传感器绪论(选修课11).ppt

1、传感器原理及其应用,授课教师：刘 维,绪 论,关于传感器 1、传感器 2、传感器定义和组成 3、传感器的分类 课程情况及其考核方式,什么是传感器？,超声波传感器 医学应用 超声测距（测厚） 超声探伤 较为常用的是压电式超声波传感器,德国原产微型薄膜铂电阻温度传感器,常温阻值：100或1000欧 温度范围： A级：30350 B级：70500 1/3B级：0100 长期稳定性： R漂移小于等于0.04 （500，1000小时后）,悬臂梁式称重传感器,额定载荷: (kg) 20，50，100，200，500 灵敏度(mv/v)：20.004 非线性(%)：0.02 Fs 滞后(%)：0.02 Fs

2、 重复性(%)：0.02 F s 该传感器广泛应用于包装秤，皮带秤，料斗秤等系列产品上。,光纤光栅温度传感器TMS03,应用在混凝土、钢结构、管道等场合测量温度，具有安全、抗电磁干扰、不受压力压强等干扰、精度高、分辨率高、可靠性高等优点。 量程-30120 分辨率0.1 精度0.5 ,生命探测器,DKL生命探测器为目前世界上最先进的搜救仪器，体积轻巧仅约1公斤，手持式设计，操作简单，性能优越于其他任何高科枝的搜救产品，并已广泛为世界上先进国家的军事、海关、海巡、消防、安全、救援、航天等政府部门使用。 此产品是由美国高科技公司结合世界上最尖端的生化、电介质、超低频传导及DNA技术研发而成，已申请

3、多项技术专利。,背 景,DKL生命探测器于上个世纪80年代首先由美国人研制成功，最初用于军事。其目的是探测深水处雷达无法发挥作用的潜艇；在90年代初用于海湾战争，以减少在沙漠中作战的美军官兵的伤亡，后来逐渐转向民用，目前在英美等发达国家和地区广泛使用。 美国“911”事件后，生命探测器曾在80米处的废墟下发现了一位受伤的消防队员，从而挽救了他的生命；阿富汗人也在使用这种探测器，以寻找恐怖分子首领拉登的位置。,生命探测器,工作范围 有效距离: 长距离侦测杆侦测距离可达500公尺，短距离为20公尺。在碰到障碍物诸如钢筋混凝墙，钢板等时，侦测距离会减少。 垂直角度：没有障碍物时，上下各60度，总计1

4、20度；有障碍物时，上下各40-50度，总计80-100度。 水平侦测角度:左右各2度，总计4度。,爆炸物探测器,用于检查行李、手提箱的通道式爆炸物检测装置 2003年2月开始，中国原子能科学研究院与北京市公安局合作，利用核四极共振（NQR）技术研制出了我国第一台实用型通道式的可商品化的爆炸物检测装置。 这套装置根据每种物质都有像人的指纹一样的特征NQR频率，以实现爆炸物品的检查。可用于机场、车站、码头、海关和重要场馆的手提行李爆炸物检测。,爆炸物探测器,太赫兹和分子结构振动谱融合检测 可探测多种可疑物质 太赫兹光波介于微波与远红外波之间，波长为30到1000微米。利用THZ波能了解到晶体分子

5、和离子的内部结构或晶格结构，可以用作识别诸如爆炸物和毒品的有力武器。,应用传感器解决高中实验问题,以一系列传感器替代传统的测量仪器，完成包括力、热、声、光、电、位移、磁感强度、辐射等多种物理量数据的采集。 传感器数据通过数据采集器处理后上传到计算机，由教学软件进行实时的处理与分析。能够完成力学、运动学、电磁学、光学、热学及原子物理实验数百个。,绪 论,关于传感器 1、传感器 2、传感器定义和组成 3、传感器的分类 课程情况及其考核方式,1、传感器,（1）传感器的地位和作用: 它是人类感官的延长；在信息时代，是获取自然界中信息的主要途径和手段。 它与计算机的协调发展，决定了科学技术的未来。 （2

6、）传感器涉及的工作原理包括： 物理效应、化学效应和生物效应等。,传感器,（3）传感器所采用的材料： 半导体、黑色金属、有色金属、压电材料、热电和恒弹性材料等。 （4）学科特点：综合性、实用性 许多学科的发展，都会促进传感器技术的发展；而各种传感器技术的问世，又为各学科服务，促进了科学技术的发展。,绪 论,关于传感器 1、传感器 2、传感器定义和组成 3、传感器的分类 课程情况及其考核方式,2、传感器定义和组成,（1）传感器定义（狭义）： 只有将外界信息按一定规律转换成电量的装置称为传感器。 广义上，凡能感受外界信息并按一定规律转换成便于控制和测量的信息的装置就称为传感器。 传感器技术即包括传感

7、器本身的制造和测试技术，又包括制作传感器而需要的相关及应用技术。,（1）传感器定义（续）,国家标准定义（GB7665-87）： 能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，它通常由敏感元件 和转换元件组成。,2、传感器定义和组成（续）,（2） 传感器的组成 一般由敏感元件、转换元件和测量电路三部分组成。 敏感元件（sensing element）： 它直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某物理量的元件。又称预处理单元或预处理器。,（2） 传感器的组成（续）,转换元件（transduction element）： 将某物理量转换为电量的元件。 常用作中间变换量的物理量

8、有：位移、光和热。 测量电路（transmitter）：又称变送器 将电阻、电容等信号变成电压或电流信号的电路。使测量结果便于显示、控制、记录和处理。,两点说明：,有些传感器敏感元件和转换元件合二为一； 后续电路，如信号放大、处理和显示等电路不包括在传感器范围内。,传感器的组成框图,绪 论,关于传感器 1、传感器 2、传感器定义和组成 3、传感器的分类 课程情况及其考核方式,3、传感器的分类,按使用对象分类，如加速度传感器、温度传感器和PH值传感器等； 按测量原理分类，如光电类传感器； 按构成原理分类：分成结构型和新型传感器 新型传感器的特点： 利用材料固有特性实现检测； 敏感元件与转换元件合

9、二为一。易于实现传感器的固化和小型化，提高可靠性； 采用微电子技术进行批量生产。,绪 论,关于传感器 1、传感器 2、传感器定义和组成 3、传感器的分类 课程情况及其考核方式,课程情况,介绍五种传感器的工作原理、测量电路、补偿方式和主要性能，它们是： 应变片传感器 压电传感器 热电传感器 光学传感器 此外，还有传感器的一般特性和传感器的标定。,课程情况,参考书：1、传感器原理及其应用 天津大学出版社 王化祥、张淑英著 2、现代传感技术 浙江大学出版社 陈裕全、李光著 3、光学传感与测量 电子工业出版社， 安毓英 曾小东编， 4、传感器及其检测技术 高等教育出版社 宋文绪、杨 帆著,考核方式,期末论文