項(xiàng)目一傳感器課件（第1、2課時(shí)）

1傳感器原理及應(yīng)用2項(xiàng)目一認(rèn)識(shí)傳感器45傳感器有何作用？第1部分6一、人機(jī)系統(tǒng)的機(jī)能對(duì)應(yīng)關(guān)系外界刺激物體狀況感官人腦肢體人體系統(tǒng)傳感器計(jì)算機(jī)執(zhí)行器機(jī)器系統(tǒng)“機(jī)電五官”7性能凌駕于人的感官之上：（1）測(cè)量人體無(wú)法感知的量（3）測(cè)量范圍寬、精確高、可靠性好（2）惡劣環(huán)境下工作傳感器控制裝置執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)械本體機(jī)電一體化組成8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111551101034736598161277834313147111707693612621242014需要量傳感器技術(shù)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著重要的作用。二、主要應(yīng)用9化工產(chǎn)品自動(dòng)生產(chǎn)過(guò)程1、自動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)控制系統(tǒng)石油、化工、電力、鋼鐵、機(jī)械等加工工業(yè)設(shè)備推動(dòng)力液體或氣體檢測(cè)壓力或壓強(qiáng)進(jìn)料自動(dòng)稱重按比例混合反應(yīng)容器內(nèi)液體成品半成品在生產(chǎn)線上傳輸自動(dòng)控制傳輸速度自動(dòng)控制容器液位測(cè)定容器中的壓力體積自動(dòng)稱重分裝計(jì)數(shù)102、汽車與傳感器傳統(tǒng)：行駛速度、距離、發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度、燃料剩余量安全：安全氣囊系統(tǒng)、防盜裝置、防滑控制系統(tǒng)、防抱死裝置、電子變速控制裝置、汽車“黑匣子”環(huán)保：排氣循環(huán)裝置、電子燃料噴射裝置11123、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134、傳感器在機(jī)器人上的應(yīng)用單能機(jī)器人：生產(chǎn)用的自動(dòng)機(jī)械式（加工、組裝、檢驗(yàn)）

檢測(cè)臂的位置和角度傳感器紅旗轎車焊裝生產(chǎn)線隧道鑿巖機(jī)器人14智能機(jī)器人：判斷能力視覺傳感器、觸覺傳感器足球機(jī)器人迎賓機(jī)器人15《泰坦尼克》中用于水下探測(cè)的“鄧肯”號(hào)機(jī)器人162003年9月，全球現(xiàn)場(chǎng)直播埃及金字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?！安徽撌钦l(shuí)騷擾了法老的安寧，死神之翼將在它的頭上降臨?！毙C(jī)器人挑戰(zhàn)法老咒語(yǔ)，代替科學(xué)家勇探胡夫金字塔內(nèi)部秘道?！敖鹱炙握摺保孛嫣綔y(cè)雷達(dá)、超聲波傳感器（測(cè)石頭厚度）。175、傳感器在醫(yī)療及人體醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用醫(yī)用傳感器：人體內(nèi)部溫度、血液、呼吸流量、腫瘤、心音、腔內(nèi)壓力、心腦電波186、傳感器與航空及航天飛行器：控制在預(yù)定軌道上速度、加速度、飛行距離測(cè)量陀螺儀、陽(yáng)光傳感器、星光傳感器、地磁傳感器周圍環(huán)境、內(nèi)部設(shè)備監(jiān)控、本身狀態(tài)197、傳感器與環(huán)境保護(hù)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器20溫濕度、露點(diǎn)探頭、CO2探頭、大氣壓力傳感器濕度傳感器濕度傳感器218、傳感器與遙感技術(shù)飛機(jī)及航天飛行器：近紫外線、可見光、遠(yuǎn)紅外線、微波船舶：超聲波傳感器微波紅外接收傳感器紅外線分布差異礦藏埋藏地區(qū)地面229、傳感器在軍事技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用《美國(guó)高級(jí)將領(lǐng)與著名學(xué)者訪談錄》陳伯江“信息時(shí)代的軍事革命”

——美國(guó)參聯(lián)會(huì)副主席歐文斯上將“……改變那種認(rèn)為軍事力量主要是軍艦、坦克和飛機(jī)的概念，把我們的注意力放在思考信息和電信技術(shù)所能提供的軍事力量上來(lái)。這場(chǎng)軍事革命標(biāo)志著一種轉(zhuǎn)變，即從重視軍艦、坦克和飛機(jī)，轉(zhuǎn)為重視諸如傳感器這類東西的作用?！薄瓣戃姟⒑＼?、空軍都將只不過(guò)是歷史的產(chǎn)物……你也許將成立一個(gè)把所有的傳感器放在一起的軍種（可稱之為傳感器軍）用于觀察戰(zhàn)場(chǎng)……”23三、地位及發(fā)展?fàn)顩r傳感器是信息采集系統(tǒng)的首要部件，計(jì)算機(jī)的“五官”，如果沒有傳感器對(duì)原始信息進(jìn)行精確、可靠的捕獲和轉(zhuǎn)換，一切測(cè)量和控制都是不可能實(shí)現(xiàn)的。1、現(xiàn)代測(cè)量與自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)2、衡量國(guó)家綜合實(shí)力的重要標(biāo)志

