传感器技术与应用24页PPT
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《传感器技术应用》全册PPT课件
传感器的漂移是指在外界干扰下，输出 量出现与输入量无关的变化。漂移有很多种， 如时间漂移和温特性：传感器测量动态信号时，输出输入之间的关系。 动态特性常用的描述方法：
阶跃信号：包括最大偏离量，延滞时间，上升时间，峰值 时间，响应时间
频率响应：包括幅频特性，相频特性
（4）传感器的重复性
传感器在输入量按同一方向做全 量程多次测试时，所得特性曲线不 一致的程度。
（5）传感器的迟滞
传感器在正向行程（输入量增 大）和反向行程（输入量减小） 期间，特性曲线不一致的程度。
（6）传感器的稳定性与漂移
传感器的稳定性有长期和短期之分，一 般指一段时间以后，传感器的输出和初始标 定时的输出之间的差值。通常用不稳定度来 表征其输出的稳定的程度。
注意：并 不是所有 的传感器 必须同时 包括敏感 元件和转 换元件
传感器有很多种分类方法，但目前对传感器尚无
一个统一的分类方法，比较常用的有如下几种：
1．按传感器的被测物理量分类 2．按传感器工作原理分类 3．按传感器输出信号的性质分类 4．按传感器转换能量供给形式分类 5．按传感器的工作机理分类
项目一 传感器及测量基本知识
任务一 传感器的基本知识 一、任务描述 二、任务实施 （一）传感器的定义 （二）传感器的组成 （三）传感器的分类 （四）传感器的命名和代号 （五）传感器的特性 （六）传感器的选用 （七）传感器的应用及发展趋势 任务二 测量的基本知识 一、任务描述 二、任务实施 （一）测量的定义和分类 （二）误差的定义与分类
1.传感器的静态特性
传感器 的灵敏
度
01
传感器 的线性
度
02
（2）传感器的线性度 拟合直线方法：
（3）传感器的分辨力
阶跃信号：包括最大偏离量，延滞时间，上升时间，峰值 时间，响应时间
频率响应：包括幅频特性，相频特性
（4）传感器的重复性
传感器在输入量按同一方向做全 量程多次测试时，所得特性曲线不 一致的程度。
（5）传感器的迟滞
传感器在正向行程（输入量增 大）和反向行程（输入量减小） 期间，特性曲线不一致的程度。
（6）传感器的稳定性与漂移
传感器的稳定性有长期和短期之分，一 般指一段时间以后，传感器的输出和初始标 定时的输出之间的差值。通常用不稳定度来 表征其输出的稳定的程度。
注意：并 不是所有 的传感器 必须同时 包括敏感 元件和转 换元件
传感器有很多种分类方法，但目前对传感器尚无
一个统一的分类方法，比较常用的有如下几种：
1．按传感器的被测物理量分类 2．按传感器工作原理分类 3．按传感器输出信号的性质分类 4．按传感器转换能量供给形式分类 5．按传感器的工作机理分类
项目一 传感器及测量基本知识
任务一 传感器的基本知识 一、任务描述 二、任务实施 （一）传感器的定义 （二）传感器的组成 （三）传感器的分类 （四）传感器的命名和代号 （五）传感器的特性 （六）传感器的选用 （七）传感器的应用及发展趋势 任务二 测量的基本知识 一、任务描述 二、任务实施 （一）测量的定义和分类 （二）误差的定义与分类
1.传感器的静态特性
传感器 的灵敏
度
01
传感器 的线性
度
02
（2）传感器的线性度 拟合直线方法：
（3）传感器的分辨力
传感器原理及应用PPT教程课件专用
湿度传感器
湿度传感器能够监测室内湿度变化，与加湿器、除湿器等设备配合，保持室内湿度在适宜 范围内，避免潮湿或干燥对家居环境和人体健康的影响。
光照传感器
光照传感器能够感知室内光线强弱，与照明设备联动，实现室内光线的自动调节。同时， 还可用于窗帘、百叶窗等设备的自动控制，提高室内采光效果。
未来发展趋势预测
传感器应用领域
医疗领域
用于监测人体生理参数，如体 温、血压、心率等，以及医疗 设备中的控制和检测。
智能家居
用于实现家庭环境的智能化控 制，如温度控制、照明控制等。
工业自动化
