傳感器課件.ppt

1、01cgq00_0,1,傳感器,四川理工學(xué)院機電工程系 陶躍珍 TEL61201） QQ：1050399836,01cgq00_0,2,航天,農(nóng)業(yè),交通,醫(yī)學(xué),超聲波測流量,紅外測溫,電子汽車衡,計量測試,醫(yī)療診斷,智能建筑,門禁系統(tǒng)打破了人們幾百年來用鑰匙開鎖的傳統(tǒng),指紋門禁,01cgq00_0,7,消費電子,01cgq00_0,8,汽車電子傳感器應(yīng)用,01cgq00_0,9,01cgq00_0,10,01cgq00_0,11,01cgq00_0,12,案例：玩具機器人（廣州中鳴數(shù)碼 ）,原理 直接將關(guān)節(jié)驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)動角度變化轉(zhuǎn)換為電阻器阻值變化,01cgq00_0

2、,13,機械手指動畫1,機械手指動畫2,01cgq00_0,14,本課程內(nèi)容,緒論 傳感器的一般特性 電阻式傳感器 電感式傳感器 電容式傳感器 磁電式傳感器 壓電式傳感器,光電式傳感器 熱電式傳感器 氣電式傳感器 諧振式傳感器 波式和射線式傳感器 半導(dǎo)體式物性傳感器 幾種新型傳感器,01cgq00_0,15,緒 論,本章學(xué)習(xí)目的要求: 一、了解傳感器的作用二、理解傳感器的定義與組成 三、了解傳感器的分類及對它的一般要求 四、了解傳感器的未來發(fā)展,01cgq00_0,16,一、傳感器的作用,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)的動作。 而用計算機控

3、制的自動化裝置來代替人的勞動，則可以說電子計算機相當(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” ）。 光敏傳感器視覺；聲敏傳感器聽覺 氣敏傳感器嗅覺 ；化學(xué)傳感器味覺 壓敏、溫敏、流體傳感器觸覺：,01cgq00_0,17,人體系統(tǒng)與機器系統(tǒng)的對應(yīng)關(guān)系,01cgq00_0,18,傳感器是獲取自然領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。 傳感器是現(xiàn)代信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)之一：信息采集、傳輸、處理 傳感器技術(shù)是信息工業(yè)的源頭。,01cgq00_0,19,二、傳感器的定義與組成 定義： 能感受規(guī)定的被測量,能按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。 傳感器是一種以一定的精確度把被測量

4、轉(zhuǎn)換為與之有確定對應(yīng)關(guān)系的、便于應(yīng)用的某種物理量的測量裝置。,01cgq00_0,20,該定義包含一下幾個方面的意思： 傳感器是測量裝置，能完成檢測任務(wù) 它的輸入量是某一被測量，可能是物理量，也可能是化學(xué)量、生物量等 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。 輸入輸出有對應(yīng)關(guān)系，且應(yīng)有一定的精確度。,01cgq00_0,21,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：,傳感器的作用是“一感二傳”，即感受被測信息，并傳送出去。,圖0-1 傳感器組成框圖,01cgq00_0,22,敏感元件（Sensitive element）：直接

5、感受被測量，并輸出與被測量成確定關(guān)系的某一物理量的元件。（被測非電量可用非電量） 轉(zhuǎn)換元件（Transduction element）：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（Transduction circuit）：將電路參數(shù)接入轉(zhuǎn)換電路，便可轉(zhuǎn)換成電量輸出。,01cgq00_0,23,圖0-2 氣體壓力傳感器,01cgq00_0,24,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。 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)過若干次轉(zhuǎn)換。,01cgq00_0,25,圖0-3 熱電

6、偶,圖0-4 壓電式加速度傳感器,01cgq00_0,26,熱電阻傳感器,01cgq00_0,27,三.傳感器的分類及對它的一般要求,傳感器的分類目前尚無統(tǒng)一規(guī)定，傳感器本身又種類繁多，原理各異，檢測對象五花八門，給分類工作帶來一定困難，通常傳感器按下列原則進行分類 ：,按照傳感器的工作機理可分為物理型、化學(xué)型和生物型。,01cgq00_0,28,按敏感元件與被測對象之間的能量關(guān)系可分為結(jié)構(gòu)型和物性型 結(jié)構(gòu)型：依靠傳感器精密機械機構(gòu)參數(shù)的變化實現(xiàn)信號轉(zhuǎn)變的傳感器，比如電阻應(yīng)變式傳感器。 物性型：依靠敏感元件物理性質(zhì)的變化實現(xiàn)信號轉(zhuǎn)變的傳感器，比如水銀溫度計。,01cgq00_0,29,按照能量

