傳感器與檢測(cè)技術(shù)第二版胡向東著第一章 概述

1、第一章 概述(i sh)下頁(yè)返回1.1.1 本課程的性質(zhì)(xngzh)和地位性質(zhì)：綜合性科學(xué)（物理學(xué)、電工電子、自動(dòng)控制等）；信息技術(shù)三大支柱之一；實(shí)踐性強(qiáng)、發(fā)展快必修課 重要的專業(yè)基礎(chǔ)課 考試課 46 學(xué)時(shí)（理論課 38 學(xué)時(shí) 實(shí)驗(yàn) 8 學(xué)時(shí)）2. 地位：自動(dòng)控制系統(tǒng)的入口； 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各項(xiàng)性能指標(biāo)（靜、動(dòng)態(tài)）的重要保證；衡量自動(dòng)化水平的重要標(biāo)志；學(xué)習(xí)后續(xù)課程（自動(dòng)化儀表及過(guò)程控制等）的基礎(chǔ)。1.1 課程簡(jiǎn)介共二十五頁(yè)1.1.2 本課程內(nèi)容體系結(jié)構(gòu)下頁(yè)上頁(yè)返回共二十五頁(yè)1.1.3 本課程(kchng)的要求一、要求1. 掌握各類(lèi)傳感器的基本原理、主要性能及特點(diǎn)；2. 結(jié)合實(shí)際，學(xué)會(huì)各類(lèi)傳感器的

2、合理選擇與應(yīng)用；3. 了解傳感器的發(fā)展動(dòng)態(tài)；4. 對(duì)信號(hào)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路（測(cè)量電路）具有一定(ydng)的分析和設(shè)計(jì)能力；5. 對(duì)實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)的技術(shù)問(wèn)題具有一定的處理能力。二、學(xué)習(xí)方法1. 重視實(shí)驗(yàn)，側(cè)重實(shí)際應(yīng)用；2. 注重歸納、總結(jié)，學(xué)會(huì)類(lèi)比分析的學(xué)習(xí)方法。下頁(yè)上頁(yè)返回共二十五頁(yè)三、參考資料 （一）參考書(shū)目： 1. 傳感器基礎(chǔ) 趙玉剛 邱東主編 北大出版社 2006.8 2. 傳感器與檢測(cè)(jin c)技術(shù) 陳杰、黃鴻編 高等教育出版社 2002.8 3. 傳感檢原理及應(yīng)用 程德福、林君等編 機(jī)械工業(yè)出版社 2013.1 4. 傳感器原理及應(yīng)用 王化祥 張淑英編 天津大學(xué)出版社 2002.3

3、5. 自動(dòng)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù) 梁森等編 機(jī)械工業(yè)出版社 2013.1下頁(yè)上頁(yè)返回共二十五頁(yè) （二）中文核心期刊 儀表技術(shù)與傳感器 沈陽(yáng)儀器儀表工藝研究所 自動(dòng)化儀表 機(jī)械工業(yè)部上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所 電測(cè)與儀表 哈爾濱市(h r bn sh)電工儀表研究所 儀器儀表學(xué)報(bào) 中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì) 中國(guó)測(cè)試 中國(guó)測(cè)試技術(shù)研究院 （三） 相關(guān)(xinggun)網(wǎng)站 1. 中國(guó)傳感器 http：/ 2. 傳感器世界 http：/ 3. 儀表技術(shù)與傳感器 http：/ 4. 自動(dòng)化網(wǎng) http:/ 下頁(yè)上頁(yè)返回共二十五頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)返回1.2 傳感器的定義(dngy)與組成 1. 定義（ GB 7665-87）：

4、傳感器是能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出(shch)信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。 “A sensor is a device that receives a stimulus and responds with an electrical signal”共二十五頁(yè) 敏感元件指?jìng)鞲衅髦兄苯痈惺鼙粶y(cè)量的部分； 轉(zhuǎn)換(zhunhun)元件指?jìng)鞲衅髂軐⒚舾性敵鲛D(zhuǎn)換(zhunhun)為適于傳輸和測(cè)量的電信號(hào)部分； 有的二者合二為一，有的轉(zhuǎn)換元件不止一個(gè)。圖11 氣壓(qy)傳感器1 殼體2 膜盒（敏感元件）3 線圈（轉(zhuǎn)換元件）4 鐵芯5 轉(zhuǎn)換電路下頁(yè)上頁(yè)返回共二十五

