大连理工大学传感器与执行器课件第一章 绪论

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传感器与执行器基础课程课件

传感器与执行器基础课程课件

2012-10
3
课程目标
完成本次课程后,学员能够:
➢ 解释传感器的工作原理,并检测其性能; ➢ 解释执行器的工作原理,并检测其性能。
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课程内容
➢ 传感器的工作原理和诊断 ➢ 执行器工作原理与诊断
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第一章:传感器的工作原理和诊断 第二章:执行器的工作原理和诊断
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温度传感器的特点
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温度传感器工作原理
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温度传感器的应用
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温度传感器的检测
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实操练习二
温度传感器的检测
➢ 实操目标:
– 能够进行温度传感器的性能检测
➢ 操作时间:
– 30min
➢ 注意事项:
– 强调安全注意事项,如:车辆的使用注意事项,万用表的使用 ,设备的维护,连接器的测量
➢ 实操准备:
– 车辆,开关,电路图,拆装工具 – 万用表,探针,三件套
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滑动电阻式传感器工作原理
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滑动电阻式传感器的应用
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滑动电阻式传感器的检测
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实操练习三
滑动电阻式传感器的检测
➢ 实操目标:
– 能够进行滑动电阻式传感器的性能检测
– 强调安全注意事项,如:车辆的使用注意事项,万用表的使用 ,设备的维护,连接器的测量
➢ 实操准备:
– 车辆,开关,电路图,拆装工具 – 万用表,探针,三件套
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传感器课件第讲

传感器课件第讲

传感元件: 电容传感器
有用电量:
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电容量C
绝缘材料 定极板 动极板
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能量角度
自源型 带激励源型 外源型
能量转换型 有源型
有源
能量控制型 无源型
(1)自源型
特点:不需要外能源,
输入 转换元件 输出
输出电量较弱
例:热电偶传感器

T
A ② T’
B
温度场的能量(热量)
电量
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四层含义:
(1)传感器是一种测量器件或装置
发电机是不是传感器?
(2)“规定的被测量”:非电量 电量
物理量 化学量 生物量
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能感受规定的被测量并按照一定规律转 换成可用输出信号的器件或装置。
(3)“可用输出信号” 把外界非电量信息转换成与之有确定对应关系
的电量输出的器件或装置。—— 非电量电测技术
敏感元件:感受被测量并输出与之成确定关系的其它量 的元件,如膜片和波纹管,可把被测压力变成位移量。
传感元件:又称转换元件。可直接感受被测量(非电量) 而输出与之成确定关系的电量,如热电偶。传感元件也 可以不直接感受被测量,而只感受与被测量成确定关系 的其它非电量。例如差动变压器式压力传感器,并不直 接感受压力,而只是感受与被测压力成确定关系的衔铁 位移量,然后输出电量。
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7、传感器与环境保护 环境监测仪器
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湿度传感器
温湿度、露点探头、CO2 探头、大气压力传感器
2021/2/21
湿度传感器
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8、传感器与遥感技术
飞机及航天飞行器:近紫外线、可见光、 远红外线、微波

