1-传感器论述.ppt

1. 传 感 器 概 论 注：1. KPxxx 表示知识点及其编号 2.IKPxxx表示重点知识点及其编号 3.DP表示难点 1.1 传感器及其在科学技术发展中的重要性 1.1.1 传感器的作用与地位 1.传感器处于研究对象与测试系统的接口位置，即检测与控制系统之首。 1.1 传感器及其在科学技术发展中的重要性 2. 计算机与传感器的关系 1.1 传感器及其在科学技术发展中的重要性 1.1.2 传感器技术是信息技术的基础与支柱 现代信息技术的基础是信息采集（传感器技术）、信息传输（通信技术）与信息处理（计算机技术）。 传感器在信息采集系统中处于前端，它的性能将会影响整个系统的工作状态与质量。 1.1 传感器及其在科学技术发展中的重要性 1.1.3 科学技术的发展与传感器有密切关系 传感器广泛用在各个学科领域，如工业自动化、农业现代化、军事工程、航天技术、机器人技术、资源探测、海洋开发、环境监测、安全保卫、医疗诊断、家用电器等领域。 传感器发展水平，会对其它学科发展产生制约作用。科学技术上的每一个发现与进步，都离不开传感器与检测技术的保证。 1.1 传感器及其在科学技术发展中的重要性 1.科学技术的研究方法与数学模型 宇宙万物都是以其运动状态存在的，它们各自不同的运动状态，可用其运动方程（数学模型）来描述，即： 1.1 传感器及其在科学技术发展中的重要性 2. 数学模型的定义及工程建模步骤 数学模型是所研究系统（对象）的某种特征的本质的表达式，即用数学公式（函数式、代数方程、微分方程、微积分方程、差分方程等）来描述（表示、模拟）所研究的客观对象或系统在某一方面的存在规律，称为数学模型。 1.1 传感器及其在科学技术发展中的重要性 3. 数据资料与传感器 由建立数学模型的步骤可知，首先要获得实验数据资料，但准确地获得数据资料是一件很困难的事情。 若要求得某一数据的真值L0，则必须先测得一组数据li(i=1,2,3,…,n)每一次测得的数据与真值之差为 1.1 传感器及其在科学技术发展中的重要性 所以真值为： 1.1 传感器及其在科学技术发展中的重要性 可见，每一次测量数据的真值等于n次测量数据的算术平均值，其条件是测量次数（n）为无穷大，这样多的实验次数人工很难做到，必须用传感器自动完成。 4. 控制事物规律与传感器 控制事物的规律是：按照给定的规律（数学模型）和预订的参数，进行自动控制，达到预期效果。控制框图为： 1.1 传感器及其在科学技术发展中的重要性 由图可知，要控制的非电量-传感器-电量与反馈量比较得差值 Δx=x-xβ 当Δx=0时达到xβ=x，完成控制。 可见，被控非电量变为电量x和输出非电量变为电量y都是通过传感器完成的。 1.2 传感器的组成与分类 1.2.1 传感器的定义 IKP002 1.根据国国家标准(GB7665.87），传感器是： 能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号 （一般为电信号）的器件或装置。 2.别名：换能器、变换器、变送器、探测器 3.英文名：transducer、sensor 4.功能：感知+采集+转换+传输+处理信息 5.用途：能够取代甚至超出人的“五官”，具有视觉、听觉、触觉、嗅觉或味觉等。 1.2 传感器的组成与分类 6.Sensor和Transducer和的关系 （1）两个词都广泛地用在测量系统的描述中。美国人用SENSOR较多，欧洲人用transducer较多。 （2）二者也有细微区别。在Chambers Twentieth Century中，二者定义如下： Sensor：A device that detects a change in a physical stimulus and turns it into a signal which can be measured or recorded. Transducer:A device that transfers power from one system to another in the same or in different form. 1.2 传感器的组成与分类 （3）通常使用sensor时仅指sensing element自身，而transducer则指sensing element + associated circuitry. （4）比如：a thermistor是一个sensor，而thermister加上测量电桥则是一个transducer。 （5）实际使用时二者的区别也并不是很严格。 7.传感器一般把被测量（物理量、化学量、生物量等）转