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传感器原理及应用PPT课件_图文

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教材 《传感器原理及应用》 黄贤武 郑筱霞 编箸 电子科技大学出版社 参考书 ? 《传感器原理、设计与应用》 (第三版) 刘迎春 叶湘滨 编箸 国防科技大学出版社 ? 《传感器原理与应用技术》 刘爱华,满宝元编著 人民邮电出版社,2006年 第一章 基本概念 §1-1 传感器的定义与组成 §1-2 传感器的特性 §1-3 传感器的误差及信噪比 第一章 基本概念 §1-1 传感器的定义与组成 §1-2 传感器的特性 §1-3 传感器的误差及信噪比 §1-1 传感器的定义与组成 ? 传感器的定义 ? 传感器的分类 ? 被测量与能量变换 一、传感器的定义 1、定义 ? 所谓传感器是来自“感觉”一词 传感器技术属现代高新技术(电五官) ? 根据GB7665-87,【传感器】(Transducer/ Sensor)的定义为: 能感受规定的被测量并按一定规律转换成 可用信号输出的器件或装置,通常由敏感元件 和转换元件组成。 ? 我国往往把“传感器”和“敏感元件”等同使 用 传感器的定义 2、传感器的组成 ? 敏感元件(Sensing element) 直接感受或响应被测量的部分。有时 也将敏感元件称为传感器。 ? 转换元件(Transduction element) 能将敏感元件感受或响应的被测量转 换成适于传输或测量的电信号部分。 传感器的定义 3、传感器的特征参数 ? 被测量 传感器输入量,是传感器命名和分 类的重要依据。 ? 输出量 含有原始信号,且为便于接收与处 理的信号形式。 传感器的定义 4、传感器的应用 从被检测对象中获取原始信号 (1)用于自动检测系统 传感器的定义 4、传感器的应用-续 (2)用于测控系统 自动检测与自动控制系统 ? 在电力、冶金、石化、化工等流程工业中,生产线上 设备运行状态关系到整个生产线流程。通常建立24小 时在线监测系统。 石化企业输油管道、储油罐等压力容器的 破损和泄露检测 在汽车、机床、电机、发动机等产品出厂 时,必须对其性能质量检测 ? 图示为汽车出厂检验原理框图,测量参数包括 润滑油温度、冷却水温度、燃油压力及发动机 转速等。通过对抽样汽车的测试,工程师可以 了解产品质量。 ? 汽车扭距测量 量 机床加工精度测 汽车与传感器 高级轿车需要用传感器对温度、压力、位置、距离、转 速、加速度、湿度、电磁、光电、振动等进行实时准确 的测量,一般需要30~1 00种传感器。 传感器与家用电器 自动电饭锅、吸尘器、空调器、电子热水器、风干器、电熨斗、电 风扇、洗衣机、洗碗机、照相机、电冰箱、电视机、录像机、家庭 影院等。 传感器在机器人上的应用 ? 机械手、机器人中的 传感器: ? 转动/移动位置传感器、 力传感器、视觉传感 器、听觉传感器、接 近距离传感器、触觉 传感器、热觉传感器、 嗅觉传感器。 ? 密歇根大学的机械手装配模型 机器人服务员 AGV自动送货车 香港理工AGV模型 传感器在生物医学上的应用 ? 对人体的健康状况进行 ? 诊断需要进行多种生理 ? 参数的测量。 ? 国内已经成功地开 ? 发出了用于测量近红外 ? 组织血氧参数的检测仪 ? 器。人类基因组计划的研 究也大大促进了对酶、免 疫、微生物、细胞、DNA、 RNA、蛋白质、嗅觉、味觉 和体液组份以及血气、血 压、血流量、脉搏等传感 器的研究。 医学 传感器与航空及航天 航天 ? 飞行器:控制在预定轨 道上 ? 陀螺仪、阳光传感器、 星光传感器、地磁传感 器 传感器与环境保护 ? 保护环境和生态平衡,实现可持续发展,必须 进行大气监测和江河湖海水质检测,需要大量 用于污水流量、PH值、电导、浊度、COD、BOD、 TP、TN、矿物油、氰化物、氨氮、总氮、总磷、 金属离子浓度特别是重金属离子浓度以及风向、 风速、温度、湿度、工业粉尘、烟尘、烟气、 SO2、NO、O3、CO等参数测量的传感器,这些 传感器中大多数亟待开发。 烟尘浊度测量 传感器与遥感技术 飞机及航天飞行器:近紫外线、可见光、远红外线、微波 船舶:超声波传感器 微波 地面 红外接收传感器 红外线分布差异 矿藏埋藏地区 二、传感器的分类 1、按传感器输入量(用途)分类 生产厂家往往按输入量分类,以向 户提供基本的使用信息。 如:位移传感器、速度传感器、加 速度传感器、力传感器、压力传感器、 流速传感器、温度传感器、光强传感 器、湿度传感器、粘度传感器、浓度 传感器、…。 传感器的分类 2、按传感器工作机理分类 此种分类方法能表示输入变量和输出 变之间的关系。 传感器的分类 2、按传感器工作机理分类-续1 (1)物性型传感器 是利用某些功能材料本身所具有的内 在特性及效应把被测量直接转换为电量 的传感器。如:各种压电晶体传感器。 (2)结构型传感器 是以结构(如形状、尺寸)为基础, 利用某些物理规律实现把被测量转换为 电量。如:气隙型电感式传感器。 传感器的分类 2、按传感器工作机理分类-续2 (3)化学传感器 是利用化学反应的原理,把无机和有 机化学物质的成分、浓度等转换为电信 号的传感器。如:离子选择性电极。 (4)生物传感器 是一种利用生物活性物质选择性的识别 和测定生物化学物质的传感器。近年来 发展很快。 传感器的分类 3、按信息能量变换方式分类 在传感器内部,信息的传递与变换伴随着能量 的流动。 (1)能量变换型:传感器从被测对象中获取能量, 用于直接输出。如:热电偶、光电池、压电式、 电磁感应式、固体电解质气敏传感器等。 (2)能量控制型:传感器从被测对象中获取能量, 用于控制激励源,故又称有源型传感器。如: 电阻式、电感式、电容式、霍尔式、…。 三、被测量与能量变换 1、示容变量和示强变量 (1)示容变量或称为流通变量、扩展量 (Extensive) 示容变量是与空间分布成比例的量


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