傳感器緒論精選

1、現(xiàn)代傳感與檢測技術門 洪讀研的目的碩士研究生3年簡介科學研究簡述什么是科學精神？質(zhì)疑白天與黑夜手機、雷電、加油站900-1800MHz中醫(yī)轉(zhuǎn)基因科學的方法科研訓練第1章 緒論百萬年蒙昧，人類學會用各種手勢和呼喊來交流信息；數(shù)萬年游牧，人類能用結繩記事等來存儲信息；幾千年農(nóng)耕，人類在完善語言的基礎上創(chuàng)造了文字，寫于甲骨、竹簡和絲綢上；數(shù)百年工商，人類發(fā)明了紙張、印刷術和無線電。 1.1 檢測技術的發(fā)展歷史 檢測技術的早期實踐 人類在很早期就發(fā)明了測量器具?？梢钥甲C的最早的計時器具是“水鐘”，水鐘在中國叫作“刻漏”，也叫“漏壺”。在中國歷史博物館中收藏有一套元代延佑三年（1316年）漏壺，這套銅漏

2、壺由日壺、月壺、星壺和受水壺4部分組成。在受水壺中央立一銅尺，上刻十二時辰，銅尺前插一木浮箭，下為浮舟，隨著受水壺中水位的升高，舟浮箭升，以銅尺刻度測定時間。公元120年張衡研制出表演天象的漏水轉(zhuǎn)渾天儀漏水轉(zhuǎn)渾天儀是有明確歷史記載的世界上第一架用水力發(fā)動的天文儀器。在球的外表面上刻有二十八星宿和其它恒星。在球面上還有地平圈和子午圈另外還有黃道圈和赤道圈，互成24度的交角。在赤道和黃道上，各列有二十四節(jié)氣成一渾象。用漏壺滴出來的水的力量帶動齒輪，齒輪帶動渾象繞軸旋轉(zhuǎn)，一天一周，與天球同步轉(zhuǎn)動。這樣，就可以準確地表示天象的變化，人在屋子里觀看儀器，就可以知道某星正從東方升起，某星已到中天，某星就要

3、從西方落下。公元235年馬鈞研制出能自動指示方向的指南車 公元132年張衡研制出自動測量地震的候風地動儀測控技術的形成和發(fā)展當人類活動的領域越過感覺器官極限的時候，測量技術就成了一切事業(yè)取得成功的前提。科學技術的發(fā)展首先取決于測量儀器儀表技術的進展。1. 第一次科技革命1718世紀，測控技術初見端倪。歐洲的一些物理學家開始利用電流與磁場作用力的原理制成簡單的檢流計，利用光學透鏡制成望遠鏡，從而奠定了電學和光學儀器的基礎。1609年，著名的意大利科學家伽利略第一次用自制望遠鏡觀測星球，從此人類踏上了探索宇宙的征程。2.第二次科技革命19世紀初電磁學領域的一系列發(fā)現(xiàn)，引發(fā)了第二次科技革命。由于發(fā)明

4、了測量電流的儀表，才使電磁學的研究迅速走上正軌，獲得了一個又一個重大的發(fā)現(xiàn)。電磁學領域的許多發(fā)明，如電報、電話、發(fā)電機等在實際中得到了廣泛的應用，促進了電氣時代的來臨。同時，其他各種用于測量和觀察的儀器也不斷涌現(xiàn)。德國制造的精密一等經(jīng)緯儀（使用于1891年以前）3.第三次科技革命20世紀20年代，以機電產(chǎn)品為典型代表的機械制造業(yè)開始產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。產(chǎn)品大批量生產(chǎn)的特點是循環(huán)動作和流水作業(yè)，要求在加工生產(chǎn)的每個階段自動檢測工件的位置、尺寸、形狀、姿態(tài)或性能等，要求對加工過程及零部件裝配、運送、包裝、儲存等作業(yè)按程序自動進行操作，同時還要解決不同加工機械間的傳動控制問題。另一方面，以石油為原料的化學工

