【正文】 第 1章 傳感器的基本知識 2022/5/24 1 第 1章 傳感器的基本知識 2022/5/24 2 學(xué)習(xí)要點(diǎn) ?掌握傳感器的概念及組成 ?熟悉傳感器的分類方法 ?了解傳感器的命名方法 ?掌握傳感器的一般特性 第 1章 傳感器的基本知識 2022/5/24 3 傳感器的作用與地位 傳感器的應(yīng)用與發(fā)展 傳感器的定義與組成 傳感器的分類 傳感器的命名及代號 傳感器的基本特性 本章小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題 主要內(nèi)容 返回主目錄 第 1章 傳感器的基本知識 2022/5/24 4 傳感器的作用與地位 ? 世界是由物質(zhì)組成的，各種事物都是物質(zhì)的不同形態(tài)。人們?yōu)榱藦耐饨绔@得信息，必須借助于感覺器官。 ? 人的“五官” ——眼、耳、鼻、舌、皮膚 分別具有 視、聽、嗅、味、觸覺 等直接感受周圍事物變化的功能，人的 大腦 對“五官”感受到的信息進(jìn)行 加工、處理 ，從而調(diào)節(jié)人的行為活動(dòng)。 ? 人們在研究自然現(xiàn)象、規(guī)律以及生產(chǎn)活動(dòng)中，有時(shí)需要對 某一事物的存在與否作 定性 了解 ，有時(shí)需要進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)測量以 確定對象的量值的確切數(shù)據(jù) ，所以單靠人的自身感覺器官的功能是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，需要借助于某種儀器設(shè)備來完成，這種儀器設(shè)備就是 傳感器 。 傳感器是人類“五官”的延伸，是信息采集系統(tǒng)的首要部件 。 第 1章 傳感器的基本知識 2022/5/24 5 電量和非電量 ?表征物質(zhì)特性及運(yùn)動(dòng)形式的參數(shù)很多，根據(jù)物質(zhì)的電特性，可分為 電量和非電量 兩類。 ?電量 ——一般是指物理學(xué)中的電學(xué)量，例如電壓、電流、電阻、電容及電感等； ?非電量 ——?jiǎng)t是指除電量之外的一些參數(shù)，例如壓力、流量、尺寸、位移量、重量、力、速度、加速度、轉(zhuǎn)速、溫度、濃度及酸堿度等等。 ?人類為了認(rèn)識物質(zhì)及事物的本質(zhì)，需要對物質(zhì)特性進(jìn)行測量，其中大多數(shù)是對非電量的測量。 第 1章 傳感器的基本知識 2022/5/24 6 傳感器的作用 ?非電量不能直接使用一般的電工儀表和電子儀器進(jìn)行測量，因?yàn)橐话愕碾姽x表和電子儀器只能測量電量，要求輸入的信號為電信號。 ?非電量需要轉(zhuǎn)化成與其有一定關(guān)系的電量，再進(jìn)行測量， 實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換技術(shù)的器件就是 傳感器 。 ?傳感器是獲取自然或生產(chǎn)中信息的關(guān)鍵器件，是現(xiàn)代信息系統(tǒng)和各種裝備不可缺少的信息采集工具。采用傳感器技術(shù)的非電量電測方法，就是目前應(yīng)用最廣泛的測量技術(shù)。 第 1章 傳感器的基本知識 2022/5/24 7 傳感器的地位 ?隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展， 傳感器技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù) 構(gòu)成了現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的 三大支柱產(chǎn)業(yè) ，分別充當(dāng)信息系統(tǒng)的 “ 感官 ” 、 “ 神經(jīng) ” 和 “ 大腦 ” ，他們構(gòu)成了一個(gè)完整的自動(dòng)檢測系統(tǒng)。 ?在利用信息的過程中，首先要解決的問題就是 獲取可靠、準(zhǔn)確信息 ， 所以傳感器精度的高低直接影響計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的精度，可以說沒有性能優(yōu)良的傳感器，就沒有現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展。 返回本章目錄 第 1章 傳感器的基本知識 2022/5/24 8 傳感器的應(yīng)用與發(fā)展 ? 傳感器幾乎滲透到所有的技術(shù)領(lǐng)域。如 工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探索、環(huán)境保護(hù)、資源利用、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、文物保護(hù) 等等廣泛領(lǐng)域，并逐漸深入到人們的生活中。 ? 