傳感器知識(shí) 第1章緒論學(xué)習(xí)資料

第1章緒論人類有五大感覺(jué)器官，即眼、耳、鼻、舌、皮膚。通過(guò)這些感覺(jué)器官感知外界信息。機(jī)器系統(tǒng)中，傳感器是各種機(jī)械和電子設(shè)備的感覺(jué)器官。能感知光、色、溫度、壓力、聲音、濕度、氣味及輻射等。傳感器

感覺(jué)，感知

（Sensor、Transducer）1一、人機(jī)系統(tǒng)的機(jī)能對(duì)應(yīng)關(guān)系外界信息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)Sensor、Transducer“機(jī)電五官”2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)境下工作溫度傳感器：-196℃~1800℃壓力傳感器：0.01psi~10000psi精度：0.1%~0.01%可靠度：8~9級(jí)psi為英制壓力單位.

“磅力每平方英寸”（1bf/in2）為1psi=6894.76pa；

3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4例0-1：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)自動(dòng)稱重自動(dòng)稱重分裝計(jì)數(shù)測(cè)定容器中壓力體積自動(dòng)控制容器液位自動(dòng)控制傳輸速度檢測(cè)壓力和壓強(qiáng)進(jìn)料成品設(shè)備推動(dòng)力按比例混合液體半成品在生產(chǎn)線上傳輸52、汽車與傳感器基本：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62.“汽車導(dǎo)航用傳感器”,《傳感器世界》,1997年1期3.“汽車安全系統(tǒng)及其傳感器”,《傳感器世界》,1997年2期參考文獻(xiàn)：1.“汽車安全保障傳感器市場(chǎng)”，《傳感器世界》，2001年1期73、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8智能機(jī)器人：判斷能力視覺(jué)傳感器、觸覺(jué)傳感器足球機(jī)器人迎賓機(jī)器人9《泰坦尼克》中用于水下探測(cè)的“鄧肯”號(hào)機(jī)器人10“不論是誰(shuí)騷擾了法老的安寧，死神之翼將在他的頭上降臨?！眻D坦卡蒙曾經(jīng)是一位年輕有為的法老，卻英年早逝，死后在墓地上留下了可怕的咒語(yǔ)。圖坦卡蒙塑像11小機(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。1993年，德國(guó)考古學(xué)家魯?shù)婪颉じ实抢锟嗽O(shè)計(jì)的機(jī)器人“烏普瓦特2號(hào)”攜帶攝像機(jī)進(jìn)入了這個(gè)神秘通道。被石門(mén)擋住。2002年9月17日，機(jī)器人即將遠(yuǎn)征埃及。由于密室通道的容積很小，所以動(dòng)用了微型機(jī)器人:“金字塔漫游者”。這一類型的機(jī)器人在9·11的搜救中扮演了重要的角色。它有很多特殊的裝置：最小的地面?zhèn)鞲欣走_(dá)、高清晰的攝像頭、可以轉(zhuǎn)向、履帶讓它即使在里面摔了跟頭也可繼續(xù)行走。124、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)、家庭影院家庭自動(dòng)化藍(lán)圖：135、傳感器在醫(yī)療及人體醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用醫(yī)用電子學(xué)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6、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、地磁傳感器監(jiān)控：周圍環(huán)境、內(nèi)部設(shè)備監(jiān)控、本身狀態(tài)147、傳感器與環(huán)境保護(hù)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器15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168、傳感器與遙感技術(shù)飛機(jī)及航天飛行器：近紫外線、可見(jiàn)光、遠(yuǎn)紅外線、微波船舶：超聲波避障微波紅外接收傳感器紅外線分布差異礦藏埋藏地區(qū)地面飛機(jī)可以用超聲波避障嗎？17遙感技術(shù)遙感技術(shù)是20世紀(jì)60年代興起的一種探測(cè)技術(shù)，是根據(jù)電磁波理論，應(yīng)用各種傳感儀器對(duì)遠(yuǎn)距離目標(biāo)所輻射和反射的電磁波信息，進(jìn)行收集、處理，并最后成像，從而對(duì)地面各種景物進(jìn)行探測(cè)和識(shí)別的一種綜合技術(shù)。189、傳感器在軍事技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用“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?、海軍、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)……”19

伊拉克和阿富汗戰(zhàn)場(chǎng)上的接連獲勝。陸軍的官員絲毫不掩飾新型傳感器帶給他們的作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)。