用于检测和控制生产过程中的 各种参数，如温度、压力、流 量等。
环保领域
用于监测大气、水质等环境参 数，为环境保护提供数据支持。
传感器与通信接口的电路 设计
介绍传感器与通信接口之间的 电路设计，包括信号调制、解 调、编码、解码等。
接口电路设计的实例分析
通过具体案例，分析接口电路 设计的实现过程及效果。
06 传感器在物联网和智能家 居中应用展望
物联网中传感器作用及发展趋势
物联网中传感器的作用
物联网中的传感器是实现万物互联的基础， 它们能够感知和测量各种物理量，如温度、 湿度、压力、光照等，并将这些数据转换为 可处理和传输的数字信号，为物联网应用提 供实时、准确的数据支持。
新型传感器的研发
针对特定应用场景和需求，未来将研发更多新型传感器。例如，柔性传感器、生物传感器、化学传感器 等，它们将具有更高的灵敏度、选择性和稳定性，为物联网和智能家居等领域的发展提供有力支持。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
牌和型号。
注意传感器的尺寸、重量、 安装方式等是否符合应用场
湿度传感器能够监测室内湿度变化，与加湿器、除湿器等设备配合，保持室内湿度在适宜 范围内，避免潮湿或干燥对家居环境和人体健康的影响。
光照传感器
光照传感器能够感知室内光线强弱，与照明设备联动，实现室内光线的自动调节。同时， 还可用于窗帘、百叶窗等设备的自动控制，提高室内采光效果。
未来发展趋势预测
传感器应用领域
医疗领域
用于监测人体生理参数，如体 温、血压、心率等，以及医疗 设备中的控制和检测。
智能家居
用于实现家庭环境的智能化控 制，如温度控制、照明控制等。
工业自动化
用于检测和控制生产过程中的 各种参数，如温度、压力、流 量等。
环保领域
用于监测大气、水质等环境参 数，为环境保护提供数据支持。
传感器与通信接口的电路 设计
介绍传感器与通信接口之间的 电路设计，包括信号调制、解 调、编码、解码等。
接口电路设计的实例分析
通过具体案例，分析接口电路 设计的实现过程及效果。
06 传感器在物联网和智能家 居中应用展望
物联网中传感器作用及发展趋势
物联网中传感器的作用
物联网中的传感器是实现万物互联的基础， 它们能够感知和测量各种物理量，如温度、 湿度、压力、光照等，并将这些数据转换为 可处理和传输的数字信号，为物联网应用提 供实时、准确的数据支持。
新型传感器的研发
针对特定应用场景和需求，未来将研发更多新型传感器。例如，柔性传感器、生物传感器、化学传感器 等，它们将具有更高的灵敏度、选择性和稳定性，为物联网和智能家居等领域的发展提供有力支持。
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牌和型号。
注意传感器的尺寸、重量、 安装方式等是否符合应用场
传感器检测技术及应用ppt课件 --视觉传感器及其应用
CMOS视觉传感器耗电小，其耗电量约为CCD视 觉传感器的1/3。
32
7.3.3 CMOS视觉传感器的应用
CMOS视觉传感器与CCD视觉传感器一样，可 用于自动控制、自动测量、摄影摄像、视觉识别 等各个领域。
CMOS针对CCD最主要的优势就是非常省电。 CMOS视觉传感器用于数码相机有助于改善 人们心目中数码相机是“电老虎”的不良印象。
(4) 作为机器人的视觉，监控机器人的运行。
23
7.3 CMOS 视觉传感器
佳能数码单反相机EOS D30 采用的CMOS传感器
尼康D2X上所使用的CMOS
24
CCD和CMOS的主要区别
制造上的区别： CMOS和CCD同为半导体。但CCD是集成在半导体单晶材料上， 而CMOS是集成在被称做金属氧化物的半导体材料上。
用一般的串行计算机处理二维图像，运算时 间很长，为了缩短时间，可用专用图像处理器， 这种处理器有局部并列型、完全并列型、流水线 型、多处理器型等。
37
3．物体图像的识别
首先输入被识别物体的图像模型，并抽出其几何形状特 征，然后用视觉传感器输入物体的图像并抽出其几何形状特 征，用比较判断程序比较两者的异同。 如果各几何形状特征相同，则该物体就是所需要的物体。
