传感器第一章详解.ppt

第一章 传感器的基本概念 ;什么是传感器和传感器技术 为了研究自然现象和制造劳动工具，人类必须了解外界各类信息。; 传感器是获取信息的工具。 是指那些对某一确定的信息具有感受（或响应）与检出功能，并按照一定规律转换成与之对应的有用输出信号的元器件或装置。 传感器（ Transducer 或 Sensor ），俗称探头，有时亦被称为换能器、变送器、变换器或探测器。 传感器技术是关于传感器设计、制造及应用的综合技术。;密封型压力变送器 ;热电阻、热电偶;旋转编码器; 传感器位于系统之首，其作用相当于人的五官，直接敏感外界信息。是信息采集系统的首要部件，是实现现代化测量和自动控制的主要环节，一切科学研究和生产过程要获取的信息，都要通过它转换成便于传输、处理、记录、显示和控制的可用信号。;地位：传感器技术???通信技术、计算机技术并列成为支撑整个现代信息产业的三大支柱。 传感器——感官； 通信——神经； 计算机——大脑。 传感器技术是现代信息产业的源头，又是信息社会赖以存在和发展的物质与技术基础。如果没有先进的传感器技术，那么信息的准确获取就成为一句空话，通信技术和计算机技术就成了无源之水。 “没有传感器技术就没有现代科学技术”的观点现在已为全世界所公认。科学技术越发达，自动化程度越高，对传感器的依赖性就越大。所以国内外都将传感器技术列为重点发展的高技术。 ;传感器应用领域 传感器的应用范围很广，从航天、航空、兵器、船舟、交通、冶金、机械、电子、化工、轻工、能源、环保、煤炭、石油、医疗卫生、生物工程、宇宙开发等领域至农、林、牧、副、渔业，甚至人们日常生活的各个方方面面，几乎无处不使用传感器，无处不需要传感器技术。 也可以说，传感器已几乎应用到各个领域。 ;信息处理;例：化工产品自动生产过程：;2、汽车;3、家用电器、通信及文化用品;4、机器人;智能机器人：判断能力;日本厨师机器人 ;日立新款机器人服务生 ;美国宇航局机器人检修太空设备 ;电影《泰坦尼克》中用于水下探测的“邓肯”号机器人; 2003年9月17日，全球现场直播埃及胡夫金字塔内世界最古老石棺的考古挖掘进程，揭开古埃及金字塔内部结构之谜。; 金字塔密室信道的容积很小，一般人无法进去，所以考古学家们只有动用微型机械人 “金字塔漫游者”，从胡夫金字塔入口处沿着一条向上的信道爬行大约六十四米，来到一间几千年来从未使用过的房间——“皇后墓室”，然后，机械人将沿着墓室内两个秘密信道继续前行，到达一扇带着两个铜把手的石门处，那里曾是十多年前科学家们无奈止步的地方。机械人将用高清晰摄影探头，探究石门背后的秘密。 ;5、医学;7、环境保护、环境监测;8、遥感技术;9、传感器在军事技术领域的应用;传感器定义：传感器是将各种非电量（包括物理量、化学量、生物量等）按一定规律转换成便于处理和传输的另一种物理量（一般为电量）的装置。 ; 如果敏感元件直接输出的是电量，它就同时兼为转换元件，因此，敏感元件和转换元件两者合一的传感器是很多的。例如：压电传感器、热电偶、热敏电阻、光电器件等都是这种形式的传感器。 ;1.敏感元件（预变换器）（Sensing Element）：传感器中能直接感受或响应被测量（非电量）并输出与之成确定关系的其它量（非电量）的部分。 （在完成非电量到电量的变换时，并非所有的非电量都能利用现有手段直接变换为电量，往往是将被测非电量预先变换为另一种易于变换成电量的非电量，然后再变换为电量。能够完成预变换的器件称为敏感元件）。 2.转换元件（Transduction Element）：传感器中能将敏感元件感受或响应到的被测量转换成适于传输或测量的可用输出信号（一般为电信号）的部分。 3.信号调理电路：是能把转换元件输出的电信号转换为便于显示、记录、处理和控制的有用电信号（常用电压、电流、频率）的电路。 类型视转换元件的分类而定，常采用的有电桥电路、放大器、振荡器、阻抗变换、补偿及其它特殊电路，如高阻抗输入电路、脉冲调宽电路等。 4.辅助电路：通常指电源，即交、直流供电系统。 ;举例1：测量压力的电位器式压力传感器 ;举例2：应变式压力传感器是由弹性膜片和电阻应变片组成。其中弹性膜片就是敏感元件，它能将压力转换成弹性膜片的应变（形变）；弹性膜片的应变施加在电阻应变片上，使应变片也产生应变（形变），应变量转换成电阻的变化量，电阻应变片就是转换元件。 ;传感器分类 ;★;其它分类：;传感器技术的特点;3.技术复杂、工艺要求高