传感器与检测技术第一章

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1、传感器与检测技术2013.12.4第一章绪论1.1传感器的作用与地位1.2传感器的应用与发展1.3传感器的定义与组成1.4传感器的分类1.5传感器的基本特性1.6传感器的性能指标及选用原则本章小结复习思考题人的“五官”——眼、耳、鼻、舌、皮肤分别具有视、听、嗅、味、触觉等直接感受周围事物变化的功能。人们在研究自然现象、规律以及生产活动中，有时需要对某一事物的存在与否作定性了解，有时需要进行大量的实验测量以确定对象的量值的确切数据，所以单靠人的自身感觉器官的功能是远远不够的，需要借助于某种仪器设备来完成，这种仪器设备就

2、是传感器。传感器是人类“五官”的延伸，是信息采集系统的首要部件。传感器是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。1.1传感器的作用与地位表征物质特性及运动形式的参数很多，根据物质的电特性，可分为电量和非电量两类。电量——一般是指物理学中的电学量，例如电压、电流、电阻、电容及电感等；非电量——则是指除电量之外的一些参数，例如压力、流量、尺寸、位移量、重量、力、速度、加速度、转速、温度、浓度及酸碱度等等。人类为了认识物质及事物的本质，需要对物质特性进行测量，其中大多数是对非电量的测量。电量和非电量

3、传感器的作用非电量不能直接使用一般的电工仪表和电子仪器进行测量，需要转化成与其有一定关系的电量，再进行测量，实现这种转换技术的器件就是传感器。传感器是获取自然或生产中信息的关键器件，是现代信息系统和各种装备不可缺少的信息采集工具。采用传感器技术的非电量电测方法，就是目前应用最广泛的测量技术。传感器的作用传感器的地位随着科学技术的发展，传感器技术、通信技术和计算机技术构成了现代信息产业的三大支柱产业，分别充当信息系统的“感官”、“神经”和“大脑”，他们构成了一个完整的自动检测系统。在利用信息的过程中，首先要解决的问题就

4、是获取可靠、准确信息，所以传感器精度的高低直接影响计算机控制系统的精度，可以说没有性能优良的传感器，就没有现代化技术的发展。传感器的地位传感器几乎渗透到所有的技术领域。如工业生产、宇宙开发、海洋探索、环境保护、资源利用、医学诊断、生物工程、文物保护等等广泛领域，并逐渐深入到人们的生活中。在机器人的技术发展中，传感器采用与否及采用数量的多少是衡量机器人是否具有智能的标志，现代智能机器人因为采用了大量的、性能更好的、功能更强的、集成度更高的传感器，才使得其具有自我诊断、自我补偿、自我学习等能力，机器人通过传感器实现类似于

5、人的知觉作用。传感器被称为机器人的“电五官”。1.2传感器的应用与发展在航空、航天技术领域，仅阿波罗10号飞船就使用了数千个传感器对3295个测量参数进行监测。1.2传感器的应用与发展常娥一号1.2传感器的应用与发展常娥一号在兵器领域中，使用了诸如机械式、压电、电容、电磁、光纤、红外、激光、生物、微波等等传感器，以实现对周围环境的监测与目标定位信息的收集，从而更好的解决了安全、可靠的防卫能力。1.2传感器的应用与发展在民用工业生产中，传感器也起着至关重要的作用。如一座大型炼钢厂就需要2万多台传感器和检测仪表炼铁高炉监

6、控与传动系统1.2传感器的应用与发展大型的石油化工厂需要6千台传感器和检测仪表1.2传感器的应用与发展1.2传感器的应用与发展图示为某公司楼宇自动化系统。该系统分为：安全监测、照明控制、空调控制、水/废水管理等。一部现代化汽车需要90多只传感器一台复印机需要20多只传感器1.2传感器的应用与发展日常生活中的电冰箱、洗衣机、电饭煲、音像设备、电动自行车、空调器、照相机、电热水器、报警器等家用电器都安装了传感器；1.2传感器的应用与发展在医学上，人体的体温、血压、心脑电波及肿瘤等的准确诊断与监控都需要借助各种传感器来完成

7、。1.2传感器的应用与发展当今信息时代，随着电子计算机技术的飞速发展，自动检测、自动控制技术显露出非凡的能力，传感器是实现自动检测和自动控制的首要环节。没有传感器对原始信息进行精确可靠的捕获和转换，就没有现代化的自动检测和自动控制系统；没有传感器就没有现代科学技术的迅速发展。自1980年以来，世界传感器的产值年增长率达15%～30%，1985年世界传感器市场的年产值为50亿，1990年为155亿。传感器的发展是如泉涌，不可阻挡，它是衡量一个国家经济发展及现代化程度的重要标志。1.2传感器的应用与发展1.3传感器的定义

8、与组成1.3.1传感器的定义“能感受（或响应）规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置”。这一定义包含了几个方面的含义：①传感器是测量装置，能完成测量任务；②它的输入量是某一被测量，可能是物理量、也可能是化学量、生物量等；③它的输出量是某一物理量，这种量要便于传输、转换、处理和显示等，这就是所谓的“可用信号”的含义；④输出与输