第1章傳感器概述

傳感器原理及應(yīng)用第1章

概述主要內(nèi)容：

1.1什么是傳感器

1.2傳感器的作用和地位

1.3傳感器現(xiàn)狀和國內(nèi)外發(fā)展趨勢

1.4檢測系統(tǒng)的組成原理

1.5傳感器的定義、組成和分類方法傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述

傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述在我們現(xiàn)代生活中，使用著各種各樣的傳感器

電冰箱、電飯煲中的溫度傳感器;空調(diào)中的溫度和濕度傳感器;抽油煙機(jī)中的煤氣泄漏傳感器;電視機(jī)和影碟機(jī)中的紅外遙控器;照相機(jī)中的光傳感器;汽車中燃料計(jì)和速度計(jì)等等，不勝枚舉。1.1什么是傳感器傳感器不僅給我們的生活帶來許多便利和幫助，也為人類的社會文明提供更多更科學(xué)的物質(zhì)條件。傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.1什么是傳感器電視機(jī)遙控器空調(diào)、電冰箱麥克風(fēng)電子秤視頻手機(jī)數(shù)碼相機(jī)傳感器原理及應(yīng)用1.1什么是傳感器眼（視覺）耳（聽覺）鼻（嗅覺）皮膚（觸覺）舌（味覺）感知外界信息→大腦→肌體第1章傳感器概述人體系統(tǒng)和機(jī)器系統(tǒng)比較人的體力和腦力勞動通過感覺器官接收外界信號，將這些信號傳送給大腦，大腦把這些信號分析處理后傳遞給肢體。傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.1什么是傳感器

如果用機(jī)器完成這一過程，計(jì)算機(jī)相當(dāng)人的大腦，執(zhí)行機(jī)構(gòu)相當(dāng)人的肌體，傳感器相當(dāng)于人的五官和皮膚。傳感器又是人體感官的延長，有人又稱傳感器為“電五官”，作為替代補(bǔ)充人的感覺器官功能，傳感器為我們?nèi)祟惪陀^的、定量的認(rèn)識世界起到重要作用。傳感器外界信息感官大腦肌體計(jì)算機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述對于各種各樣的被測量，有著各種各樣的傳感器。下面請看幾個傳感器應(yīng)用實(shí)例:1.1什么是傳感器機(jī)械式彈簧壓力表智能遠(yuǎn)程數(shù)字壓力表傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述對于各種各樣的被測量，有著各種各樣的傳感器。下面請看幾個傳感器應(yīng)用實(shí)例:1.1什么是傳感器機(jī)械式彈簧壓力表超聲波檢測車身位置傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.1什么是傳感器動畫按扭超聲波檢測零件傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述動畫按扭傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述動畫按扭液位監(jiān)測傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述物位監(jiān)測物位、液位監(jiān)測控制進(jìn)料出料傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述汽車車速監(jiān)測動畫按扭高分子壓電材料測速傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述車胎壓力監(jiān)測動畫按扭傳感器是能夠感受被測量變化，并將其轉(zhuǎn)換為其它物理量的器件。從廣義的角度來說，感知信號的檢出器件和傳輸信號處理部分總稱為傳感器。傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.2傳感器技術(shù)的作用和地位世界已經(jīng)進(jìn)入信息時代構(gòu)成現(xiàn)代信息技術(shù)的三大支柱是：傳感器技術(shù)（信息采集）；通信技術(shù)（信息傳輸）；計(jì)算機(jī)技術(shù)（信息處理）；它們在信息系統(tǒng)中分別起到“感官”、“神經(jīng)”和“大腦”的作用。我們在利用信息的過程中首先要獲取準(zhǔn)確可靠的信息，而傳感器是獲取信息的主要途徑和手段。傳感器原理及應(yīng)用1.2傳感器技術(shù)的作用和地位第1章傳感器概述傳感器對觀測和自動化技術(shù)所起的作用遠(yuǎn)比家用電器所起的作用大的多,這幾乎是無可爭議的事實(shí)。今天傳感器技術(shù)已經(jīng)在越來越多的領(lǐng)域得到應(yīng)用，除用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)外，更廣泛用于交通、醫(yī)療診斷、軍事科研、航空航天、自動化生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測、現(xiàn)代辦公設(shè)備、智能樓宇和家用電器等領(lǐng)域。目前，傳感器技術(shù)已經(jīng)成為構(gòu)建現(xiàn)代信息系統(tǒng)的重要組成部分。不同應(yīng)用領(lǐng)域中傳感器的作用傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.2傳感器技術(shù)的作用和地位現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)，尤其是自動化生產(chǎn)過程中，每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)都需要用各種傳感器監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程的各個參數(shù)，一是保證產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量，二是保證設(shè)備工作在最佳狀態(tài)。傳感器是自動控制系統(tǒng)的關(guān)鍵基礎(chǔ)器件，直接影響到自動化技術(shù)的水平?；A(chǔ)學(xué)科研究，傳感器更有突出的地位。宏觀上的茫茫宇宙、微觀上的粒子世界、長時間的天體演化、短的瞬間反應(yīng)、超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、超強(qiáng)磁場、弱磁場等極端技術(shù)研究都需要借助高性能的傳感器。所以傳感器的發(fā)展，往往是一些極端技術(shù)研究和邊緣學(xué)科開發(fā)的先驅(qū)。背投電視生產(chǎn)線調(diào)試系統(tǒng)空調(diào)生產(chǎn)線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品生產(chǎn)線液晶產(chǎn)品生產(chǎn)線全國最大的插件機(jī)群傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)TV生產(chǎn)線PC生產(chǎn)線摩托車生產(chǎn)線電冰箱生產(chǎn)線PCB生產(chǎn)線喇叭生產(chǎn)線LCD生產(chǎn)線傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)-基本由計(jì)算機(jī)控制傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述濕度測量應(yīng)用領(lǐng)域

