传感器--绪论

1、传感器地位v基础知识 数理及机电n测试控制知识层n信息获取n信息处理n其他智能控制技术n系统n测控系统与工程化教教 材材传感器原理及工程应用传感器原理及工程应用 ( (第三版第三版) )郁有文、常健郁有文、常健 主编主编 西安电子科技大学出版社西安电子科技大学出版社参考书目及课程安排参考书目及课程安排参考书目参考书目 传感器与检测技术，陈杰主编，高等教育出传感器与检测技术，陈杰主编，高等教育出版社，版社，20022002 传感器原理及检测技术，传感器原理及检测技术， 王君主编，吉林王君主编，吉林大学出版社，大学出版社， 2003 2003 相 关 网 站vhttp:/ http:/ 传传感技术

2、学报感技术学报vhttp:/ 关 网 站vhttp:/ /专业论文专业论文/ /常用数据查询常用数据查询/ /应用案例应用案例vhttp:/ 业 杂 志v传感器世界传感器世界v中国仪器仪表中国仪器仪表v传感器技术传感器技术v仪表技术与传感器仪表技术与传感器v自动化博览自动化博览v机电智能化机电智能化课程性质、目的和任务课程性质、目的和任务 本课程是高等院校类机械设计制造及其自动化专业教学计本课程是高等院校类机械设计制造及其自动化专业教学计划中一门专业基础课。划中一门专业基础课。 本课程主要研究各类传感器的机理、结构、测量电路和本课程主要研究各类传感器的机理、结构、测量电路和应用方法，主要包括常

3、用传感器、近代新型传感技术及信号应用方法，主要包括常用传感器、近代新型传感技术及信号调理电路等。调理电路等。 本课程的目的和任务是使学生通过本课程的学习，掌握本课程的目的和任务是使学生通过本课程的学习，掌握常用传感器的基本原理、应用基础，并初步具有检测、控制常用传感器的基本原理、应用基础，并初步具有检测、控制系统设计的能力。系统设计的能力。基础知识基础知识定义、分类定义、分类发展趋势发展趋势选用原则选用原则一般特性一般特性传感器传感器测试技术测试技术半导体传感器半导体传感器应变传感器应变传感器电感传感器电感传感器电容传感器电容传感器磁电传感器磁电传感器光电传感器光电传感器智能式传感器智能式传感

4、器传感器在工程应用传感器在工程应用课程主要内容课程主要内容传感器的工作原理、结构、主要传感器的工作原理、结构、主要参数、检测电路及其典型应用参数、检测电路及其典型应用压电传感器压电传感器数字式传感器数字式传感器实验实验了解传感器与测试技术的基本理论。了解传感器与测试技术的基本理论。熟练掌握各类典型传感器的基本特性、工作熟练掌握各类典型传感器的基本特性、工作原理、测量电路及典型应用。原理、测量电路及典型应用。了解典型参量的测试。了解典型参量的测试。初步具有传感器的设计以及组建测试系统的初步具有传感器的设计以及组建测试系统的能力，为从事有关测试技术工作打下良好的能力，为从事有关测试技术工作打下良好

5、的基础。基础。课程要求课程要求传感器传感器是一个汇聚物理、化学、材料、电子、生物是一个汇聚物理、化学、材料、电子、生物工程等工程等多类型交叉学科多类型交叉学科，涉及传感检测原理、传感，涉及传感检测原理、传感器件设计、传感器开发与应用的综合技术。传感器器件设计、传感器开发与应用的综合技术。传感器技术是构成现代信息技术三大支柱之一技术是构成现代信息技术三大支柱之一 。课程特点课程特点 1 1、知识密集型技术、知识密集型技术 2 2、分散型技术、分散型技术 3 3、看起来容易，做起来难、看起来容易，做起来难学习本课程的方法学习本课程的方法从学习内容上讲：从学习内容上讲： 原理、特性、应用原理、特性、

6、应用 从学习方法上讲：从学习方法上讲： 1 1）记好笔记）记好笔记 2 2）多看书、教材及参考资料）多看书、教材及参考资料 3 3）多动脑，多给自己提问题）多动脑，多给自己提问题按照按照“传感器的原理传感器的原理传感器的设计传感器的设计传感器的传感器的应用应用”的思路学习。的思路学习。如何学好本门课程v注意学习理解各种传感器的数学模型v掌握各种传感器的应用范围v多看应用性的文章v养成讨论习惯 课堂上，多媒体授课；课堂上，多媒体授课； 课后，完成作业课后，完成作业 。意见要求及时反馈意见要求及时反馈建议希望踊跃发言建议希望踊跃发言教学形式教学形式: 希望和要求希望和要求:实践性强实践性强课程特点