通過(guò)一些遙控或無(wú)人操縱的傳感器,即使在氣候惡劣、地形復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)上,士兵們也不致陷入危險(xiǎn)的境地。

“一些使用聲學(xué)儀、地震儀和影像儀的作戰(zhàn)傳感器,在保護(hù)作戰(zhàn)人員方面取得了很好的效果。”20超光譜傳感器在檢測(cè)和定位偽裝或隱蔽的移動(dòng)目標(biāo)時(shí),表現(xiàn)出極大的發(fā)展?jié)摿ΑＲ蜒兄瞥晒Φ淖钚滦图t外傳感器,重量?jī)H為0.11公斤,而且具有極高的可靠性。這些傳感器使用能量檢測(cè)法,可以定位一公里范圍內(nèi)的目標(biāo)。21無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以協(xié)助實(shí)現(xiàn)有效的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知，滿足作戰(zhàn)力量“知己知彼”的要求。用飛行器將大量微傳感器結(jié)點(diǎn)散布在戰(zhàn)場(chǎng)的廣闊地域，這些結(jié)點(diǎn)自組成網(wǎng)，將戰(zhàn)場(chǎng)信息邊收集、邊傳輸、邊融合，為各參戰(zhàn)單位提供“各取所需”的情報(bào)服務(wù)。機(jī)器昆蟲(chóng)英國(guó)防衛(wèi)公司巨頭BAE系統(tǒng)公司正在研制一種由電子設(shè)備控制的機(jī)器昆蟲(chóng)傳感器，裝有傳感器的機(jī)器昆蟲(chóng)進(jìn)入存在潛在危險(xiǎn)的地區(qū)，如設(shè)有“詭雷”的建筑物或敵方藏身處，通過(guò)電子儀器接收或感知信息，用于偵察工作。

22激光制導(dǎo)武器上世紀(jì)60年代初期，美國(guó)首先研制了激光制導(dǎo)武器。1964年美國(guó)空軍發(fā)布了首個(gè)研制合同，該合同催生了“寶石路”系列激光制導(dǎo)炸彈（LGB）的研制。通過(guò)將自由落體炸彈改裝成精確制導(dǎo)彈藥，可降低美國(guó)和盟國(guó)地面部隊(duì)面臨的風(fēng)險(xiǎn)。2010年3月3日，“寶石路”Ⅱ加強(qiáng)型激光制導(dǎo)炸彈完成了6次飛行試驗(yàn)。該型炸彈改進(jìn)了激光制導(dǎo)組件，激光制導(dǎo)炸彈精度得到了提高。23美國(guó)空軍的機(jī)載激光武器24三、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(méi)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)。253、現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱傳感器既是現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的源頭，又是信息社會(huì)賴以存在和發(fā)展的物質(zhì)與技術(shù)基礎(chǔ)。如果沒(méi)有高度保真和性能可靠的傳感器，沒(méi)有先進(jìn)的傳感器技術(shù)，信息的準(zhǔn)確獲得與精密檢測(cè)就成了一句空話，通訊技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)也就成了無(wú)源之水，無(wú)本之木，現(xiàn)代測(cè)量與自動(dòng)化技術(shù)隨之變成水中之月、鏡中之花。

通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)264、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。20世紀(jì)80年代，面對(duì)美國(guó)、日本日益激烈的競(jìng)爭(zhēng)，西歐國(guó)家制定了一項(xiàng)在尖端科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)開(kāi)展聯(lián)合研究與開(kāi)發(fā)的計(jì)劃，即“尤里卡計(jì)劃”。尤里卡（EURECA）是“歐洲研究協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)”（EuropeanResearchCoordinationAgency）的英文縮寫(xiě)。

27四、傳感器技術(shù)的發(fā)展傳感器性能的改善開(kāi)展基礎(chǔ)理論研究傳感器的集成化傳感器的智能化傳感器的網(wǎng)絡(luò)化傳感器的微型化28傳感器性能的改善差動(dòng)技術(shù)

平均技術(shù)

補(bǔ)償與修正技術(shù)

屏蔽、隔離與干擾抑制

穩(wěn)定性處理

29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開(kāi)展基礎(chǔ)理論研究30傳感器的集成化傳感器的智能化傳感器的網(wǎng)絡(luò)化傳感器的微型化31五、課程特點(diǎn)及要求2、關(guān)于教材參考書(shū)及資料1、課程特