第1章传感器概述.ppt
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1、传感与检测技术,第1章 概 述,主要内容: 1.1 什么是传感器 1.2 传感器的作用和地位 1.3 传感器现状和国内外发展趋势 1.4 检测系统的组成原理 1.5 传感器的定义、组成和分类方法,传感与检测技术,第1章 传感器概述,传感与检测技术,第1章 传感器概述,在我们现代生活中,使用着各种各样的传感器 电冰箱、电饭煲中的温度传感器; 空调中的温度和湿度传感器; 抽油烟机中的煤气泄漏传感器; 电视机和影碟机中的红外遥控器; 照相机中的光传感器; 汽车中燃料计和速度计等等,不胜枚举。,1.1 什么是传感器,传感器不仅给我们的生活带来许多便利和帮助, 也为人类的社会文明提供更多更科学的物质条件
2、。,传感与检测技术,第1章 传感器概述,1.1 什么是传感器,空调、电冰箱,麦克风,电子秤,传感与检测技术,1.1 什么是传感器,眼(视觉) 耳(听觉) 鼻(嗅觉) 皮肤(触觉) 舌(味觉),感知外界信息 大脑 肌体,第1章 传感器概述,人体系统和机器系统比较,传感与检测技术,第1章 传感器概述,1.1 什么是传感器,如果用机器完成这一过程,计算机相当人的大脑,执行机构相当人的肌体,传感器相当于人的五官和皮肤。 传感器又是人体感官的延长,有人又称传感器为“电五官”,作为替代补充人的感觉器官功能,传感器为我们人类客观的、定量的认识世界起到重要作用。,传感与检测技术,第1章 传感器概述,对于各种各
3、样的被测量,有着各种各样的传感器。 下面请看几个传感器应用实例:,1.1 什么是传感器,机械式弹簧压力表,智 能 远 程 数 字 压 力 表,传感与检测技术,第1章 传感器概述,1.1 什么是传感器,智 能 数 字 压 力 表,传感与检测技术,第1章 传感器概述,传感与检测技术,第1章 传感器概述,1.1 什么是传感器,动画按扭,传感与检测技术,第1章 传感器概述,1.1 什么是传感器,检测车身位置,超声波检测零件,超声波传感器,超声波测距,传感与检测技术,第1章 传感器概述,动画按扭,传感与检测技术,第1章 传感器概述,动画按扭,液位监测,传感与检测技术,第1章 传感器概述,物位监测,物位、
4、液位监测,控制进料出料,传感与检测技术,第1章 传感器概述,压电传感器的汽车车速监测,高 分 子 压 电 材料测速,两根高分子压电电缆平行埋设于公路路面下可以用来测量车速及汽车载重量,根据存储在计算机内部的数据,判定汽车的车型。,传感与检测技术,第1章 传感器概述,压力传感器的车胎压力监测,动画按扭,传感器是能够感受被测量变化,并将其转换为其它物理量的器件。 从广义的角度来说,感知信号的检出器件和传输信号处理部分总称为传感器。,传感与检测技术,第1章 传感器概述,1.2 传感器技术的作用和地位,世界已经进入信息时代 构成现代信息技术的三大支柱是: 传感器技术(信息采集); 通信技术 (信息传输
5、); 计算机技术(信息处理); 它们在信息系统中分别起到 “感官”、“神经”和“大脑”的作用。 我们在利用信息的过程中首先要获取准确可靠的信息,而传感器是获取信息的主要途径和手段。,传感与检测技术,1.2 传感器技术的作用和地位,第1章 传感器概述,传感器对观测和自动化技术所起的作用远比家用电器所起的作用大的多,这几乎是无可争议的事实。,今天传感器技术已经在越来越多的领域得到应用,除用于工业、农业、商业外,更广泛用于交通、医疗诊断、军事科研、航空航天、自动化生产、环境监测、现代办公设备、智能楼宇和家用电器等领域。 目前,传感器技术已经成为构建现代信息系统的重要组成部分。,不同应用领域中传感器的
6、作用,传感与检测技术,第1章 传感器概述,1.2 传感器技术的作用和地位,现代工业生产,尤其是自动化生产过程中,每个生产环节都需要用各种传感器监视和控制生产过程的各个参数,一是保证产品达到最好的质量,二是保证设备工作在最佳状态。传感器是自动控制系统的关键基础器件,直接影响到自动化技术的水平。,基础学科研究,传感器更有突出的地位。宏观上的茫茫宇宙、微观上的粒子世界、长时间的天体演化、短的瞬间反应、超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、弱磁场等极端技术研究都需要借助高性能的传感器。所以传感器的发展,往往是一些极端技术研究和边缘学科开发的先驱。,背投电视生产线,调试系统,空调生产线,网络产品生