5、業(yè)興起。以石油化工為典型代表的液態(tài)和氣態(tài)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程開始規(guī)?；＿@類生產(chǎn)過程大都是連續(xù)的化學反應過程，工藝條件常常具有高溫、高壓、腐蝕等特點，要求對工藝參數(shù)進行在線測量和自動控制，需要大量的測控儀表。1913年美國建成最早的汽車裝配流水線1926年美國建成第一條汽車自動生產(chǎn)線 1952年美國研制出第一臺數(shù)控機床 1954年美國發(fā)明家德沃研制成功世界第一臺工業(yè)機器人樣機，并同時申請具有記憶和重復操作功能的機器人專利。1969年，美國通用汽車公司用21臺工業(yè)機器人組成了焊接轎車車身的自動生產(chǎn)線。1970年代，美國研制出具有視覺、觸覺和行走能力并具有識別和一定理解能力的智能機器人。第一臺工業(yè)機器人

6、樣機現(xiàn)代自動化工廠生產(chǎn)線（國產(chǎn)）奇瑞、長安汽車沖壓生產(chǎn)線長春汽車焊接生產(chǎn)線現(xiàn)代高速大型數(shù)控中心（沈陽第一機床廠）2005年我國成功發(fā)射載人飛船（神舟6號） 1981年美國“哥倫比亞”號航天飛機首次發(fā)射成功采松果機器人挖樹根機器人檢測及控制技術的發(fā)展面越來越寬闊嫁接機器人采摘機器人壁面清洗機器人擦玻璃機器人飛機清洗機器人汽車加油機器人家用清潔機器人高壓輸電線維修（遙操作）機器人醫(yī)用機器人中國骨科機器人系統(tǒng)國產(chǎn)反恐機器人火星探測機器人 微型機器人（仿生）機器魚仿人機器人足球機器人拾球機器人 進入21世紀，一大批當代最新技術成果，如納米級的精密機械研究成果、分子層次的現(xiàn)代化學研究成果、基因?qū)哟蔚纳?/p>

7、學研究成果，以及高精密超性能特種功能材料研究成果和全球網(wǎng)絡技術推廣應用成果等競相問世，使得儀器儀表領域發(fā)生了根本性的變革，促進了高科技化、智能化的新型儀器儀表時代的來臨。1.2 測控技術的應用1.2.1 測控技術在冶金工業(yè)中的應用1.2.2 測控技術在電力工業(yè)中的應用1.2.3 測控技術在煤炭工業(yè)中的應用1.2.4 測控技術在石油工業(yè)中的應用1.2.5 測控技術在化學工業(yè)中的應用1.2.6 測控技術在機械工業(yè)中的應用1.2.7 測控技術在航空航天業(yè)中的應用1.2.8 測控技術在軍事裝備中的應用1.2.9 測控技術在醫(yī)藥醫(yī)療業(yè)中的應用1.2.10 測控技術在農(nóng)業(yè)中的應用1.2.11 測控技術在大

8、眾生活中的應用除了衛(wèi)星測控等非常專業(yè)的領域外，日常生活中較少聽到“測控”這個名詞。更多聽到的是這個設備(工藝)是“自動化的”或“自動控制的”。上述功能的本質(zhì)都是測控技術。測控技術不僅應用于現(xiàn)代生產(chǎn)、科學研究、航空航天，也越來越多地應用于現(xiàn)代生活中。 *家庭： 全自動照相機、洗衣機、電飯煲 *建筑： 自動門禁、自動監(jiān)控系統(tǒng)*交通： 自動控制紅綠燈 *銀行： 自動取款機ATM發(fā)電廠電力控制室1.2.1 測控技術在電力工業(yè)中的應用電力工業(yè)是轉(zhuǎn)化能源的工業(yè)，它把一次能源轉(zhuǎn)化成通用性強、效率高的二次能源。無論是火力發(fā)電、水力發(fā)電、核電、地熱發(fā)電、風力發(fā)電或者太陽能發(fā)電，其發(fā)電過程都離不開測控技術。例如火