38
4．立体视觉
距离信息是处理三维图像不可缺少的，而距 离计测多以三角原理进行处理。立体视觉使用两 台视觉传感器，象人类的两眼组成立体视觉。
通过比较两台摄像机摄入的两个图像而找出 其对应点，再从两个图像内的位置与两台摄像机 几何位置的配置，决定相当于对应点对象物体上 一点的距离信息。距离的检测也可使用一台视觉 传感器和一台激光发射器，当测知角r 、 及距离L 时，即可运用三角原理计算出到被测物体上A点的 距离。
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7.3.3 CMOS视觉传感器的应用
CMOS视觉传感器与CCD视觉传感器一样，可 用于自动控制、自动测量、摄影摄像、视觉识别 等各个领域。
CMOS针对CCD最主要的优势就是非常省电。 CMOS视觉传感器用于数码相机有助于改善 人们心目中数码相机是“电老虎”的不良印象。
(4) 作为机器人的视觉，监控机器人的运行。
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7.3 CMOS 视觉传感器
佳能数码单反相机EOS D30 采用的CMOS传感器
尼康D2X上所使用的CMOS
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CCD和CMOS的主要区别
制造上的区别： CMOS和CCD同为半导体。但CCD是集成在半导体单晶材料上， 而CMOS是集成在被称做金属氧化物的半导体材料上。
用一般的串行计算机处理二维图像，运算时 间很长，为了缩短时间，可用专用图像处理器， 这种处理器有局部并列型、完全并列型、流水线 型、多处理器型等。
37
3．物体图像的识别
首先输入被识别物体的图像模型，并抽出其几何形状特 征，然后用视觉传感器输入物体的图像并抽出其几何形状特 征，用比较判断程序比较两者的异同。 如果各几何形状特征相同，则该物体就是所需要的物体。
38
4．立体视觉
距离信息是处理三维图像不可缺少的，而距 离计测多以三角原理进行处理。立体视觉使用两 台视觉传感器，象人类的两眼组成立体视觉。
通过比较两台摄像机摄入的两个图像而找出 其对应点，再从两个图像内的位置与两台摄像机 几何位置的配置，决定相当于对应点对象物体上 一点的距离信息。距离的检测也可使用一台视觉 传感器和一台激光发射器，当测知角r 、 及距离L 时，即可运用三角原理计算出到被测物体上A点的 距离。
传感器技术及应用ppt课件
传感器的分类及对它的一般要求
传感器的分类
1. 按传感器的工作机理：物理型，化学型、生物型等； 2. 按构成原理：结构型与物性型两大类； 结构型：依靠传感器结构参数的变化实现信号转变，如：电容 式压力传感器 物性型：依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变 换。如：水银温度计
3. 根据传感器的能量转换情况：能量控制型和能量转换型两大类； 能量转换型：直接由被测对象输入能量使其工作。如：热电偶 温度计。
课程教材和参考书
教材： 唐文彦主编《传感器》第四版 机械工业出版社 参考书： 1. 强锡富主编《传感器》第三版 机械工业出版社 ，2002 2. 余瑞芬主编.传感器原理.北京:航空工业出版社,1995 3. 王化祥，张淑英编著.传感器原理及应用.天津大学出版社，1999 4. 刘迎春，叶湘滨编著.传感器原理设计与应用，国防科技大学出版 社，1997
包含的意思：
1. 传感器是测量装置，能完成检测任务；
2. 他的输入时某一种被测量，可能是物理量，也可能是化学量、 生物量等。 3. 他的输出量是某种物理量，这种量便于传输、转换、处理、 显示等等，这种量不一定是电量，还可以是气压、光强等物理 量，但主要是电物理量
2.组成：传感器一般由敏感元件、转换元件、基本转换电路 三部分组成，组成框图见图0-1.
