傳感技術及智能傳感器的應用 課件 第1-3章 傳感器概述、傳感器的發(fā)展歷史、傳感器的分類

現(xiàn)代智能控制實用技術叢書

ModernintelligentcontrolpracticaltechnogySeries傳感技術與智能傳感器的應用傳感技術與智能傳感器的應用簡介

《現(xiàn)代智能控制實用技術叢書》共分為四本，其內容按照信號傳輸?shù)逆湕l編寫：

傳感器

調制與解調

傳感技術及智能傳感器的應用

智能控制技術的應用

本書系統(tǒng)地對信息傳輸與現(xiàn)代通信技術的密切關系、通信技術的發(fā)展簡史，現(xiàn)代通信技術的特點和發(fā)展趨勢進行了介紹；

簡述了世界通用的有線通信的載波技術、無線通信的微波接力通信的基本概念、基本原理，以及各類通信系統(tǒng)的組成、特點、優(yōu)勢、不足及適用領域。傳感技術及智能傳感器的應用簡介

本書還對現(xiàn)代通信技術的“高速公路”，即光導纖維通信、５Ｇ通信、衛(wèi)星通信系統(tǒng)技術，以及近距離小容量的通信手段———無線保真（ＷｉＦｉ）、藍牙和可見光通信技術進行原理、功能及應用的闡述。

對未來的通信技術，即量子通信技術的概況進行介紹，并預測量子通信技術將在計算機技術、通信傳輸技術、衛(wèi)星通信技術等方面應用的可期待前景。

本書可作為大專院?；蚋叩仍盒Ｖ悄芸刂祁愊嚓P專業(yè)的參考書籍，也可供從事智能控制信息的傳輸方面的設計、制造、應用領域工作的工程技術人員作為參考資料。

傳感技術及智能傳感器的應用叢書序

自動控制、智能控制、智慧控制是相對ＡＩ控制技術的普遍話題。在當今的生產、生活和科學實驗中具有重要的作用。

在控制技術中離不開將甲地的信息傳送到乙地，以便遠程監(jiān)測（遙測）、視頻顯示和數(shù)據(jù)記錄（遙信）、狀況或數(shù)據(jù)調節(jié)（遙調）和智能控制（遙控），統(tǒng)稱為智能控制的四遙工程。

信息是物理現(xiàn)象、過程或系統(tǒng)所固有的。信息本身不是物質，不具有能量，但信息的傳輸卻依靠物質和能量。

而信號則是信息的某種表現(xiàn)形式，是傳輸信息的載體。信號是物理性的，并且隨時間而變化，這是信號的本質所在。

在無線電通信中，電磁波信號承載著各種各樣的信息。所以信號是有能量的物質，它描述了物理量的變化過程，在數(shù)學上，信號可以表示為關于一個或幾個獨立變量的函數(shù)，也可以表示隨時間或空間變化的圖形。

傳感技術及智能傳感器的應用叢書序

實際的信號中往往包含著多種信息成分，其中有些是我們關心的有用信息，有些是我們不關心的噪聲或冗余信息。傳感器的作用就是把未知的被測信息轉化為可觀察的信號，提取所研究對象的有關信息，將原始信息轉換成信號。將有效信息轉換成便于傳輸?shù)男盘?，或將信號放大，或將較低頻率的原始信息“調制”到較高頻率的信號；滿足遠距離傳輸?shù)囊螅驅⒃寄M信息處理為數(shù)字信號等。這就是智能控制發(fā)送部分的“職責”———信息的收集與調制。然后，將調制后的信號置于所選取的傳輸通道上進行傳輸，使調制后的信號傳輸至信宿端———乙地在乙地接收到經傳輸線路傳送來的信號后，然后進行調制器的反向操作“解調”。即將高頻信號或數(shù)字信號還原成原始信息。

傳感技術及智能傳感器的應用

叢書序

前言第一章傳感器概述第一節(jié)定義與作用第二節(jié)傳感器的工作原理第二章傳感器的發(fā)展歷史

第一節(jié)概述

第二節(jié)傳感器發(fā)展的四個階段

第三節(jié)

傳感器的發(fā)展

第四節(jié)

傳感器的發(fā)展趨勢第三章傳感器的分類第一節(jié)敏感元件的分類

第二節(jié)

傳感器從不同角度分類

第三節(jié)

通用傳感器簡介

第四節(jié)

傳感器的主要特性技術特點及選擇

第四章常用傳感器剖析第一節(jié)電阻式傳感器

第二節(jié)

電阻應變式傳感器第三節(jié)

半導體壓阻式傳感器第四節(jié)

電阻式應變柵傳感器第五節(jié)

常用傳感器應用實操

第六節(jié)

常用傳感器中的應變片第五章傳感器的典型應用

第一節(jié)光敏傳感器的應用

第二節(jié)熱敏傳感器的應用第六章傳感器在電動汽車上的應用

第一節(jié)防撞系統(tǒng)

第二節(jié)安全氣囊傳感器第三節(jié)

汽車雨量傳感器第四節(jié)

智能胎壓監(jiān)測系統(tǒng)第五節(jié)

純電動汽車遠程監(jiān)管和控制技術附錄附錄Ａ名詞術語及解釋附錄Ｂ相關技術標準參考文獻重點目錄

傳感技術與智能傳感器的應用正文第一章

傳感器概述第一節(jié)

定義與作用

一、傳感器的概念

傳感器(transducer或sensor

，“TR”或“SE”)是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的處理、傳輸、存儲、顯示、記錄和控制等要求。在現(xiàn)代智能控制技術中起著人類“五官”在一定程度上的延伸或替代作用。

現(xiàn)代傳感器的特點包括微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡化。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。

光敏元件實物圖見圖1-1所示。圖1-1光照度傳感器實物圖

傳感技術與智能傳感器的應用正文第一章

傳感器概述第一節(jié)

定義與作用

二、傳感器的定義與作用1、定義

GB/T7665-2005

對傳感器定義是：“能感受被測量并按照一定的規(guī)律轉換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成”。

新韋式大詞典定義是：“從一個系統(tǒng)接受功率，通常以另一種形式將功率送到第二個系統(tǒng)中的器件”。

最廣泛的定義中：傳感器是一種設備、模塊或子系統(tǒng)，其目的是檢測環(huán)境中的事件或變化，并將信息發(fā)送給其他電子設備（通常是計算機處理器）。傳感器總是與其他電子設備一起使用。

2、作用

靠人們的“感覺器官”，只能是定性的感覺，現(xiàn)代控制需要傳感器對自然現(xiàn)象予以量化，且其結果應該是“定值的”和“可重復的”。可以說，傳感器是人類五官的延長，且更加精準、可數(shù)字化的延長。所以又稱之為“電五官”。

傳感技術與智能傳感器的應用正文第一章

傳感器概述第二節(jié)

傳感器的工作原理

一、一般組成

傳感器一般由敏感元件、轉換元件（傳感元件）、變換電路（信號調制轉換電路）和輔助電源四部分組成，其結構原理圖如圖1-2所示。圖1-2傳感器的一般組成結構原理

傳感技術與智能傳感器的應用正文第二章

傳感器的發(fā)展歷史二、工作原理

以“彈性軸受扭力矩的傳感器”為例說明。見圖1-3所示.