9、力發(fā)電就利用煤炭、石油、天然氣或沼氣等燃料燃燒時產(chǎn)生的熱能來加熱水，使水變成高溫、高壓水蒸氣，來推動發(fā)電機轉(zhuǎn)換成電能。煉鐵高爐冶金生產(chǎn)工藝從采礦、選礦開始，然后把選得的精礦燒結或制成球團，經(jīng)高爐練成生鐵，再由轉(zhuǎn)爐、平爐或電爐煉成鋼、鑄成鋼錠后，經(jīng)各式軋機軋成板材、管材、型材和線材等。冶金生產(chǎn)過程工序復雜，設備多種多樣，環(huán)境條件惡劣，工藝要求特別。如冶煉溫度超過1600，線材軋機出口速度達50m/s。沒有先進的測控技術，則不能保證質(zhì)量、保證安全、節(jié)約能源、降低成本。1.2.2 測控技術在冶金工業(yè)中的應用煤炭是地下資源，也是人類生活的重要能源。現(xiàn)代化的采煤作業(yè)不論是煤層勘探、露天開采、還是井工開采

10、，都離不開測控技術的支持。煤礦安全生產(chǎn)一直是我國煤炭業(yè)的突出問題，礦井通風與安全檢測儀器儀表尤為重要。此外，煤炭的轉(zhuǎn)化加工業(yè)如煤氣廠、煤化工廠更是離不開自動控制系統(tǒng)。1.2.3 測控技術在煤炭工業(yè)中的應用焦化加工過程及產(chǎn)品石油工業(yè)包括油田氣田開發(fā)、采油采氣、油氣集輸、煉油等工藝。無論是采油采氣還是油氣集輸和煉油都需要測控技術的支持。從原油生產(chǎn)出各種石油產(chǎn)品一般須經(jīng)過多個物理及化學的煉油過程。煉油生產(chǎn)是連續(xù)過程，多為高溫、高壓、易燃、易爆的操作環(huán)境，對工藝參數(shù)要求嚴格，必須由自動控制系統(tǒng)完成。測控的大量參數(shù)是溫度、壓力、流量、液位、成分等參數(shù)。1.2.4 測控技術在石油工業(yè)中的應用煉油廠生產(chǎn)裝置

11、化學工業(yè)是將各種原料經(jīng)過化學過程和物理過程而生成各種化工產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)，它包括了合成氨及化肥、酸堿及無機鹽、基本有機原料、合成纖維，合成橡膠及橡膠制品、合成樹脂及塑料、油漆及顏料、染料及中間體、溶劑及助劑、化學農(nóng)藥、化學試劑、感光材料及各種新型材料等，有一定批量生產(chǎn)的化工產(chǎn)品超過一萬種以上。因此，化工行業(yè)工藝設備復雜多樣，多為高溫、高壓、易燃、易爆的操作環(huán)境，對工藝參數(shù)要求嚴格，必須由自動控制系統(tǒng)完成。1.2.5 測控技術在化學工業(yè)中的應用合成氨生產(chǎn)設備化工控制使用的儀表種類繁多，溫度測量使用的儀表有熱電偶、熱電阻等；流量測量使用的儀表有差壓式流量計、渦街流量計、電磁流量計、超聲波流量計和質(zhì)量流量