7、轉(zhuǎn)換情況可分為能量控制型和能量轉(zhuǎn)換型 能量控制型：從外部供給能量并由被測量控制外部供給能量的變化，例如電阻應(yīng)變片。（應(yīng)用：電子秤） 能量轉(zhuǎn)換型：傳感器將從被測對象獲取的信息能量直接轉(zhuǎn)換成輸出信號能量，主要由能量變換元件構(gòu)成， 不需要外電源，又稱有源型或發(fā)生器型。例如熱電偶溫度計,01cgq00_0,30,按照轉(zhuǎn)換原理可分為電參量式、磁電式、壓電式、光電式、熱電式、氣電式、諧振式、波式、射線式、半導(dǎo)體物性傳感器等。 按照傳感器用途可分為位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、液位傳感器等。,01cgq00_0,31,按輸出信號分類：,模擬傳感器：,數(shù)字傳感器：,

8、贗數(shù)字傳感器：,頻率信號或短周期信號：,開關(guān)傳感器：,01cgq00_0,32,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)與動態(tài)響應(yīng)的準(zhǔn)確度能滿足要求。,01cgq00_0,33,響應(yīng)速度快，工作穩(wěn)定，可靠性好。 使用性和適應(yīng)性強體積小，重量輕，動作能量小，對被測對象的狀態(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)對接。 使用經(jīng)濟成本低，壽命長，且便于使用、維修和校準(zhǔn)。,01cgq00_0,34,四.傳感器的發(fā)展趨勢

9、和方向,開發(fā)新型傳感器,開發(fā)新材料,采用新工藝,集成化、多功能化與智能化,利用物理現(xiàn)象、化學(xué)反應(yīng)和生物效應(yīng)是各種傳感器工作的基本原理，所以發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象與新效應(yīng)是研制新型傳感器的重要基礎(chǔ)，其意義極為深遠。,傳感器材料是傳感器技術(shù)的重要基礎(chǔ)，由于材料科學(xué)的進步人們在制造時，可任意控制它們的成分，從而可以設(shè)計制造出用于各種傳感器的功能材料。,傳感器體積更小，功能更多，自動分析處理信號（數(shù)據(jù)）的能力更強。,主要指微細加工技術(shù)，又稱為微機械加工技術(shù),01cgq00_0,35,五、本課程的特點和任務(wù) “傳感器”課程主要講授把各種幾何量、機械量、熱工量以及其他有關(guān)量轉(zhuǎn)換成電量的各種傳感器(包括基本轉(zhuǎn)換電路)。

10、 本課程的主要任務(wù)是： 使學(xué)生掌握各類傳感器的基本理論； 掌握幾何量、機械量、熱工量等有關(guān)量測量中常用的各種傳感器的工作原理、主要性能及其特點； 使學(xué)生掌握各種傳感器的典型應(yīng)用，能合理地選擇和使用傳感器； 了解當(dāng)代傳感技術(shù)的最新研究成果。,01cgq00_0,36,光纖流速傳感器,熒光材料制作的電子鼻傳感器,生物酶血樣分析傳感器,生物傳感器,01cgq00_0,37,傳感器+嵌入式儀器 智能傳感器,振動網(wǎng)絡(luò)傳感器,嵌入式計算機,智能壓力網(wǎng)絡(luò)傳感器,智能傾角RS232傳感器,IC總線數(shù)字溫度傳感器,實現(xiàn)某些特定要求的計算機 應(yīng)用系統(tǒng),MEMS,01cgq00_0,38,01cgq00_0,39,

11、成績評定,平時成績30%； 期末考試70%。,課程性質(zhì)：專業(yè)基礎(chǔ)課（必修）,01cgq00_0,40,1傳感器課程 2儀表技術(shù)與傳感器 http:/www.i- 3傳感器世界 4中國傳感器 5傳感器技術(shù) http:/www.sensor- 621IC中國電子網(wǎng) 7傳感技術(shù)學(xué)報網(wǎng) 8傳感器資訊網(wǎng) ,傳感器課程參考網(wǎng)站,01cgq00_0,41,參考書目,1蔣敦斌 李文英.非電量測量與傳感器應(yīng)用. 天津大學(xué)出版社.2005年01月 2孟立凡 鄭賓主編. 傳感器原理及應(yīng)用. . 2005年01月. . 3沙占友主編. 集成化智能傳感器原理及應(yīng)用. . 2004年01月. 4劉篤仁等編著. 傳感器原理及應(yīng)用技術(shù). . 2003年08月. 5劉偉主編. 傳感器實訓(xùn)教程. . 2003年07月. 6王元慶著. 新型傳感器原理及應(yīng)用. . 2002年04月. 7曲波 肖圣兵等編著. 工業(yè)常用傳感器選型指南. . 2002年01月. 8陳術(shù)著. 傳感器與檢測技術(shù). . 2002年,01cgq00_0,42,小結(jié),1.傳