紡織品精確的煙草烘干木材烘干芯片生產(chǎn)要求最高的濕度穩(wěn)定性紙品濕度傳感器現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)-過程控制傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)-舟山群島油管自動管理系統(tǒng)液位溫度濕度壓力火警防雷防爆…傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.2傳感器技術(shù)的作用和地位機(jī)器人機(jī)器人是人類智慧的結(jié)晶，它把人的行為和思維轉(zhuǎn)移到非生命體上，而機(jī)器人感覺系統(tǒng)是指它的外部傳感器系統(tǒng)，主要包括：視覺（平面、立體）；非視覺（接近覺、觸覺、滑覺、熱覺、力覺、…）傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述沙漠機(jī)器人

機(jī)器人的研究水平在某種程度上代表了一個國家的智能化技術(shù)水平傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述六腳爬蟲

履帶坦克車

人行機(jī)器人

足球機(jī)器人

步行機(jī)器人機(jī)械手

傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述電子汽車衡

計(jì)量測試

電子秤、溫度計(jì)、濕度計(jì)、速度計(jì)、流量計(jì)等，各種衡器和計(jì)量儀器的檢測水平與傳感器密切相關(guān)。超聲波測流量紅外測溫電子秤傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述上海盧浦大橋通車應(yīng)力試驗(yàn)

工程測量傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述醫(yī)療診斷現(xiàn)代醫(yī)療設(shè)備都是利用最先進(jìn)的傳感技術(shù)，如：B超、CT、X光機(jī)、核磁共振、心電圖腦電圖、數(shù)字式病理分析、體液分析等等。傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述液化氣煙霧報(bào)警器智能洗衣機(jī)遙控器

