传感器技术应用基础讲稿PPT文档格式.ppt
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1.1.什么是传感器什么是传感器眼(视觉)眼(视觉)眼(视觉)眼(视觉)耳(听觉)耳(听觉)耳(听觉)耳(听觉)鼻(嗅觉)鼻(嗅觉)鼻(嗅觉)鼻(嗅觉)皮肤(触觉)皮肤(触觉)皮肤(触觉)皮肤(触觉)舌(味觉)舌(味觉)舌(味觉)舌(味觉)感知外界信息感知外界信息感知外界信息感知外界信息大脑大脑大脑大脑肌体肌体肌体肌体p人体系统和机器系统比较人体系统和机器系统比较人体系统和机器系统比较人体系统和机器系统比较人的体力和脑力劳动通过感觉器官接收外界信号,将这些人的体力和脑力劳动通过感觉器官接收外界信号,将这些信号传送给大脑,大脑把这些信号分析处理传递给肌体。
信号传送给大脑,大脑把这些信号分析处理传递给肌体。
如果用机器完成这一过程,计算机相当人的大脑,执行机如果用机器完成这一过程,计算机相当人的大脑,执行机构相当人的肌体,传感器相当于人的五官和皮肤。
构相当人的肌体,传感器相当于人的五官和皮肤。
传感器好比人体感官的延长,因之又称为传感器好比人体感官的延长,因之又称为“电五官电五官”。
传感器传感器外外界界信信息息感感官官大大脑脑肌肌体体计算机计算机执行机构执行机构传感器与“五官”的类比测控系统测控系统人人电脑电脑大脑大脑味觉传感器味觉传感器舌头舌头视觉传感器视觉传感器眼睛眼睛听觉传感器听觉传感器耳朵耳朵触觉传感器触觉传感器四肢四肢嗅觉传感器嗅觉传感器鼻子鼻子电电五五官官五五官官p从从从从广广广广义义义义的的的的角角角角度度度度来来来来说说说说,信信信信号号号号检检检检出出出出器器器器件件件件和和和和信号处理部分总称为信号处理部分总称为信号处理部分总称为信号处理部分总称为传感器传感器传感器传感器。
测酒仪测酒仪指纹仪指纹仪2.2.传感器技术的作用和地位传感器技术的作用和地位p构成现代信息技术的三大支柱是:
构成现代信息技术的三大支柱是:
n传感器技术传感器技术(信息采集);
(信息采集);
n通信技术通信技术(信息传输);
(信息传输);
n计算机技术计算机技术(信息处理);
(信息处理);
它们在信息系统中分别起到它们在信息系统中分别起到它们在信息系统中分别起到它们在信息系统中分别起到“感官感官感官感官”、“神经神经神经神经”和和和和“大脑大脑大脑大脑”的作用。
的作用。
p在利用信息的过程中首先要解决获取准确可靠的在利用信息的过程中首先要解决获取准确可靠的在利用信息的过程中首先要解决获取准确可靠的在利用信息的过程中首先要解决获取准确可靠的信息,而传感器是获取信息的主要途径和手段。
信息,而传感器是获取信息的主要途径和手段。
p目目前前传传感感器器技技术术已已经经在在越越来来越越多多的的领领域域得得到到应应用用,传传感感器器对对检检测测和和自自动动化化技技术术所所起起的的作作用用远远比比家家用用电电器器所所起起到到的的作作用用大大的的多多。
(FMS、CIMS、无人驾驶汽车、大型发电机组监测、过程控制等)p传传感感器器广广泛泛用用于于工工业业、农农业业、商商业业、交交通通、环环境境监监测测、医医疗疗诊诊断断、军军事事领领域域(目标跟踪、导弹制导、自动探测、通信指挥系统等)、航航空空航航天天(卫星测控、海洋探测)、现现代代办办公公设设备备、智智能能楼楼宇宇、生生物物工工程程、环环境境保保护护、安安全全防防范范和和家家用电器等领域。
用电器等领域。
是构建现代信息系统的重要组成部分。
p现现代代工工业业生生产产尤尤其其是是自自动动化化生生产产过过程程中中,需需要要用用各各种种传传感感器器监监视视和和控控制制生生产产过过程程的的各各个个参参数数,传传感感器器是是自自动动控控制制系系统统的的关关键键基基础础器器件件,直直接接影影响响到到自自动动化化技技术术的水平。
的水平。
p工业生产工业生产p机器人机器人机器人机器人视觉视觉视觉视觉:
平面、立体平面、立体平面、立体平面、立体非非非非视视视视觉觉觉觉:
触触触触觉觉觉觉、热觉、力觉、热觉、力觉、热觉、力觉、热觉、力觉、接近觉、接近觉、接近觉、接近觉、智能玩具智能玩具阿富汗参加反恐作战的阿富汗参加反恐作战的“赫耳赫耳墨斯墨斯”价值价值44万美元,可携带万美元,可携带22架摄像机,发挥了很好作用。
架摄像机,发挥了很好作用。
p军事领域军事领域军事领域军事领域高性能武器平台的基础高性能武器平台的基础精确打击精确打击p医疗诊断医疗诊断医疗诊断医疗诊断pp家用电器家用电器家用电器家用电器液化气烟雾报警器液化气烟雾报警器液化气烟雾报警器液化气烟雾报警器智能洗衣机智能洗衣机智能洗衣机智能洗衣机遥控器遥控器遥控器遥控器p智能楼宇智能楼宇智能楼宇智能楼宇DDCDDCDDCDDC给排水系统给排水系统给排水系统给排水系统泵系统泵系统泵系统泵系统锅炉系统锅炉系统锅炉系统锅炉系统环境控制环境控制环境控制环境控制电力监测电力监测电力监测电力监测能量计费能量计费能量计费能量计费消防系统消防系统消防系统消防系统保安系统保安系统保安系统保安系统照明系统照明系统照明系统照明系统供暖通风供暖通风供暖通风供暖通风空气调节空气调节空气调节空气调节p门禁系统门禁系统门禁系统门禁系统门禁系统打破了人们几百年来用钥匙开锁的传统门禁系统打破了人们几百年来用钥匙开锁的传统门禁系统打破了人们几百年来用钥匙开锁的传统门禁系统打破了人们几百年来用钥匙开锁的传统指纹门禁指纹门禁