第1章 传感器概述

传感器原理及应用第1章概述主要内容：1.1什么是传感器1.2传感器的作用和地位1.3传感器现状和国内外发展趋势1.4检测系统的组成原理1.5传感器的定义、组成和分类方法传感器原理及应用第1章传感器概述传感器原理及应用第1章传感器概述在我们现代生活中，使用着各种各样的传感器•电冰箱、电饭煲中的温度传感器;•空调中的温度和湿度传感器;•抽油烟机中的煤气泄漏传感器;•电视机和影碟机中的红外遥控器;•照相机中的光传感器;•汽车中燃料计和速度计等等，不胜枚举。1.1什么是传感器传感器不仅给我们的生活带来许多便利和帮助，也为人类的社会文明提供更多更科学的物质条件。传感器原理及应用第1章传感器概述1.1什么是传感器电视机遥控器空调、电冰箱麦克风电子秤视频手机数码相机传感器原理及应用1.1什么是传感器•眼（视觉）•耳（听觉）•鼻（嗅觉）•皮肤（触觉）•舌（味觉）感知外界信息→大脑→肌体第1章传感器概述人体系统和机器系统比较人的体力和脑力劳动通过感觉器官接收外界信号，将这些信号传送给大脑，大脑把这些信号分析处理后传递给肢体。传感器原理及应用第1章传感器概述1.1什么是传感器•如果用机器完成这一过程，计算机相当人的大脑，执行机构相当人的肌体，传感器相当于人的五官和皮肤。•传感器又是人体感官的延长，有人又称传感器为“电五官”，作为替代补充人的感觉器官功能，传感器为我们人类客观的、定量的认识世界起到重要作用。传感器外界信息感官大脑肌体计算机执行机构传感器原理及应用第1章传感器概述对于各种各样的被测量，有着各种各样的传感器。下面请看几个传感器应用实例:1.1什么是传感器机械式弹簧压力表智能远程数字压力表传感器原理及应用第1章传感器概述传感器原理及应用第1章传感器概述对于各种各样的被测量，有着各种各样的传感器。下面请看几个传感器应用实例:1.1什么是传感器机械式弹簧压力表超声波检测车身位置传感器原理及应用第1章传感器概述1.1什么是传感器动画按扭超声波检测零件传感器原理及应用第1章传感器概述动画按扭传感器原理及应用第1章传感器概述动画按扭液位监测传感器原理及应用第1章传感器概述物位监测物位、液位监测控制进料出料传感器原理及应用第1章传感器概述汽车车速监测动画按扭高分子压电材料测速传感器原理及应用第1章传感器概述车胎压力监测动画按扭☻传感器是能够感受被测量变化，并将其转换为其它物理量的器件。☻从广义的角度来说，感知信号的检出器件和传输信号处理部分总称为传感器。传感器原理及应用第1章传感器概述1.2传感器技术的作用和地位世界已经进入信息时代☻构成现代信息技术的三大支柱是：•传感器技术（信息采集）；•通信技术（信息传输）；•计算机技术（信息处理）；它们在信息系统中分别起到“感官”、“神经”和“大脑”的作用。我们在利用信息的过程中首先要获取准确可靠的信息，而传感器是获取信息的主要途径和手段。传感器原理及应用1.2传感器技术的作用和地位第1章传感器概述传感器对观测和自动化技术所起的作用远比家用电器所起的作用大的多,这几乎是无可争议的事实。今天传感器技术已经在越来越多的领域得到应用，除用于工业、农业、商业外，更广泛用于交通、医疗诊断、军事科研、航空航天、自动化生产、环境监测、现代办公设备、智能楼宇和家用电器等领域。目前，传感器技术已经成为构建现代信息系统的重要组成部分。不同应用领域中传感器的作用传感器原理及应用第1章传感器概述1.2传感器技术的作用和地位现代工业生产，尤其是自动化生产过程中，每个生产环节都需要用各种传感器监视和控制生产过程的各个参数，一是保证产品达到最好的质量，二是保证设备工作在最佳状态。传感器是自动控制系统的关键基础器件，直接影响到自动化技术的水平。基础学科研究，传感器更有突出的地位。宏观上的茫茫宇宙、微观上的粒子世界、长时间的天体演化、短的瞬间反应、超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、弱磁场等极端技术研究都需要借助高性能的传感器。