其傳感器的工作原理是:當彈性軸受扭力矩時,應變橋檢測得到的mV級的應變信號通過儀表放大器放大成1.5v±1v的強信號,再通過“電壓/頻率轉換器”（V/F）變換成頻率信號,通過信號環(huán)形變壓器從旋轉的初級線圈傳遞至靜止次級線圈,再經過外殼上的信號處理電路濾波、整形即可得到與彈性軸受的扭矩成正比的頻率信號,既可提供給專用二次儀表或頻率計顯示也可直接送計算機處理。第二節(jié)

傳感器的工作原理

可見，傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將接收到的信息按一定規(guī)律轉換成電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。圖1-3扭矩傳感器水平安裝測試示意圖

傳感技術與智能傳感器的應用正文第二章

傳感器的發(fā)展歷史

傳感器是人類感知世界萬事萬物的測量工具、是人類改造世界畫龍點睛的關鍵性科技之一。

科技，讓人類的能力圈不斷擴大。機械延伸了人類的體力，計算機延伸了人類的智力，而無處不在的傳感器，大大延伸了人類的感知力。

其實，傳感器并不神秘，在現(xiàn)代一直存在于你的生活中，小到遙控器（超聲波、光控）、麥克風（聲控）、臺燈（光控）、手機按鈕（壓控），大到電視、鍋爐檢測、電網(wǎng)傳輸、醫(yī)療器械診斷等，覆蓋大大小小不同的場景，可以說，傳感技術和傳感器是當今產品當中必不可少的一部分。當先進傳感器的應用達到一定規(guī)模時，往往標志著一個新時代的到來。第一節(jié)

概述

傳感技術與智能傳感器的應用正文第二章

傳感器的發(fā)展歷史一、遠古時代開啟人類傳感工具的雛形

在這個階段，傳感器雛形的初級“度量衡器具”。體現(xiàn)在如下代表性的測量工具上。

1、指南車

指南車公認為是史料記載最早的傳感器。又稱司南車，于公元前2700年由中國的軒轅黃帝發(fā)明，黃帝用指南車在大霧中辨別方向，打敗了蚩尤。

見圖1-11所示

第二節(jié)

傳感器發(fā)展的四個階段圖2-1指南車

傳感技術與智能傳感器的應用正文第二章

傳感器的發(fā)展歷史一、遠古時代開啟人類傳感工具的雛形

2、度量衡器具的產生

（1）陶質量具

在甘肅大地灣出土距今5000年前的仰韶文化晚期房F901號中的一組陶質量具，是迄今全世界發(fā)現(xiàn)最早的量器。包括泥質槽狀條形盤、夾細砂長柄麻花耳鏟形抄、單環(huán)耳箕形抄、帶蓋四把深腹罐等。其都是以10倍數(shù)遞增。相應名稱冠以條升、抄斗、四把斛等。這些度量衡器具為研究我國古代度量衡史以及十進制的起源，提供了非常珍貴的實物資料。見圖2-2所示第二節(jié)

傳感器發(fā)展的四個階段圖2-2中國古代度量衡器具

ａ）彩陶量具

ｂ）古銅方升

（量具）

ｃ）古銅斗

（量具）

ｄ）古銅權

（衡器）

傳感技術與智能傳感器的應用正文第二章

傳感器的發(fā)展歷史一、遠古時代開啟人類傳感工具的雛形

2、度量衡器具的產生

（2）骨尺

河南安陽出土的商代（公元前1600～1046年）骨尺，是中國所見最早的長度測量工具。見圖2-3所示，

長23.7cm合漢尺一尺、寬16cm、厚0.1cm。以圓圈為尺星，刻度精細準確，是實用器具。

（3）最早的天平

長沙左家公山15號戰(zhàn)國楚墓發(fā)掘出的天平是中國最早的天平。用長27cm的木桿，正中的孔內穿一根絲線提鈕。距離木桿兩端內側o.7cm處各內穿絲線，系直徑4cm的銅盤。銅質環(huán)形砝碼共九個，重量近似于依次減半，最大的重125g，最小的重0.6g。第二節(jié)

傳感器發(fā)展的四個階段圖2-3骨尺

圖2-4中國最原始的天平

（衡器）

傳感技術與智能傳感器的應用正文第二章

傳感器的發(fā)展歷史一、遠古時代開啟人類傳感工具的雛形

3、天文地理測量儀的發(fā)明

（1）日晷儀

我國西周的日晷儀見圖2-5所示，是古人觀測日影并記錄時間的儀器，為我國古代較為普遍使用的計時儀器，即時間-陰影傳感器。

（2）地動儀

為最早的振動傳感器，公元132年東漢張衡發(fā)明，英國李約瑟將其稱為“地震儀的

鼻祖”，有共八個方位，見圖2-6所示。用于測出發(fā)生地震的方向。第二節(jié)

傳感器發(fā)展的四個階段圖2-5日晷儀

圖2-6地動儀

傳感技術與智能傳感器的應用正文第二章

傳感器的發(fā)展歷史二、機械化時代傳感工具的產生

第二階段為1500～1870年前后傳感器的發(fā)展歷程。

空氣溫度計———世界上最早的溫度傳感器，是這個時期代表性傳感器。原理裝置如圖2-7所示。

意大利科學家伽利略在1593年發(fā)明制造了第一個驗溫器———空氣溫度計，將不確定的冷熱感覺轉變?yōu)閷ξ矬w熱狀的客觀表述。是一個連接在玻璃球容器上的開口管子，將玻璃球預熱或裝入一部分水后倒放進水里，水在管子里上升的高度隨玻璃球中氣體的冷熱程度引起的脹縮情況而變化。這種儀器因受到氣壓波動的影響，測量不是很準確，而且使用起來也不方便，但它是溫度量度的起源傳感器。隨之發(fā)明的機械式檢測工具和機械式傳感器大量涌現(xiàn)。第二節(jié)

傳感器發(fā)展的四個階段

圖2-7空氣溫度

計裝置示意圖

傳感技術與智能傳感器的應用正文第二章

傳感器的發(fā)展歷史三、電氣化時代傳感器的蓬勃發(fā)展

第三階段為1870年前后

～2009年期間傳感器的發(fā)展歷程。

18世紀60年代的工業(yè)革命創(chuàng)造了巨大的生產力，蒸汽機的發(fā)明和應用，是人類社會生產力發(fā)展又一次重大飛躍，這次變革被稱為“第二次工業(yè)革命”，標志著人類進入