大连理工大学1._绪论

大连理工大学1._绪论

第一章绪论1. 准确、扼要解释下列术语:1)有机化学2)有机化合物3)共价键4)键能5)键角6)极性键7)构造式8)均裂9)异裂10)活性中间体11)亲电试剂12)亲核试剂13)静态诱导效应14)动态诱导效应15)质子溶剂16)极性溶剂17)溶剂化作用2. 根据化学键的杂化轨道理论,解释下列数据的差异:化合物C—H键键长/nm 键能/kJ.mol-1CH3CH3—C—H 0.110 410CH2CH2=C—H 0.108 422CHCH ≡C—H 0.106 460 3. 标出下列化合物偶极矩的方向CH3OHCH3OCH34. 按酸性从强到弱把下列化合物排列成序1)CH3CHFCOOH2)CH3CHClCOOH3)BrCH2CH2COOH4)CH3CHBrCOOH5)CH3CH(0H)COOH5. 下列物种哪些是亲核试剂?哪些是亲电试剂?哪些既是亲核试剂又是亲电试剂?哪些两者都不是?H+Br+H2O ROH HCN RCH2Cl RCH2-+NO2-OH -NH2NH3CH4H26. 列出C—C σ键与C—C π键的差别?7. 为什么两个原子不能形成三个π键?8. 写出下列化合物中C 和N 的杂化状态,画出分子中原子在空间的排列形状:+NH4CH3NH2H2C=O H2C=NH H—C≡N9. 举例说明:1)没有极性键的分子是否有偶极矩?2)有极性键的分子是否没有偶极矩?10. 比较CH2Cl2和CHCl3的偶极矩大小?11. 为什么NaCl能溶于水,而烃不能溶于水?12. 为什么阴离子的反应活性在非质子溶剂(如DMSO)中比在质子溶剂(如乙醇)中大?13. 分别写出CH3COOH和CH3NH2在水解时的共轭酸、碱的关系及酸、碱的相对强度。

14. 下列化合物中,哪些既可以是酸,又可以是碱?NH3NH4+Br-HCO2-HF15. 利用键能数据估算下列反应焓值,并判断是吸热还是放热反应?。

传感器技术与应用-课件第一章 传感器理论基础

传感器技术与应用-课件第一章 传感器理论基础

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1.1.3 传感器基本特性
当传感器的输入信号是常量,不随时间变化时,其 输入输出关系特性称为静态特性。
传感器的基本特性是指系统的输入与输出关系特性 ,即传感器系统的输出信号y(t)和输入信号(被测 量)x(t)之间的关系,传感器系统示意图如下图所 示。
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4. 灵敏度:灵敏度是指传感器输
出的变化量与引起该变化量的输入变
化量之比,即 ,如右图所示。
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1.1.3 传感器基本特性
5. 线性度:指其输出量与输入量之间的关系曲线偏离理
想直线的程度。在非线性误差不太大的情况下,通常采用直线拟 合的方法来线性化。这样,线性度就用输入-输出关系曲线与拟 合直线之间最大偏差与满量程输出的百分比来表示。
测量电路(measuring circuit): 将转换
元件输出的电信号进行进一步转换和处理的部分,如 放大、滤波、线性化、补偿等,以获得更好的品质特 性,便于后续电路实现显示、记录、处理及控制等功 能。
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1.1.2 传感器的组成和分类
2.传感器的分类
(1)按照其工作原理,传感器可分为电参数式(如电阻式、 电感式和电容式)传感器、压电式传感器、光电式传感器及 热电式传感器等。
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1.1.3 传感器基本特性
9. 稳定性:
稳定性表示传感器在一个较长的时间内保持其性能参数的能力。
10. 漂移:
漂移是指在外界的干 扰下,在一定时间间隔内, 传感器输出量发生与输入 量无关的或不需要的变化。 漂移包括零点漂移和灵敏 度漂移等,如图所示。

大连理工传感器原理及应用-第章-资料课件 (一)

大连理工传感器原理及应用-第章-资料课件 (一)

