传感器原理与电路设计第1讲-电子电路-工程科技-专业资料

天津大学

传感器原理与电路设计机械工程学院梅江平天津大学机械工程学院手机话/传mail:ppm@0.课程要求课程简介课程性质：选修选修的含义？选（主动）+修（被动）平时学习：修行在个人（主动）课堂纪律：

不得无故旷课（请假）成绩计算：30%（平时上课、作业）+70%（考试）1.本课程的地位和作用课程简介感知外界信息大脑肌体眼（视觉）耳（听觉）鼻（嗅觉）肤（触觉）舌（味觉）1.本课程的地位和作用课程简介机械手伺服驱动伺服电机及编码器UMI7764SCB68PC735X工业PCEthernet触摸屏零点、限位传感器及气爪网络层控制硬件机械手操作面板1.本课程的地位和作用课程简介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传递给肌体。如果用机器完成这一过程，计算机相当于人的大脑，执行机构相当于人的肌体，传感器相当于人的五官和皮肤传感器好比人体感官的延长，故有人又称“电五官”1.本课程的地位和作用课程简介1.本课程的地位和作用课程简介传感器是一个汇聚物理、化学、材料、电子、生物工程等多类型交叉学科，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。传感器技术是构成现代信息技术三大支柱之一。2.本课程内容体系结构课程简介包括传感器、检测技术和自动检测系统三大模块传感器部分主要包括传感器的基本特性、各类传统与新型传感器的工作原理与应用（应变式、电感式、电容式、压电式、磁电式、热电式、光电式、辐射与波式、数字式、智能式传感器；化学传感器、生物传感器、微传感器等）；检测技术主要包括参数检测、微弱信号检测、软测量、多传感器数据融合、测量不确定度与回归分析等；检测系统主要包括虚拟仪器和自动检测系统等。参考书籍胡向东，刘京诚，余成波等，传感器与检测技术，机械工业出版社，2009.13.本课程的任务及要求课程简介“传感器与检测技术”是一门涉及到电工电子技术、传感器技术、光电检测技术、控制技术、计算机技术、数据处理技术、精密机械设计技术等众多基础理论和技术的综合性技术，现代检测系统通常集光、机、电于一体，软硬件相结合。“传感器与检测技术”课程着重培养学生：理解传感器与检测技术基本理论；本课程是一门实践性很强的课程，在理论学习的同时，要通过实验和实践掌握各类典型传感器的使用和选用方法；能根据测量要求设计各类测量系统，能对测量结果进行误差分析和数据处理等，达到理论与实践的高度统一，突出能力的培养。1.传感器的定义传感器定义与组成传感器：广义：能感受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；狭义：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件；可以预料，当人类跨入光子时代，光信息成为更便于快速、高效地处理与传输的可用信号时，传感器的概念将随之发展成为：能把外界信息转换成光信号输出的器件。传感器的共性：利用物理定律或物质的物理、化学、生物等特性，将非电量转换成电量传感器功能：检测和转换（一感二传）。非电量：位移、速度、加速度、力电量：电压、电流、电容、电阻等2.传感器的组成传感器定义与组成敏感元件与转换元件是传感器两个基本组成部分。敏感元件是传感器中能直接感受（或响应）被测信息（非电量）的元件。转换元件则是指传感器中能将敏感元件的感受（或响应）信息转换为电信号的部分。一方面，敏感元件与转换元件有时无明显区分；另一方面，信号调节与转换电路、辅助电源。信号调节与转换电路敏感元件转换元件基本部分被测量弱信号输出辅助电源传感器的分类传感器分类按传感器的输入量（即被测参数）进行分类：位移、速度、温度、压力传感器等

按传感器的输出量进行分类：模拟式和数字式

按传感器的基本效应分类：物理型、化学型、生物型物理型传感器按构成又可分为：物性型(依据敏感元件材料本身的物理特性变化实现信号的变换)和结构型(依据转换元件的结构参数变化实现信号的转换)按传感器的工作原理进行分类：应变式、电容式、电感式、压电式、热电式传感器等

按传感器的能量变换关系进行分类：有源（能量控制型）、无源（能量变换型）其他分类…….传感器的技术发展趋势传感器技术发展1.传感器性能的改善2.开展基础理论研究3.传感器的集成化4.传感器的智能化5.传感器的网络化6.传感器的微型化1.传感器的性能改善传感器技术发展差动技术：抵消共模误差

平均技术：若干个传感器同时感受被测量

补偿与修正技术：传感器本身特性、外界环境

屏蔽、隔离与干扰抑制：屏蔽电缆、滤波、隔振、隔热

稳定性处理：时效处理、老化筛选等2.传感器的基础理论研究及微型化传感器技术发展寻找新原理：量子、光子、仿生

开发新材料：半导体、陶瓷、磁性及智能材料

采用新工艺：细微加工、光刻、腐蚀、薄膜、扩散等

探索新功能：多个功能不同传感器元件集成在一起传感器的微型化：采用MEMS技术，将机械、电子元器件集成在一个基片上

3.传感器的集成化传感器技术发展同类集成：相同功能传感器集成

异类集成：不同功能传感器集成

外围集成：传感器同测量电路、处理电路集成4.传感器的智能化传感器技术发展传感器与微处理器的结合：具备了检测、信息处理、逻辑判断、自诊断等作用：提高测量精度增加功能提高自动化程度5.传感器的网络化传感器技术发展主要表现为两个方面一是为了解决现场总线