7、：课程特点： 期望逐步解决侧重课本教学中存在的一些问题：期望逐步解决侧重课本教学中存在的一些问题：1.1.检测技术应用、发展部分空洞；检测技术应用、发展部分空洞；2.2.传感器部分没有实物对象、枯燥无味；传感器部分没有实物对象、枯燥无味；教学方法：教学方法： 理论教学理论教学案例教学案例教学 三者结合三者结合实践教学实践教学传感器的定义及组成传感器的定义及组成1.2第0章 绪 论什么是传感器什么是传感器12传感器的分类和应用传感器的分类和应用3传感器的现状传感器的现状4传感器的发展方向传感器的发展方向5v眼（视觉）眼（视觉）v耳（听觉）耳（听觉）v鼻（嗅觉）鼻（嗅觉） v皮肤（触觉）皮肤（触觉

8、）v舌（味觉）舌（味觉）感知外界信息感知外界信息 大脑大脑 肌体肌体 人体系统和机器系统比较人体系统和机器系统比较什么是什么是传传感感器？器？什么是什么是传传感感器？器？v人类认识事物的信息过程人类认识事物的信息过程思维器官（大脑）思维器官（大脑）（贮存、变换、处理、分析、判断、决策）（贮存、变换、处理、分析、判断、决策）感觉器官感觉器官外部事物外部事物执行器官执行器官神经系统神经系统神经系统神经系统信息信息指令信息指令信息效果信息效果信息初始信息初始信息 信息信息物质能量物质能量人通过五官（视、听、嗅、味、触）接受外界的人通过五官（视、听、嗅、味、触）接受外界的信息，经过大脑的思维（信息处理

9、），作出相应信息，经过大脑的思维（信息处理），作出相应的动作。的动作。而用计算机控制的自动化装置来代替人的劳动，而用计算机控制的自动化装置来代替人的劳动，则可以说电子计算机相当于人的大脑（一般俗称则可以说电子计算机相当于人的大脑（一般俗称电脑），而传感器则相当于人的五官部分（电脑），而传感器则相当于人的五官部分（“电电五官五官” ）。）。什么是什么是传传感感器？器？ 人类感官的延伸人类感官的延伸传感器传感器 是人体五官的工程模拟物，扩展人的信息功能，为了从是人体五官的工程模拟物，扩展人的信息功能，为了从外界感知信息而工作。外界感知信息而工作。传感器传感器是感知、获取与检测信息的窗口是感知、获取

10、与检测信息的窗口传感器的定义传感器的定义传感器（传感器（Transducer/Sensor）传感器是一种能传感器是一种能规定的被测量（包括物理量、规定的被测量（包括物理量、化学量、生物量等）并按照一定规律化学量、生物量等）并按照一定规律成成的器件或装置。的器件或装置。可用信号：便于处理、传输的信号能把外界能把外界非电信息非电信息转换成转换成电信号电信号输出的器件或装输出的器件或装置置狭义：狭义：敏感元件敏感元件：直接感受被测量（一般为非电量），并输出与被测：直接感受被测量（一般为非电量），并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。量成确定关系的某一物理量的元件。转换元件转换元件：将敏感元件的

11、输出的中间非电量转换成电量输出的：将敏感元件的输出的中间非电量转换成电量输出的元件。元件。测量电路测量电路：将转换元件输出的电量变成便于显示、记录、控制：将转换元件输出的电量变成便于显示、记录、控制和处理的有用电信号的电路。和处理的有用电信号的电路。传感器的组成传感器的组成敏感元件敏感元件转换元件转换元件测量电路测量电路辅助电源辅助电源被测量被测量可用可用电量电量有用电有用电参量参量有用量有用量基本部分！24有些传感器很简单，仅由一个敏感元件（兼作转有些传感器很简单，仅由一个敏感元件（兼作转换元件）组成，它感受被测量时直接输出电量换元件）组成，它感受被测量时直接输出电量, ,如热电偶。如热电偶