家用電器第1章傳感器概述1.2傳感器技術(shù)的作用和地位今天越來越多的傳感器和微控制系統(tǒng)廣泛地應(yīng)用于家用電器中，目前構(gòu)成家用電器總生產(chǎn)成本的幾個因素有：機(jī)體結(jié)構(gòu)占總成本的25～50%

；

電子器件和電源約占30%

；

執(zhí)行器（電機(jī)、壓縮機(jī)等）約占20%；

傳感器占15%

～

20%以上。家用電器傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.2傳感器技術(shù)的作用和地位傳感器原理及應(yīng)用一臺洗衣機(jī)的基本功能主要有：攪動；進(jìn)水、出水；溫度控制；時間控制；洗滌劑分配；水和泡沫監(jiān)控；烘干（濕度控制）；編排次序（程序設(shè)計(jì)）；操作面板、顯示技術(shù)（PC接口）家用電器第1章傳感器概述1.2傳感器技術(shù)的作用和地位（1）洗衣機(jī)中的傳感器：溫度——NTC（熱敏電阻）濕度——濕敏元件旋轉(zhuǎn)——轉(zhuǎn)速計(jì)液位——壓力傳感器質(zhì)量——電感傳感器位置——簧片管失衡——轉(zhuǎn)速計(jì)、壓力傳感器水的泡沫——濁度（紅外）水的硬度——電導(dǎo)率洗滌液分配——條碼芯片

傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述洗衣機(jī)的基本功能攪動：目前在可以控制的AC或DC電動機(jī)中，使用一個轉(zhuǎn)速傳感器來測量速度；水?dāng)z入量，水位：水位測量是利用壓力測量的原理來實(shí)現(xiàn)的，功能只作為單純的限位器。溫度控制：亞洲洗衣機(jī)都使用冷水，不安裝溫度傳感器。另一類裝有冷水和熱水管，美國使用較普遍。通過NTC傳感器精確控制溫度，保證洗滌效果。洗滌劑分配：洗滌劑通過專用分配器加入洗衣機(jī)。德國‘自動配量系統(tǒng)’的復(fù)雜解決方案引起高額購買費(fèi)用，其它（如歐洲）機(jī)型的洗滌劑分配解決方案都沒有得到市場認(rèn)可，也是電子設(shè)備另一領(lǐng)域的應(yīng)用。有人提出用條形碼或芯片卡分配機(jī)器可讀指令。傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述水和泡沫監(jiān)控：水的硬度與洗滌劑分配有關(guān)，水的硬度測量是利用測量電導(dǎo)率的傳感器來實(shí)現(xiàn)的。由于水中的鹽類影響，測量結(jié)果還不夠精確。泡沫也是可以測量的，近年來使用相對便宜的紅外線傳感器，通過記錄紅外光的衰減進(jìn)行泡沫渾濁度測量。但是，這一領(lǐng)域的最大進(jìn)步還未到來。渾濁度傳感器測量泡沫質(zhì)量的工作原理LED管子感光晶體管泡沫傳感器原理及應(yīng)用洗衣機(jī)的基本功能第1章傳感器概述1.2傳感器技術(shù)的作用和地位家用電器（2）洗碗機(jī)：溫度——NTC

流量——旋轉(zhuǎn)式水表、壓力傳感器咸度——（簧片觸點(diǎn)+密度）傳感器洗滌劑量——簧片觸點(diǎn)噴射臂旋轉(zhuǎn)——磁阻傳感器傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.2傳感器技術(shù)的作用和地位家用電器（3）烘干機(jī)：溫度——NTC

濕度——電導(dǎo)傳感器（4）制冷機(jī)：溫度（5）烤箱：溫度——pt100（6）微波爐：溫度

——NTC

濕度——陶瓷傳感器氣體傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.2傳感器技術(shù)的作用和地位家用電器(7)吹風(fēng)機(jī)：溫度——NTC

溫度（非接觸）——紅外線熱電偶?xì)饬?8)烤面包爐：溫度——NTC

溫度（非接觸）——紅外線熱電偶(9)熨斗：溫度——雙金屬片開關(guān)

