傳感器技術(shù)應(yīng)用緒論中英對照

1、傳感器技術(shù)應(yīng)用緒論中英對照Tips for this class 課程注意事項(xiàng)課程注意事項(xiàng)nPrerequisite 課程必備條件課程必備條件Wide range of knowledge in Physics, Mechanics, Electronics, Machinery, Optics, etc. 物理、力學(xué)、電子學(xué)、機(jī)械、光學(xué)等物理、力學(xué)、電子學(xué)、機(jī)械、光學(xué)等等廣泛的知識等廣泛的知識 Good attitude & some devotion 好的學(xué)習(xí)態(tài)度好的學(xué)習(xí)態(tài)度 + + 一些投入一些投入nSome rules of this class 本課的一些規(guī)定本課的一些規(guī)定R

2、ules of absence 缺課的規(guī)定缺課的規(guī)定allow 1 absence w/ prior notice 允許事先請假缺課一次允許事先請假缺課一次Rules of homework 家庭作業(yè)的規(guī)定家庭作業(yè)的規(guī)定homework is due in class a week from the assignment 家庭作業(yè)布置一周后在課堂上提交家庭作業(yè)布置一周后在課堂上提交 Rules of class interaction 課堂互動課堂互動please raise your hand, speak loud and clear in English or Chinese 請先舉手，

3、然后用英文或中文大聲回答請先舉手，然后用英文或中文大聲回答Chapter0: Preface 緒論緒論1.2傳感器的作用和重要性Functions and importance of sensor0.10.20.30.4傳感器的定義和組成Definition and composition of sensor傳感器的分類和要求Classification and requirement of sensor傳感器開發(fā)的新趨勢New trend and direction of sensor R&DChapter0: Preface 緒論緒論身體與機(jī)器人的對應(yīng)關(guān)系身體與機(jī)器人的對應(yīng)關(guān)系傳感

4、器是獲取自然領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段傳感器是獲取自然領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段The functions of sensor 傳感器的作用傳感器的作用n傳感器實(shí)際上是一種功能塊(function module)，其作用是將來自外界的各種信號轉(zhuǎn)換成電信號(electric signal)。n傳感器所檢測的信號近來顯著地增加，因而其品種也極其繁多。為了對各種各樣的信號進(jìn)行檢測、控制，就必須獲得盡量簡單易于處理的信號，這樣的要求只有電信號能夠滿足。電信號能較容易地進(jìn)行放大(amplify)、反饋(feedback)、濾波(filter)、微分(differentiate)、 存貯(store)、遠(yuǎn)

5、距離操作(remote control)等。The importance of sensor 傳感器的重要性傳感器的重要性n作為人腦(human brain)的一種模仿(imitation) ，電子計算機(jī)的發(fā)展極為迅速，可是起感覺模仿作用的傳感器卻發(fā)展很慢，因而如果不進(jìn)行傳感器的開發(fā)，現(xiàn)在的電子計算機(jī)將不能適應(yīng)實(shí)際需要?，F(xiàn)代社會要求傳感器(sensor)、電子計算機(jī)(computer)和執(zhí)行器(activator)三者都能相互協(xié)調(diào)才行。n這樣，傳感器就成了現(xiàn)代科學(xué)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)(central nerve system)，它日益受到人們的普遍重視，這已成為現(xiàn)代傳感器技術(shù)的必然趨勢。The ap

6、plications of sensor 傳感器的應(yīng)用傳感器的應(yīng)用n傳感器技術(shù)在工業(yè)自動化(Industrial automation)、軍事國防(Military defense)和以宇宙探索(Space exploration)、海洋開發(fā)(Ocean exploitation)為代表的尖端科學(xué)與工程等重要領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。n同時，它正以自己的巨大潛力，向著與人們生活密切相關(guān)的方面滲透；生物工程(Bio-engineering)、醫(yī)療衛(wèi)生(Medical care)、環(huán)境保護(hù)(Environmental protection)、安全防范(Security enforcement)、家用電器(H

7、ousehold appliances)、網(wǎng)絡(luò)家居(Network housing)等方面的傳感器已層出不窮，并在日新月異地發(fā)展。The definition of sensor 傳感器的定義傳感器的定義廣義定義：能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換廣義定義：能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件成可用輸出信號的器件(device)或裝置或裝置(apparatus)。 狹義定義：將外界的輸入信號變換為電信號的一類元件狹義定義：將外界的輸入信號變換為電信號的一類元件(element)。傳感器來自外界的信號來自外界的信號電信號電信號The definition of sens

8、or 傳感器的定義傳感器的定義傳感器是一種以一定的精確度(accuracy)把被測量轉(zhuǎn)換為與之有確定對應(yīng)關(guān)系的、便于應(yīng)用的某種物理量(physical quantity)的測量裝置。其包含以下下幾個方面的意思：n傳感器是測量裝置，能完成檢測(test)任務(wù)n它的輸入量是某一被測量，可能是物理量(physical quantity)，也可能是化學(xué)量(chemical quantity)、生物量(biological quantity)等n輸出量是某種物理量，這種量要便于傳輸(transport)、轉(zhuǎn)換(transform)、處理(process)、顯示(display)等，這種量可以是氣(gas