发开新型传感器：利用物理现象、化学反应和 生物效应是各种传感器工作的基本原理，所以发现 新现象与新效应是研制新型传感器的重要基础，其 意义极为深远。例如日本夏普公司利用超导技术研 制成功高温超导 磁传感器，是传感器技术的重大突 破，其灵敏应比霍尔器件高，仅次于超导量子干涉器 件．而其制造工艺远比超导量子干涉器件简单，它可 用于磁成像技术，具有广泛推广价值。 开发新材料：传感器材料是传感器技术的重要基础，由于材料科学的进步．人们在制 造时，可任意控制它们的成分，从而可以设计制造用于各种传感器的功能材料。 采用新工艺：主要指微细加工技术，又称为微机械加工技术 集成化、多功能化与智能化： 传感器体积更小，功能更多，自动分析处理信号（数 据） 的能力更强。
《传感器技术及应用》课件——初识传感器
下图为国外各大传感器厂商及产品类型、领域
三 传感器国内外市场
下图为国内各大传感器厂商及产品领域
四 产业上下游
根据中国高端芯片联盟和中国信通院发布关于智能传感器的产业地图，产业链具体包括研 发、设计、制造、封装、测试、软件、芯片及解决方பைடு நூலகம்、系统/应用这八个环节，各环节的技术壁 垒高。
四 产业上下游
三 传感器国内外市场
2019年国内企业产值约为37亿美元，预计 2022年国内产值将达到 95亿美元，复合年均增长率 为37%。根据中国信息通信院预测，2022年中国智能传感器市场规模将达到 137 亿美元，意味 着本土化率将从 2015 年的 13%提升到 2022年的 46%。
三 传感器国内外市场
（2 ） 汽车电子：智能驾驶 ADAS 系统带动摄像头和雷达市场增长。预计 到 2022 年，国内摄像头市场规模将达278 亿元，毫米波雷达市场规模将达 371 亿元，激光雷达市场规模将达 275 亿元。
（3 ） 工业电子：智能机器人传感器全球市场规模增长速度快，2022年将 超 207 亿美元。
（4 ） 医疗 电子：医疗传感器市场空间巨大，2024 年全球市场规模增至 185 亿美元。
全球市场的众多产品中，CMOS图像传感器市占率最高，占据全球近 45%的市场份额，其次 是指纹传感器、压力传感器、射频识别传感器，三者市占率均为 9%。
三 传感器国内外市场
根据 Global Market Insights 最新的数据统计， 2015 年，美洲地区占据了全球市场的最大份 额，亚太地区（中国、日本、韩国、印度、澳大利亚）位居第二，占领了 23%的市场份额。美洲 地区预计在 2022 年前将一直主导智能传感器市场。而亚太地区由于汽车和消费电子领域等下游 产业的带动，则成为市场规模增长最快的地区。
三 传感器国内外市场
下图为国内各大传感器厂商及产品领域
四 产业上下游
根据中国高端芯片联盟和中国信通院发布关于智能传感器的产业地图，产业链具体包括研 发、设计、制造、封装、测试、软件、芯片及解决方பைடு நூலகம்、系统/应用这八个环节，各环节的技术壁 垒高。
四 产业上下游
三 传感器国内外市场
2019年国内企业产值约为37亿美元，预计 2022年国内产值将达到 95亿美元，复合年均增长率 为37%。根据中国信息通信院预测，2022年中国智能传感器市场规模将达到 137 亿美元，意味 着本土化率将从 2015 年的 13%提升到 2022年的 46%。
三 传感器国内外市场
（2 ） 汽车电子：智能驾驶 ADAS 系统带动摄像头和雷达市场增长。预计 到 2022 年，国内摄像头市场规模将达278 亿元，毫米波雷达市场规模将达 371 亿元，激光雷达市场规模将达 275 亿元。