濕度位置、移動——傾斜傳感器、加速度傳感器傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.2傳感器技術(shù)的作用和地位汽車傳感器溫度、濕度傳感器（空調(diào)）；轉(zhuǎn)速傳感器（速度）；位置（曲軸、凸輪）霍爾傳感器；氣體傳感器（氧）；衛(wèi)星自動定位系統(tǒng)（

GPS，導(dǎo)航傳感器）；爆震傳感器；里程表傳感器；…傳感器原理及應(yīng)用GPS導(dǎo)航第1章傳感器概述汽車傳感器傳感器原理及應(yīng)用速度、轉(zhuǎn)速加速度溫度液位接近傳感器里程第1章傳感器概述汽車傳感器傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.2傳感器技術(shù)的作用和地位智能建筑計(jì)算機(jī)管理計(jì)算機(jī)通過中繼器、路由器、網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)關(guān)、顯示器對空調(diào)制冷系統(tǒng)、給水排水系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、保安、電梯等機(jī)電設(shè)備控制管理。樓宇自動化（BuildingAutomationSystem）通訊自動化（CommunicationsAutomationSystem)辦公自動化（OfficeAutomationSystem）為新興行業(yè)，簡稱為(3A)系統(tǒng)傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述給排水泵系統(tǒng)鍋爐系統(tǒng)環(huán)境控制電力監(jiān)測能量計(jì)費(fèi)消防保安照明DDC傳感器原理及應(yīng)用

水、電、氣通過傳感器測量溫濕度、空氣壓力、液體壓差、流量、液位等進(jìn)行檢測。第1章傳感器概述智能建筑保安監(jiān)控系統(tǒng)可視電話傳感器原理及應(yīng)用防盜、放火、防燃?xì)庑孤┚W(wǎng)絡(luò)數(shù)字監(jiān)控主機(jī)連接監(jiān)視器和顯示器第1章傳感器概述

智能建筑自動識別系統(tǒng)—門禁(機(jī)電一體化設(shè)備)

門禁系統(tǒng)打破了人們幾百年來用鑰匙開鎖的傳統(tǒng)指紋門禁（CCD、電容式）感應(yīng)式門禁（IC、讀卡器）自動識別系統(tǒng)還有考勤機(jī)、欄桿機(jī)…傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述傳感器原理及應(yīng)用西門子推出的“IDMouse”鼠標(biāo)。鼠標(biāo)上端安有指尖傳感器，一旦指紋被識別，使用者就可以啟動PC的操作系統(tǒng)。如果長時間不動鼠標(biāo)，它將自動啟動屏幕保護(hù)程序，直到使用者再次觸摸ID鼠標(biāo)為止。這個鼠標(biāo)在0.25平方英寸的觸摸芯片上有65000個傳感系統(tǒng)，可捕捉指紋的細(xì)節(jié)。隨著計(jì)算機(jī)與通信網(wǎng)絡(luò)的蓬勃發(fā)展，電子商務(wù)的不斷推廣應(yīng)用，安全方便的指紋識別系統(tǒng)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于桌面電腦、筆記本電腦、ATM提款機(jī)、蜂窩電話、考勤系統(tǒng)、門禁控制以及Internet電子商務(wù)安全系統(tǒng)，遍及銀行、保險(xiǎn)、邊防檢查、醫(yī)療衛(wèi)生及網(wǎng)絡(luò)接入等各個領(lǐng)域。自動識別系統(tǒng)第1章傳感器概述智能建筑巡更系統(tǒng)：系統(tǒng)主要由信息鈕、巡查棒、通信座、系統(tǒng)管理軟件四部份組成工作原理是在每個巡查點(diǎn)設(shè)一信息鈕，信息鈕中貯存了巡查點(diǎn)的地理信息；巡查員手持不銹鋼巡查棒，到達(dá)巡查點(diǎn)時只須用巡查棒輕輕一碰嵌在墻上的信息鈕扣，即把到達(dá)該巡查點(diǎn)的時間、地理位置等數(shù)據(jù)自動記錄在巡查棒上。巡查員完成巡查后，把巡查棒插入通信座，系統(tǒng)管理軟件立即顯示出該巡查員巡查的路線、到達(dá)每個巡查點(diǎn)的時間和名稱及漏查的巡查點(diǎn)，并按照要求生成巡檢報(bào)告。傳感器原理及應(yīng)用傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.2傳感器技術(shù)的作用和地位煙氣測量NOXNO+NO2dustsootH2SH2OHCC-totalCO2COO2HCNHClHFNH3SO2