12、。有些传感器由敏感元件和转换元件组成，没有转有些传感器由敏感元件和转换元件组成，没有转换电路换电路, ,如压电式加速度传感器。如压电式加速度传感器。有些传感器，转换元件不止一个，要经过若干次有些传感器，转换元件不止一个，要经过若干次转换。转换。补充说明补充说明传感器的含义传感器的含义1传感器是由敏感元件和转换元件构成的测量装置，能传感器是由敏感元件和转换元件构成的测量装置，能完成检测任务完成检测任务传感器的输出与输入之间存在确定的关系传感器的输出与输入之间存在确定的关系3能按一定规律将被测量转换成电信号输出能按一定规律将被测量转换成电信号输出2举例：测量压力的电位器式压力传感器举例：测量压力的

13、电位器式压力传感器n敏感元件：敏感元件：能够灵敏地感受被测量并作出响应的元件。能够灵敏地感受被测量并作出响应的元件。弹性敏感元件（弹簧管）：弹性敏感元件（弹簧管）：将压力转换为角位移将压力转换为角位移将敏感元件感受的被测量转换成电路参数的元件。将敏感元件感受的被测量转换成电路参数的元件。转换元件（电位器）：转换元件（电位器）：将角位移转换为电参量将角位移转换为电参量-电阻电阻的变化（的变化（R） n转换元件：转换元件：n将传感元件输出的电参量转换成易于处理的将传感元件输出的电参量转换成易于处理的电压、电流或频率量。电压、电流或频率量。当电位器的两端加当电位器的两端加上电源后，电位器上电源后，电

14、位器就组成分压比电路，就组成分压比电路，它的输出量是与压它的输出量是与压力成一定关系的电力成一定关系的电压压Uo 。 n测量转换电路：测量转换电路：30传感器的分类传感器的分类 传感器可以按传感器可以按用途（输入量）、输出量、工作原用途（输入量）、输出量、工作原理、基本效应、能量变换关系理、基本效应、能量变换关系等分类，但应用较普遍等分类，但应用较普遍的是按的是按用途用途和和工作原理工作原理的分类方式。的分类方式。传感器的分类传感器的分类t 按照传感器的用途分类按照传感器的用途分类 以传感器的被测量命名。以传感器的被测量命名。 位移传感器位移传感器 压力传感器压力传感器 速度传感器速度传感器

15、加速度传感器加速度传感器 振动传感器振动传感器 温度传感器温度传感器方便传感器选型！方便传感器选型！t 按照测量的工作原理分类按照测量的工作原理分类 根据传感器所赖以工作的原理（物理定律、物理效应、化学根据传感器所赖以工作的原理（物理定律、物理效应、化学原理等）进行分类。原理等）进行分类。 电阻式传感器电阻式传感器 磁电式传感器磁电式传感器 电感式传感器电感式传感器 压电式传感器压电式传感器 电容式传感器电容式传感器 光电式传感器光电式传感器 半导体式传感器：霍尔器件、热敏电阻半导体式传感器：霍尔器件、热敏电阻t 按基本效应分类按基本效应分类 分为分为物理传感器物理传感器、化学传感器化学传感器

16、和和生物传感器生物传感器 光电管利用外光电效应光电管利用外光电效应 变极距型电容传感器变极距型电容传感器 气敏传感器气敏传感器 酶传感器酶传感器t 按传感器的转换原理分类按传感器的转换原理分类 机机电传感器电传感器 光光电传感器电传感器 热热电电传感器电电传感器 磁磁电传感器电传感器 电化学传感器电化学传感器t 按输出信号分类按输出信号分类 模拟传感器模拟传感器 传感器输出连续形式的传感器输出连续形式的模拟信号模拟信号 数字传感器数字传感器 传感器输出离散形式的传感器输出离散形式的数字信号数字信号v讨论传感器的应用传感器的应用 生活中有哪些地方使用了传感器？起什么作用？传感器的应用传感器的应用

17、在我们日常生活中，使用着各种各样的传感器，在我们日常生活中，使用着各种各样的传感器， v电冰箱、电饭煲中的温度传感器电冰箱、电饭煲中的温度传感器;v空调中的温度和湿度传感器空调中的温度和湿度传感器;v 煤气灶中的煤气泄漏传感器煤气灶中的煤气泄漏传感器;v 水表、电表、电视机和影碟机中的红外遥控器水表、电表、电视机和影碟机中的红外遥控器; v 照相机中的光传感器照相机中的光传感器;v 汽车中燃料计和速度计等等，不胜枚举。汽车中燃料计和速度计等等，不胜枚举。传感器给我们的生活带来了多少便利和帮助呢？传感器给我们的生活带来了多少便利和帮助呢？家庭与办公自动化家庭与办公自动化 在家电产品和办公自动化产

