學(xué)習(xí)單元一工程機(jī)械傳感器基本知識(shí)剖析

學(xué)習(xí)單元一工程機(jī)械傳感器基本知識(shí)剖析學(xué)習(xí)單元一.工程機(jī)械傳感器基本知識(shí)（1）

《工程機(jī)械傳感器》課程主講人：易磊工程機(jī)械傳感器的引入人通過五官（視、聽、嗅、味、觸）接受外界的信息，經(jīng)過大腦的思維（信息處理），作出相應(yīng)的動(dòng)作。而用計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化裝置來代替人的勞動(dòng)，則可以說電子計(jì)算機(jī)相當(dāng)于人的大腦（一般俗稱電腦），而傳感器則相當(dāng)于人的五官部分（“電五官”）。身體與機(jī)器人的對(duì)應(yīng)關(guān)系傳感器是獲取自然領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。傳感器的定義和組成1.2工程機(jī)械傳感器概述傳感器的作用和重要性12傳感器的分類及要求3傳感器開發(fā)的新趨勢(shì)

4工程機(jī)械傳感器概述一、傳感器的作用傳感器實(shí)際上是一種功能塊，其作用是將來自外界的各種信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。第一節(jié)傳感器的作用和重要性工程機(jī)械傳感器概述傳感器所檢測(cè)的信號(hào)顯著地增加，因而其品種也極其繁多。為了對(duì)各種各樣的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)、控制，就必須獲得盡量簡(jiǎn)單易于處理的信號(hào)，這樣的要求只有電信號(hào)能夠滿足。電信號(hào)能較容易地進(jìn)行放大、反饋、濾波、微分、存貯、遠(yuǎn)距離操作等。工程機(jī)械傳感器概述總結(jié)：因此作為一種功能塊地傳感器可狹義的定義味：“將外界的輸入信號(hào)變換為電信號(hào)的一類元件?！比缦聢D所示：傳感器來自外界的信號(hào)電信號(hào)工程機(jī)械傳感器概述二、傳感器的重要性作為人腦的一種模擬的電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展極為迅速，可是起五種感覺模擬作用的傳感器卻發(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(jì)算機(jī)將不能適應(yīng)實(shí)際需要。現(xiàn)代社會(huì)要求傳感器、電子計(jì)算機(jī)和執(zhí)行器三者都能相互協(xié)調(diào)才行。這樣，傳感器就成了現(xiàn)代科學(xué)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，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(shì)。工程機(jī)械傳感器概述三、傳感器的應(yīng)用：傳感器技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化、軍事國(guó)防和以宇宙開發(fā)、海洋開發(fā)為代表的尖端科學(xué)與工程等重要領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。同時(shí)，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、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)、安全防范、家用電器、網(wǎng)絡(luò)家居等方面的傳感器已層出不窮，并在日新月異地發(fā)展。工程機(jī)械傳感器概述一、傳感器的定義定義：

能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。

第二節(jié)傳感器的定義和組成工程機(jī)械傳感器概述傳感器是一種以一定的精確度把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的、便于應(yīng)用的某種物理量的測(cè)量裝置。其包含一下幾個(gè)方面的意思：傳感器是測(cè)量裝置，能完成檢測(cè)任務(wù)它的輸入量是某一被測(cè)量，可能是物理量，也可能是化學(xué)量、生物量等工程機(jī)械傳感器概述輸出量是某種物理量，這種量要便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理、顯示等，這種量可以是氣、光、電，但主要是電量。輸入輸出有對(duì)應(yīng)關(guān)系，且應(yīng)有一定的精確度。工程機(jī)械傳感器概述二、傳感器的組成傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路三部分組成：

電路被測(cè)量

敏感元件轉(zhuǎn)化元件轉(zhuǎn)換電路注：有的書上不包括虛線后部分工程機(jī)械傳感器概述敏感元件（Sensitiveelement）：直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的某一物理量的元件。轉(zhuǎn)換元件（Transductionelement）：以敏感元件的輸出為輸入，把輸入轉(zhuǎn)換成電路參數(shù)。轉(zhuǎn)換電路（Transductioncircuit）：將轉(zhuǎn)換電路參數(shù)接入轉(zhuǎn)換電路，便可轉(zhuǎn)換成電量輸出。工程機(jī)械傳感器概述有些傳感器很簡(jiǎn)單，僅由一個(gè)敏感元件（兼作轉(zhuǎn)換元件）組成，它感受被測(cè)量時(shí)直接輸出電量。如熱電偶。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(gè)，要經(jīng)過若干次轉(zhuǎn)換。工程機(jī)械傳感器概述一、傳感器的分類傳感器種類繁多，目前常用的分類有兩種：以被測(cè)量來分以傳感器的原理來分第三節(jié)傳感器的分類及要求工程機(jī)械傳感器概述被測(cè)量類別被

