人挑戰(zhàn)法老咒語，代替科學(xué)家勇探胡夫金字塔內(nèi)部秘道?！敖鹱炙握摺?，511，地面探測(cè)雷達(dá)、超聲波傳感器（測(cè)石頭厚度）。385. 傳感器在生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用醫(yī)學(xué)39 對(duì)人體的健康狀況進(jìn)行診斷需要進(jìn)行多種生理參數(shù)的測(cè)量。 國(guó)內(nèi)已經(jīng)成功地開發(fā)出了用于測(cè)量近紅外組織血氧參數(shù)的檢測(cè)儀器。人類基因組計(jì)劃的研究也大大促進(jìn)了對(duì)酶、免疫、微生物、

8、細(xì)胞、NA、RNA、蛋白質(zhì)、嗅覺、味覺和體液組份以及血?dú)?、血壓、血流量、脈搏等傳感器的研究。 4041光纖流速傳感器熒光材料制作的電子鼻傳感器生物酶血樣分析傳感器熱/光電量426. 傳感器與航空及航天43飛行器：控制在預(yù)定軌道上速度、加速度、飛行距離測(cè)量、周圍環(huán)境、內(nèi)部設(shè)備監(jiān)控、本身狀態(tài)參數(shù)的測(cè)量。陀螺儀、陽光傳感器、星光傳感器、地磁傳感器447. 傳感器與環(huán)境保護(hù) 保護(hù)環(huán)境和生態(tài)平衡，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，必須進(jìn)行大氣監(jiān)測(cè)和江河湖海水質(zhì)檢測(cè)，需要大量用于污水流量、PH值、電導(dǎo)、濁度、COD、BOD、TP、TN、礦物油、氰化物、氨氮、總氮、總磷、金屬離子濃度特別是重金屬離子濃度以及風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、

9、濕度、工業(yè)粉塵、煙塵、煙氣、SO2、NO、O3、CO等參數(shù)測(cè)量的傳感器，這些傳感器中大多數(shù)亟待開發(fā)。 45NOX NO + NO2dust sootH2SH2OHC C-totalCO2 COO2 HCN HCl HF NH3 SO2 煙塵濁度測(cè)量4647紅外線分布差異礦藏埋藏地區(qū)8. 傳感器與遙感技術(shù)微波紅外接收傳感器489. 傳感器在軍事技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用 先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)總是最先被應(yīng)用于戰(zhàn)爭(zhēng)。 以坦克、飛機(jī)、軍艦為標(biāo)志的作戰(zhàn)平臺(tái)是傳統(tǒng)的主戰(zhàn)兵器，各類傳感器不過是配屬的保障設(shè)施。 49 海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，伊拉克在科威特戰(zhàn)區(qū)部署了4280輛坦克，多國(guó)部隊(duì)只有3800輛坦克。 但結(jié)果是伊拉克的坦克89被毀，而多國(guó)部隊(duì)的坦克僅損失20輛。 這種懸殊的損毀比，正是由于雙方信息優(yōu)勢(shì)及精確制導(dǎo)武器方面的明顯差距造成的。50智能武器把巨大的殺傷力和極高的精確性相結(jié)合，將會(huì)使軍事機(jī)構(gòu)思考未來戰(zhàn)爭(zhēng)的方式發(fā)生革命。 高技術(shù)常規(guī)武器成為比核武器更可靠的手段，打了不用管的制導(dǎo)炮彈能像導(dǎo)彈那樣捕捉和跟蹤目標(biāo)，射程遠(yuǎn)，威力大，價(jià)格低，命中率高，具有子母彈的打擊能力，以及破甲彈、動(dòng)能彈的攻擊方式。 51農(nóng)業(yè)將是知識(shí)密集、技術(shù)密集的產(chǎn)業(yè)，設(shè)施農(nóng)業(yè)可以有效提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益和增強(qiáng)抗災(zāi)能力，借助溫室及其配套裝置來調(diào)節(jié)和控制作物生產(chǎn)環(huán)