第一章 传感器基础知识

定义、分类 发展趋势 选用原则 一般特性
现代检测系统
传感器原理
检测技术
清远职业技术学院
1 内容选取
1.电子称的设计与制作 压力 2.物位测量仪的设计与制作 温度 传感器的 常见应用 位移 振动 速度 七 个 教 学 情 境
物位
3. 接近开关的设计与制作
4.电子温度计的设计与制作 5. 遥控开关的设计与制作 6.自行车转速表的设计与制作 7.轮式机器人循迹与避障 电路的设计制作
自 动 化 生 产 线 安 装 与 调 试
机 电 产 品 营 销 与 服 务
PLC
先修课程 本课程在专业岗位能力培养中起主要支撑作用。
后续课程
传感器的工作原理、结构、主要 参数、检测电路及其典型应用
电感传感器 电容传感器 压电传感器
应变传感器
其他传感器
光电传感器
课程主要内容
多传感器融合 检测电路
温度传感器 磁敏传感器 基础知识
物联网
网络层
实现更加广阔的互联网功能，需要传 感器网络与移动通信技术、互联网技术 相融合。
感知层
完成数据采集、通信和协同信息处理。 涉及传感器、RFID、多媒体信息采集 二维码和实时定位等技术。
清远职业技术学院
认识传感器——什么是传感器
传感器是感知层的重要组成部分，是物 联网技术应用的基础。
清远职业技术学院 清远职业技术学院
等
清远职业技术学院
注意:
?
考 • 传感器的分类各有什么优 考 缺点？ 你
清远职业技术学院
4、传感器命名方式
• 传感器常常按工作原理及被测量性质两种 分类合二为一进行命名。 • 如：电感式位移传感器、光电式传感器
清远职业技术学院
5、传感器应用和发展
计算机与信 息技术
系统技术
自动控制技术
电气、电子专业
清远职业技术学院
2、传感器的概念
感受 提取 被测非电量 敏感元件
电量 传感器 电信号 输出
将敏感元件感受或 响应的被测量转换 成适于传输或测量 的电信号
图1-1
电源
把转换元件输出的 电信号变换为便于 处理、显示、记录、 控制和传输的可用 电信号
早期的传感装置
清远职业技术学院
2、传感器的概念
1、传感器的定义 1） 传感器是一个测量器件或装置； 2）能将非电量转换成电量；（力、液体、温度„„） 3）转换后的电量与原来的非电量有一定关系或规律。
清远职业技术学院
液位自动控制
自动系统的工作:
①检测——传感器
②运算、命令——控制器 ③执行——执行器（控制阀）
汽包液位自动控制
清远职业技术学院
传感器的作用
1、传感器的作用与地位 作用：是信息采集工具，自动测控系统的 “五官”； 地位：传感器技术、通信技术、计算机技 术构成现代信息产业的三大支柱，分别是 “感官”、“神经”、“大脑”，构成一个 完整的自动测控系统。 2、传感器的应用和发展 有控制电路的地方，几乎就有传感器！
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。
清远职业技术学院
1、信息社会与传感的关系
1）信息传播的载体：图片、声音、 光、气味…… 2）涉及的技术：电子学、自动控 制、计算机、通信技术
3）从烽火台到现代信息技术：
70年代——同步卫星 80年代——光钎取代电缆 20世纪——扩频通信，全方位 的移动通信
清远职业技术学院
2、传感器的组成和重要性
转换 元件
敏感 元件
图1-2 压力传感器结构简图
并不是所有的传感器必须包 括敏感元件和转换元件。 如果敏感元件直接输出的是 电量，它就同时兼为转换元件 如果转换元件能直接感受被 测量而输出与之成一定关系的 电量，它就同时兼为敏感元件。 例如压电晶体、热电偶、热敏 感电阻及光电器件等。敏感元 件与转换元件两者合二为一的 传感器是很多的。
清远职业技术学院
思考题
1、如何理解传感器？ 2、举例说明传感器在信息技术中的重要性？
清远职业技术学院
传感器的认知（二）
清远职业技术学院
一、我们周围的传感器
• 工业控制系统——饮料灌装车间
认识传感器——什么是传感器
• 小型电子秤
清远职业技术学院
认识传感器——什么是传感器
• 家庭用煤气报警器
传感器名称：发送器、传送器、变送器、检测器、探头
紧记：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，通常由敏感元件和转换元件组成。
清远职业技术学院
3、传感器的机理
五官
获取信息
检测非电量
传感器属于检测技术领域（狭义）
实质：非电量电测技术
清远职业技术学院
3、传感器的机理
1）传感器与人体机理的关系
体现针对性 和适用性
二、《传感器与检测技术》考核方式