7、产线,液晶产品生产线,全国最大的插件机群,传感与检测技术,第1章 传感器概述,现代工业生产,TV 生产线,PC 生产线,摩托车 生产线,电冰箱 生产线,PCB 生产线,喇叭 生产线,LCD生产线,传感与检测技术,第1章 传感器概述,现代工业生产,传感与检测技术,第1章 传感器概述,现代工业生产-基本由计算机控制,传感与检测技术,第1章 传感器概述,现代工业生产,传感与检测技术,第1章 传感器概述,现代工业生产-舟山群岛油管自动管理系统,液位! 温度! 湿度! 压力! 火警! 防雷! 防爆! ,传感与检测技术,第1章 传感器概述,湿度测量应用领域,湿度传感器,现代工业生产-过程控制,传感与检测技
8、术,第1章 传感器概述,1.2 传感器技术的作用和地位,机器人 机器人是人类智慧的结晶,它把人的行为和思维转移到非生命体上,而机器人感觉系统是指它的外部传感器系统,主要包括: 视觉(平面、立体); 非视觉(接近觉、触觉、滑觉、 热觉、力觉、),对运动的球类有正确反应的机器人,能打网球的机器人,机器人足球比赛,能行走的机器人,服务机器人,机器人伴舞,机器人奏乐,可爱的小机器人,能上台阶并避开障碍物的机器人,能自己站起来的机器人,军事机器人,排爆机器人,进攻型机器人,工业机器人,核工业机器人,汽车喷漆机器人,机器人的手,机械手在汽车加工中的应用,机械手能按照程序焊接和安装汽车部件。,激光焊接机械手
9、,传感与检测技术,第1章 传感器概述,沙漠机器人,机器人的研究水平在某种程度上代表了一个国家的 智能化技术水平,传感与检测技术,第1章 传感器概述,电子汽车衡,计量测试 电子秤、温度计、湿度计、速度计、流量计等,各种衡器和计量仪器的检测水平与传感器密切相关。,超声波测流量,红外测温,电子秤,F1发射的超声波到达 F2的时间较短,传感与检测技术,第1章 传感器概述,上海卢浦大桥通车应力试验,工程测量,传感与检测技术,第1章 传感器概述,医疗诊断 现代医疗设备都是利用最先进的传感技术,如:B超、CT、 X光机、核磁共振、心电图脑电图、数字式病理分析、体液分析等等。,传感与检测技术,第1章 传感器概
10、述,家用电器,第1章 传感器概述,1.2 传感器技术的作用和地位,今天越来越多的传感器和微控制系统广泛地应用于家用电器中 ,目前构成家用电器总生产成本的几个因素有: 机体结构占总成本的25 50% ; 电子器件和电源约占30% ; 执行器(电机、压缩机等)约占20%; 传感器占15% 20%以上。,家用电器,传感与检测技术,第1章 传感器概述,1.2 传感器技术的作用和地位,传感与检测技术,一台洗衣机的基本功能主要有: 搅动; 进水、出水; 温度控制; 时间控制; 洗涤剂分配; 水和泡沫监控; 烘干(湿度控制); 编排次序(程序设计); 操作面板、显示技术(PC接口),家用电器,第1章 传感器
11、概述,1.2 传感器技术的作用和地位,(1) 洗衣机中的传感器: 温度 NTC(热敏电阻) 湿度 湿敏元件 旋转 转速计 液位 压力传感器 质量 电感传感器 位置 簧片管 失衡 转速计、压力传感器 水的泡沫 浊度(红外) 水的硬度 电导率 洗涤液分配 条码芯片,传感与检测技术,第1章 传感器概述,洗衣机的基本功能,搅动:目前在可以控制的AC或DC电动机中,使用一个转速传感器来测量速度; 水摄入量,水位:水位测量是利用压力测量的原理来实现的,功能只作为单纯的限位器。 温度控制:亚洲洗衣机都使用冷水,不安装温度传感器。另一类装有冷水和热水管,美国使用较普遍。通过NTC传感器精确控制温度,保证洗涤效
12、果。 洗涤剂分配:洗涤剂通过专用分配器加入洗衣机。 德国自动配量系统的复杂解决方案引起高额购买费用,其它(如欧洲)机型的洗涤剂分配解决方案都没有得到市场认可,也是电子设备另一领域的应用。有人提出用条形码或芯片卡分配机器可读指令。,传感与检测技术,第1章 传感器概述,水和泡沫监控: 水的硬度与洗涤剂分配有关,水的硬度测量是利用测量电导率的传感器来实现的。由于水中的盐类影响,测量结果还不够精确。 泡沫也是可以测量的,近年来使用相对便宜的红外线传感器,通过记录红外光的衰减进行泡沫浑浊度测量。但是,这一领域的最大进步还未到来。,浑浊度传感器测量泡沫质量的工作原理,传感与检测技术,洗衣机的基本功能,第1