所以传感器的发展，往往是一些极端技术研究和边缘学科开发的先驱。背投电视生产线调试系统空调生产线网络产品生产线液晶产品生产线全国最大的插件机群传感器原理及应用第1章传感器概述现代工业生产TV生产线PC生产线摩托车生产线电冰箱生产线PCB生产线喇叭生产线LCD生产线传感器原理及应用第1章传感器概述现代工业生产传感器原理及应用第1章传感器概述现代工业生产-基本由计算机控制传感器原理及应用第1章传感器概述湿度测量应用领域纺织品精确的烟草烘干木材烘干芯片生产要求最高的湿度稳定性纸品湿度传感器现代工业生产-过程控制传感器原理及应用第1章传感器概述现代工业生产-舟山群岛油管自动管理系统液位温度湿度压力火警防雷防爆…传感器原理及应用第1章传感器概述1.2传感器技术的作用和地位机器人机器人是人类智慧的结晶，它把人的行为和思维转移到非生命体上，而机器人感觉系统是指它的外部传感器系统，主要包括：视觉（平面、立体）；非视觉（接近觉、触觉、滑觉、热觉、力觉、…）传感器原理及应用第1章传感器概述机器人的研究水平在某种程度上代表了一个国家的智能化技术水平传感器原理及应用第1章传感器概述六脚爬虫履带坦克车人行机器人足球机器人•步行•机器人机械手传感器原理及应用第1章传感器概述电子汽车衡计量测试电子秤、温度计、湿度计、速度计、流量计等，各种衡器和计量仪器的检测水平与传感器密切相关。超声波测流量红外测温电子秤传感器原理及应用第1章传感器概述上海卢浦大桥通车应力试验工程测量传感器原理及应用第1章传感器概述医疗诊断现代医疗设备都是利用最先进的传感技术，如：B超、CT、X光机、核磁共振、心电图脑电图、数字式病理分析、体液分析等等。传感器原理及应用第1章传感器概述液化气烟雾报警器智能洗衣机遥控器家用电器第1章传感器概述1.2传感器技术的作用和地位今天越来越多的传感器和微控制系统广泛地应用于家用电器中，目前构成家用电器总生产成本的几个因素有：•机体结构占总成本的25～50%；•电子器件和电源约占30%；•执行器（电机、压缩机等）约占20%；•传感器占15%～20%以上。家用电器传感器原理及应用第1章传感器概述1.2传感器技术的作用和地位传感器原理及应用一台洗衣机的基本功能主要有：•搅动；•进水、出水；•温度控制；•时间控制；•洗涤剂分配；•水和泡沫监控；•烘干（湿度控制）；•编排次序（程序设计）；•操作面板、显示技术（PC接口）家用电器第1章传感器概述1.2传感器技术的作用和地位（1）洗衣机中的传感器：温度——NTC（热敏电阻）湿度——湿敏元件旋转——转速计液位——压力传感器质量——电感传感器位置——簧片管失衡——转速计、压力传感器水的泡沫——浊度（红外）水的硬度——电导率洗涤液分配——条码芯片传感器原理及应用第1章传感器概述洗衣机的基本功能•搅动：目前在可以控制的AC或DC电动机中，使用一个转速传感器来测量速度；•水摄入量，水位：水位测量是利用压力测量的原理来实现的，功能只作为单纯的限位器。•温度控制：亚洲洗衣机都使用冷水，不安装温度传感器。另一类装有冷水和热水管，美国使用较普遍。通过NTC传感器精确控制温度，保证洗涤效果。•洗涤剂分配：洗涤剂通过专用分配器加入洗衣机。德国‘自动配量系统’的复杂解决方案引起高额购买费用，其它（如欧洲）机型的洗涤剂分配解决方案都没有得到市场认可，也是电子设备另一领域的应用。有人提出用条形码或芯片卡分配机器可读指令。传感器原理及应用第1章传感器概述•水和泡沫监控：水的硬度与洗涤剂分配有关，水的硬度测量是利用测量电导率的传感器来实现的。由于水中的盐类影响，测量结果还不够精确。泡沫也是可以测量的，近年来使用相对便宜的红外线传感器，通过记录红外光的衰减进行泡沫浑浊度测量。但是，这一领域的最大进步还未到来。