“電氣時代”。

汽車的問世是技術上的重大成就，引起了交通運輸領域的革命性變革；內燃機車、遠洋輪船、飛機等不斷涌現(xiàn)；內燃機推動了石油開采業(yè)和石油化學工業(yè)的發(fā)展。隨著大量交通工具和電器的使用，傳感器成為不可或缺的關鍵性配套器件，且在制造和生產過程中，傳感器的需求種類和數(shù)量急劇增加，大大促進了先進傳感器技術的發(fā)展。第二節(jié)

傳感器發(fā)展的四個階段

傳感技術與智能傳感器的應用正文第二章

傳感器的發(fā)展歷史三、電氣化時代傳感器的蓬勃發(fā)展

（三）物性型傳感器

是基于轉換元件的物理特性發(fā)生變化而實現(xiàn)電信號轉換的傳感器，例如，壓阻式傳感器、光電式傳感器，見圖2-10所示，壓電式傳感器、熱電式傳感器等。第二節(jié)

傳感器發(fā)展的四個階段

圖2-10光電式傳感器

傳感技術與智能傳感器的應用正文第二章

傳感器的發(fā)展歷史三、電氣化時代傳感器的蓬勃發(fā)展

（四）固體傳感器一般利用材料的某些特性由半導體、電介質、磁性材料等固體元件制成的，為工業(yè)批量化生產的第2代傳感器。如將溫度信號轉換成電壓信號的傳感器AD590

.

實物圖和接線端圖如圖2-11a,在自動控制電路中的應用，如圖2-11b所示。第二節(jié)

傳感器發(fā)展的四個階段a）傳感器AD590的實物圖和接線端圖b）傳感器AD590在自動控制電路中的應用圖2-11

傳感器AD590

應用圖例

傳感技術與智能傳感器的應用正文第二章

傳感器的發(fā)展歷史四、智能時代傳感器日新月異的發(fā)展

第四階段為2009年至今傳感器的發(fā)展歷程。

本世紀以來，傳感器通過網(wǎng)絡將物質世界連接起來，賦予物質世界以電子的“神經系統(tǒng)”，使其具有感知的信息，擔當這一重任的核心就是傳感器。

人們將傳感器基礎技術及其應用稱為“SensorRevolution”即傳感器革命。使之成為新興物聯(lián)網(wǎng)的核心基礎和突破口。世界上已經有35000多種傳感器，涵蓋了不同的領域，與人們的生產、生活及科學實驗息息相關，具有明顯的網(wǎng)絡化、智能化、規(guī)模化等特征。

（一）無線傳感器網(wǎng)絡爆發(fā)

傳感器的無線化，例如固定電話變?yōu)槭謾C。傳感器融入物聯(lián)網(wǎng)，自動道路、智能車間、智能工廠應運而生，人工智能對傳感器從量的需求，到對功能、質量和精度的要求都大為提高，這大大促進了傳感器的超常規(guī)發(fā)展。

第二節(jié)

傳感器發(fā)展的四個階段

傳感技術與智能傳感器的應用正文第二章

傳感器的發(fā)展歷史四、智能時代傳感器日新月異的發(fā)展

（二）傳感技術在機械加工中的應用

將傳感技術和自動化的生產環(huán)節(jié)密切關聯(lián)在一起，帶來更為安全監(jiān)測手段，強化了產品的精度和控制。實現(xiàn)對機械阻抗、振動部件的參數(shù)、部件動態(tài)特點的精準測量，大幅度提高了產品的質量。在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，在第一時間把不正常情況反饋給控制中心，大大降低了負面影響。

（三）傳感器在機器人領域的應用

傳感器在現(xiàn)代機器人技術中運用，擴展了機電一體化技術的運用范疇。使機器人表現(xiàn)出智能化特征，促進了傳感器技術的要求標準。其兩個層面：

對外，實現(xiàn)對外部信息的有效收集與檢驗，保證機器人在第一時間給予反應，達到反應更加準確的效果。

對內，確保機器人控制目標被完整、準確地達成。對機器人的運行狀況進行自我監(jiān)管，確保機器人對外、對內統(tǒng)一進行相應的活動作業(yè)。第二節(jié)

傳感器發(fā)展的四個階段

傳感技術與智能傳感器的應用正文第二章

傳感器的發(fā)展歷史四、智能時代傳感器日新月異的發(fā)展

（四）傳感器在工業(yè)控制中的應用

傳感技術在工業(yè)控制生產流水線中的作用，具體體現(xiàn)在如下方面：

１、對機械設備相關的振動情況進行檢測，保證生產過程的安全。

２、對超精細的加工和測量，傳感器測量技術有效提升測量的準確度。

３、可以對機械系統(tǒng)中潤滑油及液壓系統(tǒng)的油量進行監(jiān)控。

（五）傳感器在環(huán)境監(jiān)測中的實際應用

環(huán)境監(jiān)測涉及范圍廣，操作困難。傳感

技術在環(huán)境監(jiān)測中的運用能夠有效降低成本，省去了現(xiàn)場的人工長期維護，且監(jiān)測精度高與時效程度高的顯著特征。運用于氣象觀測、洪災預警和森林火災監(jiān)測等，能夠快速實現(xiàn)對險情的排除的效果。第二節(jié)

傳感器發(fā)展的四個階段

傳感技術與智能傳感器的應用正文第二章

傳感器的發(fā)展歷史一、智能傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著云計算、5G、大數(shù)據(jù)、AI技術及物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，智能傳感器和智能傳感技術更加被國內外高度重視，其表現(xiàn)為：

１、用于可穿戴設備

含有多種生物以及環(huán)境智能感應器，采集人體及環(huán)境參數(shù)，實現(xiàn)對穿戴者運動健康的管理。如圖2-12所示。

２、工業(yè)智能傳感器產業(yè)

如圖2-13所示.

３、現(xiàn)代飛行器中的應用

用其裝備顯示系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、發(fā)射和接收地面的指令系統(tǒng)，對飛行器的加速度、聲音、溫度、壓力、振動、流量、應力變化等參數(shù)進行檢測，其智能傳感部件一般需要2000余件，用以保證飛行任務的完成。

４、基礎學科研究中應用

研究領域涉及“超微觀”觀察納米級的粒子世界，短到μｓ級的瞬間反應；對宇宙天體“超宏觀”的觀察中，觀察上千光年的浩瀚宇宙；長達數(shù)十萬年的天體演變。傳感器更具有突出的地位和作用。第三節(jié)

智能傳感器的發(fā)展

傳感技術與智能傳感器的應用正文第二章

傳感器的發(fā)展歷史一、智能傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀

５、對新物質結構的認知

開拓新能源，開發(fā)新材料、超高溫、超低溫、超高壓、超真空、超強磁場等的研發(fā)領域，需要各式人類感官無法獲取的信息，如果沒有創(chuàng)新機理和高靈敏度的傳感檢測技術，是不可能實現(xiàn)的。創(chuàng)新機理和高靈敏度的傳感檢測技術又會促進、甚至導致新興傳感技術的突破。傳感技術的發(fā)展還呈現(xiàn)出其獨有的特點：