18、品设计中，人们大量的应用在家电产品和办公自动化产品设计中，人们大量的应用了传感器和测试技术来提高产品性能和质量。了传感器和测试技术来提高产品性能和质量。指纹传感器指纹传感器1、全自动洗衣机中应检测那些物理量？（全、全自动洗衣机中应检测那些物理量？（全自动洗衣机有哪些传感器）自动洗衣机有哪些传感器）2、举出一些生活中常见的家电及办公自动化产品应用、举出一些生活中常见的家电及办公自动化产品应用传感器的例子传感器的例子想一想想一想检测技术在日常生活中的应用与日俱增检测技术在日常生活中的应用与日俱增 家用电器：家用电器： 数码相机、数码摄像机：自动对焦数码相机、数码摄像机：自动对焦-红外测距传感器红外

19、测距传感器数字体温计：接触式数字体温计：接触式-热敏电阻，非接触式热敏电阻，非接触式-红外传感器红外传感器自动感应灯：亮度检测自动感应灯：亮度检测-光敏电阻光敏电阻空调、冰箱、电饭煲：温度检测空调、冰箱、电饭煲：温度检测-热敏电阻、热电偶热敏电阻、热电偶电话、麦克风：话音转换电话、麦克风：话音转换-驻极电容传感器驻极电容传感器遥控接收：红外检测遥控接收：红外检测-光敏二极管、光敏三极管光敏二极管、光敏三极管办公商务：办公商务：可视对讲、可视电话：图像获取可视对讲、可视电话：图像获取-面阵面阵CCDCCD扫描仪：文档扫描扫描仪：文档扫描-线阵线阵CCDCCD红外传输数据：红外检测红外传输数据：红

20、外检测-光敏二极管、光敏三极管光敏二极管、光敏三极管医疗卫生：医疗卫生：电子血压计：血压检测电子血压计：血压检测 - - 压力传感器压力传感器血糖测试仪、胆固醇检测仪血糖测试仪、胆固醇检测仪 - - 离子传感器离子传感器物化法官物化法官智能建筑智能建筑门禁系统打破了人们几百年来用钥匙开锁的传统门禁系统打破了人们几百年来用钥匙开锁的传统楼宇控制与安全防护楼宇控制与安全防护 为使建筑物成为安全、健康、舒适、温馨的生活、工作环境，并为使建筑物成为安全、健康、舒适、温馨的生活、工作环境，并能保证系统运行的经济性和管理的智能化。在楼宇中应用了许多测试能保证系统运行的经济性和管理的智能化。在楼宇中应用了许

21、多测试技术，如技术，如闯入监测、空气监测、温度监测、电梯运行状况。闯入监测、空气监测、温度监测、电梯运行状况。 图示为某公司楼宇自动化系图示为某公司楼宇自动化系统。该系统分为：电源管理、统。该系统分为：电源管理、安全监测、照明控制、空调安全监测、照明控制、空调控制、停车管理、水控制、停车管理、水/ /废水管废水管理和电梯监控。理和电梯监控。烟雾传感器亮度传感器红外人体探测器物化法官物化法官鼠标鼠标: :光电位移传感器光电位移传感器摄象头摄象头:CCD:CCD传感器传感器PCPC机中的测试技术应用机中的测试技术应用麦克风麦克风: :电容传声器电容传声器软驱软驱: :速度速度, ,位置伺服位置伺服

22、1)1)工业自动化中的应用工业自动化中的应用 机械手、机器人中的传感器机械手、机器人中的传感器 转动转动/ /移动位置传感器、力传感器、视觉传感器、听觉传感器、移动位置传感器、力传感器、视觉传感器、听觉传感器、接近距离传感器、触觉传感器、嗅觉传感器。接近距离传感器、触觉传感器、嗅觉传感器。 在各种自动控制系统中，检测环节起着系统感官的作用，是其重在各种自动控制系统中，检测环节起着系统感官的作用，是其重要组成部分。要组成部分。密歇根大学的机械手装配模型密歇根大学的机械手装配模型广州中鸣数码的机器狗广州中鸣数码的机器狗在工业自动化中的应用在工业自动化中的应用在电力、冶金、石化、化工等流程工业中，生