13、章 传感器概述,1.2 传感器技术的作用和地位,家用电器,(2)洗碗机: 温度 NTC 流量 旋转式水表、压力传感器 咸度 (簧片触点+密度)传感器 洗涤剂量 簧片触点 喷射臂旋转 磁阻传感器,传感与检测技术,第1章 传感器概述,1.2 传感器技术的作用和地位,家用电器,(3)烘干机: 温度 NTC 湿度 电导传感器,(4)制冷机: 温度 (5)烤箱: 温度 pt100 (6)微波炉: 温度 NTC 湿度 陶瓷传感器 气体,传感与检测技术,第1章 传感器概述,1.2 传感器技术的作用和地位,家用电器,( 7 ) 吹风机: 温度 NTC 温度(非接触) 红外线热电偶 气流,( 8 ) 烤面包炉:
14、 温度 NTC 温度(非接触)红外线热电偶 ( 9 ) 熨斗: 温度 双金属片开关 湿度 位置、移动 倾斜传感器、加速度传感器,传感与检测技术,第1章 传感器概述,1.2 传感器技术的作用和地位,汽车传感器,温度、湿度传感器(空调 ); 转速传感器(速度 ); 位置(曲轴、凸轮)霍尔传感器; 气体传感器(氧); 卫星自动定位系统 ( GPS ,导航传感器 ); 爆震传感器; 里程表传感器; ,传感与检测技术,GPS导航,第1章 传感器概述,汽车传感器,传感与检测技术,速度、转速,加速度,温度,液位,接近传感器,里程,第1章 传感器概述,汽车传感器,传感与检测技术,第1章 传感器概述,1.2 传
15、感器技术的作用和地位,智能建筑,计算机管理 计算机通过中继器、路由器、网络、网关、显示器对空调制冷系统、给水排水系统、变配电系统、照明系统、保安、电梯等机电设备控制管理。,楼宇自动化 (Building Automation System) 通讯自动化 (Communications Automation System) 办公自动化 (Office Automation System) 为新兴行业,简称为(3A)系统,传感与检测技术,第1章 传感器概述,传感与检测技术,水、电、气通过传感器测量温湿度、空气压力、液体压差、流量、液位等进行检测。,第1章 传感器概述,智能建筑,保安监控系统,可视电
16、话,传感与检测技术,防盗、 放火、 防燃气泄漏,网络数字监控主机连接监视器和显示器,第1章 传感器概述,智能建筑,自动识别系统 门禁(机电一体化设备) 门禁系统打破了人们几百年来用钥匙开锁的传统,指纹门禁 (CCD、电容式),感应式门禁 (IC、读卡器),自动识别系统还有考勤机、栏杆机,传感与检测技术,第1章 传感器概述,传感与检测技术,西门子推出的“ID Mouse” 鼠标。 鼠标上端安有指尖传感器,一旦指纹被识别,使用者就可以启动PC的操作系统。如果长时间不动鼠标,它将自动启动屏幕保护程序,直到使用者再次触摸ID 鼠标为止。 这个鼠标在0.25平方英寸的触摸芯片上有65000个传感 系统,
17、可捕捉指纹的细节。,指纹识别系统 已广泛应用于桌面电脑、笔记本电脑、ATM机、蜂窝电话、考勤系统、门禁控制以及Internet 电子商务安全系统,遍及银行、保险、边防检查、医疗卫生及网络接入等各个领域。,自动识别系统,第1章 传感器概述,智能建筑,巡更系统:系统主要由信息钮、巡查棒、通信座、系统管理软件四部份组成,工作原理是在每个巡查点设一信息钮,信息钮中贮存了巡查点的地理信息;巡查员手持不锈钢巡查棒,到达巡查点时只须用巡查棒轻轻一碰嵌在墙上的信息钮扣,即把到达该巡查点的时间、地理位置等数据自动记录在巡查棒上。 巡查员完成巡查后,把巡查棒插入通信座,系统管理软件立即显示出该巡查员巡查的路线、到
18、达每个巡查点的时间和名称及漏查的巡查点,并按照要求生成巡检报告。,传感与检测技术,传感与检测技术,第1章 传感器概述,1.2 传感器技术的作用和地位,烟气 测量,环境监测 大气、水质、材料检测,第1章 传感器概述,环境监测 水质检测,污水 COD 检测,BOD是最重要的水质有机污染指标之一。除作为一项污染指标外,还可用来探明废水可生化性和生化处理效果。,BOD 检测,用于石油、 化工、造纸、制药、酿造、冶金、制革、印染、食品加工、试剂、助剂、木材加工、焦化、皮毛、化肥、日化等各种行业废水的COD测定,水质指标 化学需氧量 COD(Chemical Oxygen Demand) ; 生化需氧量
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