1.1 传感器概述

传感器与检测技术成都信息工程学院联系方式：13688162932E_mail:[e-mail]主讲：蒋世奇博士/副教授本课程的内容与要求本课程主要介绍：（1）传感器的基本特性、传感机理、结构和应用方法；（2）测量电路的原理；（3）检测技术与检测系统。通过本课程的学习，要求掌握常用传感器的基本原理以及它们的设计、使用方法，并有结合工程实例组建非电量检测系统的能力。本课程的考核方法与教材期末考试成绩占70%，平时作业和考勤占15%，实验占15%。教材：《传感器与检测技术》，胡向东，北京：机械工业出版社，2009参考书：1.[1]《传感器原理及应用》，王化祥，天津：天津大学出版社，20072.[2]《传感器与自动检测技术》，余成波，北京：高等教育出版社，20043.[3]《传感器与自动检测技术》，陈杰，北京：高等教育出版社，2004第一章绪论1.1传感器概述1.2检测技术概述1.3测量误差与数据处理1.4传感器的一般特性1.5传感器的选用原则第一章绪论二、传感器的定义三、传感器的组成四、传感器的分类五、传感器技术的发展动向一、传感器的地位和作用1.1传感器概述一、传感器的地位和作用传感技术与通信技术、计算机技术构成信息产业的三大支柱。传感技术主要负责信息采集，是三大支柱的基础。传感器是获取信息的主要途径与手段，它在工业生产中起工业耳目的作用。（在有些场合，不仅能替代人类五官，而且能感受人类五官所不能感受的参数）。绪论绪论传感器应用（一）切削力传感器、加工噪声传感器、超声波测距传感器、红外接近开关传感器等。密歇根大学数字化工厂绪论航天农业交通医学传感器的应用（二）绪论鼠标:光电位移传感器摄象头:CCD传感器声位笔:超声波传感器麦克风:电容传声器PC机中的传感器绪论传感器在物流中的应用纸箱标签检测透明塑料袋检测长距离激光传感器在物流行业巷道堆跺机中的应用光电传感器在机场物流行业的应用二、传感器的定义国家标准（GB7665-87）中传感器（Transducer/Sensor）的定义：能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。传感（检测）原理：传感器工作时所依据的物理效应、化学反应、生物反应等机理。绪论①传感器是测量装置，是完成检测任务所需要的；②输入量是某一被测量，可以是物理量(也可以是化学量、生物量等)；③输出量是某种物理量，（便于传输、转换、处理、显示等，可以是气、光、电物理量，）主要是电物理量；④输出输入有对应关系，且应有一定的精确程度。DRYB-5-A型力传感器绪论三、传感器的组成辅助电源敏感元件转换元件测量电路被测量电量敏感元件（预变换器）:如DRYB-5-A型力传感器的弹性元件将力转变为应变。。转换元件：如DRYB-5-A型力传感器的电阻应变计将机械应变转变为电阻变化量。测量电路：如DRYB-5-A型力传感器由电阻应变计组成的电桥和放大电路，输出电压或电流信号。绪论1)按被测物理量分类常见的被测物理量机械量:长度,厚度,位移,速度,加速度,旋转角,转数,质量,重量,力,压力,真空度,力矩,风速,流速,流量;声:声压,噪声.磁:磁通,磁场.温度:温度,热量,比热.光：亮度，色彩四、传感器的分类绪论能量转换型:直接由被测对象输入能量使其工作.例如:热电偶温度计,压电式加速度计.能量控制型:从外部供给能量并由被测量控制外部供给能量的变化.例如:电阻应变片.按与被测对象之间的能量关系:能量转换型和能量控制型.绪论热电偶能量控制型传感器：这类传感器必须由外部电源提供能量，如电阻、电感、电容等电路参量传感器就属于这一类传感器。（无源传感器）能量转换型传感器，又称有源型或发生器型：将非电能量转化为电能量。如压电式、磁电式传感器就属于此类传感器。按信号变换特征:物性型:依靠元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换.如:水银温度计.结构型:依靠传感器结构参数的变化实现信号转变.例如:电容式和电感式传感器.绪论结构型传感器，主要是通过机械结构的几何或尺寸的变化，将被测参数转换为相应的电阻、电感、电容等物理量的变化，从而测出该物理量。物性型传感器则是利用某些材料本身的物理性质的变化而实现测量。是以半导体、电介质、铁电体为敏感材料的固态器件。如半导体传感器，就属于物性型传感器。传感器的分类特点1、按照传感器的输入分类：特点是容易按被测量对象选择传感器。2、按测量原理：主要基于电磁原理和固体物理理论。特点是容易理解传感器的测量原理。3、按利用的规律分：分为结构型与物性型两大类。特点是研究和分析的重点突出。4、根据输出信号：模拟信号和数字信号；便于电路设计。5、根据传感器的能量转换情况，可分为能量控制型传感器和能量转换型传感器。特点容易理解能量关系。6、按依据的效应分：物理、化学、生物传感器（对应相应效应）绪论五、传感器的发展趋向传感器的固态化传感器的图象化传感器的集成化、多功能化传感器的智能化绪论用新型敏感功能材料，发展高性能、多功能、低成本和小型化的物性型传感器。常见的物性型传感器有半导体、电介质、强磁体。1传感器的固态化2传感器的图像化目前，传感器的应用不仅限于某一点物理量的测量，而且开始研究一维、二维、三维空间的测量问题。绪论3传感器的集成化、多功能化集成化，即将敏感元件、转换单元及信息处理和电源等部分利用半导体技术将其制作在同一芯片上。如：集成压力传感器、集成温度传感器等。多功能化，有多个参数的测量功能。如：半导体温湿敏传感器、多功能气体传感器等。绪论4传感器的智能化是一种带微型处理器兼有检测和信息处理功能的传感器。通常将信号检测、驱动回路、信号处理电路等外围电路集成到一块基片上，使它具有自诊断、远距离通信、自动调整量程和零点等功能。智能传感器是传感器技术与大规模集成电路技术相结合的产物。这类传感器具有多功能、高性能、体积小、适宜大批量生产和使用方便等优点，是传感器重要的发展方向之一。绪论第一次课结束