5、頁(yè) 英文為“sensor”，相似裝置亦有不同提法。 傳感器首先是一種測(cè)量器件或裝置，它的作用體現(xiàn)在測(cè)量上。 定義中所謂“可用輸出信號(hào)”是指便于傳輸、轉(zhuǎn)換及處理的信號(hào)，主要包括氣、光和電等信號(hào)，而“規(guī)定的測(cè)量量”一般是指非電量信號(hào)。 傳感器的輸入和輸出信號(hào)應(yīng)該具有明確的對(duì)應(yīng)關(guān)系(gun x)，并且應(yīng)保證一定的精度。說(shuō)明(shumng)：下頁(yè)上頁(yè)返回共二十五頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)返回2. 傳感器的組成(z chn)信號(hào)調(diào)理電路：常見(jiàn)(chn jin)有放大器、電橋、振蕩器、電荷放大器等作用：把來(lái)自傳感器的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換和放大（將各種電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓、電流或頻率等）；進(jìn)行信號(hào)處理（濾波、線性化、補(bǔ)償、調(diào)制與解調(diào)、

6、運(yùn)算、數(shù)字化等）共二十五頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)返回1.3. 傳感器的分類(lèi)(fn li)共二十五頁(yè) (1)壓力； (2) 力/荷重；(3) 位移（厚度）；(4) 力矩； (5) 角度； (6) 角速度（轉(zhuǎn)速）； (7) 速度； (8) 加速度； (9) 角/加速度； (10) 傾斜角； (11) 編碼器； (12) 振動(dòng)； (13) 氣體/煙霧；(14) 溫度； (15) 熱能； (16) 濕度(shd)； (17) 水份； (18) 露點(diǎn)； (19) 液位； (20) 料位； (21) 流量； (22) 流速；(23) 風(fēng)速； (24)電流； (25) 電壓； (26) 電功率； (27) 電頻率； (2

7、8)接近開(kāi)關(guān)； (29)磁性開(kāi)關(guān)；(30) 光電開(kāi)關(guān)； (31)pH值；(32) 電阻率；(33) 電導(dǎo)率；(34) 水溶氧；(35) 生物；(36) 紅外線；(37) 紫外線；(38) 光纖；(39)離子；(40) 激光； (41) 超聲波；(42) 聲音/噪聲； (43)觸覺(jué)； (44) 圖像/顏色； (45) 密度/粘度； (46) 混濁度 下頁(yè)上頁(yè)返回常用(chn yn)傳感器：共二十五頁(yè)煙霧傳感器亮度傳感器紅外人體探測(cè)器下頁(yè)上頁(yè)返回共二十五頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)返回1.4 傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 開(kāi)展基礎(chǔ)理論研究；應(yīng)用新技術(shù)改進(jìn)(gijn)性能；開(kāi)發(fā)新材料與新工藝；實(shí)現(xiàn)集成化、網(wǎng)絡(luò)化與智能化。 具

8、體方向： 小型化、 集成化及多功能化（微電子加工(ji gng)技術(shù)、微機(jī)械加工(ji gng)技術(shù)、 納米技術(shù)等）； 智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化； 低功耗； 新型傳感器（利用新材料：化學(xué)、生物、仿生、航空航天傳感器等）； 多點(diǎn)檢測(cè)、特殊檢測(cè)； 多傳感器信息融合技術(shù)； 廣泛應(yīng)用補(bǔ)償技術(shù)、抗干擾技術(shù)、穩(wěn)定性技術(shù)等。共二十五頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)返回 應(yīng)用領(lǐng)域 廣泛應(yīng)用于軍事國(guó)防、航空航天、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生、家用電器(ji yn din q)、資源開(kāi)發(fā)、生命科學(xué)等領(lǐng)域，應(yīng)用前景廣闊。共二十五頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)返回1、工業(yè)(gngy)自動(dòng)化中的應(yīng)用 a) 機(jī)械手、機(jī)器人中的傳感器 轉(zhuǎn)動(dòng)/移動(dòng)(ydng)位置傳感器、力傳

