傳感器原理及應用緒論

1、,,,1、為什么開設此課程,2、課程的學習內容和目的,3、課程的考核方式,,,,傳感器原理及應用課程簡介,專業(yè)基礎課,1、 為什么要開設此課程？,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、 手機遙控——不進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、廚房內有全自動烹調設備5、車道旁邊的一顆140歲的老楓樹受到特別關照。先進的傳感器能根據樹的情況，實現(xiàn)全自動澆水和施肥。

2、 --------家是數(shù)字實驗室,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、 為什么要開設此課程？,,,,,a.什么是…？（定義）,b.為什么學？（應用）,c.如何學？,（工作原理、典型電路等）,,,,,如何走進傳感器的世界,1）學習內容,2.課程的學習內

3、容和目的,如何學習該課程,,,,傳感器與微系統(tǒng)中國測試技術儀表技術與傳感器測控技術傳感器世界,[1]儀表技術與傳感器 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)傳感器網址,參考資源,2）目的：

4、合理選擇和使用傳感器。 對傳感器技術問題有一定的分析和處理能力。知曉傳感器的工程設計方法和實驗研究方法。了解傳感器的發(fā)展動向。,,認真嚴謹?shù)膶W習態(tài)度,自學能力,責任意識和安全意識,溝通、團隊合作,,,,,,,,,報告、大作業(yè),討論、閱讀筆記,作業(yè),實驗,期末測試,過程考核,5%,5%,10%,70%,10%,3、 課程的考核方式,,緒論,教學目標： 能夠了解傳感器的基本組成、結構及發(fā)展趨勢，通過本次課的學習,能對傳感

5、器進行基本認識。,教學內容：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、應用及發(fā)展趨勢,教學方式： 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)定的被測量并按一定規(guī)律轉換成可用輸出信號的器件或裝置。（GBT 7665—2005） 輸入量是物理量、化學量和生物量。 輸出量主要是電量。（電量最便于傳輸、轉換、處理及顯

6、示的） 非電量→→電量,緒 論,傳感器應用場合（領域）不同，叫法不同。過程控制：變送器。（標準化的傳感器）射線檢測：發(fā)送器、接收器。探頭。,2、組成:通常由敏感元件和轉換元件組成。,傳感器組成框圖,緒 論,敏感元件(預變換器,sensing element) 指傳感器中能直接感受或響應被測量的部分。,,,轉換元件（又稱變換器,transducing element)，指傳感器中能將敏感元件感受或響應的被測量轉換成適于傳輸

7、或測量的電信號部分 。,非電量　　　　　電量,,緒 論,,,測量電路：能把轉換元件輸出的電信號轉換為便于顯示、記錄、處理和控制的有用電信號的電路。,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，相應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、按測量原理分如

8、根據變電阻原理相應有應變式、電容式傳感器；根據變磁阻的原理，相應的有電感式、差動變壓器式、電渦流式傳感器等等。,緒 論,3、按構成原理分：結構型和物性型結構型傳感器物性型傳感器結構型傳感器：mechanical structure type transducer/sensor 利用機械構件（如金屬膜片等）的變形檢測被測量的傳感器。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、化學效應檢測被測量的傳感器。4、按輸出信號的性質分類模擬式傳感器(輸出信號為模擬量的傳感器)和數(shù)字式傳感器(輸出信號為數(shù)字量或數(shù)字編碼的傳感器)。,緒 論,1、工業(yè)自動化中的應用,a)機械手、機器人中的傳感器 轉動/移動位置傳感器、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。,在各種自動控制系統(tǒng)中，測試環(huán)節(jié)起著系統(tǒng)感官

10、的作用，是其重要組成部分。,汽車車身點焊機器人系統(tǒng),緒 論,三、傳感器應用,b) AGV自動送貨車,超聲波測距傳感器、判斷建筑物內人和物所在位置；紅外線色彩傳感器運動軌跡和AGV小車位置識別；條形碼傳感器，貨品識別。,香港理工AGV模型,緒 論,c) 生產加工過程監(jiān)測,切削力傳感器，加工噪聲傳感器，超聲波測距傳感器、紅外接近開關傳感器等。,密歇根大學數(shù)字化工廠,緒 論,2、產品質量測量,在汽車、機床等設備，電機、發(fā)動機等零部件出廠

11、時，必須對其性能質量進行測量和出廠檢驗。,在線檢測：零件尺寸、產品缺陷、裝配定位….,緒 論,3、樓宇控制與安全防護,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)運行的經濟性和管理的智能化。在樓宇中應用了許多測試技術，如闖入監(jiān)測、空氣監(jiān)測、溫度監(jiān)測、電梯運行狀況。,圖示為某公司樓宇自動化系統(tǒng)。該系統(tǒng)分為：電源管理、安全監(jiān)測、照明控制、空調控制、停車管理、水/廢水管理和電梯監(jiān)控。,緒 論,4、家庭與辦公自動化,在

12、家電產品和辦公自動化產品設計中，人們大量的應用了傳感器和測試技術來提高產品性能和質量。,緒 論,鼠標:光電位移傳感器,攝像頭:CCD傳感器,麥克風:電容傳聲器,5、PC機中的測試技術應用,電容指紋傳感器,緒 論,,鼠標:光電位移傳感器,鼠標:光電位移傳感器,6、其他應用,航天,農業(yè),交通,醫(yī)學,緒 論,四、傳感器技術的發(fā)展趨勢,1、向檢測范圍挑戰(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、學習、創(chuàng)造能力的傳感器,緒 論,,,?你認為傳感器將在未來有什么樣的應用？ ?大膽設想一下傳感器在未來世界中的應用。  ?或者你在電影中看到哪些傳感器的應用,學 生 討 論,,小結與思考,需要完成任務,針對，某種傳感器，通過學校圖書館，網上資源，如知網，論述該傳感器的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。習題：1.什么是物性型和結構型傳感器，各舉出一個實例，并簡要說明原理。2.說明下圖