浑浊度传感器测量泡沫质量的工作原理LED管子感光晶体管泡沫传感器原理及应用洗衣机的基本功能第1章传感器概述1.2传感器技术的作用和地位家用电器（2）洗碗机：温度——NTC流量——旋转式水表、压力传感器咸度——（簧片触点+密度）传感器洗涤剂量——簧片触点喷射臂旋转——磁阻传感器传感器原理及应用第1章传感器概述1.2传感器技术的作用和地位家用电器（3）烘干机：温度——NTC湿度——电导传感器（4）制冷机：温度（5）烤箱：温度——pt100（6）微波炉：温度——NTC湿度——陶瓷传感器气体传感器原理及应用第1章传感器概述1.2传感器技术的作用和地位家用电器(7)吹风机：温度——NTC温度（非接触）——红外线热电偶气流(8)烤面包炉：温度——NTC温度（非接触）——红外线热电偶(9)熨斗：温度——双金属片开关湿度位置、移动——倾斜传感器、加速度传感器传感器原理及应用第1章传感器概述1.2传感器技术的作用和地位汽车传感器•温度、湿度传感器（空调）；•转速传感器（速度）；•位置（曲轴、凸轮）霍尔传感器；•气体传感器（氧）；•卫星自动定位系统（GPS，导航传感器）；•爆震传感器；•里程表传感器；…传感器原理及应用GPS导航第1章传感器概述汽车传感器传感器原理及应用速度、转速加速度温度液位接近传感器里程第1章传感器概述汽车传感器传感器原理及应用第1章传感器概述1.2传感器技术的作用和地位智能建筑计算机管理计算机通过中继器、路由器、网络、网关、显示器对空调制冷系统、给水排水系统、变配电系统、照明系统、保安、电梯等机电设备控制管理。楼宇自动化（BuildingAutomationSystem）通讯自动化（CommunicationsAutomationSystem)办公自动化（OfficeAutomationSystem）为新兴行业，简称为(3A)系统传感器原理及应用第1章传感器概述给排水泵系统锅炉系统环境控制电力监测能量计费消防保安照明DDC传感器原理及应用水、电、气通过传感器测量温湿度、空气压力、液体压差、流量、液位等进行检测。第1章传感器概述智能建筑保安监控系统可视电话传感器原理及应用防盗、放火、防燃气泄漏网络数字监控主机连接监视器和显示器第1章传感器概述智能建筑自动识别系统—门禁(机电一体化设备)门禁系统打破了人们几百年来用钥匙开锁的传统指纹门禁（CCD、电容式）感应式门禁（IC、读卡器）自动识别系统还有考勤机、栏杆机…传感器原理及应用第1章传感器概述传感器原理及应用•西门子推出的“IDMouse”鼠标。鼠标上端安有指尖传感器，一旦指纹被识别，使用者就可以启动PC的操作系统。如果长时间不动鼠标，它将自动启动屏幕保护程序，直到使用者再次触摸ID鼠标为止。•这个鼠标在0.25平方英寸的触摸芯片上有65000个传感系统，可捕捉指纹的细节。•随着计算机与通信网络的蓬勃发展，电子商务的不断推广应用，安全方便的指纹识别系统现已广泛应用于桌面电脑、笔记本电脑、ATM提款机、蜂窝电话、考勤系统、门禁控制以及Internet电子商务安全系统，遍及银行、保险、边防检查、医疗卫生及网络接入等各个领域。自动识别系统第1章传感器概述智能建筑巡更系统：系统主要由信息钮、巡查棒、通信座、系统管理软件四部份组成工作原理是在每个巡查点设一信息钮，信息钮中贮存了巡查点的地理信息；巡查员手持不锈钢巡查棒，到达巡查点时只须用巡查棒轻轻一碰嵌在墙上的信息钮扣，即把到达该巡查点的时间、地理位置等数据自动记录在巡查棒上。巡查员完成巡查后，把巡查棒插入通信座，系统管理软件立即显示出该巡查员巡查的路线、到达每个巡查点的时间和名称及漏查的巡查点，并按照要求生成巡检报告。传感器原理及应用传感器原理及应用第1章传感器概述1.2传感器技术的作用和地位NOXNO+NO2dustsootH2SH2OHCC-totalCO2COO2HCNHClHFNH3SO2环境监测大气、水质、材料检测第1章传感器概述环境监测——水质检测污水COD检测BOD是最重要的水质有机污染指标之一。除作为一项污染指标外，还可用来探明废水可生化性和生化处理效果。BOD检测用于石油、化工、造纸、制药、酿造、