传感器原理及应用结课论文.doc

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1、《传感器原理及应用》结课论文学院:专业:姓名:学号:指导教师:1.传感器的地位和作用  传感器是能感受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。它是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如烟雾），并将探知的信息传递给其他装置或器官。国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量件并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感

2、受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。在生活中人的五官分别产生视觉、听觉、味觉、嗅觉、触觉，但是在研究自然界的现象和规律及生产活动中，人的五官运动不够，这就需要传感器来检测人们的器官所不能感知的现象。人们把与人的“五官”相似的部分称为“电五官”。  现代科学技术使人类社会进入了信息时代， 来自自然界的物质信息都需要通过传感器进行采集才能获取。 如图1-1所示， 人们把电子计算机比作

3、人的大脑， 把传感器比作人的五种感觉器官， 执行器比作人的四肢。 尽管传感器与人的感觉器官相比还有许多不完善的地方， 但传感器在诸如高温、 高湿、 深井、 高空等环境及高精度、 高可靠性、 远距离、 超细微等方面所表现出来的能力是人的感官所不能代替的。 传感器的作用包括信息的收集、 信息数据的交换及控制信息的采集三大内容 1.1传感器的应用有以下几个方面 1)传感器在工业检测和自动控制系统中的应用 在石油、化工、电力、钢铁、机械等工业生产中需要及时检测各种工艺参数的信息，通过电子计算机或控制器

4、对生产过程进行自动化控制，如下图所示，传感器是任何一个自动控制系统必不可少的环节。2)传感器在汽车中的应用   目前，传感器在汽车上不只限于测量行驶速度、 行驶距离、 发动机旋转速度以及燃料剩余量等有关参数，而且在一些新设施中，如汽车安全气囊、防滑控制等系统，防盗、防抱死、排气循环、电子变速控制、电子燃料喷射等装置以及汽车“黑匣子”等都安装了相应的传感器。 美国为实现汽车自动化， 曾在一辆汽车上安装了90多只传感器去检测不同的信息。3)传感器在家用电器中的应用   现代家庭中，用电厨具、空调

5、器、电冰箱、洗衣机、电子热水器、安全报警器、吸尘器、电熨斗、照相机、音像设备等都用到了传感器。  4)传感器在机器人中的应用   在生产用的单能机器人中， 传感器用来检测臂的位置和角度； 在智能机器人中， 传感器用作视觉和触觉感知器。 在日本， 机器人成本的二分之一是耗费在高性能传感器上的。5)传感器在医学中的应用 在医疗上，应用传感器可以准确测量人体温度、血压、心脑电波，并帮助医生对肿瘤等进行诊断6)传感器在环境保护中的应用 为了保护环境,研制用以监测大气、水质及噪声污染的传感器,已被

6、世界各国所重视。 7)传感器在航空航天中的应用   飞机、火箭等飞行器上，要使用传感器对飞行速度、加速度、飞行距离及飞行方向、飞行姿态进行检测。   8)传感器在遥感技术中的应用   在飞机及卫星等飞行器上，利用紫外、红外光电传感器及微波传感器来探测气象、地质等信息。在船舶上，利用超声波传感器进行水下探测。   9)传感器在军事方面的应用利用红外探测可以发现地形、地物及敌方各种军事目标。红外雷达具有搜索、跟踪、测距等功能，可以搜索几十到上千千米的目标。红外探测器在红外制导、红外通信、红外夜

7、视、红外对抗等方面也有广泛的应用。    传感器技术不仅对现代化科学技术、 现代化农业及工业自动化的发展起到基础和支柱的作用， 同时也被世界各国列为关键技术之一。 可以说“没有传感器就没有现代化的科学技术， 没有传感器也就没有人类现代化的生活环境和条件”， 传感器技术已成为科学技术和国民经济发展水平的标志之一。2.压力传感器及其应用压力传感器是将压力转换为电信号输出的传感器。通常把压力测量仪表中的电测式仪表称为压力传感器。压力传感器一般由弹性敏感元件和位移敏感元件(或应变计)组成。弹性敏感元件的

8、作用是使被测压力作用于某个面积上并转换为位移或应变，然后由位移敏感元件或应变计转换为与压力成一定关系的电信号。有时把这两种元件的功能集于一体。压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器。一般普通压力传感器的输出为模拟信号，模拟信号是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号。或在一段连续的时间间隔内，其代表信息的特征量可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号。而通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也称为压电传感器。压力传感器是使用最为广泛的一种传感器。传统的压力传感器以机械结构型