環(huán)境監(jiān)測大氣、水質(zhì)、材料檢測第1章傳感器概述

環(huán)境監(jiān)測——水質(zhì)檢測污水COD檢測BOD是最重要的水質(zhì)有機(jī)污染指標(biāo)之一。除作為一項(xiàng)污染指標(biāo)外，還可用來探明廢水可生化性和生化處理效果。

BOD檢測用于石油、化工、造紙、制藥、釀造、冶金、制革、印染、食品加工、試劑、助劑、木材加工、焦化、皮毛、化肥、日化等各種行業(yè)廢水的COD測定

水質(zhì)指標(biāo)化學(xué)需氧量COD（ChemicalOxygenDemand）

；生化需氧量BOD(BiochemicaOxygenDemand）；

總有機(jī)碳TOC（TotalOrganicCarbon）；

總需氧量TOD（TotalOxygenDemand）。

傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.2傳感器技術(shù)的作用和地位

環(huán)境監(jiān)測——水質(zhì)監(jiān)測遠(yuǎn)程檢測傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.2傳感器技術(shù)的作用和地位

環(huán)境監(jiān)測——建材檢測

甲醛、放射性指標(biāo)等。瓷磚粘結(jié)劑、大理石膠粘劑；各種混凝土外加劑、防水劑；防水材料；混凝土；水泥；墻體材料：各種磚、墻板、路面磚、異形磚。

傳感器原理及應(yīng)用傳感器原理及應(yīng)用1.2傳感器技術(shù)的作用和地位第1章傳感器概述傳感器作用（1）測量與數(shù)據(jù)采集（2）檢測與控制（3）診斷與監(jiān)測（4）輔助觀測儀器（5）

資源探測（6）

環(huán)境保護(hù)（7）

醫(yī)療衛(wèi)生（8）

家用電器

……下面請看短片

傳感器傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.2傳感器技術(shù)的作用和地位

傳感器已滲透到宇宙開發(fā)、海洋探測、軍事國防、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、商檢質(zhì)檢、甚至文物保護(hù)等等極其廣泛的領(lǐng)域。

可以毫不夸張地說：幾乎每個現(xiàn)代化項(xiàng)目，以至各種復(fù)雜工程系統(tǒng)，都離不開各種各樣的傳感器。未來世界是個充滿傳感器的世界，還會有：傳感器原理及應(yīng)用1.2傳感器技術(shù)的作用和地位第1章傳感器概述智能房屋（自動識別主人，太陽能提供能源）智能衣服（自動調(diào)節(jié)溫度）智能公路（自動記錄公路的壓力、溫度、車流量）智能汽車（無人駕駛、GPS衛(wèi)星定位）智能化設(shè)備……越來越多。

由此可見，傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動社會進(jìn)步方面的重要作用是十分明顯的,世界各國十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.2傳感器技術(shù)的作用和地位智能化水質(zhì)檢驗(yàn)