其一，可以說沒有傳感技術和智能傳感器就沒有現(xiàn)代科學技術，它是其中十分重要的一個分支，對國民經濟發(fā)展起著至關重要的作用。

其二，國家必須對智能傳感技術進行可靠性研究，加強市場調查和分析，對傳感器產品的設計、生產和管理促進其健康發(fā)展，掌控傳感器的最新動態(tài)和發(fā)展趨勢，使傳感器相關企業(yè)更具市場競爭力。第三節(jié)

智能傳感器的發(fā)展

傳感技術與智能傳感器的應用正文第二章

傳感器的發(fā)展歷史二、全球智能傳感器技術經濟發(fā)展狀況分析

１、專利申請量及專利授權量

見圖2-14所示。第三節(jié)

智能傳感器的發(fā)展

圖2-142011～2023年全球智能傳感器行業(yè)專利申請量及專利授權量統(tǒng)計圖［注：資料數(shù)據(jù)來源于智慧牙、前瞻產業(yè)研究院

（以下相關數(shù)據(jù)同）］

傳感技術與智能傳感器的應用正文第二章

傳感器的發(fā)展歷史二、全球智能傳感器技術經濟發(fā)展狀況分析

2、專利市場價值的評估

見圖2-15所示為截至2023年7月，全球智能傳感器行業(yè)專利市場價值分布情況。圖2-16所示為截至2023年2月，全球智能傳感器行業(yè)專利申請量TOP10。第三節(jié)

智能傳感器的發(fā)展圖2-15截至2023年7月，全球智能

傳感器行業(yè)專利市場價值分

布情況

（單位：億美元）圖2-16截至2023年2月，全球智能

傳感器行業(yè)專利申請量

TOP10（單位：項）

傳感技術與智能傳感器的應用正文第二章

傳感器的發(fā)展歷史二、我國智能傳感器的發(fā)展和技術經濟狀況分析

１、智能傳感器的定義

定義（GB/T33905.3=2017）：智能傳感器是具有與外部系統(tǒng)雙向通信手段，用于發(fā)送測量、狀態(tài)信息，接收和處理外部命令的傳感器。

我國傳感器行業(yè)主要上市公司有：華工科技、中航電測、森霸傳感、漢威科技、敏芯股份、四方光電、高德紅外、歌爾股份、兆易創(chuàng)新、必創(chuàng)科技等。

２、行業(yè)投融資狀況

圖2-17為2010～2023年中國智能傳感器行業(yè)投融資情況統(tǒng)計圖。

第三節(jié)

智能傳感器的發(fā)展圖2-172010至2023年中國智能傳感器行業(yè)投融資情況統(tǒng)計圖

傳感技術與智能傳感器的應用正文第二章

傳感器的發(fā)展歷史二、我國智能傳感器的發(fā)展和技術經濟狀況分析

3、2019年為傳感器企業(yè)注冊的高峰時期

據(jù)企業(yè)大數(shù)據(jù)查詢顯示，我國智能傳感器行業(yè)截至2023年2月，智能傳感器行業(yè)注冊企業(yè)共有16875家，其中2019年新注冊企業(yè)數(shù)量2762家。2020～2022年新增注冊企業(yè)為51家；截至2023年2月，新增注冊企業(yè)僅1家。中國智能傳感器企業(yè)主要分布在長三角和珠三角等地區(qū)，特別以廣東和江蘇為代表。截至2023年2月，廣東共有相關智能傳感器企業(yè)4451家，江蘇2322家。

第三節(jié)

智能傳感器的發(fā)展

傳感技術與智能傳感器的應用正文第二章

傳感器的發(fā)展歷史二、我國智能傳感器的發(fā)展和技術經濟狀況分析

4、政策推動智能傳感器的快速發(fā)展

近年來，國家相關部門和各省市出臺多項政策，推動了我國智能傳感器的快速發(fā)展.

表2-1是中國智能傳感器行業(yè)出臺的部分重點政策。

表2-1中國智能傳感器行業(yè)出臺的部分重點政策

(見本書P19)第三節(jié)

智能傳感器的發(fā)展時間政策名稱主要內容2022.01《計量發(fā)展規(guī)劃》（2021-2035）以量值為核心，提升數(shù)字化新產品，智能終端產品計量測試能力。開展智能傳感器、微機電系統(tǒng)傳感器等關鍵參數(shù)計量測試技術研究。提升物聯(lián)網(wǎng)感知裝備質量水平，打造全領域、全時段、全要素的計量支撐能力。2022.01《“十四五”數(shù)字經濟發(fā)展規(guī)劃》智能傳感器、量子信息、網(wǎng)絡通信、集成電路、關鍵軟件、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈、新材料等戰(zhàn)略性前瞻性領域，發(fā)揮我國社會主義制度優(yōu)勢，新型中國體制優(yōu)勢。廣大規(guī)模市場優(yōu)勢，提高數(shù)字技術基礎研發(fā)能力。以數(shù)字技術與各領域融合應用為導向，推動行業(yè)企業(yè)、平臺企業(yè)和數(shù)字技術服務企業(yè)跨界創(chuàng)新，優(yōu)化創(chuàng)新成果快速轉化機制，加快創(chuàng)新技術的工業(yè)化、產業(yè)化。2021.12《“十四五”機器人產業(yè)發(fā)展規(guī)劃》研制三維視覺傳感器，六維力傳感器和關節(jié)力矩傳感器等力覺傳感器。大視場單線和多線激光雷達、智能聽覺傳感器以及高速度編碼器等產品，滿足機器人智能化及其要求。2021.12《“十四五”國家信息化規(guī)劃》加快推動重大技術裝備與新一代信息技術融合發(fā)展。加強新型傳感器、智能測量儀表、工業(yè)控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡通信模塊等智能核心裝置產品上的集成應用，利用新一代信息技術增強產品的的數(shù)據(jù)采集和分析能力。2021.01《基礎電子元器件產業(yè)發(fā)展行動計劃》（2021-2025年）重點發(fā)展小型化、低功耗、集成化、高靈敏度的敏感元件，溫度、氣體、位移、速度、光電、生化等類型的高效傳感器、新型MEMS傳感器和智能傳感器，微型化、智能化的電聲器件。

傳感技術與智能傳感器的應用正文第二章

傳感器的發(fā)展歷史二、我國智能傳感器的發(fā)展和技術經濟狀況分析

5、政策

表2-2我國智能傳感器行業(yè)區(qū)域集群基本形成

(見本書P20)第三節(jié)

智能傳感器的發(fā)展

傳感技術與智能傳感器的應用正文第二章

傳感器的發(fā)展歷史二、我國智能傳感器的發(fā)展和技術經濟狀況分析

5、政策

表2-3

中國智能傳感器骨干企業(yè)基本信息表

(見本書P20)第三節(jié)

