傳感器知識 第1章緒論學習資料

第1章緒論人類有五大感覺器官，即眼、耳、鼻、舌、皮膚。通過這些感覺器官感知外界信息。機器系統(tǒng)中，傳感器是各種機械和電子設備的感覺器官。能感知光、色、溫度、壓力、聲音、濕度、氣味及輻射等。傳感器

感覺，感知

（Sensor、Transducer）1一、人機系統(tǒng)的機能對應關系外界信息感官人腦肢體人體系統(tǒng)傳感器計算機執(zhí)行器機器系統(tǒng)Sensor、Transducer“機電五官”2性能凌駕于人的感官之上：（1）測量人體無法感知的量（3）測量范圍寬、精確高、可靠性好（2）惡劣環(huán)境下工作溫度傳感器：-196℃~1800℃壓力傳感器：0.01psi~10000psi精度：0.1%~0.01%可靠度：8~9級psi為英制壓力單位.

“磅力每平方英寸”（1bf/in2）為1psi=6894.76pa；

3信息處理電信電話科技測試設備控制交通控制輸電系統(tǒng)機床機器人家用電器照相機汽車飛機船舶氣象海洋環(huán)境污染醫(yī)療防火光能利用熱能利用土木建筑農(nóng)林機械能利用貨幣金融食品111551101034736598161277834313147111707693612621242014需要量傳感器技術對國民經(jīng)濟的發(fā)展起著重要的作用。二、主要應用4例0-1：化工產(chǎn)品自動生產(chǎn)過程1、自動檢測與自動控制系統(tǒng)石油、化工、電力、鋼鐵、機械等加工工業(yè)自動稱重自動稱重分裝計數(shù)測定容器中壓力體積自動控制容器液位自動控制傳輸速度檢測壓力和壓強進料成品設備推動力按比例混合液體半成品在生產(chǎn)線上傳輸52、汽車與傳感器基本：行駛速度、距離、發(fā)動機旋轉速度、燃料剩余量安全：安全氣囊系統(tǒng)、防盜裝置、防滑控制系統(tǒng)、防抱死裝置、電子變速控制裝置、汽車“黑匣子”環(huán)保：排氣循環(huán)裝置、電子燃料噴射裝置62.“汽車導航用傳感器”,《傳感器世界》,1997年1期3.“汽車安全系統(tǒng)及其傳感器”,《傳感器世界》,1997年2期參考文獻：1.“汽車安全保障傳感器市場”，《傳感器世界》，2001年1期73、傳感器在機器人上的應用單能機器人：生產(chǎn)用的自動機械式（加工、組裝、檢驗）檢測臂的位置和角度傳感器紅旗轎車焊裝生產(chǎn)線隧道鑿巖機器人8智能機器人：判斷能力視覺傳感器、觸覺傳感器足球機器人迎賓機器人9《泰坦尼克》中用于水下探測的“鄧肯”號機器人10“不論是誰騷擾了法老的安寧，死神之翼將在他的頭上降臨?！眻D坦卡蒙曾經(jīng)是一位年輕有為的法老，卻英年早逝，死后在墓地上留下了可怕的咒語。圖坦卡蒙塑像11小機器人挑戰(zhàn)法老咒語，代替科學家勇探胡夫金字塔內(nèi)部秘道。1993年，德國考古學家魯?shù)婪颉じ实抢锟嗽O計的機器人“烏普瓦特2號”攜帶攝像機進入了這個神秘通道。被石門擋住。2002年9月17日，機器人即將遠征埃及。由于密室通道的容積很小，所以動用了微型機器人:“金字塔漫游者”。這一類型的機器人在9·11的搜救中扮演了重要的角色。它有很多特殊的裝置：最小的地面?zhèn)鞲欣走_、高清晰的攝像頭、可以轉向、履帶讓它即使在里面摔了跟頭也可繼續(xù)行走。124、傳感器與家用電器自動電飯鍋、吸塵器、空調(diào)器、電子熱水器、風干器、電熨斗、電風扇、洗衣機、洗碗機、照相機、電冰箱、電視機、錄像機、家庭影院家庭自動化藍圖：135、傳感器在醫(yī)療及人體醫(yī)學上的應用醫(yī)用電子學醫(yī)用傳感器：人體內(nèi)部溫度、血液、呼吸流量、腫瘤、心音、腔內(nèi)壓力、心腦電波6、傳感器與航空及航天飛行器：控制在預定軌道上速度、加速度、飛行距離測量陀螺儀、陽光傳感器、星光傳感器、地磁傳感器監(jiān)控：周圍環(huán)境、內(nèi)部設備監(jiān)控、本身狀態(tài)147、傳感器與環(huán)境保護環(huán)境監(jiān)測儀器15溫濕度、露點探頭、CO2探頭、大氣壓力傳感器濕度傳感器濕度傳感器168、傳感器與遙感技術飛機及航天飛行器：近紫外線、可見光、遠紅外線、微波船舶：超聲波避障微波紅外接收傳感器紅外線分布差異礦藏埋藏地區(qū)地面飛機可以用超聲波避障嗎？17遙感技術遙感技術是20世紀60年代興起的一種探測技術，是根據(jù)電磁波理論，應用各種傳感儀器對遠距離目標所輻射和反射的電磁波信息，進行收集、處理，并最后成像，從而對地面各種景物進行探測和識別的一種綜合技術。189、傳感器在軍事技術領域的應用“信息時代的軍事革命”——美國參聯(lián)會副主席歐文斯上將“……改變那種認為軍事力量主要是軍艦、坦克和飛機的概念，把我們的注意力放在思考信息和電信技術所能提供的軍事力量上來。這場軍事革命標志著一種轉變，即從重視軍艦、坦克和飛機，轉為重視諸如傳感器這類東西的作用。”“陸軍、海軍、空軍都將只不過是歷史的產(chǎn)物……你也許將成立一個把所有的傳感器放在一起的軍種（可稱之為傳感器軍）用于觀察戰(zhàn)場……”19