水庫無線水質(zhì)感應(yīng)器下游用戶用戶傳感器原理及應(yīng)用1.3傳感器現(xiàn)狀和國內(nèi)外發(fā)展趨勢第1章傳感器概述傳感器現(xiàn)狀據(jù)統(tǒng)計(jì)目前全世界約有40個國家從事傳感器的研制、生產(chǎn)和開發(fā)，研發(fā)機(jī)構(gòu)6000余家。其中以美、日、俄等國實(shí)力較強(qiáng)，他們建立了包括物理量、化學(xué)量、生物量三大門類的傳感器產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)品20000多種，大企業(yè)的年生產(chǎn)能力達(dá)到幾千萬支到幾億支。

2006年全世界傳感器市場銷售額增至500多億美元以上。全球傳感器市場2010年將增長到600億美元以上。近幾年中國的傳感器年度銷售平均增長達(dá)到39%。中國和亞太地區(qū)傳感器市場如此快速的增長也預(yù)示著巨大的商業(yè)發(fā)展機(jī)遇。可靠性高的傳感器和低成本的傳感器的大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)正變得極其重要。傳感器原理及應(yīng)用1.3傳感器現(xiàn)狀和國內(nèi)外發(fā)展趨勢第1章傳感器概述

我國的傳感器產(chǎn)業(yè)在科技投入(經(jīng)費(fèi)、高級人才資源)、產(chǎn)業(yè)環(huán)境以及科技實(shí)力(專利件數(shù)、新品開發(fā)周期、關(guān)鍵材料與零組件、量產(chǎn)能力)三大方面的綜合競爭能力遠(yuǎn)低于美國、日本、歐洲等發(fā)達(dá)國家。目前控制系統(tǒng)越來越復(fù)雜，自動化已經(jīng)陷入低谷，其主要原因之一是傳感技術(shù)落后，一方面表現(xiàn)為傳感器在感知信息方面的落后；另一方面也表現(xiàn)為傳感器在智能化和網(wǎng)絡(luò)方面的落后。我國“十一五”提出的“自主立國”“自主創(chuàng)新”戰(zhàn)略導(dǎo)向有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。引進(jìn)技術(shù)要充分消化，吸收并再創(chuàng)新。

傳感器原理及應(yīng)用1.3傳感器現(xiàn)狀和國內(nèi)外發(fā)展趨勢第1章傳感器概述傳感器發(fā)展趨勢

傳感器的歷史遠(yuǎn)比近代科學(xué)來得古老，如‘天平’古代埃及就開始使用；在16世紀(jì)前后已經(jīng)實(shí)現(xiàn)利用液體熱膨脹進(jìn)行溫度測量；瓦特發(fā)明的離心調(diào)速器就是將旋轉(zhuǎn)速度變?yōu)槲灰频膫鞲衅鳌?/p>

20世紀(jì)70年代以來主要以電量為輸出的傳感器得到飛速發(fā)展，幾十年來傳感技術(shù)的發(fā)展分為兩個方面：1.尋找新原理、新材料、新工藝。2.為改善傳感器性能采用多種技術(shù)途徑：差動技術(shù)；平均技術(shù)；補(bǔ)償修正技術(shù)；隔離抗干擾抑制、穩(wěn)定性處理等等。傳感器原理及應(yīng)用1.3傳感器現(xiàn)狀和國內(nèi)外發(fā)展趨勢第1章傳感器概述目前傳感器總的發(fā)展趨勢是：

（1）發(fā)現(xiàn)、利用新的效應(yīng)（磁光、壓阻）；（2）開發(fā)新材料（光纖、PVC、稀土）；（3）提高傳感器性能和檢測范圍；（4）微型化與微功耗（微米、微安、毫克）；（5）集成化與多功能化；（6）傳感器智能化（自校、自診斷、自補(bǔ)償、存儲、數(shù)字輸出）；（7）傳感器的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)就近登陸

通過Internet網(wǎng)與用戶之間異地交換數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程控制等。傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述模擬傳感器放大電路A/D轉(zhuǎn)換線性化處理微處理器標(biāo)準(zhǔn)接口脈沖輸出控制門顯示計(jì)算機(jī)InternetICP/IPRS232、422、485、USB傳感器的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化傳感器的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述