智能傳感器的發(fā)展

傳感技術與智能傳感器的應用正文第二章

傳感器的發(fā)展歷史二、智能傳感器的代表性產品——MEMS

1987年亞德諾半導體（ADI）開始一種MEMS傳感器的研發(fā)（Microelectronicsensor）。其采用微電子和微機械技術制造的新型傳感器。它將信號的調節(jié)電路、微計算機、存儲器和接口等技術整合在一起，制成例如汽車用車規(guī)級壓力傳感模塊——BCP1200A。90年代，由MEMS制成的慣性測量單元（InertialMeasurementUnit，IMU）在汽車、國防等行業(yè)得到規(guī)模化的應用；在中等精度的消費電子領域，如汽車中應用；在高精度的航天、國防等領域展現(xiàn)其優(yōu)勢。具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高、適于批量化生產、易于集成和實現(xiàn)智能化的特點。第三節(jié)

智能傳感器的發(fā)展

傳感技術與智能傳感器的應用正文第二章

傳感器的發(fā)展歷史二、智能傳感器的代表性產品——MEMS

見圖2-21所示，為由MEMS傳感器組成的電路。第三節(jié)

智能傳感器的發(fā)展圖2-20MEMS傳感器及圖2-21由MEMS傳感器組成的電路

傳感技術與智能傳感器的應用正文第二章

傳感器的發(fā)展歷史二、智能傳感器的代表性產品——MEMS（一）MEMS傳感器的分類MEMS傳感器常見的分類方式及具體類別如下：

1、按照被測量的物理量分類

（1）物理量傳感器：加速度傳感器、壓力傳感器、陀螺儀、磁力計等。

（2）化學量傳感器：包括氣體傳感器、濕度傳感器等。

（3）生物量傳感器：用于檢測生物相關的參數(shù)。2、按照工作原理分類

（1）電容式MEMS傳感器：通過電容變化來檢測物理量。

（2）壓阻式

MEMS傳感器：利用材料的壓阻效應實現(xiàn)測量。

（3）壓電式

MEMS傳感器：基于壓電材料的壓電效應工作。３按照應用領域分類

（1）消費電子類MEMS傳感器：常見于手機、平板電腦等設備。

（2）汽車電子類MEMS傳感器：用于汽車的各種控制系統(tǒng)和監(jiān)測功能。

（3）工業(yè)類MEMS傳感器：適用于工業(yè)生產過程中的測量和控制。第三節(jié)

智能傳感器的發(fā)展

傳感技術與智能傳感器的應用正文第二章

傳感器的發(fā)展歷史二、智能傳感器的代表性產品——MEMS（二）MEMS傳感器的應用

1、在醫(yī)療領域的應用

圖2-22所示為MEMS傳感器用于無創(chuàng)胎心監(jiān)測系統(tǒng)圖。2、在汽車電子系統(tǒng)中的應用

圖2-23所示為MEMS壓力傳感器在汽車電子系統(tǒng)中的應用。

3、MEMS在運動追蹤系統(tǒng)中的應用

圖2-25所示為MEMS壓力傳感器在運動物體系統(tǒng)中的應用.

4、在手機拍攝系統(tǒng)中的應用

圖2-24所示為MEMS在手機防抖中的應用。第三節(jié)

智能傳感器的發(fā)展

傳感技術與智能傳感器的應用正文第二章

傳感器的發(fā)展歷史二、智能傳感器的代表性產品——MEMS（二）MEMS傳感器的應用

圖2-22所示為MEMS傳感器用于無創(chuàng)胎心監(jiān)測系統(tǒng)圖。第三節(jié)

智能傳感器的發(fā)展圖2-22MEMS傳感器用于無創(chuàng)胎心監(jiān)測系統(tǒng)圖

ａ）檢查設備

ｂ）設備系統(tǒng)圖

ｃ）無創(chuàng)胎心檢測

傳感技術與智能傳感器的應用正文第二章

傳感器的發(fā)展歷史二、智能傳感器的代表性產品——MEMS（二）MEMS傳感器的應用

圖2-23（a）所示為MEMS壓力傳感器在汽車電子系統(tǒng)中的應用。

第三節(jié)

智能傳感器的發(fā)展圖2-23MEMS壓力傳感器在汽車電子系統(tǒng)中的應用示意圖

傳感技術與智能傳感器的應用正文第二章

傳感器的發(fā)展歷史二、智能傳感器的代表性產品——MEMS（二）MEMS傳感器的應用

圖2-23（b）所示為所示為MEMS壓力傳感器在運動物體追蹤系統(tǒng)中的應用.

第三節(jié)

智能傳感器的發(fā)展圖2-25MEMS壓力傳感器在運動物體追蹤系統(tǒng)中的應用

傳感技術與智能傳感器的應用正文第二章

傳感器的發(fā)展歷史二、智能傳感器的代表性產品——MEMS（二）MEMS傳感器的應用

圖2-24所示為所示為MEMS壓力傳感器在在手機防抖中的應用。第三節(jié)

智能傳感器的發(fā)展圖2-24MEMS傳感器在手機防抖中的應用

傳感技術與智能傳感器的應用正文第二章

傳感器的發(fā)展歷史三、MEMS的研究現(xiàn)狀MEMS正向著工藝集成化、多變量復合化、智能化、網(wǎng)絡化方向發(fā)展。1、微機械壓力傳感器

微機械壓力傳感器分為壓阻式和電容式兩類。

敏感膜結構有圓形、方形、矩形、E形等多種結構。

壓阻式壓力傳感器：精度達0.05%～0.01%,年穩(wěn)定性達0.1%/F.S，

溫度誤差為0.0002%,耐壓達幾百兆帕,過壓保護范圍達傳感器量程的20倍以上,

可大范圍下的全溫度補償。

主要發(fā)展方向：①

將敏感元件與信號處理、校準、補償、微控制器

等進行單片集成，研制智能化的壓力傳感器。②

提高其靈敏度，實現(xiàn)低量程的微壓傳感器。③

提高工作溫度，研制高低溫壓力傳感器。④

開發(fā)諧振式壓力傳感器。第三節(jié)

智能傳感器的發(fā)展

傳感技術與智能傳感器的應用正文第二章

傳感器的發(fā)展歷史三、MEMS的研究現(xiàn)狀2、微加速度傳感器

主要類型有壓阻式、電容式、力平衡式和諧振式。最具有吸引力的是力平衡加速度計，典型產品是Kuehnel等人在1994年報道的AGXL50型。

我國西安電子科技大學研制的壓阻式微加速度傳感器和清華大學微電子所開發(fā)的諧振式微加速度傳感器，用于信號檢測方面均達到了相當?shù)南冗M水平。

3、微機械陀螺傳感器

角速度一般是用陀螺儀來進行測量的。傳統(tǒng)的陀螺儀在保持其角動量來測量角速度。其精度高，但結構復雜，使用壽命短，成本高，僅在導航方面應用。

開發(fā)角速度傳感器在諸如汽車牽引控制系統(tǒng)、攝象機的穩(wěn)定系統(tǒng)、醫(yī)用儀器、軍事儀器、運動機械、計算機慣性鼠標、軍事等領域有廣泛的應用前景。目前的微機械陀螺精度不到10°/h，離所需的0.1°/h相差尚遠。第三節(jié)

