傳感器原理及應(yīng)用緒論

1、,,,1、為什么開設(shè)此課程,2、課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容和目的,3、課程的考核方式,,,,傳感器原理及應(yīng)用課程簡(jiǎn)介,專業(yè)基礎(chǔ)課,1、 為什么要開設(shè)此課程？,身邊的傳感器,,,,,身邊的傳感器,制度化,比爾.蓋茨的智能家居,1、 手機(jī)遙控——不進(jìn)門也能指揮家中一切。2、電子胸針為客人打造舒適環(huán)境3、衛(wèi)生間檢查身體系統(tǒng)4、廚房?jī)?nèi)有全自動(dòng)烹調(diào)設(shè)備5、車道旁邊的一顆140歲的老楓樹受到特別關(guān)照。先進(jìn)的傳感器能根據(jù)樹的情況，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)澆水和施肥。

2、 --------家是數(shù)字實(shí)驗(yàn)室,汽車中的傳感器,普通汽車幾十到近百種高檔汽車大概幾百種傳感器,,,,,1、 為什么要開設(shè)此課程？,,,,,a.什么是…？（定義）,b.為什么學(xué)？（應(yīng)用）,c.如何學(xué)？,（工作原理、典型電路等）,,,,,如何走進(jìn)傳感器的世界,1）學(xué)習(xí)內(nèi)容,2.課程的學(xué)習(xí)內(nèi)

3、容和目的,如何學(xué)習(xí)該課程,,,,傳感器與微系統(tǒng)中國(guó)測(cè)試技術(shù)儀表技術(shù)與傳感器測(cè)控技術(shù)傳感器世界,[1]儀表技術(shù)與傳感器 http://www.i-s.com.cn[2]傳感器世界 http://www.sensorworld.com.cn[3]中華傳感器 http://www.sensor.com.cn,參考教材,傳感器期刊,專業(yè)傳感器網(wǎng)址,參考資源,2）目的：

4、合理選擇和使用傳感器。 對(duì)傳感器技術(shù)問題有一定的分析和處理能力。知曉傳感器的工程設(shè)計(jì)方法和實(shí)驗(yàn)研究方法。了解傳感器的發(fā)展動(dòng)向。,,認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度,自學(xué)能力,責(zé)任意識(shí)和安全意識(shí),溝通、團(tuán)隊(duì)合作,,,,,,,,,報(bào)告、大作業(yè),討論、閱讀筆記,作業(yè),實(shí)驗(yàn),期末測(cè)試,過程考核,5%,5%,10%,70%,10%,3、 課程的考核方式,,緒論,教學(xué)目標(biāo)： 能夠了解傳感器的基本組成、結(jié)構(gòu)及發(fā)展趨勢(shì)，通過本次課的學(xué)習(xí),能對(duì)傳感

5、器進(jìn)行基本認(rèn)識(shí)。,教學(xué)內(nèi)容：1.理解傳感器的基本涵義2.了解傳感器的基本組成3.了解傳感器的現(xiàn)狀、應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì),教學(xué)方式： 案例式、啟發(fā)式、討論式,,,一、傳感器的定義與組成,1、定義 （transducer/sensor） 能夠感受規(guī)定的被測(cè)量并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。（GBT 7665—2005） 輸入量是物理量、化學(xué)量和生物量。 輸出量主要是電量。（電量最便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理及顯

6、示的） 非電量→→電量,緒 論,傳感器應(yīng)用場(chǎng)合（領(lǐng)域）不同，叫法不同。過程控制：變送器。（標(biāo)準(zhǔn)化的傳感器）射線檢測(cè)：發(fā)送器、接收器。探頭。,2、組成:通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。,傳感器組成框圖,緒 論,敏感元件(預(yù)變換器,sensing element) 指?jìng)鞲衅髦心苤苯痈惺芑蝽憫?yīng)被測(cè)量的部分。,,,轉(zhuǎn)換元件（又稱變換器,transducing element)，指?jìng)鞲衅髦心軐⒚舾性惺芑蝽憫?yīng)的被測(cè)量轉(zhuǎn)換成適于傳輸

7、或測(cè)量的電信號(hào)部分 。,非電量　　　　　電量,,緒 論,,,測(cè)量電路：能把轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為便于顯示、記錄、處理和控制的有用電信號(hào)的電路。,常用的電路有電橋、放大器、變阻器、振蕩器等。,輔助電路通常包括電源等。,緒 論,二、傳感器分類,1、按輸入量分類輸入量分別為溫度、壓力、位移、速度、加速度、濕度等非電量時(shí)，相應(yīng)的傳感器稱為溫度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、濕度傳感器等。2、按測(cè)量原理分如