（3 ） 工业电子：智能机器人传感器全球市场规模增长速度快，2022年将 超 207 亿美元。
（4 ） 医疗 电子：医疗传感器市场空间巨大，2024 年全球市场规模增至 185 亿美元。
全球市场的众多产品中，CMOS图像传感器市占率最高，占据全球近 45%的市场份额，其次 是指纹传感器、压力传感器、射频识别传感器，三者市占率均为 9%。
三 传感器国内外市场
根据 Global Market Insights 最新的数据统计， 2015 年，美洲地区占据了全球市场的最大份 额，亚太地区（中国、日本、韩国、印度、澳大利亚）位居第二，占领了 23%的市场份额。美洲 地区预计在 2022 年前将一直主导智能传感器市场。而亚太地区由于汽车和消费电子领域等下游 产业的带动，则成为市场规模增长最快的地区。
压电式传感器传感器技术及应用课件
在航空航天中的应用案例
压电式传感器在航空航天领域中可以 用于测量飞行器的压力、振动等参数， 保障飞行器的安全性和稳定性。
VS
例如，在飞机发动机中，压电式传感 器可以监测涡轮的工作状态，控制发 动机的运转，提高飞机的安全性能。
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它们能够提供连续、准确的生理数据， 帮助医生及时了解患者的病情和做出 准确的诊断。
航空航天
01
在航空航天领域，压电式传感器 主要用于监测飞机的气动性能、 发动机工作状态以及航天器的空 间环境等。
02
它们能够提供高精度、高可靠性 的数据，帮助保证飞机的安全和 航天器的正常工作。
03 压电式传感器的设计与制 造
02 压电式传感器的应用领域
工业自动化
压电式传感器在工业自动化领域中广泛应用于测量和控制，如压力、位移、振动和 加速度等物理量的测量。
它们能够提供高精度、高可靠性的数据，帮助实现自动化生产线的精确控制和优化。
压电式传感器还可以用于工业安全系统中，例如检测机器的异常振动或压力变化， 以预防潜在的故障或事故。
制作工艺
采用陶瓷工艺、薄膜工艺等制作技术 ，将压电材料制成具有特定结构和性 能的元件。
压电式传感器的封装与测试
封装材料
选择合适的封装材料，如环氧树脂、陶瓷等，以保护压电元件免受环境的影响。
测试方法
对封装后的传感器进行性能测试，包括灵敏度、频率响应、温度稳定性等方面 的测试。
04 压电式传感器的校准与标 定
压电式传感器传感器技术及应用课 件
目录
• 压电式传感器技术概述 • 压电式传感器的应用领域 • 压电式传感器的设计与制造 • 压电式传感器的校准与标定 • 压电式传感器的发展趋势与展望 • 实际应用案例分析
传感器原理及应用ppt课件
香港理工AGV模型
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传感器在生物医学上的应 用
• 对人体的健康状况进行 • 诊断需要进行多种生理 • 参数的测量。 • 国内已经成功地开 • 发出了用于测量近红外 • 组织血氧参数的检测仪 • 器。人类基因组计划的研究
也大大促进了对酶、免疫、 微生物、细胞、DNA、RNA、 蛋白质、嗅觉、味觉和体液 组份以及血气、血压、血流 量、脉搏等传感器的研究。
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32
传感器的分类
2、按传感器工作机理分类－续2
（3）化学传感器 是利用化学反应的原理，把无机和有机化学物质的成分、浓度等 转换为电信号的传感器。如：离子选择性电极。
（4）生物传感器 是一种利用生物活性物质选择性的识别和测定生物化学物质的传 感器。近年来发展很快。