測(cè)

量熱工量

溫度、熱量、比熱；壓力、壓差、真空度；流量、流速、風(fēng)速機(jī)械量

位移（線位移、角位移），尺寸、形狀；力、力矩、應(yīng)力；重量、質(zhì)量；轉(zhuǎn)速、線速度；振動(dòng)幅度、頻率、加速度、噪聲按被測(cè)量來分類工程機(jī)械傳感器概述被測(cè)量類別被

測(cè)

量物性和成分量氣體化學(xué)成分、液體化學(xué)成分；酸堿度（PH值）、鹽度、濃度、粘度；密度、比重狀態(tài)量

顏色、透明度、磨損量、材料內(nèi)部裂縫或缺陷、氣體泄漏、表面質(zhì)量工程機(jī)械傳感器概述電阻式，光電式（紅外式、光導(dǎo)纖維式），電感式，諧振式，電容式，霍爾式（磁式），阻抗式（電渦流式），超聲式，磁電式，同位素式，熱電式，電化學(xué)式，壓電式，微波式

按傳感器的原理來分類工程機(jī)械傳感器概述二、傳感器的一般要求足夠的容量——傳感器的工作范圍或量程足夠大；具有一定的過載能力。靈敏度高，精度適當(dāng)——即要求其輸出信號(hào)與被測(cè)信號(hào)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)與動(dòng)態(tài)響應(yīng)的準(zhǔn)確度能滿足要求。響應(yīng)速度快，工作穩(wěn)定，可靠性好。使用性和適應(yīng)性強(qiáng)——體積小，重量輕，動(dòng)作能量小，對(duì)被測(cè)對(duì)象的狀態(tài)影響小；內(nèi)部噪聲小而又不易受外界干擾的影響；其輸出力求采用通用或標(biāo)準(zhǔn)形式，以便與系統(tǒng)對(duì)接。使用經(jīng)濟(jì)——成本低，壽命長(zhǎng)，且便于使用、維修和校準(zhǔn)。

工程機(jī)械傳感器概述工程機(jī)械傳感器概述傳感器開發(fā)的新趨向包括:社會(huì)對(duì)傳感器需求的新動(dòng)向傳感器新技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

第四節(jié)傳感器開發(fā)的新趨勢(shì)工程機(jī)械傳感器概述一、傳感器需求的新動(dòng)向社會(huì)需求是傳感器技術(shù)發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，特別是微電子技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)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(jìng)相開發(fā)和應(yīng)用傳感器的熱潮已在世界范圍內(nèi)掀起。工程機(jī)械傳感器概述原因:電五官”落后于“電腦”的現(xiàn)狀，已成為微型計(jì)算機(jī)進(jìn)一步開發(fā)和應(yīng)用的一大障礙許多有競(jìng)爭(zhēng)力的新產(chǎn)品開發(fā)和卓有成效的技術(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)效益和社會(huì)效益?zhèn)鞲衅髌占坝谏鐣?huì)各個(gè)領(lǐng)域，將造成良好的銷售前景工程機(jī)械傳感器概述二、傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域和需求量

工程機(jī)械傳感器概述三、傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)傳感器的開發(fā)方向，大致分為如下三個(gè)方面：集成化，多功能化。向未開發(fā)的領(lǐng)域挑戰(zhàn)—生物傳感器。智能傳感器（Smartsensor）工程機(jī)械傳感器概述集成化，多功能化：向敏感功能裝置發(fā)展

傳感器的集成化，最近積極地應(yīng)用了半導(dǎo)體集成電路技術(shù)及其開發(fā)思想。工程機(jī)械傳感器概述生物傳感器：到目前為止，正大力研究。開發(fā)的傳感器大多為物理傳感器，今后應(yīng)積極開發(fā)研究化學(xué)傳感器和生物傳感器。工程機(jī)械傳感器概述智能傳感器：具有判斷能力、學(xué)習(xí)能力的傳感器

智能傳感器大致分為如下三種：具有判斷力的敏感裝置具