智能傳感器的發(fā)展

傳感技術與智能傳感器的應用正文第二章

傳感器的發(fā)展歷史三、MEMS的研究現(xiàn)狀4、微流量傳感器

微流量傳感器外形尺寸小，很低的測量量級，死區(qū)容量小，響應時間短，適合于微流體的精密測量和控制。

其依據(jù)工作原理可分為熱式、機械式和諧振式。清華大學精密儀器系設計的閥片式微流量傳感器通過閥片將流量轉換為梁表面彎曲應力，再由集成在閥片上的壓敏電橋檢測出流量信號。其線性度優(yōu)于5%。

5、微氣體傳感器

分為硅基氣敏傳感器和硅微氣敏傳感器。MEMS技術容易將氣敏元件和溫度探測元件制作在一起，保證其優(yōu)良性能的發(fā)揮。諧振式氣敏傳感器不需要對器件加熱，且輸出頻率量信號。北京大學微電子所提出的由硅梁、激振元件、測振元件和氣體敏感膜組成的對NO2氣體濃度的檢測表明，有較好的線性，靈敏度達到1.3Hz/10。第三節(jié)

智能傳感器的發(fā)展

傳感技術與智能傳感器的應用正文第二章

傳感器的發(fā)展歷史三、MEMS的研究現(xiàn)狀6、微機械溫度變化傳感器

其具有體積小、重量輕的特點，其固有熱容量為10J/K，使其在溫度測量方面特有優(yōu)勢。開發(fā)的硅/二氧化硅雙層微懸臂梁溫度傳感器?；趦煞N材料熱膨脹系數(shù)的差異，不同溫度下梁的撓度不同，其形變通過壓敏電橋檢測。其非線性誤差為0.9%，遲滯誤差為0.45%，重復性誤差為1.63%，精度為1.9%。

7、其他微機械量傳感器

利用微機械加工技術還可以實現(xiàn)其他多種傳感器，例如瑞士Chalmers大學設計的諧振式流體密度傳感器，浙江大學研制的力平衡微機械真空傳感器，中科院合肥智能所研制的振梁式微機械力敏傳感器等。第三節(jié)

智能傳感器的發(fā)展

傳感技術與智能傳感器的應用正文第二章

傳感器的發(fā)展歷史

傳感技術和傳感器一路發(fā)展而來，伴隨其它科技的進步和發(fā)展，特別是自動化、智能化和智慧化技術的廣泛應用，傳感技術與相應的檢測技術必將得到更大的發(fā)展。

一、集成化

集成化借助芯片的納米化，將敏感元件、放大電路、運算電路、補償電路等單元集成在同一芯片上，并集成為一維、二維或三維“陣列型”組合傳感器。

二、微型化

不久的將來人們可以將微型電腦“吃入體內”，用于對人體內臟進行“近距離”地檢測，成為醫(yī)生診斷的助手。微型傳感器將是航天領域的“嬌子”。

三、數(shù)字化和智能化

數(shù)字化將檢測到的信息指標轉換成數(shù)字，其具有精度高、分辨率高、測量范圍廣、抗干擾能力強、穩(wěn)定性好的優(yōu)勢。用于要求自動控制程度高、動態(tài)變化的技術指標、多路檢測的合并輸出等場合。

智能化和智慧化，將傳感器與微處理器一體化設計制作。兼有檢測與信息智能、智慧處理功能。并具備信息的存儲、記憶、識別、自我診斷、自動補償?shù)裙δ?。將在機器人、宇宙航天、人造衛(wèi)星等領域發(fā)揮作用。

第四節(jié)

傳感器的發(fā)展趨勢

傳感技術與智能傳感器的應用正文第二章

傳感器的發(fā)展歷史

四、抗惡劣環(huán)境

為適用特殊極端環(huán)境的需求，如高溫、高壓、水下、耐腐蝕、抗輻射等的特殊環(huán)境，必須研制適用于這些極端環(huán)境的特種傳感器。以替代人們繁重的體力勞動和惡劣的勞動環(huán)境。

五、仿生化

大自然造就了集“視覺、聽覺、嗅覺、味覺和觸覺”等多種感官的人類和一些動物獨有的功能，如狗的嗅覺，鳥的視覺，蝙蝠、海豚的聽覺，研究人類和動物的生物效應和化學效應，國內也開始起步研究。這種仿生傳感器必將廣泛地應用于未來人類的活動中。

六、高性價比

為滿足工業(yè)的智能控制、農業(yè)的智能控制、服務業(yè)的自動化等通用需要，向高性價比的傳感技術和傳感器方向發(fā)展。使之成為智能化的促進劑；這些行業(yè)的發(fā)展需求也必將進一步促進智能傳感技術和智能傳感器的高速發(fā)展。第四節(jié)

傳感器的發(fā)展趨勢

傳感技術及智能傳感器的應用正文

第三章

傳感器的分類

現(xiàn)代智能控制實用技術叢書

ModernintelligentcontrolpracticaltechnogySeries傳感技術及智能傳感器的應用敬請繼續(xù)閱讀感謝各位觀

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現(xiàn)代智能控制實用技術叢書

ModernintelligentcontrolpracticaltechnogySeries傳感技術及智能傳感器的應用傳感技術及智能傳感器的應用簡介

《現(xiàn)代智能控制實用技術叢書》共分為四本，其內容按照信號傳輸?shù)逆湕l編寫：

傳感器

調制與解調

傳感技術及智能傳感器的應用

智能控制技術的應用

本書系統(tǒng)地對信息傳輸與現(xiàn)代通信技術的密切關系、通信技術的發(fā)展簡史，現(xiàn)代通信技術的特點和發(fā)展趨勢進行了介紹；

簡述了世界通用的有線通信的載波技術、無線通信的微波接力通信的基本概念、基本原理，以及各類通信系統(tǒng)的組成、特點、優(yōu)勢、不足及適用領域。傳感技術及智能傳感器的應用簡介

本書還對現(xiàn)代通信技術的“高速公路”，即光導纖維通信、５Ｇ通信、衛(wèi)星通信系統(tǒng)技術，以及近距離小容量的通信手段———無線保真（ＷｉＦｉ）、藍牙和可見光通信技術進行原理、功能及應用的闡述。