23、在电力、冶金、石化、化工等流程工业中，生产线上设备运行状态关系到整个生产线流程。通常产线上设备运行状态关系到整个生产线流程。通常建立建立2424小时在线监测系统。小时在线监测系统。石化企业输油管道、储油罐等压力容器的破损和泄露石化企业输油管道、储油罐等压力容器的破损和泄露检测。检测。自动检测与自动控制系统自动检测与自动控制系统在线检测：零件尺寸、产品缺陷、装配定位在线检测：零件尺寸、产品缺陷、装配定位.产品质量测量产品质量测量 在汽车、机床等设备，电机、发动机等零部件出在汽车、机床等设备，电机、发动机等零部件出厂时，必须对其性能质量进行测量和出厂检验。厂时，必须对其性能质量进行测量和出厂检验。

24、 汽车扭距测量汽车扭距测量汽车与传感器汽车与传感器高级轿车需要用传感器对温度、压力、位置、高级轿车需要用传感器对温度、压力、位置、距离、转速、加速度、湿度、电磁、光电、振动等距离、转速、加速度、湿度、电磁、光电、振动等进行实时准确的测量，一般需要进行实时准确的测量，一般需要30301 001 00种传感器。种传感器。发动机：发动机：向发动机的电子控制单元（向发动机的电子控制单元（ECU）提供发动机的工作状况信息，）提供发动机的工作状况信息， 对发动机工作状况进行精确控制对发动机工作状况进行精确控制 温度、压力、位置、转速、流量、气体浓度和爆震传感器等温度、压力、位置、转速、流量、气体浓度和爆震

25、传感器等 汽车传感器：汽车电子控制系统的信息源，关键部件，核心技术内容汽车传感器：汽车电子控制系统的信息源，关键部件，核心技术内容 普通轿车：约安装普通轿车：约安装几十到近百只几十到近百只传感器，传感器， 豪华轿车：传感器数量可多达豪华轿车：传感器数量可多达二百余只二百余只。 底底 盘：盘：控制变速器系统、悬架系统、动力转向系统、制动防抱死系统等控制变速器系统、悬架系统、动力转向系统、制动防抱死系统等 车速、踏板、加速度、节气门、发动机转速、水温、油温车速、踏板、加速度、节气门、发动机转速、水温、油温 车车 身：身：提高汽车的安全性、可靠性和舒适性等提高汽车的安全性、可靠性和舒适性等 温度、湿

26、度、风量、日照、加速度、车速、测距、图象等温度、湿度、风量、日照、加速度、车速、测距、图象等 我国引进的我国引进的排爆机器人排爆机器人进攻型机器人进攻型机器人军事国防中的应用军事国防中的应用美军研制的未来单兵作战武器美军研制的未来单兵作战武器-OICW 夜视瞄准夜视瞄准机系统：非冷却红外传感器技术机系统：非冷却红外传感器技术激光测距激光测距仪：可精确的定位目标。在发射仪：可精确的定位目标。在发射20mm20mm高爆弹时，激光测距仪可将高爆弹时，激光测距仪可将目标的距离信息自动传输至高爆弹的爆炸引信，以精确的设定引爆时间。目标的距离信息自动传输至高爆弹的爆炸引信，以精确的设定引爆时间。军事国防中

27、的应用军事国防中的应用信息与控制学院仪器系信息与控制学院仪器系50传感器的应用传感器的应用传感器技术在工业自动化、军事国防和以宇宙开发、海洋开发为代表的尖端科学与工程等重要领域有广泛应用。它正以自己的巨大潜力，向着与人们生活密切相关的方面渗透；生物工程、医疗卫生、环境保护、安全防范、家用电器、网络家居等方面的传感器已层出不穷，并在日新月异地发展。传感器现状和国内外发展趋势传感器现状和国内外发展趋势 五、传感器的发展动向v 开发新型传感器开发新型传感器 v 开发新材料开发新材料 v 新工艺的采用新工艺的采用 v 集成化、多功能化集成化、多功能化v 智能化智能化 开展基础研究，发现新现象，开发传感