物聯(lián)網(wǎng)（TheInternetofThings)物聯(lián)網(wǎng)的概念是在1999年提出的。物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。是將各種信息傳感器設(shè)備：如射頻識別裝置（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等裝置按約定的協(xié)議與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來，形成一個巨大的網(wǎng)絡(luò),進(jìn)行信息交換和通訊,以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。實(shí)現(xiàn)對物品和過程的智能化感知、識別和管理.有兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；第二，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通訊。傳感器的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述RS232、422、485、USB傳感器的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述這里的“物”要滿足以下條件才能夠被納入“物聯(lián)網(wǎng)”的范圍：1、要有相應(yīng)信息的接收器——傳感器；2、要有數(shù)據(jù)傳輸通路；3、要有一定的存儲功能；4、要有CPU；5、要有操作系統(tǒng)；6、要有專門的應(yīng)用程序；7、要有數(shù)據(jù)發(fā)送器；8、遵循物聯(lián)網(wǎng)的通信協(xié)議；9、在世界網(wǎng)絡(luò)中有可被識別的唯一編號。傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.4檢測系統(tǒng)的組成原理實(shí)際上被測對象涉及各個領(lǐng)域。人類最初的測量對象是長度、體積、質(zhì)量和時間。18世紀(jì)以來隨科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，被測對象迅速擴(kuò)大?，F(xiàn)在的被測對象更加廣泛復(fù)雜：工業(yè)領(lǐng)域的光澤度、光滑度等品質(zhì)測量；機(jī)器人的視覺、觸覺、滑覺、接近覺等各種信息測量；衛(wèi)星上監(jiān)視地球的紅外線測量，GPS定位系統(tǒng)；有人體心電、腦電波等體表電位測量，生物斷面測量；…

傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.4檢測系統(tǒng)的組成原理檢測對象的信號形式?jīng)Q定了選用傳感器的類型，大致可以歸類以下的不同領(lǐng)域中的不同信號：機(jī)械自動化：位移、速度、加速度、扭矩、力、振動；電磁學(xué)：電流、電壓、電阻、電容、磁場；生物化學(xué)：濃度、成分、pH值等；工業(yè)過程控制：流量、壓力、溫度、濕度、黏度等；輻射測量：無線電磁波、微波、宇宙射線，α、γ、X射線。傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.4檢測系統(tǒng)的組成原理就被測對象而言工業(yè)上需要檢測的量有電量和非電量兩大類。非電量信息早期多用非電量的方法測量。較傳統(tǒng)的傳感器可以完成從非電量到非電量的轉(zhuǎn)換，但無法實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代智能儀器儀表的自動測量，無法完成過程控制的自動檢測與控制。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對測量的精確度、速度提出新的要求，尤其對動態(tài)變化的物理過程和物理量遠(yuǎn)距離測量，用非電方法無法實(shí)現(xiàn)，必須采用電測法。今后我們討論的都是以電量為輸出的傳感器。傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.4檢測系統(tǒng)的組成原理各種傳感器其輸出信號的形式因傳感器而異。如熱電偶、pH電極等以直流電壓形式輸出；熱敏電阻、應(yīng)變計(jì)、半導(dǎo)體氣體傳感器輸出為電阻，……無論傳感器的輸出形式如何，測量的輸出信號必須轉(zhuǎn)化為電壓、電流或數(shù)字量中的一種。信號檢測系統(tǒng)就是將傳感器接收信號通過信號轉(zhuǎn)換、放大、解調(diào)、A/D轉(zhuǎn)換得到所希望的輸出信號。這是基本檢測系統(tǒng)中使用的共同技術(shù)。普通電測儀表基本組成（數(shù)字萬用表）傳感器非電量電量轉(zhuǎn)換放大電路A/D變換數(shù)字顯示傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.4檢測系統(tǒng)的組成原理微型計(jì)算機(jī)出現(xiàn)后形成嶄新的微機(jī)自動化測試系統(tǒng);如單片微機(jī)系統(tǒng)可對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并提供顯示和記錄同時，也對整個測試過程進(jìn)行控制。典型微機(jī)測試系統(tǒng)微機(jī)顯示器A/D轉(zhuǎn)換測量電路傳感器控制器計(jì)算機(jī)非電量傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.4檢測系統(tǒng)的組成原理自動控制系統(tǒng)為閉環(huán)系統(tǒng)，不僅完成檢測儀器的輸出，還用以送控制器調(diào)節(jié)控制，或送至計(jì)算機(jī)作進(jìn)一步處理。所以現(xiàn)代傳感技術(shù)是自動檢測和自動控制系統(tǒng)以及機(jī)電一體化的第一基礎(chǔ)。自動控制系統(tǒng)示意框圖傳感器被測對象控制器被測量可用信號信號處理顯示記錄空調(diào)為閉環(huán)控制系統(tǒng)傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.4檢測系統(tǒng)的組成原理工控微機(jī)測試系統(tǒng)接口傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.4檢測系統(tǒng)的組成原理溫度傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述1.4檢測系統(tǒng)的組成原理動畫按扭自動檢測系統(tǒng)實(shí)例傳感器原理及應(yīng)用1.5傳感器的定義、組成和分類方法第1章傳感器概述廣義：傳感器是一種能把特定的信息（物理、化學(xué)、生物）按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成某種可用信號輸出的器件和裝置。狹義：能把外界非電信息轉(zhuǎn)換成電信號輸出的器件。國家標(biāo)準(zhǔn)（GB7665—87）對傳感器（Sensor/Transducer）定義是：能夠感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件和裝置（1）傳感器定義傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述