12、計等；液位測量使用的儀表有差壓液位計、浮筒液位計、雷達液位計和超聲波液位計等；還有許多與產(chǎn)品質(zhì)量相關的物性如濃度、酸度、濕度、密度、濁度、熱值以及各種混合氣體組分等測量儀表?；S的控制室汽車自動焊接生產(chǎn)線機械工業(yè)是制造機械設備和工具的行業(yè)，生產(chǎn)的特點是產(chǎn)品批量大，自動化程度高，主要生產(chǎn)過程包括熱加工（如鑄造、鍛造、焊接、熱處理等）冷加工（如車、銑、刨、磨等）、裝配、調(diào)校等。生產(chǎn)中的許多參數(shù)信息需要通過檢測來提供，生產(chǎn)中出現(xiàn)的各種故障要通過檢測去發(fā)現(xiàn)和防止，沒有可靠的檢測手段就沒有高效率和高質(zhì)量。1.2.6 測控技術在機械工業(yè)中的應用在自動機械加工過程中，要求隨時將位移、位置、速度、加速度、力

13、、溫度、濕度等各種參數(shù)檢測出來，以輔助機械實現(xiàn)精確的操作加工?，F(xiàn)代機械加工中對檢測有很高的要求，檢測儀表能自動檢測產(chǎn)品質(zhì)量，檢測過程無需人工參與，對檢測的質(zhì)量數(shù)據(jù)能夠自動進行評價、分析，并將結果反饋到加工控制系統(tǒng)。質(zhì)量檢測的主要對象是機械零件，主要檢測內(nèi)容：零件表面的尺寸、形狀和位置誤差、零件表面的粗糙度、零件材質(zhì)（如表面硬度、夾砂缺陷）等。數(shù)控機床1.2.7 測控技術在航空航天業(yè)中的應用航空指的是在地球周圍稠密大氣層內(nèi)的航行活動；航空飛行器有氣球、飛艇、飛機等。航空儀表相當于飛機的耳目、大腦和神經(jīng)系統(tǒng)，用來測量、計算飛機的飛行參數(shù)、調(diào)整飛機的運動狀態(tài)，對保障飛機飛行安全、改善飛行性能起著重要

14、作用。飛機駕駛艙內(nèi)的儀表盤是顯示和控制飛行狀態(tài)的核心，航空儀表測量的數(shù)據(jù)主要有：（1）飛行高度和飛行速度的測量（2）飛機狀態(tài)和方向測量（3）過載測量：（4）發(fā)動機狀態(tài)參數(shù)測量：（5）加速度測量：空中客車A380飛機駕駛艙航天指的是超出大氣層的近地空間、行星際空間、行星附近以及恒星際空間的航行活動。航天測控技術是對飛行中的運載火箭及航天器進行跟蹤測量、監(jiān)視和控制的技術。為了保證火箭正常飛行和航天器在軌道上正常工作，除了火箭和航天器上載有測控設備外，還必須在地面建立測控(包括通信)系統(tǒng)，地面測控系統(tǒng)由分布全球各地的測控站及測量船組成。西安衛(wèi)星測控中心軍事裝備是運用軍事技術研制的作戰(zhàn)武器系統(tǒng)，是軍事

15、技術的具體成果。隨著科學技術的迅猛發(fā)展，世界軍事裝備正經(jīng)歷從工業(yè)化戰(zhàn)爭軍事裝備向信息化戰(zhàn)爭軍事裝備的更新?lián)Q代。霹靂12空空導彈是中國研制的第四代先進中距攔射空空導彈，采用主動雷達制導，主動式雷達導引頭發(fā)射照射目標的電磁波并接收從目標反射的回波。導引頭內(nèi)的跟蹤裝置根據(jù)回波信號使導引頭跟蹤目標，同時這個回波信號還形成控制導彈的信號，通過自動駕駛儀控制導彈飛向目標。1.2.8 測控技術在軍事裝備中的應用中國霹靂12中距空空導彈中國于2000年10月開始發(fā)射“北斗”定位衛(wèi)星，如今中國人民解放軍已經(jīng)擁有一整套獨立、先進的定位和制導工具來引導其導彈，如“北斗”導航系統(tǒng)和“望遠”號導彈衛(wèi)星跟蹤測量船。中國北