28、器的新开展基础研究，发现新现象，开发传感器的新材料和新工艺；实现传感器的集成化与智能化材料和新工艺；实现传感器的集成化与智能化 传感器的工作机理是基于各种效应和定律，由此启发人们进一步探索具有新效应的敏感功能材料，并以此研制出具有新原理的新型物性型传感器件物性型传感器件，这是发展高性能、多功能、低成本高性能、多功能、低成本和小型化和小型化传感器的重要途径。结构型传感器发展得较早，目前日趋成熟。结构型传感器结构型传感器，一般说它的结构复杂，体积偏大，结构复杂，体积偏大，价格偏高价格偏高。物性型传感器大致与之相反，具有不少诱人的优点，加之过去发展也不够。世界各国都在物性型传感器方面投入大量人力、物

29、力加强研究，从而使它成为一个值得注意的发展动向。 1 1开发新型传感器开发新型传感器新型传感器包括：采用新原理；填补传感器空白；仿生传感器等方面。它们之间是互相联系的。传感器材料是传感器技术的重要基础，由于材料科学的进步，人们在制造时，可任意控制它们的成分，从而设计制造出用于各种传感器的功能材料。用复杂材料来制造性能更加良好的传感器是今后的发展方向之一。2 2开发新材料开发新材料（1）半导体敏感材料（2）陶瓷材料 （3）磁性材料 （4）智能材料如，半导体氧化物可以制造各种气体传感器，而陶瓷传感器工作温度远高于半导体，光导纤维的应用是传感器材料的重大突破，用它研制的传感器与传统的相比有突出的特点

30、。有机材料作为传感器材料的研究，引起国内外学者的极大兴趣。在发展新型传感器中，离不开新工艺的采用。新工艺的含义范围很广，这里主要指与发展新型传感器联系特别密切的微细加工技术。该技术又称微机械加工技术，是近年来随着集成电路工艺发展起来的，它是离子束、电子束、分子束、激光束和化学刻蚀等用于微电子加工的技术，目前已越来越多地用于传感器领域。 3 3新工艺的采用新工艺的采用例如利用半导体技术制造出压阻式传感器，利用薄膜工艺制造出快速响应的气敏、湿敏传感器，日本横河公司利用各向异性腐蚀技术进行高精度三维加工，在硅片上构成孔、沟棱锥、半球等各种开头，制作出全硅谐振式压力传感器。 4 4集成化、多功能化集成

31、化、多功能化同一功能的多元件并列化，即将同一类型的单个传感元件用集同一功能的多元件并列化，即将同一类型的单个传感元件用集成工艺在同一平面上排列起来成工艺在同一平面上排列起来，如CCD图像传感器。多功能一体化，即将传感器与放大、运算以及温度补偿等环即将传感器与放大、运算以及温度补偿等环节一体化，组装成一个器件节一体化，组装成一个器件。把多个功能不同的传感元件集成在一起，除可同时进行多种参数的测量外，还可对这些参数的测量结果进行综合处理和评价，可反映出被测系统的整体状态。 为同时测量几种不同被测参数，可将几种不同的传感器元件复合在一起，作成集成块。例如一种温、气、湿三功能陶瓷传感器已经研制成功。5

32、 5智能化智能化对外界信息具有检测检测、数据处理数据处理、逻辑判断逻辑判断、自诊断自诊断和自适自适应应能力的集成一体化多功能传感器，这种传感器具有与主机互相对话的功能，可以自行选择最佳方案，能将已获得的大量数据进行分割处理，实现远距离、高速度、高精度传输等。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，它的实现取决于传感技术与半导体集成化工艺水平的提高与发展。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。如，DS18B20、传感器测量系统家庭与办公自动化家庭与办公自动化 在家电产品和办公自动化产品设计中，人们大量的应用在家电产品和办

33、公自动化产品设计中，人们大量的应用了传感器和测试技术来提高产品性能和质量。了传感器和测试技术来提高产品性能和质量。指纹传感器指纹传感器1、全自动洗衣机中应检测那些物理量？（全、全自动洗衣机中应检测那些物理量？（全自动洗衣机有哪些传感器）自动洗衣机有哪些传感器）2、举出一些生活中常见的家电及办公自动化产品应用、举出一些生活中常见的家电及办公自动化产品应用传感器的例子传感器的例子想一想想一想 智能洗衣机中的传感器：衣物重量传感器，衣质传智能洗衣机中的传感器：衣物重量传感器，衣质传感器，水温传感器，水质传感器，透光率光传感器感器，水温传感器，水质传感器，透光率光传感器( (洗洗净度净度) , ) ,