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33
13
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14
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15
在汽车、机床、电机、发动机等产品出厂 时，必须对其性能质量检测
• 图示为汽车出厂检验原理框图，测量参数包括
润滑油温度、冷却水温度、燃油压力及发动机
转速等。通过对抽样汽车的测试，工程师可以
了解产品质量。
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16
• 汽车扭距测量 机床加工精度测量
传感器的分类
3、按信息能量变换方式分类
在传感器内部，信息的传递与变换伴随着能量 的流动。
（1）能量变换型：传感器从被测对象中获取能 量，用于直接输出。如：热电偶、光电池、压 电式、电磁感应式、固体电解质气敏传感器等。
（2）能量控制型：传感器从被测对象中获取能 量，用于控制激励源，故又称有源型传感器。 如：电阻式、电感式、电容式、霍尔式、…。
《传感器技术与应用》 ppt课件
§ 2.1.1 智能传感器
三、智能传感器的功能
由于智能传感器引入了微处理器进行信息处理、逻辑思维、推理判断 ，使其除了传统传感器的检测功能外，还具有数据处理、数据存储、数据 通信等功能，其功能已经延伸至仪器的领域。具体功能包括：
(1) 自校零、 自标定、 自校正、自适应量程功能； (2) 自补偿功能； (3) 自诊断（自检）功能； (4) 信息处理与数据存储记忆功能； (5) 双向通信和数字输出功能； (6) 组态功能。
§ 2.1.2 模糊传感器
一、模糊传感器概述
模糊传感器是在经典传感器数值测量的基础上经过模糊推理与知识集成，以自 然语言符号的描述形式输出的传感器。具体地说，将被测量值范围划分为若干个区间 ，利用模糊集理论判断被测量值的区间，并用区间中值或相应符号进行表示，这一过 程称为模糊化。对多参数进行综合评价测试时，需要将多个被测量值的相应符号进行 组合模糊判断，最终得出测量结果。模糊传感器的一般结构下图所示。信息的符号表 示与符号信息系统是研究模糊传感器的核心与基石。
普通传感器
信号调理电路 外壳
微处理器 总线接口 数字总线
§ 2.1.1 智能传感器
五、智能传感器的实现
(1) 模块化方式 目前，国内外已有不少此类产品。此类智能传感器各部件可以封装在一个外 壳中，也可分开设置，其集成度不高、体积较大。智能传感器的模块化实现方式 一般采用SMBus总线、RS-232、RS-422、RS-485、USB、CAN等总线，目 前ZigBee、WiFi、蓝牙等无线传输方式也广泛应用于智能传感器。
§ 2.1.3 微传感器
三、典型微传感器
（1）压阻式微传感器 压阻式微压力传感器的原理结构及其截面 分别如右图所示。在硅基框架上形成有硅薄膜 层，通过扩散工艺在该膜层上形成半导体压敏 电阻，并用蒸镀法制成电极，构成电桥。根据 所采用蚀刻工艺不同，压阻式微压力传感器中 的硅膜片可做成圆形或方形结构。膜片一侧与 被测系统相连接，称为“高压腔”，另一侧为 “低压腔”，低压腔可与大气相连，可以参考 气压，也可抽成真空。根据压阻效应，膜片受 压力作用时，在膜片两侧形成压差，导致膜片 变形，引起压敏电阻的阻值变化，经与之相联 的电桥电路可将这种阻值变化转换为电桥输出 电压的变化（一般为几个毫伏）。