大连理工传感器原理及应用-第章-资料课件
(一)
大连理工传感器原理及应用,是一门涉及传感器的基本知识、原理、类型和应用的课程。

本章主要介绍传感器的基本原理和概念,以及传感器的分类和常见应用领域。

以下为本章具体内容的详细介绍:
一、传感器的定义和基本原理
传感器是一种能够将形式多样的非电信号转换成电信号的装置。

它能够感知现实世界中的各种信息,如:温度、压力、光强、声音等,将其转换为电信号,通过电路传输到数据处理设备进行分析处理。

传感器工作的基本原理是利用物理量与电信号之间的相互转换关系,将被测物理量转换为电信号输出。

二、传感器的分类
1.按照测量物理量分类:温度传感器、压力传感器、光电传感器、声音传感器等。

2.按照转换原理分类:电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器等。

3.按照输出信号分类:模拟信号传感器、数字信号传感器。

三、传感器的应用领域
1.自动化领域:如机器人、自动控制、工业自动化等。

2.环境检测领域:如空气质量、水质检测、化学品检测等。

3.物流领域:如重量计量、温度控制、湿度控制等。

4.健康医疗领域:如心电图、血糖计、血氧计等。

总结:
本章介绍了传感器的基本原理和概念,以及传感器的分类和常见应用领域。

掌握这些知识,可以为学生今后进一步深入了解传感器的工作原理和应用提供了良好的基础。

同时,它也为传感器在各个领域中的应用提供了更多的可能性,促进了传感器技术的进步和发展。

传感器技术-第一讲-绪论

传感器技术-第一讲-绪论

y
2.迟滞:传感器在正(输入 量增大)反(输入量减小)行程中
yFS ⊿Hmax
输出输入曲线不重合称为迟滞。
迟滞特性如图所示,它一般是由
实验方法测得。迟滞误差一般以
满量程输出的百分数表示,即
H 1/ 2H max / yFS 100 %
0
x
迟滞特性
式中△Hmax正反行程间输出的最大差值。迟滞误差的另一名称 叫回程误差。回程误差常用绝对误差表示。检测回程误差时, 可选择几个测试点。对应于每一输入信号,传感器正行程及反
分析传感器动态特性,必须建立数学模型。线性系统的 数学模型为一常系数线性微分方程。对线性系统动态特 性的研究,主要是分析数学模型的输入量x与输出量y之 间的关系,通过对微分方程求解,得出动态性能指标。 动态特性的传递函数在线性或线性化定常系统中是指初 始条件为0时,系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏 变换之比。
1.7 传感器的选用原则
一、与测量条件有关的因素 测量的目的;被测试量的选择;测量范围;输入信号的幅值, 频带宽度;精度要求;测量所需要的时间。 二、与传感器有关的技术指标 精度;稳定度;响应特性;模拟量与数字量;输出幅值;对 被测物体产生的负载效应;校正周期;超标准过大的输入信号 保护。 三、与使用环境条件有关的因素 安装现场条件及情况;环境条件(湿度、温度、振动等) 信 号传输距离;所需现场提供的功率容量。 四、与购买和维修有关的因素 价格;零配件的储备;服务与维修制度,保修时间;交货日 期。
1.5 传感器的发展趋势
传感技术的发展分为两个方面:提高与改善传感器的技术 性能、寻找新原理、新材料、新工艺及新功能等。
一、改善传感器的性能的技术途径 1.差动技术:差动技术是传感器中普遍采用的技术。它 的应用可显著地减小温度变化、电源波动、外界干扰等对传 感器精度的影响,抵消了共模误差,减小非线性误差等。不 少传感器由于采用了差动技术,还可使灵敏度增大。 2.平均技术:在传感器中普遍采用平均技术可产生平均 效应,其原理是利用若干个传感单元同时感受被测量,其输出 则是这些单元输出的平均值。 3.补偿与修正技术:针对传感器本身特性,针对传感器 的工作条件或外界环境补偿与修正,可以利用电子线路(硬件) 来解决,也可以采用微型计算机通过软件来实现。 4.屏蔽、隔离与干扰抑制。

