传感检测技术及应用.ppt

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1、传感检测技术及应用郑州大学工学院机械工程学院学习本课程的必要性传感器技术是关于传感器设计、制造及应用的综合技术。它是信息技术的三大支柱之一。计算机技术传感与控制技术通信技术信息技术的三大支柱目前的状态是：“大脑发达、五官不灵”谁掌握和支配了传感器技术谁就能够支配新时代!日本把传感器技术列为80年代十大技术之首；美国把传感器技术列为90年代22项关键技术之一；德国视军用传感器为优先发展技术；英、法等国对传感器的开发投资逐年升级。我国目前也有近千家传感器生产和销售企业。传感器的应用传感器的应用遍及航空、航

2、天、工业、农业、医疗、气象、家用电器……各个领域与部门。它是生产自动化、科学测试、计量核算、监测诊断等系统中不可缺少的基础环节。密歇根大学的机械手装配模型AGV小车位置识别航天农业交通医学传感器的应用全自动洗衣机中的传感器：衣物重量传感器，衣质传感器，水温传感器，水质传感器，透光率光传感器(洗净度)液位传感器，电阻传感器(衣物烘干检测)。指纹传感器透光率传感器温湿度传感器温度传感器传感器的应用鼠标:光电位移传感器摄象头:CCD传感器声位笔:超声波传感器麦克风:电容传声器声卡:A/D卡+D/A卡软驱:速度

3、,位置伺服传感器的应用本课程的性质、内容本课程是机械电子专业的一门专业基础课。着重阐述：传感与检测技术的基本知识，常用传感器的工作原理、基本结构、主要性能、测量电路、误差补偿方法和应用方法。绪论非电量检测技术基础传感器应用技术基础电阻式传感器电感式传感器电容式传感器压电式传感器热电式传感器磁电式传感器其它传感器基础部分典型传感器原理及应用部分本课程的任务要求掌握传感器的基本理论。特别要求掌握几何量、机械量及有关测量中常用的各种传感器的工作原理、输入输出特性、误差分析与补偿方法。能合理地选择和使用传感器，

4、并进一步掌握传感器的实验研究方法。先修课程：高等数学、物理、模拟电子、误差分析与数据处理等。第一篇传感检测技术基础传感检测技术第三章传感器应用技术基础传感器的定义及工作机理传感器的组成及分类传感器的描述方法传感器的特性分析传感器的标定与校准改善传感器性能的主要技术途径传感器发展趋势§3.1传感器的定义及工作机理所谓传感器(sensor)，是来自“感觉”一词。工程上称为“电五官”。广义定义：传感器是一种能将特定的被测量信息（包括物理量、化学量、生物量等），按照一定规律转换某种可用的输出信号的器件或装置。一

5、、传感器的定义可用信号是指便于处理、传输的信号。狭义定义：物理量、化学量生物量等电量返回§3.1传感器的定义及工作机理1、守恒定律能量、动量、电荷量等守恒定律。这些定律是研究、开发新型传感器的必须遵守的基本法则。二、工作机理2、场的定律动力场的运动定律、电磁场的感应定律等，其作用与物体在空间的位置及分布状态有关。利用场的定律制成的传感器统称为“结构性传感器”。如：+++A静电场定律返回结构型传感器举例如：电感式传感器利用法拉弟电磁感应定律如：磁电式传感器二、工作机理3、物质定律物质本身内在性质的定律

6、（虎克定律、欧姆定律等）。4、统计法则§3.1传感器的定义及工作机理σ=EεU=IR利用某些功能材料本身所具有的内在特性及效应把被测量直接转换为电量。如：光电管（外光电效应）、压电晶体（正压电效应）、光敏电阻、所有半导体传感器、以及所有利用各种环境变化而引起的金属、半导体、陶瓷、合金的性能变化的传感器。利用物质定律制成的传感器统称为“物性型传感器”。微观系统与宏观系统联系起来的物理法则。举例物性型传感器举例（1）光电导效应是指半导体材料受到光照时会产生电子-空穴对,使其导电性能增强,光线愈强,阻值愈低,

7、这种光照后电阻率发生变化的现象,称为光电导效应。基于这种效应的光电器件有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管。光电传感器通常是指能敏感到由紫外线到红外线光的光能量，并能将光能转化成电信号的器件。其工作原理是基于一些物质的光电效应。如：光电转换元件如：压电式传感器物性型传感器举例（2）§3.2传感器的组成及分类一、传感器的组成返回§3.2传感器的组成及分类一、传感器的组成返回§3.2传感器的组成及分类1、按基本效应二、传感器的分类2、按工作机理物性型结构型物理型化学型生物型3、按能量变换关系能量转换型（自源型

8、）能量控制型（外源型）4、按工作原理：电阻式、电感式、电容式、压电式、磁电式等。5、按被测量：位移、压力、温度、流量、加速度等。6、按传感器输出信号的形式：模拟式数字式返回§3.3传感器的描述方法对传感器系统的基本特性研究，主要用于两个方面：1、用作为一个测量系统。已知h(t)，测量输出信号y(t)。通过h(t)、y(t)来推断导致该输出的系统输入信号x(t)。这就是未知被测物理量的测量过程。2、用于传感器系统本身的研究、设计与建立。观测系