伊拉克和阿富汗戰(zhàn)場上的接連獲勝。陸軍的官員絲毫不掩飾新型傳感器帶給他們的作戰(zhàn)優(yōu)勢。

通過一些遙控或無人操縱的傳感器,即使在氣候惡劣、地形復雜的戰(zhàn)場上,士兵們也不致陷入危險的境地。

“一些使用聲學儀、地震儀和影像儀的作戰(zhàn)傳感器,在保護作戰(zhàn)人員方面取得了很好的效果。”20超光譜傳感器在檢測和定位偽裝或隱蔽的移動目標時,表現(xiàn)出極大的發(fā)展?jié)摿?。已研制成功的最新型紅外傳感器,重量僅為0.11公斤,而且具有極高的可靠性。這些傳感器使用能量檢測法,可以定位一公里范圍內(nèi)的目標。21無線傳感器網(wǎng)絡可以協(xié)助實現(xiàn)有效的戰(zhàn)場態(tài)勢感知，滿足作戰(zhàn)力量“知己知彼”的要求。用飛行器將大量微傳感器結點散布在戰(zhàn)場的廣闊地域，這些結點自組成網(wǎng)，將戰(zhàn)場信息邊收集、邊傳輸、邊融合，為各參戰(zhàn)單位提供“各取所需”的情報服務。機器昆蟲英國防衛(wèi)公司巨頭BAE系統(tǒng)公司正在研制一種由電子設備控制的機器昆蟲傳感器，裝有傳感器的機器昆蟲進入存在潛在危險的地區(qū)，如設有“詭雷”的建筑物或敵方藏身處，通過電子儀器接收或感知信息，用于偵察工作。

22激光制導武器上世紀60年代初期，美國首先研制了激光制導武器。1964年美國空軍發(fā)布了首個研制合同，該合同催生了“寶石路”系列激光制導炸彈（LGB）的研制。通過將自由落體炸彈改裝成精確制導彈藥，可降低美國和盟國地面部隊面臨的風險。2010年3月3日，“寶石路”Ⅱ加強型激光制導炸彈完成了6次飛行試驗。該型炸彈改進了激光制導組件，激光制導炸彈精度得到了提高。23美國空軍的機載激光武器24三、地位及發(fā)展狀況傳感器是信息采集系統(tǒng)的首要部件，計算機的“五官”，如果沒有傳感器對原始信息進行精確、可靠的捕獲和轉換，一切測量和控制都是不可能實現(xiàn)的。1、現(xiàn)代測量與自動控制的首要環(huán)節(jié)2、衡量國家綜合實力的重要標志傳感器與傳感器技術的發(fā)展水平是衡量一個國家綜合實力的重要標志，也是判斷一個國家科學技術現(xiàn)代化程度與生產(chǎn)水平高低的重要依據(jù)。253、現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱傳感器既是現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的源頭，又是信息社會賴以存在和發(fā)展的物質(zhì)與技術基礎。如果沒有高度保真和性能可靠的傳感器，沒有先進的傳感器技術，信息的準確獲得與精密檢測就成了一句空話，通訊技術和計算機技術也就成了無源之水，無本之木，現(xiàn)代測量與自動化技術隨之變成水中之月、鏡中之花。

通訊技術、計算機技術、傳感器技術264、各國政府高度重視

日本科學技術廳把傳感器技術列為六大核心技術（計算機、通訊、激光、半導體、超導和傳感器）之一。日本政府還在21世紀技術預測中將傳感器列為首位。

美國白宮將“傳感器及信號處理”列為對國家安全和經(jīng)濟發(fā)展有重要影響的關鍵技術之一。

西歐各國在制定“尤里卡”發(fā)展計劃中，把傳感器技術作為優(yōu)先發(fā)展的重點技術。

我國政府在“863計劃”及重點科技攻關項目中，均把傳感器列在重要位置。20世紀80年代，面對美國、日本日益激烈的競爭，西歐國家制定了一項在尖端科學領域內(nèi)開展聯(lián)合研究與開發(fā)的計劃，即“尤里卡計劃”。尤里卡（EURECA）是“歐洲研究協(xié)調(diào)機構”（EuropeanResearchCoordinationAgency）的英文縮寫。

27四、傳感器技術的發(fā)展傳感器性能的改善開展基礎理論研究傳感器的集成化傳感器的智能化傳感器的網(wǎng)絡化傳感器的微型化28傳感器性能的改善差動技術

平均技術

補償與修正技術

屏蔽、隔離與干擾抑制

穩(wěn)定性處理

29新理論的探討、新技術的應用、新材料和新工藝的研究2、確保傳感器的可靠性，延長其使用壽命1、努力實現(xiàn)傳感器的新特性檢測范圍寬、高靈敏度、高精度、響應速度快、互換性好3、提高集成化和功能化程度信息處理功能一體化：敏感元件、電路、執(zhí)行機構傳感器功能和信息處理功能一體化開展基礎理論研究30傳感器的集成化傳感器的智能化傳感器的網(wǎng)絡化傳感器的微型化31五、課程特點及要求2、關于教材參考書及資料1、課程特