大连理工传感器原理及应用详解演示文稿


§8.2 光电效应
一、光电效应基本概念
Байду номын сангаас
光电效应是光电传感器的基本转换原理 。外光电效应和内光电效应。
光照
外光电效应
金属 金属氧化物
半导体
电子
光照
金属 金属氧化物
电子逸出 物体表面
内光电效应
光照
半导体
电子在物体 内部运动
第10页,共108页。
§8.2 光电效应
二、外光电效应
外光电效应:物体内的电子逸出 物体表面向外发射的现象。
E h
光的频率愈高(即波长愈短), 光子的能量愈大。
电磁波谱图
第5页,共108页。
§8.1 光的特性与光源
一、光的特性
电磁波谱图
第6页,共108页。
§8.1 光的特性与光源
二、常用光源
常用光源
发光器件
物体辐射光
白炽光源 气体放电光源 发光二极管 激光器
GaP、SiC可见光LED
GaAs红外LED
1
1000lm
500lm Uce(V )
0 2 4 6 8 10 12 14
第27页,共108页。
§8.3 光电器件
四、光敏二极管和光敏三极管
2、基本特性
光敏晶体管的频率特性
(3)频率特性
光敏管的频率特性是指光敏 管输出的光电流(或相对灵敏度 )随频率变化的关系。
光敏二极管的频率特性是半导 体光电器件中最好的一种,普通光 敏二极管频率响应时间达10μs。
电流I (uA)
100
20 C
20 C
电压U (V )
50
100
80
(5)温度特性
60

传感器课件 绪论共30页文档

传感器课件 绪论
11、获得的成功越大,就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因, 节制使 人枯萎 。 12、不问收获,只问耕耘。如同种树 ,先有 根茎, 再有枝 叶,尔 后花实 ,好好 劳动, 不要想 太多, 那样只 会使人 胆孝懒 惰,因 为不实 践,甚 至不接 触社会 ,难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕,不悔(虽然只有四个字,但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己, 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体, 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米,如 果他不 曾希望 它长成 种籽; 单身汉 不会娶 妻,如 果他不 曾希望 有小孩 ;商人 或手艺 人不会 工作, 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人,越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智,自知者明。胜人者有力,自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
Hale Waihona Puke

第1章 绪论及第1节


图1-1 人体和机器的对应关系
2. 传感器的应用领域
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 算机或控制器对生产过程进行自动化控制, 如图1-2 所示。 传感器是任何一个自动控制系统必不可少的 环节。
3. 传感器在国民经济中的地位
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。
(5) 塞曼效应:它是指光通过磁场时光谱离散的现象, 可实现光磁→光谱的转换。
(6) 拉曼效应:它是指单色光照射物质时发出与入射光 谱不同的光的现象,可实现光→光的转换。
(7) 泡克尔斯效应: 它是指光通过压电晶体并在垂直方向 加电压时,光分成正常光线和异常光线的现象,可实现光和 电→光的转换。
(8) 克尔效应:它是指光通过各种同性物质并在 垂直方向加电压时分成正常光线和异常光线的现象, 可实现电和光→光的转换。
图1-3 传感器的组成
1.2.2 传感器的分类
1) 按输入量(被测对象)
输入量即被测对象。 按输入量分类, 传感器可 分为物理量传感器、 化学量传感器和生物量传感器三 大类。 其中, 物理量传感器又可分为温度传感器、 压力传感器、 位移传感器等等。 这种分类方法给使 用者提供了方便, 容易根据被测对象选择所需要的传 感器。
(3) 物质定律: 它是表示各种物质本身内在性质的定
律(如虎克定律、 欧姆定律), 通常以这种物质所固有的物理 常数加以描述。 因此, 这些常数的大小决定着传感器的主要 性能。 如利用半导体物质法则——压阻、 热阻、 光阻、 湿阻 等效应, 可分别制成压敏、 热敏、 光敏、 湿敏等传感器件; 利用压电晶体物质法则——压电效应, 可制成压电式传感器等 等。 这种基于物质定律的传感器, 可统称为物性型传感器。 这是当代传感器技术领域中具有广阔发展前景的传感器。

01、传感器和执行器.