34、 液位传感器，电阻传感器液位传感器，电阻传感器( (衣物烘干检测衣物烘干检测) )。 构成现代信息技术的三大支柱是：构成现代信息技术的三大支柱是： 传感器技术传感器技术（信息采集）；（信息采集）； 通信技术通信技术 （信息传输）；（信息传输）； 计算机技术计算机技术（信息处理）；（信息处理）； 它们在信息系统中分别起到它们在信息系统中分别起到 “感官感官”、“神经神经”和和“大脑大脑”的作用。的作用。在利用信息的过程中首先要解决在利用信息的过程中首先要解决获取准确可靠的获取准确可靠的 信息信息，而传感器是获取信息的主要途径和手段。，而传感器是获取信息的主要途径和手段。传感器的作用与地位传感器的

35、作用与地位 一般说来，测试系统由传感器、中间变换装置和显示记录装置三一般说来，测试系统由传感器、中间变换装置和显示记录装置三部分组成。部分组成。 传感器传感器将被测物理量将被测物理量( (如噪声如噪声, ,温度温度) ) 检出并转换为电量，中间变换检出并转换为电量，中间变换装置对接收到的电信号用硬件电路进行分析处理或经装置对接收到的电信号用硬件电路进行分析处理或经A/DA/D变换后用软件进变换后用软件进行行信号分析信号分析，显示记录装置则将测量结果显示出来，提供给观察者或其，显示记录装置则将测量结果显示出来，提供给观察者或其它自动控制装置。它自动控制装置。 测试系统组成测试系统组成传感器是信息

36、技术的传感器是信息技术的源头源头。没有传感器对原始。没有传感器对原始参数的准确、可靠、实时的测量，信息处理与传输参数的准确、可靠、实时的测量，信息处理与传输的能力再强，都的能力再强，都没有任何实际意义没有任何实际意义。 没有传感器，就不能实现测量；没有传感器，就不能实现测量；没有测量，就没有科学，就没有技术；没有测量，就没有科学，就没有技术； 一般说来，检测系统由传感器、中间变换装置和显示记录装置三一般说来，检测系统由传感器、中间变换装置和显示记录装置三部分组成。部分组成。 传感器传感器将被测物理量将被测物理量( (如噪声如噪声, ,温度温度) ) 检出并转换为电量，中间变换检出并转换为电量，

37、中间变换装置对接收到的电信号用硬件电路进行分析处理或经装置对接收到的电信号用硬件电路进行分析处理或经A/DA/D变换后用软件进变换后用软件进行行信号分析信号分析，显示记录装置则将测量结果显示出来，提供给观察者或其，显示记录装置则将测量结果显示出来，提供给观察者或其它自动控制装置。它自动控制装置。 检测系统组成检测系统组成例：空调机测量控制室温例：空调机测量控制室温被测对象被测对象：被测信息被测信息：检测器具检测器具：操作过程操作过程：室内空气室内空气温度温度温度传感器温度传感器 - 热电阻、热电偶热电阻、热电偶空气空气 热敏电阻热敏电阻 电信号电信号 处理处理 显示显示空调机空调机小结:v传感

38、器的作用：v传感器的定义：v传感器的组成：v传感器的应用：v测试系统构成：作业：作业：1 综述你所理解的传感器概念。综述你所理解的传感器概念。2 一个可供实用的传感器有哪几部分构成？一个可供实用的传感器有哪几部分构成？各部分的功用是什么？试用框图标示出你所各部分的功用是什么？试用框图标示出你所理解的传感器系统。理解的传感器系统。 在工程实践和科学实验中，检测的任务是正确及时地掌在工程实践和科学实验中，检测的任务是正确及时地掌握、获取各种信息握、获取各种信息, 大多数情况下是要获取被测对象信息的大大多数情况下是要获取被测对象信息的大小小, 即被测量的大小。这样，信息采集的主要含义就是测量、即被测