對未來的通信技術，即量子通信技術的概況進行介紹，并預測量子通信技術將在計算機技術、通信傳輸技術、衛(wèi)星通信技術等方面應用的可期待前景。

本書可作為大專院?；蚋叩仍盒Ｖ悄芸刂祁愊嚓P專業(yè)的參考書籍，也可供從事智能控制信息的傳輸方面的設計、制造、應用領域工作的工程技術人員作為參考資料。

傳感技術及智能傳感器的應用叢書序

自動控制、智能控制、智慧控制是相對ＡＩ控制技術的普遍話題。在當今的生產、生活和科學實驗中具有重要的作用。

在控制技術中離不開將甲地的信息傳送到乙地，以便遠程監(jiān)測（遙測）、視頻顯示和數(shù)據(jù)記錄（遙信）、狀況或數(shù)據(jù)調節(jié)（遙調）和智能控制（遙控），統(tǒng)稱為智能控制的四遙工程。

信息是物理現(xiàn)象、過程或系統(tǒng)所固有的。信息本身不是物質，不具有能量，但信息的傳輸卻依靠物質和能量。

而信號則是信息的某種表現(xiàn)形式，是傳輸信息的載體。信號是物理性的，并且隨時間而變化，這是信號的本質所在。

在無線電通信中，電磁波信號承載著各種各樣的信息。所以信號是有能量的物質，它描述了物理量的變化過程，在數(shù)學上，信號可以表示為關于一個或幾個獨立變量的函數(shù)，也可以表示隨時間或空間變化的圖形。

傳感技術及智能傳感器的應用叢書序

實際的信號中往往包含著多種信息成分，其中有些是我們關心的有用信息，有些是我們不關心的噪聲或冗余信息。傳感器的作用就是把未知的被測信息轉化為可觀察的信號，提取所研究對象的有關信息，將原始信息轉換成信號。將有效信息轉換成便于傳輸?shù)男盘枺驅⑿盘柗糯?，或將較低頻率的原始信息“調制”到較高頻率的信號；滿足遠距離傳輸?shù)囊螅驅⒃寄M信息處理為數(shù)字信號等。這就是智能控制發(fā)送部分的“職責”———信息的收集與調制。然后，將調制后的信號置于所選取的傳輸通道上進行傳輸，使調制后的信號傳輸至信宿端———乙地在乙地接收到經傳輸線路傳送來的信號后，然后進行調制器的反向操作“解調”。即將高頻信號或數(shù)字信號還原成原始信息。傳感技術及智能傳感器的應用

叢書序

前言第一章傳感器概述第一節(jié)定義與作用第二節(jié)傳感器的工作原理第二章傳感器的發(fā)展歷史

第一節(jié)概述

第二節(jié)傳感器發(fā)展的四個階段

第三節(jié)

傳感器的發(fā)展

第四節(jié)

傳感器的發(fā)展趨勢第三章傳感器的分類第一節(jié)敏感元件的分類

第二節(jié)

傳感器從不同角度分類

第三節(jié)

通用傳感器簡介

第四節(jié)

傳感器的主要特性技術特點及選擇

第四章常用傳感器剖析第一節(jié)電阻式傳感器

第二節(jié)

電阻應變式傳感器第三節(jié)

半導體壓阻式傳感器第四節(jié)

電阻式應變柵傳感器第五節(jié)

常用傳感器應用實操

第六節(jié)

常用傳感器中的應變片第五章傳感器的典型應用

第一節(jié)光敏傳感器的應用

第二節(jié)熱敏傳感器的應用第六章傳感器在電動汽車上的應用

第一節(jié)防撞系統(tǒng)

第二節(jié)安全氣囊傳感器第三節(jié)

汽車雨量傳感器第四節(jié)

智能胎壓監(jiān)測系統(tǒng)第五節(jié)

純電動汽車遠程監(jiān)管和控制技術附錄附錄Ａ名詞術語及解釋附錄Ｂ相關技術標準參考文獻重點目錄

傳感技術與智能傳感器的應用正文第三章

傳感器的分類第一節(jié)

敏感元件的分類一、按照功能與人類感覺器官的比擬分類

光敏傳感器———相當于人類的“視覺”。

聲敏傳感器———相當于人類的

“聽覺”。

氣敏傳感器———相當于人類的“嗅覺”。

化學傳感器———相當于人類的“味覺”。

壓敏、溫敏、流體傳感器———相當于人類的“觸覺”。二、按照敏感元件的工作原理分類

物理類———基于力、熱、光、電、磁和聲等物理效應。

化學類———基于化學反應的原理。

生物類———基于酶、抗體和激素等分子識別功能。

通常據(jù)其基本感知功能可分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件共10大類。

傳感技術與智能傳感器的應用正文第三章

傳感器的分類第一節(jié)

敏感元件的分類三、按照敏感元件的感應方式分類

傳感器的敏感元件有7種感應方式：

（一）接近感應

（接觸式或非接觸式）1、接近感應通常意味著檢測

（1）是否存在物體。

（2）對象的大小或簡單形狀。

進一步分為接觸式或非接觸式，以及模擬式或數(shù)字式。其中包括：

（1）機械：可以采用合適的機械／電氣開關，通常使用微型開關。

（2）氣動：氣動接近傳感器是接觸式傳感器。但不能用輕型

部件。

（3）光學：光學接近傳感器諸如光電池，為非接觸式傳感器。

注意，如電弧焊的閃光、空氣中的灰塵和煙云會阻礙光的傳輸。

（4）電氣：電接近傳感器可以是接觸式或非接觸式。簡單的接觸式

傳感器通過傳感器和組件形成完整的電路。非接觸式靠感應原理檢測。

（5）范圍感應：感測為非接觸式技術。使用電容、電感和磁技術進

行短距離感測。使用如無線電波、聲波和激光執(zhí)行更遠距離的感應。

傳感技術與智能傳感器的應用正文第三章

傳感器的分類第一節(jié)

敏感元件的分類三、按照敏感元件的感應方式分類

（二）受力感測

（靜態(tài)和動態(tài)）

感測力一些是直接的，一些是間接的。需要感測的力有4種。力的施加可以是靜態(tài)的

，也可以是動態(tài)的。力是矢量，必須同時確定大小和方向。故力傳感器是模擬操作，并且對其作用方向敏感。４種力分別是：

（1）拉伸力：由應變計等量規(guī)確定，長度變化時，會顯示出相應電阻的變化。這些量規(guī)測量的電阻變化轉化為力，為間接裝置。

（2）壓力：通過稱重傳感器等設備來確定，通過檢測壓縮負載尺寸變化而電池變化，或通過在壓縮負載下電阻的變化來運行加載。

（3）扭轉力：可以看作是拉伸力和壓縮力的組合，因此可以采用上述技術的組合。（4）摩擦力：這些限制運動的情況，因此通過使用力和運動傳感器的組合，間接檢測摩擦力。

傳感技術與智能傳感器的應用正文第三章

傳感器的分類第一節(jié)