9、)、光(light)、電(electricity)，但主要是電量。輸入輸出有對應(yīng)關(guān)系(correspondence)，且應(yīng)有一定的精確度(accuracy)。The composition of sensor 傳感器的組成傳感器的組成電量電量被測量被測量 敏感元件敏感元件轉(zhuǎn)化元件轉(zhuǎn)化元件轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路注：有的書上不包括虛線后部分傳感器一般由敏感元件(Sensing element)、轉(zhuǎn)換元件(Transducing element)、轉(zhuǎn)換電路(Transforming circuit)三部分組成：有些傳感器很簡單，僅由一個敏感元件（兼作轉(zhuǎn)換元件）組成，它感受被測量時直接輸出電量。如熱電偶(t

10、hermocouple)。有些傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，沒有轉(zhuǎn)換電路。有些傳感器，轉(zhuǎn)換元件不止一個，要經(jīng)過若干次(multiple)轉(zhuǎn)換。The classification of sensor 傳感器的分類傳感器的分類傳感器種類繁多，目前常用的分類有兩種： n以被測量來分以被測量來分(based on measurements)n以傳感器的原理來分以傳感器的原理來分(based on principles)被測量類別被 測 量熱工量Quantity of thermal engineering 溫度 temperature、熱量 quantity of heat、比熱specific

11、heat、壓力 pressure、壓差 differential pressure、真空度 vacuum degree、流量 volume of flow、流速 velocity of flow、風(fēng)速 air speed機(jī)械量Quantity of mechanical engineering位移displacement（線linear位移、角angular位移）、尺寸size、形狀shape；力force、力矩torque、應(yīng)力stress、重量weight、質(zhì)量mass、轉(zhuǎn)速speed of rotation、線速度linear velocity；振動幅度amplitude of vibr

12、ation、頻率frequency、加速度acceleration、噪聲noice按被測量來分類按被測量來分類The classification of sensor 傳感器的分類傳感器的分類按被測量來分類按被測量來分類被測量類別被 測 量物性和成分量Physical properties & compositions 氣體化學(xué)成分chemical composition of gas、液體化學(xué)成分chemical composition of liquid；酸堿度（PH值）、鹽度salinity、濃度concentration、粘度viscocity、密度density、比重prop

13、ortion狀態(tài)量 Quantity of state顏色color、透明度clarity、磨損量amount of wear、材料內(nèi)部裂縫或缺陷internal fracture or defect of material、氣體泄漏air leak、表面質(zhì)量surface qualityThe classification of sensor 傳感器的分類傳感器的分類按傳感器原理來分類按傳感器原理來分類電阻式resistive，光電式photoelectric（紅外式infrared、光導(dǎo)纖維式optical fiber），電感式inductive，諧振式resonant，電容式capaci

14、tive，霍爾式hall（磁式magnetic），阻抗式impedance（電渦流式eddy current），超聲式ultrasonic，磁電式electromagnetic，同位素式isotopic，熱電式electrothermic，電化學(xué)式electrochemical，壓電式piezoelectric，微波式microwaveThe purpose of classification 分類的目的分類的目的n了解各類傳感器的工作原理(principles)、主要性能(performance)及其特點(diǎn)(characteristics)、應(yīng)用(applications)。n合理地選擇和使用

15、傳感器。n了解常用傳感器的工程設(shè)計方法(engineering design methods)和掌握常用傳感器的試驗(yàn)研究方法(experiment and studying approaches)。n了解傳感器地發(fā)展方向(directions of future development)等。Requirements of sensors 傳感器的要求傳感器的要求n足夠的容量足夠的容量(sufficient capacity)傳感器的工作范圍或量程(range)足夠大，具有一定的過載能力(overload capacity)。n靈敏度高，精度適當(dāng)靈敏度高，精度適當(dāng)(high sensitivit

16、y and appropriate accuracy)即要求其輸出信號與被測信號成確定的關(guān)系（通常為線性），且比值要大；傳感器的靜態(tài)響應(yīng)static response與動態(tài)響應(yīng)的準(zhǔn)確度能滿足要求。 n響應(yīng)速度快響應(yīng)速度快(fast response)，工作穩(wěn)定，工作穩(wěn)定(stable performance)，可，可靠性好靠性好(good reliability)n使用性和適應(yīng)性強(qiáng)使用性和適應(yīng)性強(qiáng)(easy to use and easy to adapt)體積小，重量輕，動作能量小，對被測對象的狀態(tài)影響??；內(nèi)部噪聲小而又不易受外界干擾的影響；其輸出盡量采用通用或標(biāo)準(zhǔn)形式，以便與系統(tǒng)對接。n使