考核 分类 考核项目 平时考核 期末考试 实验准备 分数比例 (%) 15 70 85 5 预习报告 独立完成情况、数据 正确性 书写规范、数据分析 正确 预习检查、抽查提问 考核指标 学习主动性与创造性 考核要求 课堂提问、课外答疑 笔试
职业 能力
传感器技术与应用
清远职业技术学院 主讲：罗芳
教师信息
清远职业技术学院
一、课程的简介
教师与行业 企业技术专家 调研 学生就业岗位群 确定
自动化生产线组装、检测、调试，设备维护与管理岗位
专业人才培养目标
设置 课程体系
了解生产线、家电系统的体系结构和应用特点，掌握自动 控制应用技术，能够从事自动化上产险、智能电器设备制 造、安装、调试、操作、管理、维修的生产第一线高素质 技能型人才。
如：电子计算机——人脑——电脑
传感器——人或动物的五官——电五官
2）人体五官的机理
3）生物传感器
科学的进步来源动物界的特征
清远职业技术学院
感官
神经
大脑
肢体
信息获取
信息传送
信息处理
执 行
传感器技术
通信技术
计算机技术
执行机构
清远职业技术学院
4、历史事件的促进
1、1919年的事件 2、第一次世界大战
家用电器90%用的是温度传感器、其 次是湿度传感器。
清远职业技术学院
2、传感器的组成和重要性
它是直接感受被测量，并输出与 被测量构成有确定关系、更易于 转换的某一物理量的元件。 被测非电量 电量
敏感元件
转换元件
转换电路
将敏感元件感受或 响应的被测量转换 成适于传输或测量 的电信号
图1-1 传感器的组成
清远职业技术学院
清远职业技术学院
1、家用传感器归类
电子控制的目的 舒适 方便 有关家用电器 空调、冷暖设备 洗衣机、烘干机 微波炉、电磁炉 遥控装置 防火、防灾 节能节电 石油、煤气、燃烧器具 煤气、空调、洗衣机、 电视机 传感器 湿度、温度、压力、霜 湿度、温度、压力、水 位、漂洗度 湿度、温度、重量、哼 调 光、超声 温度、流量、缺氧、煤 气 温度、流量、压力、煤 气
注意：a1决定传感器的灵敏度，相当于函数y=y=a0+a1x的 一次函数的斜率
清远职业技术学院
二、传感器系统静态特性
2、传感器的静态性能指标
（1）线性度
在规定条件下，传感器校准曲线与拟合直线间的最大偏 差（ΔYmax）与满量程输出（Y）的百分比，称为线性度（线
性度又称为“非线性误差”），其静态特性可由下列方程式
电源
把转换元件输出的 电信号变换为便于 处理、显示、记录、 控制和传输的可用 电信号
清远职业技术学院
2、传感器的组成和重要性
传感器的组成： 敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被 测量的部分； 转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或 响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号的 部分。
是不是所有的传感器都包含敏感元件和转换元件呢？？
清远职业技术学院
Any
Question
清远职业技术学院
传感器的基本知识（三）
清远职业技术学院
一、知识回顾
1、什么是传感器？ 2、传感器的组成是哪些？
清远职业技术学院
二、传感器系统静态特性
当被测量不随时间变化或变化很慢时，
可以认为检测系统的输入量和输出量都和时 间无关，表示它们之间关系的是一个不含时 间变量的代数方程，在这种关系基础上，确 定的检测装置性能参数称为静态特性。
小计1
职业 素质
实验操作
实验报告
5
5 15
操作过程考核
实验报告
小计2
清远职业技术学院
该门课程的技术背景
信息技术
信息获取
（传感器技术）
信息传输
（通信技术）
信息处理
（计算机技术）
清远职业技术学院
三、蓬勃发展的传感器技术
清远职业技术学院
1、信息社会与传感的关系
传感器几乎渗透到所有的技 术领域。如工业生产、宇宙
清远职业技术学院
3、传感器的分类
一般可按传感器的输入量分，按输出量分或按原理来分。
1、按工作原理分类——便于研究设计传感器
构成原理：物性型、结构型
信号转换效应：物理型、化学型和生物型
2、按输入量分类：位移、压力、速度、温度、湿度等
3、按敏感元件和材料来分类：半导体、功能陶瓷、光钎
和高聚物类
4、按应用领域分类：医用、汽车、自动化生产线、材料
清远职业技术学院
二、传感器的定义
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输入量：非电量 ③输出量：电量，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输出与输入有一定的对应关系，这种关系要有一定的规 律。根据字义可以理解传感器为一感二传，即感受信息 并传递出去。