傳感器與傳感器技術(shù)的發(fā)展水平是衡量一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力的重要標(biāo)志，也是判斷一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化程度與生產(chǎn)水平高低的重要依據(jù)。243、信息技術(shù)的三大支柱產(chǎn)業(yè)傳感器技術(shù)通信技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)——五官——神經(jīng)——大腦254、各國(guó)政府高度重視日本科學(xué)技術(shù)廳把傳感器技術(shù)列為六大核心技術(shù)（計(jì)算機(jī)、通訊、激光、半導(dǎo)體、超導(dǎo)和傳感器）之一。日本政府還在21世紀(jì)技術(shù)預(yù)測(cè)中將傳感器列為首位。美國(guó)白宮將“傳感器及信號(hào)處理”列為對(duì)國(guó)家安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展有重要影響的關(guān)鍵技術(shù)之一。西歐各國(guó)在制定“尤里卡”發(fā)展計(jì)劃中，把傳感器技術(shù)作為優(yōu)先發(fā)展的重點(diǎn)技術(shù)。我國(guó)政府在“863計(jì)劃”及重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目中，均把傳感器列在重要位置。26四、發(fā)展方向新理論的探討、新技術(shù)的應(yīng)用、新材料和新工藝的研究2、確保傳感器的可靠性，延長(zhǎng)其使用壽命1、努力實(shí)現(xiàn)傳感器的新特性檢測(cè)范圍寬、高靈敏度、高精度、響應(yīng)速度快、互換性好3、提高集成化和功能化程度信息處理功能一體化：敏感元件、電路、執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳感器功能和信息處理功能一體化274、微型化微機(jī)電系統(tǒng)MEMS

輪廓尺寸在毫米量級(jí)、元件尺寸在微米量級(jí)、可運(yùn)動(dòng)的微型機(jī)電裝置。微型集成傳感器：力、壓力、加速度、化學(xué)傳感器集成電路：微型的齒輪、電機(jī)、泵、閥門、懸臂梁、光學(xué)鏡片——執(zhí)行機(jī)構(gòu)——借助集成電路制造技術(shù)來(lái)制造機(jī)械裝置285、新型功能材料的開發(fā)各種新型傳感器孕育在新材料之中半導(dǎo)體材料和新工藝的發(fā)展：半導(dǎo)體傳感器壓電半導(dǎo)體材料發(fā)展：壓電集成傳感器高分子壓電薄膜的出現(xiàn)：機(jī)器人觸覺傳感器29高橋清（日），“展望21世紀(jì)新技術(shù)革命中的傳感器”,《傳感器技術(shù)》，2001年第1期人類文明史與傳感器30五、課程及教材2、關(guān)于教材、參考書及資料傳感器入門雨宮好文傳感器原理及應(yīng)用朱蘊(yùn)璞等３、實(shí)驗(yàn)1、課程特點(diǎn)：理論性、綜合性、實(shí)踐性強(qiáng)的學(xué)科☆內(nèi)容離散☆知識(shí)密集程度高☆設(shè)計(jì)與實(shí)踐《傳感器世界》《傳感器技術(shù)》31第二部分何為傳感器？32一、傳感器的定義

利用各種物理、化學(xué)效應(yīng)以及生物效應(yīng)實(shí)現(xiàn)非電量到電量轉(zhuǎn)換的器件或裝置。（1）傳感器是一種測(cè)量器件或裝置（2）非電量發(fā)電機(jī)是不是傳感器？物理量化學(xué)量生物量（3）“轉(zhuǎn)換”：傳感器、變換器、變送器、換能器、轉(zhuǎn)換器、探測(cè)器工業(yè)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)輸出信號(hào)能量轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換效率33二、傳感器的組成敏感元件輔助電源傳感元件被測(cè)非電量有用非電量有用電量信號(hào)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路電量

敏感元件：感受被測(cè)量并輸出與之成確定關(guān)系的其它量的元件，如膜片和波紋管，可把被測(cè)壓力變成位移量。

傳感元件（轉(zhuǎn)換）：可直接感受被測(cè)量輸出與之成確定關(guān)系的電量，如熱電偶；也可只感受與被測(cè)量成確定關(guān)系的其它非電量。如差動(dòng)變壓器式壓力傳感器，只感受與被測(cè)壓力成確定關(guān)系的銜鐵位移量，后輸出電量。34傳感元件被測(cè)非電量有用電量物性型傳感器結(jié)構(gòu)型傳感器敏感元件傳感元件被測(cè)非電量有用電量有用非電量35例大噸位電容式稱重傳感器被測(cè)非電量：敏感元件：有用非電量：傳感元件：有用電量：電容量C彈性體外界壓力極板間距變化電容傳感器彈性體極板支架絕緣材料定極板動(dòng)極板36三、傳感器