主要反馈信号有设备的运行、手自动状态、过滤网、 高低液位、热保护掉闸的报警状态等。
可用软件编程设定不同程度级别的报警音响等。 可以从屏幕上查看图形、表格、也可通过随机打印或
定时打印报表、记录信息等。
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DO点的作用
DO(DigitalOutput)相当于开关,故称开关量输出,它 可由控制软件将输出通道变成高电平或低电平。控制开关、交流 接触器、变频器、电磁阀、电动阀等。
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仪表测量的基本原理
就地仪表分为检测仪表和执行仪表两大类。 建筑设备控制系统中常用的检测仪表包括:温度、湿度、
压力、压差、流量、水位、一氧化碳、二氧化碳、照度、 电量等测量仪表。执行仪表包括电动调节阀、电动蝶阀、 电磁阀、电动风门执行机构等。 检测仪表中分为处理模拟量信号的传感器类仪表和处理数 字量的控制类仪表,检测仪表的功能是要被检测的参数稳 定可靠的转换成现场控制器可接受的电信号。 执行仪表中分为对被调量可进行连续调节的调节阀类仪表 和对被调量进行通断两种状态控制的切断阀类仪表,执行 仪表的主要功能是接受现场控制器的信号,对现场参数进 行稳定准确可靠的调节。
4.
仪表量程选择应根据实际情况而定,在满足仪表测
量范围情况下应使仪表量程最小,以减少仪表测量的绝对值。
5.
仪表量程应尽量采用标准范围的圆整值,如1、16、
25、46乘以10的N次方或整数。
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就地仪表的信号制
数字量输入DI信号:在建筑监控系统中DI点,多为无源的触点信 号。如按纽、继电器接点。
数字量输出DO信号:在建筑监控系统中DO点,多为无极性的触点 信号。
风管式温度传感器 H7011A、B 主要用于送风、排风和回风 的风道检测 范围:-30oC~+70oC
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第一章 概 述
▲ 宇宙开发:从天文一号卫星说起… 阿波罗10飞船:火箭:2077(温559、压力 140、信号501、遥控142)飞船:1218:离散 信号 392 ―整个宇宙飞船就是一个高性能传感器的集合体” 耗资300亿、40万人参加 ▲ 资源调查、东京大学的微波? 1962年美国海军L.pruitt微波发射计、微波高 度计、映像雷达环境保护、噪声、大气污染、 水质污染、烟尘、测氧、恶臭、地基下沉
– 1999年全球传感器产量可达870亿只,市场总额约为630亿美元, – 预测2000年产量可达960亿只,市场总额可在700亿美元,同比增 长11%。其中美国、欧洲、日本将分别达到150、100、80亿美元。
• 我国
– 1990,产值是5.8亿元,利税1.7亿元。其中结构型占67.9%、物理型 占31.3%、智能型占0.8%。 – 1999年我国传感器产量估计达8.7亿只,产值达52亿元, – 2000年产量可达10亿只,产值可达60亿元,同比增长巧%,并有 少量出口。
90年部分市场预测
传感器 力 敏 热 敏 磁 敏 光 敏 气湿敏 其 它 预售额(万只)
260 130.6 345 121 56 800
“七五”科研投资 4700万 传感器专项 2000万
国内外传感器技术市场和发展状况(于凌宇,,传 感器世界,2000年)
• 传感器产量及市场需求迅速增长,年增长率均在10%以上。
▲ “大脑发达、五官迟钝”被动局面 计算机核心、芯片运算记忆功能↑1倍∕年 电路密度还可增100倍↑、价格↓↓ ▲ 战略重点的转移 八十年的技术革新的主角是传感器传感 、集成、复合、陶瓷 、光纤
3 新学科的形成
•单元→系统 •研究者与日俱增
•传感器文献、资料↑ 总结共同规律