在機(jī)器人的技術(shù)發(fā)展中，傳感器采用與否及采用數(shù)量的多少是衡量機(jī)器人是否具有 智能的標(biāo)志，現(xiàn)代智能機(jī)器人因?yàn)椴捎昧舜罅康?、性能更好的、功能更?qiáng)的、集成度更高的傳感器，才使得其具有自我診斷、自我補(bǔ)償、自我學(xué)習(xí)等能力，機(jī)器人通過傳感器實(shí)現(xiàn)類似于人的知覺作用。傳感器被稱為機(jī)器人的“ 電五官 ” 。 第 1章 傳感器的基本知識 2022/5/24 9 ?在航空、航天技術(shù)領(lǐng)域，僅 阿波羅 10號飛船 就使用了 數(shù)千個(gè)傳感器 對 3295個(gè)測量參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測。 第 1章 傳感器的基本知識 2022/5/24 10 常娥一號 第 1章 傳感器的基本知識 2022/5/24 11 常娥一號 第 1章 傳感器的基本知識 2022/5/24 12 ? 在兵器領(lǐng)域中，使用了諸如 機(jī)械式、壓電、電容、電磁、光纖、紅外、激光、生物、微波 等等傳感器，以實(shí)現(xiàn)對周圍環(huán)境的監(jiān)測與目標(biāo)定位信息的收集，從而更好的解決了安全、可靠的防衛(wèi)能力。 第 1章 傳感器的基本知識 2022/5/24 13 ?在民用工業(yè)生產(chǎn)中，傳感器也起著至關(guān)重要的作用。如 一座大型煉鋼廠就需要 2萬 多臺傳感器和檢測儀表 煉鐵高爐監(jiān)控與傳動(dòng)系統(tǒng) 第 1章 傳感器的基本知識 2022/5/24 14 ?大型的 石油化工廠需要 6千 臺傳感器和檢測儀表 第 1章 傳感器的基本知識 2022/5/24 15 ? 一部 現(xiàn)代化汽車需要 90多 只傳感器 一臺復(fù)印機(jī)需要 20多 只傳感器 第 1章 傳感器的基本知識 2022/5/24 16 ? 日常生活中的電冰箱、洗衣機(jī)、電飯煲、音像設(shè)備、電動(dòng)自行車、空調(diào)器、照相機(jī)、電熱水器、報(bào)警器等家用電器都安裝了傳感器； 第 1章 傳感器的基本知識 2022/5/24 17 ? 在醫(yī)學(xué)上，人體的體溫、血壓、心腦電波及腫瘤等的準(zhǔn)確診斷與監(jiān)控都需要借助各種傳感器來完成。 第 1章 傳感器的基本知識 2022/5/24 18 ? 當(dāng)今信息時(shí)代，隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，自動(dòng)檢測、自動(dòng)控制技術(shù)顯露出非凡的能力，傳感器是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。沒有傳感器對原始信息進(jìn)行精確可靠的捕獲和轉(zhuǎn)換，就沒有現(xiàn)代化的自動(dòng)檢測和自動(dòng)控制系統(tǒng)；沒有傳感器就沒有現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展。 ? 自 1980年以來，世界傳感器的產(chǎn)值年增長率達(dá) 15%～ 30%，1985年世界傳感器市場的年產(chǎn)值為 50億 ， 1990年為 155億 。傳感器的發(fā)展是如泉涌，不可阻擋，它是衡量一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展及現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志。 第 1章 傳感器的基本知識 2022/5/24 19 傳感器的定義與組成 傳感器的定義 ? “ 能感受（或響應(yīng)） 規(guī)定的被測量 并按照 一定的規(guī)律 轉(zhuǎn)換成 可用輸出信號 的器件或裝置 ” 。 ? 這一定義包含了幾個(gè)方面的含義： ①傳感器是測量裝置，能完成測量任務(wù)； ②它的輸入量是某一被測量，可能是物理量、也可能是化學(xué)量、生物量等； ③它的輸出量是某一物理量，這種量要便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理和顯示等，這就是所謂的 “ 可用信號 ” 的含義； ④輸出與輸入有一定的對應(yīng)關(guān)系，這種關(guān)系要有一定的規(guī)律。根據(jù)字義可以理解傳感器為 一感二傳 ，即感受信息并傳遞出去。 第 1章 傳感器的基本知識 2022/5/24 20 被測非電量 電量 敏感元件 轉(zhuǎn)換元件 轉(zhuǎn)換電路 它是直接感受被測量，并輸出與被測量構(gòu)成有確定關(guān)系、更易于轉(zhuǎn)換的某一物理量的元件。 將敏感元件感受或響應(yīng)的被測量轉(zhuǎn)換成適于傳輸或測量的電信號 把轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號變換為便于處理、顯示、記錄、控制和傳輸?shù)目捎秒娦盘? 敏感元件 轉(zhuǎn)換元件 電