指纹门禁指纹门禁射频卡门禁射频卡门禁p湿度测量湿度测量湿度测量湿度测量纺纺织织品品精确的烟草烘干烟草烘干木材烘干木材烘干芯片生产要求最高的湿度稳定性芯片生产要求最高的湿度稳定性纸纸品品专为您的需求所设计的专为您的需求所设计的湿度传感器湿度传感器NOXNO+NO2dustsootH2SH2OHCC-totalCO2COO2HCNHClHFNH3SO2烟气测量烟气测量火灾探测火灾探测波数/cm-1时间/min吸光度/A木块加热木块加热CO2光谱瀑布图光谱瀑布图木块加热木块加热CO和和CO2浓度浓度变化变化t/min波数/cm-1时间/min吸光度/A木块加热木块加热CO光谱瀑布图光谱瀑布图常德大火常德大火p传感器具有以下作用和功能传感器具有以下作用和功能(11)测量与数据采集测量与数据采集(22)检测与控制检测与控制(33)诊断与监测诊断与监测(44)辅助观测仪器辅助观测仪器(55)资源探测资源探测(66)环境保护环境保护(77)医疗卫生医疗卫生(88)家用电器家用电器传感器已渗透到宇宙开发、海洋探测、军事国防、传感器已渗透到宇宙开发、海洋探测、军事国防、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、商环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、商检质检、甚至文物保护等等极其广泛的领域。
可以检质检、甚至文物保护等等极其广泛的领域。
可以毫不夸张地说:
几乎每个现代化项目,以至各种复毫不夸张地说:
几乎每个现代化项目,以至各种复杂工程系统,都离不开各种各样的传感器。
杂工程系统,都离不开各种各样的传感器。
由此可见,传感器技术在发展经济、推动社会进步由此可见,传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用,是十分明显的。
世界各国十分重方面的重要作用,是十分明显的。
世界各国十分重视这一领域的发展。
视这一领域的发展。
3.3.传感器的定义、组成和分类方法传感器的定义、组成和分类方法3.13.1传感器定义传感器定义p广义:
广义:
传传感感器器是是一一种种能能把把特特定定的的信信息息(物物理理、化化学学、生生物物)按按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。
一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。
p狭义:
狭义:
能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。
p国家标准(国家标准(GB7665GB76658787)对传感器(对传感器(Sensor/transducerSensor/transducer)定义是:
)定义是:
能能够够感感受受规规定定的的被被测测量量并并按按照照一一定定规规律律转转换换成成可可用用输输出出信号的器件和装置。
信号的器件和装置。
p以上定义表明传感器有以下含义以上定义表明传感器有以下含义以上定义表明传感器有以下含义以上定义表明传感器有以下含义:
nn能按一定规律将被测量转换成电信号输出;
能按一定规律将被测量转换成电信号输出;
nn传感器的输出与输入之间存在确定的关系传感器的输出与输入之间存在确定的关系传感器的输出与输入之间存在确定的关系传感器的输出与输入之间存在确定的关系;
p按使用的场合不同又称为按使用的场合不同又称为按使用的场合不同又称为按使用的场合不同又称为:
变换器、换能器、探测器。
3.23.2传感器的组成传感器的组成传感器由传感器由传感器由传感器由敏感元件、转换元件、基本电路敏感元件、转换元件、基本电路敏感元件、转换元件、基本电路敏感元件、转换元件、基本电路三部分组成:
三部分组成:
敏感元件敏感元件敏感元件敏感元件感受被测量感受被测量感受被测量感受被测量;
转换元件转换元件转换元件转换元件将响应的被测量转换成电参量将响应的被测量转换成电参量将响应的被测量转换成电参量将响应的被测量转换成电参量;
基本电路基本电路基本电路基本电路把电参量接入电路转换成电量把电参量接入电路转换成电量把电参量接入电路转换成电量把电参量接入电路转换成电量;
p核心部分是转换元件核心部分是转换元件核心部分是转换元件核心部分是转换元件,决定传感器的工作原理。
决定传感器的工作原理。
敏感元件敏感元件敏感元件敏感元件转换元件转换元件转换元件转换元件基本电路基本电路基本电路基本电路电量输出电量输出电量输出电量输出被测量被测量被测量被测量电参量电参量电参量电参量元件式传感器组成框图:
元件式传感器组成框图:
被测量被测量转换元件转换元件电参量电参量pp敏感元件敏感元件敏感元件敏感元件敏感元件是指传感器中能直接感受被测量的部分敏感元件是指传感器中能直接感受被测量的部分敏感元件是指传感器中能直接感受被测量的部分敏感元件是指传感器中能直接感受被测量的部分pp转换元件转换元件转换元件转换元件转换元件是指传感器中能将敏感元件的输出量转换为适于转换元件是指传感器中能将敏感元件的输出量转换为适于转换元件是指传感器中能将敏感元件的输出量转换为适于转换元件是指传感器中能将敏感元件的输出量转换为适于传输和测量的电信号部分传输和测量
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