•传感器材料学、传场容量为506亿美元,预计2010年全球传感器市 场可达600亿美元以上。调查显示,东欧、亚太区和加拿大成为传感 器市场增长最快的地区,而美国、德国、日本依旧是传感器市场分布 最大的地区。传感器市场上增长最快的依旧是汽车市场,过程控制市 场、通讯市场。 • 压力传感器、温度传感器、流量传感器、水平传感器已表现出成熟市 场的特征。流量传感器、压力传感器、温度传感器的市场规模最大, 分别占到整个传感器市场的21%、19%和14%。主要增长来自于无线传 感器、MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystems,微机电系统)传感器、 生物传感器等新兴传感器。其中,无线传感器在2007-2010年复合年 增长率预计会超过25%。 • 全球的传感器市场在不断变化的创新之中呈现出快速增长的趋势。无 线传感器、光纤传感器、智能传感器和金属氧化传感器等新型传感器 的出现与市场份额的扩大.
§1.1 传感器技术现状
一、支撑现代文明的传感器
1、工程领域中的应用 ▲ 机电工程:国际机床博览会谈起… 在NC、MC、FMS、CIMS(计算系统)应用 机器人(接待、视听、弹钢琴)
MC可能有以下的含意: 美国海军陆战队 marine crop 的简称。 主持人或司仪的简称(Master of Ceremonies、Master of Ceremony),在美国和日本较常使用 嘻哈音乐定义中,“MC‖是饶舌者(rapper)的代称 万事达卡(MasterCard)的简称 摩纳哥的国际域名缩写.mc 选择题(Multiple Choice/Multiple choice question/MCQ)的简写 (地位、重要性) 月经在医学上的简称(Menstrual Cycle) 电磁接触器(Magnetic Contactor)的简称,电控配线上常用之回路控制 元件。 网络游戏“魔兽世界”中的一个地下城(或称副本)熔火之心的简称。 精神控制 (Mind Control) 的简称。
三、国内外市场现状
反映世界范围传感器的客观需要 ▲美国: 80年效益: 4.23亿$
▲欧洲:
(机、能、自、环) 4倍 90年收益: 17.95亿$
80年效益: 11.12亿$ (温、压、力、流) 3.4倍 90年收益: 38.23亿$
▲日本: 90年收益:14.56亿$ 仅次美国 ▲我国: 85年收益:2千万元
3、生活领域
家用领域(饭、洗、报警…) 交通领域(汽、火、飞、船)、新干线
总之:从茫茫太空到浩瀚海洋、 从各种工程系统到人们的衣食住 行,几乎每种现代项目都离不开 传感器。起… ―一” 动力代替体力 “二”信息(感知、控制)→脑力 2 电脑与电五官 笨拙的“人——机”联系“人——传感器——计算机”
2、基础科学领域 宏观上千光年宇宙→微观 10 13 cm微粒 时长数十亿年天→ 10 24 秒瞬变 温度1亿度等离子→0.01k超导体? 15 压力3000↑大气压→ 10 mmHg真空 光电效应、压电效应、压磁、压阻、霍尔、 约瑟夫逊效应、(超弱磁、 高斯、 10 9瓦、 10 13 23 17 12 10 伏、 10 安、 10 焦耳)
2015年中国传感器市场规模有望达到1200亿元
• 2008年,全球3000多家传感器制造商的总销售额为500亿美元,而 2010年世界传感器市场规模达800亿美元以上。随着物联网的高速发 展,国内传感器产业也迎来了黄金发展期。 • 据统计,至2015年,我国物联网整体市场规模将或达到7500亿元,传 感器产业将从中直接受益。2010年,我国传感器制造业规模以上企业 (年销售收入500万元以上)实现销售收入440.27亿元。据预测,未来5 年中国传感器市场将稳步快速发展,在物联网市场规模大幅增长的动 力之下,2015年中国传感器市场规模有望达到1200亿元以上 • 2010年,流量传感器、压力传感器、温度传感器的市场规模最大,分 别占到整个传感器市场的21%、19%和14%;压力传感器、温度传感器、 流量传感器、水平传感器已表现出成熟市场的特征;未来传感器市场的 主要增长将来自于无线传感器、微系统传感器、生物传感器等新兴传 感器。
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