第3章机电一体化检测与传感技术讲述.doc

第3章 机电一体化检测与传感技术 机电一体化检测与传感技术概述 传感器的组成和分类 1 2 3 4 53 常见传感器及其工作原理 检测信号的采集与处理 传感器的应用  3.1 概述 传感器技术作为信息科学的一个重要分支，与计 算机技术、自动控制技术和通信技术等一起构成了信 息技术的完整学科。 在人类进入信息时代的今天，人们的一切社会活 动都是以信息获取与信息转换为中心，传感器作为信 息获取与信息转换的重要手段，是信息科学最前端的 一个阵地，是实现信息化的基础技术之一。 “没有传感器就没有现代科学技术”的观点已为 全世界所公认。以传感器为核心的检测系统就像神经 和感官一样，源源不断地向人类提供宏观与微观世界 的种种信息，成为人们认识自然、改造自然的有力工 具。  3.1 概述 高科技  3.1 概述 传感器 ——感觉，感知； 传送（Sensor、Transducer） 人体系统： 人类有五大感觉器官，即 眼、耳、鼻、舌、皮肤。通过 这些感觉器官感知外界信息。 机器系统： 机器系统中，传感器是各 种机械和电子设备的感觉器官。 感知光、色、温度、压力、声 音、湿度、气味及辐射等。  3.1 概述 传感器有些性能超过人的感官： （1）测量人体无法感知的量 （2）恶劣环境下工作 （3）测量范围宽、精确高、可靠性好 例如： ?温度传感器：-196℃ ~ 1800℃ ?压力传感器：0.01 ~ 10000kPa ?精度：0.1% ~ 0.01% ?可靠度：8 ~ 9级  3.1 概述 ?传感器技术是现代检测和自动化技术的重要基础之一， 机电一体化系统的自动化程度越高，对传感器的依赖性 也就越大。 ?能将各种非电物理量转换成电量的传感器及其应用技术 成为机电一体化技术系统中不可缺少的组成部分。 ?把各种非电量信息转换为电信号，这就是传感器的功能， 传感器又称为一次仪表。对转换后的电信号进行测量,并 进行放大、运算、转换、记录、指示、显示等处理，这 叫作电信号处理系统,通常被称为二次仪表。  3.1 概述 ? 传感器定义 ?传感器（英文名称：transducer/sensor）是一种 检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到 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。 ?传感器是将力、温度、位移、速度等量转换成电 信号的元件。“传感器技术是机电一体化的第一基 础”。  3.1 概述 ? 传感器的定义 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(数学函数法 则)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”。  3.1 概述 ? 传感器的作用和地位 ?现代信息技术的三大支柱之一 ?传感器技术（信息采集） ?通信技术（信息传输） ?计算机技术（信息处理） 在信息系统中分别起到“感官”、“神经”和“大脑”的 作用。 ?现代测量与自动控制的首要环节 传感器是信息采集系统的首要部件，计算机的 “五官”。没有传感器对原始信息进行精确、可 靠的捕获和转换，一切测量和控制都是不可能实 现的。  3.1 概述 ? 传感器的作用和地位 ?衡量国家综合实力的重要标志 传感器与传感器技术的发展水平是衡量一个国家 综合实力的重要标志，也是判断一个国家科学技 术现代化程度与生产水平高低的重要依据。 日本：传感器技术列为计算机、通讯、激光、半 导体、超导和传感器等六大核心技术之一。在21 世纪技术预测中将传感器列为首位。 美国：传感器及信号处理列为对国家安全和经济 发展有重要影响的关键技术之一。 欧洲：传感器技术作为优先发展的重点技术。 中国：在国家重点科技项目中，传感器也列在重 要位置。  3.1 概述 ? 传感器的作用和地位 ?传感器技术的应用遍及各个领域 传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、 海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物 工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。可以毫 不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至 各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都 离不开各种各样的传感器。 传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的 重要作用，是十分明显的。  3.1 概述 ? 传感技术的应用 ?自动检测与自动控制系统 石油、化工、电力、钢铁、机械等加工工业。 造纸 化工 纺织 芯片生产 烟草加工 木材烘干  3.1 概述 ? 传感技术的应用 ?汽车与传感器 传统：行驶速度、 距离