8、根據(jù)變電阻原理相應(yīng)有應(yīng)變式、電容式傳感器；根據(jù)變磁阻的原理，相應(yīng)的有電感式、差動(dòng)變壓器式、電渦流式傳感器等等。,緒 論,3、按構(gòu)成原理分：結(jié)構(gòu)型和物性型結(jié)構(gòu)型傳感器物性型傳感器結(jié)構(gòu)型傳感器：mechanical structure type transducer/sensor 利用機(jī)械構(gòu)件（如金屬膜片等）的變形檢測(cè)被測(cè)量的傳感器。物性型傳感器：physical property type transducer/sensor 利

9、用 材 料的物理特性及其各種物理、化學(xué)效應(yīng)檢測(cè)被測(cè)量的傳感器。4、按輸出信號(hào)的性質(zhì)分類模擬式傳感器(輸出信號(hào)為模擬量的傳感器)和數(shù)字式傳感器(輸出信號(hào)為數(shù)字量或數(shù)字編碼的傳感器)。,緒 論,1、工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用,a)機(jī)械手、機(jī)器人中的傳感器 轉(zhuǎn)動(dòng)/移動(dòng)位置傳感器、力傳感器、視覺傳感器、聽覺傳感器、接近距離傳感器、觸覺傳感器、熱覺傳感器、嗅覺傳感器。,在各種自動(dòng)控制系統(tǒng)中，測(cè)試環(huán)節(jié)起著系統(tǒng)感官

10、的作用，是其重要組成部分。,汽車車身點(diǎn)焊機(jī)器人系統(tǒng),緒 論,三、傳感器應(yīng)用,b) AGV自動(dòng)送貨車,超聲波測(cè)距傳感器、判斷建筑物內(nèi)人和物所在位置；紅外線色彩傳感器運(yùn)動(dòng)軌跡和AGV小車位置識(shí)別；條形碼傳感器，貨品識(shí)別。,香港理工AGV模型,緒 論,c) 生產(chǎn)加工過程監(jiān)測(cè),切削力傳感器，加工噪聲傳感器，超聲波測(cè)距傳感器、紅外接近開關(guān)傳感器等。,密歇根大學(xué)數(shù)字化工廠,緒 論,2、產(chǎn)品質(zhì)量測(cè)量,在汽車、機(jī)床等設(shè)備，電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)等零部件出廠

11、時(shí)，必須對(duì)其性能質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量和出廠檢驗(yàn)。,在線檢測(cè)：零件尺寸、產(chǎn)品缺陷、裝配定位….,緒 論,3、樓宇控制與安全防護(hù),為使建筑物成為安全、健康、舒適、溫馨的生活、工作環(huán)境，并能保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和管理的智能化。在樓宇中應(yīng)用了許多測(cè)試技術(shù)，如闖入監(jiān)測(cè)、空氣監(jiān)測(cè)、溫度監(jiān)測(cè)、電梯運(yùn)行狀況。,圖示為某公司樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)分為：電源管理、安全監(jiān)測(cè)、照明控制、空調(diào)控制、停車管理、水/廢水管理和電梯監(jiān)控。,緒 論,4、家庭與辦公自動(dòng)化,在

12、家電產(chǎn)品和辦公自動(dòng)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，人們大量的應(yīng)用了傳感器和測(cè)試技術(shù)來提高產(chǎn)品性能和質(zhì)量。,緒 論,鼠標(biāo):光電位移傳感器,攝像頭:CCD傳感器,麥克風(fēng):電容傳聲器,5、PC機(jī)中的測(cè)試技術(shù)應(yīng)用,電容指紋傳感器,緒 論,,鼠標(biāo):光電位移傳感器,鼠標(biāo):光電位移傳感器,6、其他應(yīng)用,航天,農(nóng)業(yè),交通,醫(yī)學(xué),緒 論,四、傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),1、向檢測(cè)范圍挑戰(zhàn)2、傳感器的集成化和多功能化3、向未開發(fā)的領(lǐng)域挑戰(zhàn)——生物傳感器4、傳感器的智能

13、化智能傳感器：具有判斷、學(xué)習(xí)、創(chuàng)造能力的傳感器,緒 論,,,?你認(rèn)為傳感器將在未來有什么樣的應(yīng)用？ ?大膽設(shè)想一下傳感器在未來世界中的應(yīng)用。  ?或者你在電影中看到哪些傳感器的應(yīng)用,學(xué) 生 討 論,,小結(jié)與思考,需要完成任務(wù),針對(duì)，某種傳感器，通過學(xué)校圖書館，網(wǎng)上資源，如知網(wǎng)，論述該傳感器的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)。習(xí)題：1.什么是物性型和結(jié)構(gòu)型傳感器，各舉出一個(gè)實(shí)例，并簡(jiǎn)要說明原理。2.說明下圖