9、感器、視覺(jué)傳感器、聽(tīng)覺(jué)傳感器、接近距離傳感器、觸覺(jué)傳感器、熱覺(jué)傳感器、嗅覺(jué)傳感器。 在各種自動(dòng)控制系統(tǒng)中，測(cè)試環(huán)節(jié)起著系統(tǒng)感官的作用，是其重要組成部分。機(jī)械手裝配模型機(jī)器狗共二十五頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)返回b) 物流管理(gunl) 超聲波測(cè)距傳感器、判斷建筑物內(nèi)人和物所在位置；紅外線色彩傳感器運(yùn)動(dòng)軌跡(guj)和AGV小車(chē)位置識(shí)別；條形碼傳感器，貨品識(shí)別。AGV模型共二十五頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)返回c) 生產(chǎn)(shngchn)加工過(guò)程監(jiān)測(cè) 切削力傳感器，加工噪聲傳感器，超聲波測(cè)距傳感器、紅外接近(jijn)開(kāi)關(guān)傳感器等。共二十五頁(yè)2、流程(lichng)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控 在電力、冶金、石化、化工等流程工業(yè)中，生產(chǎn)線

10、上設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)關(guān)系到整個(gè)生產(chǎn)線流程。通常建立24小時(shí)(xiosh)在線監(jiān)控系統(tǒng)。 石化企業(yè)輸油管道、儲(chǔ)油罐等壓力容器的破損和泄露檢測(cè)。下頁(yè)上頁(yè)返回共二十五頁(yè)3、產(chǎn)品質(zhì)量(chn pn zh lin)監(jiān)測(cè) 在汽車(chē)、機(jī)床等設(shè)備，電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)等零部件出廠時(shí)，必須(bx)對(duì)其性能質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量和出廠檢驗(yàn)。 圖示為汽車(chē)出廠檢驗(yàn)原理框圖，測(cè)量參數(shù)包括潤(rùn)滑油溫度、冷卻水溫度、燃油壓力及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等。通過(guò)對(duì)抽樣汽車(chē)的測(cè)試，工程師可以了解產(chǎn)品質(zhì)量。汽車(chē)扭距測(cè)量機(jī)床加工精度測(cè)量下頁(yè)上頁(yè)返回共二十五頁(yè)4、樓宇自動(dòng)化 為使建筑物成為安全、健康(jinkng)、舒適、溫馨的生活、工作環(huán)境，并能保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和管理的

11、智能化。在樓宇中應(yīng)用了許多測(cè)試技術(shù)，如闖入監(jiān)測(cè)、空氣監(jiān)測(cè)、溫度監(jiān)測(cè)、電梯運(yùn)行狀況。 圖示為某公司樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)分為：電源管理、安全監(jiān)測(cè)、照明控制、空調(diào)控制、停車(chē)管理、水/廢水管理和電梯監(jiān)控。煙霧傳感器亮度傳感器紅外人體探測(cè)器下頁(yè)上頁(yè)返回共二十五頁(yè)5、家庭(jitng)與辦公自動(dòng)化 在家電產(chǎn)品(chnpn)和辦公自動(dòng)化產(chǎn)品(chnpn)設(shè)計(jì)中，人們大量的應(yīng)用了傳感器和測(cè)試技術(shù)來(lái)提高產(chǎn)品(chnpn)性能和質(zhì)量。全自動(dòng)洗衣機(jī)中的傳感器：衣物重量傳感器，衣質(zhì)傳感器，水溫傳感器，水質(zhì)傳感器，透光率光傳感器(洗凈度) 液位傳感器，電阻傳感器(衣物烘干檢測(cè))。指紋傳感器透光率傳感器溫濕度傳感器溫度傳感器下頁(yè)上頁(yè)返回共二十五頁(yè)鼠標(biāo):光電位移傳感器攝象頭:CCD傳感器聲位筆:超聲波傳感器麥克風(fēng):電容傳聲器聲卡:A/D卡 + D/A卡軟驅(qū)(run q):速度,位置伺服6、PC機(jī)中的應(yīng)用(yngyng)下頁(yè)上頁(yè)返回共二十五頁(yè)7、其他(qt)應(yīng)用航天農(nóng)業(yè)交通醫(yī)學(xué)下頁(yè)上頁(yè)返回共二十五頁(yè) 傳感器市場(chǎng)(shchng)結(jié)構(gòu) 上頁(yè)返回共二十五頁(yè)內(nèi)容摘要第一章 概述。第一章 概述。返回。1.1.1 本課程的性質(zhì)和地位。必修課 重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。1.1 課程簡(jiǎn)介。4. 對(duì)信號(hào)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路（測(cè)量電路）具有一定的分析和設(shè)計(jì)能力。5. 對(duì)實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)的技術(shù)問(wèn)題具有一定的處理能力。3. 傳感檢原