17、用經(jīng)濟(jì)使用經(jīng)濟(jì)(economic to use)成本低，壽命長，且便于使用、維修和校準(zhǔn)(calibrate)。New trends of sensor R&D傳感器開發(fā)的新趨勢傳感器開發(fā)的新趨勢傳感器需求的新動向傳感器需求的新動向社會需求(social demand)是傳感器技術(shù)發(fā)展的強(qiáng)大動力(driving force)。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，特別是微電子(micro-electronics)技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)(IT)的飛速發(fā)展，以及“電腦”的普及，傳感器在新的技術(shù)革命中的地位和作用將更為突出，一股競相開發(fā)和應(yīng)用傳感器的熱潮已在世界范圍內(nèi)掀起。New trends of sensor R&a

18、mp;D傳感器開發(fā)的新趨勢傳感器開發(fā)的新趨勢“電五官”落后于“電腦”的現(xiàn)狀，已成為微型計算機(jī)(micro-computer)進(jìn)一步開發(fā)和應(yīng)用的一大障礙(obstacle)許多有競爭力的(competitive)新產(chǎn)品開發(fā)和卓有成效的(effective)技術(shù)改造，都離不開傳感器傳感器的應(yīng)用直接帶來了明顯的經(jīng)濟(jì)效益(economic benefits)和社會效益(social benefits)傳感器普及于社會各個領(lǐng)域，將造成良好的市場前景(prospect of marketing)New trends of sensor R&D傳感器開發(fā)的新趨勢傳感器開發(fā)的新趨勢傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域和需

19、求量傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域和需求量New trends of sensor R&D傳感器開發(fā)的新趨勢傳感器開發(fā)的新趨勢傳感器的發(fā)展趨勢，大致分為如下四個方面：發(fā)現(xiàn)新效應(yīng)(new effects)，開發(fā)新材料(new materials)、新功能(new functions)。集成化(integrated)，多功能化(multi-functional)，微型化(miniaturized)。數(shù)字化，智能化，網(wǎng)絡(luò)化-智能傳感器(intelligent sensors)向未開發(fā)的領(lǐng)域挑戰(zhàn)生物傳感器(Bio-sensors)。New trends for sensor R&D傳感器開發(fā)的新趨勢

20、傳感器開發(fā)的新趨勢發(fā)現(xiàn)新效應(yīng)，開發(fā)新材料、新功能新效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)是新敏感材料開發(fā)的重要途徑(important channel)，而新的敏感材料的開發(fā)是新型傳感器問世的重要基礎(chǔ)(key foundation)。探索(explore)已知材料的新功能與開發(fā)新功能材料對研制新型傳感器來說同樣重要。New trends for sensor R&D傳感器開發(fā)的新趨勢傳感器開發(fā)的新趨勢集成化，多功能化，微型化積極應(yīng)用半導(dǎo)體(semiconductor)集成電路(integrate circuit - IC)技術(shù)及其開發(fā)思想將多個或多種傳感器集成制造在同一個芯片(chip)上。微米/納米技術(shù)(Mic

21、ro/Nano technology)的問世和微機(jī)械加工技術(shù)的出現(xiàn)為微型傳感器(Micro-transducer)的研制鋪平了道路。New trends for sensor R&D傳感器開發(fā)的新趨勢傳感器開發(fā)的新趨勢數(shù)字化，智能化，網(wǎng)絡(luò)化同一般傳感器相比，智能式傳感器有以下幾個顯著特點(diǎn)：精度高 high precision穩(wěn)定、可靠性好 stable and reliable檢測與處理方便 easy to test and process功能廣 wide range of functions性價比高 good performance price ratio New trends fo

22、r sensor R&D傳感器開發(fā)的新趨勢傳感器開發(fā)的新趨勢從構(gòu)成上看，智能式傳感器是一個典型的以微處理器(micro-processor)為核心的計算機(jī)檢測系統(tǒng)(detection system) 。New trends for sensor R&D傳感器開發(fā)的新趨勢傳感器開發(fā)的新趨勢智能傳感器精度高 ： 由于智能式傳感器具有信息處理的功能，因此通過軟件不僅可以修正各種確定性系統(tǒng)誤差(known system error)(如傳感器輸入輸出的非線性誤差、溫度誤差、零點(diǎn)誤差、正反行程誤差等)，而且還可以適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)償(compensate)隨機(jī)誤差(random error) ，降低噪聲，從而使傳感器的精度大大提高。穩(wěn)定、可靠性好： 它具有自診斷self diagnosis、自校正self correction和數(shù)據(jù)存儲data storage功能，對于智能結(jié)構(gòu)系統(tǒng)還有自適應(yīng)功能self adaption。New trends for sensor R&D傳感器開發(fā)的新趨勢傳感器開發(fā)的新趨勢檢測與處理方便： 智能傳感器不僅具有一定的可編程