39、量的大小。这样，信息采集的主要含义就是测量、取得测量数据。取得测量数据。 测量概论测量概论 这就需要将传感器与多台仪器仪表组合使用这就需要将传感器与多台仪器仪表组合使用, 才能完成信才能完成信号的检测号的检测构成测量系统。构成测量系统。测量系统原理结构框图。测量系统原理结构框图。例：空调机测量控制室温例：空调机测量控制室温被测对象被测对象：被测信息被测信息：检测器具检测器具：操作过程操作过程：室内空气室内空气温度温度温度传感器温度传感器 - 热电阻、热电偶热电阻、热电偶空气空气 热敏电阻热敏电阻 电信号电信号 处理处理 显示显示空调机空调机测量系统原理结构框图测量系统原理结构框图 一般来说，测

40、量系统是由传感器、中间变换装置和显示记一般来说，测量系统是由传感器、中间变换装置和显示记录装置组成录装置组成, ,具有获取某种信息之功能的整体。具有获取某种信息之功能的整体。物理量物理量电量电量电量电量/数字量数字量信号转换、分析信号转换、分析被测对象被测对象传感器传感器中间变中间变换装置换装置显示、记显示、记录装置录装置信号提取信号提取测量系统的组成测量系统的组成2 2开环测量系统与闭环测量系统开环测量系统与闭环测量系统 （1） 开环测量系统开环测量系统 开环测量系统全部信息变换只开环测量系统全部信息变换只沿着一个方向进行沿着一个方向进行, 如图如图 1 - 2 所示。所示。 其中其中x为输

41、入量为输入量, y为输出量为输出量, k1、 k2、 k3为各个环节的为各个环节的传递系数。传递系数。 输入、输出关系为输入、输出关系为 y=k1k2k3x 采用开环方式构成的测量系统采用开环方式构成的测量系统, 结构较简单结构较简单, 但各环节特性的变但各环节特性的变化都会造成测量误差。化都会造成测量误差。 （2） 闭环测量系统闭环测量系统 闭环测量系统有两个通道闭环测量系统有两个通道, 一为正一为正向通道向通道, 二为反馈通道二为反馈通道, 其结构如图其结构如图 1 - 3 所示。所示。 其中其中x为正向通道的输入量为正向通道的输入量, 为反馈环节的传递系数为反馈环节的传递系数, 正正向通

42、道的总传递系数向通道的总传递系数k=k2k3。 由图由图 1 - 3可知可知: fxxx1 xf=y y=kx=k(x1-xf)=kx1-ky 11111xkxkky 显然显然, 这时整个系统的输入输出关系由反馈环节的特性这时整个系统的输入输出关系由反馈环节的特性决定决定, 放大器等环节特性的变化不会造成测量误差放大器等环节特性的变化不会造成测量误差, 或者说或者说造成的误差很小。造成的误差很小。 根据以上分析可知根据以上分析可知, 在构成测量系统时在构成测量系统时, 应将开环系统应将开环系统与闭环系统巧妙地组合在一起加以应用与闭环系统巧妙地组合在一起加以应用, 才能达到所期望的才能达到所期望

43、的目的。目的。 当当k1k1时，则时，则xkxxkxkky 11111111测量：以确定被测对象属性和量值为目的的全部操作。测量：以确定被测对象属性和量值为目的的全部操作。 测量的概念测量的概念测量步骤：比较测量步骤：比较示差示差平衡平衡读数读数被测量被测量倍数倍数基准量基准量比较比较nux 可由公式表示可由公式表示:uxn 或或 式中式中 ： x被测量值被测量值; u标准量标准量, 即测量单位即测量单位; n比值（纯数）比值（纯数）, 含有测量误差。含有测量误差。测量方法测量方法直接法直接法间接法间接法组合法组合法按获得测量值的方法分类按获得测量值的方法分类接触式接触式非接触式非接触式按接触关系分类按接触关系分类按被测量的变化快慢分类按被测量的变化快慢分类静态检测静态检测动态检测动态检测偏差式偏差式零位式（又称补偿式或平衡式）零位式（又称补偿式或平衡式）微差式微差式按测量方式分类按测量方式分类根据测量精度条件根据测量精度条件 等精度测量等精度测量不等精度测量不等精度测量测量方法测量方法 测量方法：实现被测量与标准量测量方法：实现被测量与标准量比较比较得出比值的方法，得出比值的方法，称为测量方法。称为测量方法。（1 1）直接法）直接法 一般指可用各种仪器对被测量直接测量获得结果。一般指可用各种仪器对被测量直接测量获得结果。 例：例：用万