定義表明傳感器有以下含義：它是由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件構(gòu)成的檢測裝置；能按一定規(guī)律將被測量轉(zhuǎn)換成電信號輸出；傳感器的輸出與輸入之間存在確定的關(guān)系；按使用的場合不同傳感器又稱為:

變換器、換能器、探測器（1）傳感器定義檢測裝置傳感器輸入輸出電信號被測量傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述傳感器由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、基本電路三部分組成：

敏感元件感受被測量;

轉(zhuǎn)換元件將響應(yīng)的被測量轉(zhuǎn)換成電參量（電阻、電容、電感）;

基本電路把電參量接入電路轉(zhuǎn)換成電量;

核心部分是轉(zhuǎn)換元件,決定傳感器的工作原理。敏感元件轉(zhuǎn)換元件基本電路電量輸出被測量（2）傳感器的組成傳感器原理及應(yīng)用第1章傳感器概述測量儀器一般由信號檢出器件和信號處理兩部分組成。輸入匹配放大變換被測信號輸出廣義傳感器

檢出器信號處理部分1.5傳感器的定義、組成和分類方法（2）傳感器的組成傳感器原理及應(yīng)用1.5傳感器的定義、組成和分類方法第1章傳感器概述國標(biāo)GB/T14479-93規(guī)定傳感器圖用圖形符號表示方法：正方形表示轉(zhuǎn)換元件；

三角形表示敏感元件；

X（xi）

被測量符號；

*表示轉(zhuǎn)換原理。*X（3）傳感器的圖形符號幾個典型傳感器圖用圖形符號Ｐa電容式壓力傳感器壓電式加速度傳感器電位器式壓力傳感器P傳感器原理及應(yīng)用

1.5傳感器的定義、組成和分類方法第1章傳感器概述傳感器分類方法較多,大體有以下幾種：２）按傳感器的輸出信號分類模擬傳感器數(shù)字傳感器（4）傳感器的分類1）

按傳感器檢測的范疇分類物理量傳感器