敏感元件的分類三、按照敏感元件的感應方式分類

（三）觸覺感應（觸摸）

觸感是指通過觸摸進行感測。最簡單的觸覺傳感器使用以行和列排列的簡單觸摸傳感器陣列，這些通常稱為矩陣傳感器。目前已實現(xiàn)機械、光學和電子觸覺傳感器。

（四）熱感應（溫度）

作為過程控制的一部分或作為安全控制手段，需要進行熱感應。有多種方法的選擇，主要取決于要檢測的溫度。常見的方法：雙金屬條、熱電偶、電阻溫度計或熱敏電阻。對于低水平熱源的系統(tǒng)，可使用紅外熱像儀。

（五）聲音感應（聽覺）

可檢測、區(qū)分不同的聲音。可用于語音識別、口頭命令或識別異常聲音

（如爆炸聲音）。最常見的是傳聲器。在工業(yè)環(huán)境中面臨的問題是背景噪聲，可以調整為僅對某些頻率做出響應，使之區(qū)分不同的噪聲。

傳感技術與智能傳感器的應用正文第三章

傳感器的分類第一節(jié)

敏感元件的分類三、按照敏感元件的感應方式分類

（六）氣體感應（氣味）

對特定氣體敏感的氣體傳感器或煙霧傳感器依賴于傳感器中所含材料的化學變化，會產生物理膨脹或產生熱量來觸發(fā)開關設備。

（七）機器人視覺（瞄準）

視覺是當前機器人感覺反饋研究中最活躍的領域。

機器人視覺是指通過某種相機實時捕獲圖像，并將該圖像轉換為可以由計算機系統(tǒng)分析的形式。這種轉換通常意味著轉換成計算機可以理解的數(shù)字場。圖像捕獲、數(shù)字化和數(shù)據(jù)分析的過程應足夠快，使機器人系統(tǒng)能響應分析的圖像、并在執(zhí)行任務期間采取適當?shù)拇胧?。其用途包括檢測存在、位置和移動，識別不同的組件、樣式和特征。即使是最簡單的視覺技術也需要大量的計算機內存，且需要相當長的處理時間。

傳感技術與智能傳感器的應用正文第三章

傳感器的分類第二節(jié)

傳感器從不同角度分類一、按用途分類

可分為壓力敏和力敏傳感器、位置傳感器、液位傳感器、能耗傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、射線輻射傳感器、熱敏傳感器。二、按工作原理分類

可分為振動傳感器、濕敏傳感器、磁敏傳感器、氣敏傳感器、真空度傳感器、生物傳感器等。三、按輸出信號形式分類

模擬傳感器

將被測量的非電學量轉換成模擬電信號。

數(shù)字傳感器

將被測量的非電學量轉換成數(shù)字輸出信號(包括直接和間接轉換)。

膺數(shù)字傳感器

將被測量的信號量轉換成頻率信號或短周期信號的輸出(包括直接或間接轉換)。

開關傳感器

當一個被測量的信號達到某個特定的閾值時，傳感器相應地輸出一個設定的低電平或高電平信號，控制開關的動作。

傳感技術與智能傳感器的應用正文第三章

傳感器的分類第二節(jié)

傳感器從不同角度分類四、按制造工藝分類

集成傳感器

用標準的生產硅基半導體集成電路的工藝技術制造的。通常還將用于初步處理被測信號的部分電路也集成在同一芯片上。

薄膜傳感器

通過沉積在介質襯底(基板)上的，相應敏感材料的薄膜形成的。使用混合工藝時，同樣可將部分電路制造在此基板上。

厚膜傳感器

利用相應材料的漿料，涂覆在陶瓷基片上制成的，基片通常是Al2O3制成的，后進行熱處理，使厚膜成形。

陶瓷傳感器

采用標準的陶瓷工藝或其某種變種工藝(溶膠、凝膠等)生產。成形的元件在高溫中進行燒結。與厚膜傳感器工藝有許多共同特性，可以認為厚膜工藝是陶瓷工藝的一種變型。

每種工藝技術都有其優(yōu)點和不足。由于研究、開發(fā)和生產所需的資本投入差異及傳感器參數(shù)的穩(wěn)定性不同等原因，應按照實際需求，合理地選擇不同材料和工藝制作的傳感器。

傳感技術與智能傳感器的應用正文第三章

傳感器的分類第二節(jié)

傳感器從不同角度分類五、按測量目的分類

物理型傳感器

利用被測量物質的某些物理性質發(fā)生明顯變化的特性制成的。

化學型傳感器

利用能把化學物質的成分、濃度等化學量轉化成電學量的敏感元件制成的。

生物型傳感器

利用各種生物或生物物質的特性做成的，用以檢測與識別生物體內化學成分的傳感器。六、按構成分類

基本型傳感器

是一種最基本的單個變換裝置。

組合型傳感器

是由不同單個變換裝置組合而構成的傳感器。

應用型傳感器

是基本型傳感器或組合型傳感器與其他機構組合而構成的傳感器。

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傳感器的分類第二節(jié)

傳感器從不同角度分類七、按作用形式分類

按作用形式可分為主動型和被動型傳感器。

主動型傳感器

又分為作用型和反作用型，此種傳感器對被測對象能發(fā)出一定探測信號，能檢測探測信號在被測對象中所產生的變化，或者由探測信號在被測對象中產生某種效應而形成信號。

檢測探測信號變化方式的稱為作用型，檢測產生響應而形成信號方式的稱為反作用型。雷達與無線電頻率范圍探測器是作用型實例，而光聲效應分析裝置與激光分析器是反作用型實例。

被動型傳感器

只是接收被測對象本身產生的信號，如紅外輻射溫度計、紅外攝像裝置等。

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傳感器的分類第三節(jié)

通用傳感器簡介一、電阻式傳感器

電阻式傳感器是將被測量，如位移、形變、力、加速度、濕度、溫度等物理量轉換成電阻值的一種器件。

電阻式傳感器主要有電阻應變式、壓阻式、熱電阻、熱敏、氣敏、濕敏等。

電阻

式

溫

度

傳

感

器

實

物

圖

如

圖3-1所示。圖3-1

電阻式溫度傳感器實物圖

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傳感器的分類第三節(jié)

通用傳感器簡介二、變頻功率傳感器

變頻功率傳感器

通過對輸入的電壓、電流信號進行交流采樣，再將采樣值通過電纜、光纖等傳輸系統(tǒng)與數(shù)字量輸入二次儀表相連，數(shù)字量輸入二次儀表對電壓、電流的采樣值進行運算，可以獲取電壓有效值、電流有效值、基波電壓、基波電流、諧波電壓、諧波電流、有功功率、基波功率、諧波功率等參數(shù)。變頻功率傳感器實物圖見圖3-2所示。圖3-2

變頻功率傳感器實物圖

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通用傳感器簡介三、稱重傳感器

稱重傳感器

是一種將質量信號轉變?yōu)榭蓽y量的電信號輸出裝置，是電子衡器的一個關鍵部件。

其實現(xiàn)質量到電信號轉換的傳感