16、斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是重要的空間基礎設施，可提供高精度的定位、測速和授時服務，中國計劃在2015年形成覆蓋全球的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。目前，外層空間軍事裝備的主體是軍用衛(wèi)星，總量已達2000多顆。其種類有偵察、通信、導航、預警、測地、氣象衛(wèi)星等等。 在醫(yī)藥醫(yī)療業(yè)中，測控技術主要應用在藥品的生產(chǎn)過程控制和醫(yī)學儀器的研制生產(chǎn)，為診病、治病提供物理手段。隨著基礎醫(yī)學研究的深入和高新技術及電子計算機在實驗方法學的應用，使藥品生產(chǎn)工藝越來越先進、醫(yī)學儀器不斷出新。1.2.9 測控技術在醫(yī)藥醫(yī)療業(yè)中的應用 藥片壓片機藥片生產(chǎn)過程自動化監(jiān)控和檢驗系統(tǒng)對藥片壓制時的壓力大小、藥片重量、硬度、直徑和密度等參數(shù)進行檢測控制

17、，并對藥片的有效藥物成分進行分析。 農(nóng)業(yè)自動化意味著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的電子化、儀表化和計算機控制化，而不僅僅是機械化（如拖拉機、收割機、插秧機等）和電氣化（小水電站、電力灌溉等）。農(nóng)業(yè)自動化主要包括耕耘、栽培、收割、運輸、排灌、作物環(huán)境的自動控制和最優(yōu)管理。1.2.10 測控技術在農(nóng)業(yè)中的應用植物自動嫁接機智能溫室控制系統(tǒng)隨著科學技術的發(fā)展、生活水平的提高，大眾生活用品越來越自動化、智能化，這都測控技術的功勞。最常見的家用電器如音響、電視機、熱水器、空調(diào)機、微波爐、電飯煲、洗衣機、冰箱、照相機等都含有測控技術的應用。另外，大眾的居住房屋、生活環(huán)境、交通工具等更是需要測控技術的支持。1.2.11 測控技

18、術在大眾生活中的應用智能家居系統(tǒng)汽車傳感器環(huán)境監(jiān)測本課程內(nèi)容第1章 概述 傳感與檢測技術概述第2章 傳感器基礎知識 傳感器參數(shù) 傳感器定標第3章 物理量傳感器 溫度、壓力、流量、液位第4章 微機電系統(tǒng)(MEMS) 機械量、MEMS第5章 化學量傳感器 液體傳感器、氣體傳感器第6章 生物傳感器第7章 光纖傳感器第8章 圖像傳感器第9章納米傳感器第10章超聲傳感器第11章光電傳感器第12章仿生傳感器第13章智能傳感器第14章微流控芯片第15章物聯(lián)網(wǎng)第16章現(xiàn)場總線第17章傳感器信息融合第18章虛擬儀器與軟測量第19章總結、復習考試 1.3 傳感器定義 傳感器的定義， 英文：transducer /

19、 sensor國家標準GB7665-87對傳感器sensor定義： “能感受規(guī)定的被測量件并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。 “從一個系統(tǒng)接受功率，通常以另一種形式將功率送到第二個系統(tǒng)中的器件”。根據(jù)這個定義，傳感器的作用是將一種能量轉(zhuǎn)換成另一種能量形式，所以不少學者也用“換能器Transducer”來稱謂“傳感器Sensor”。9/18/2022傳感器的用量現(xiàn)代傳感器既是高科技的結晶，又在高科技中起舉足重輕的作用。 傳感器及儀表大致用量:美國阿波羅登月飛行器: 3200臺一個電站: 5000臺;一個鋼廠: 20000臺大型石油化工廠: 6000臺一部汽車: 30至100個一架飛機: 3600個傳感器及儀表世界市場年需求量:電力系統(tǒng): 140萬件化工系統(tǒng):80萬件 鋼鐵系統(tǒng):130萬件能源管理與爐窯控制: