传感器原理及检测技术电子--绪论.pptx
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1、1 1一、教材:一、教材:一、教材:一、教材:梁福平等,传感器原理及检测技术梁福平等,传感器原理及检测技术梁福平等,传感器原理及检测技术梁福平等,传感器原理及检测技术M.M.武汉:华中科技大学出版社,武汉:华中科技大学出版社,武汉:华中科技大学出版社,武汉:华中科技大学出版社,20102010年年年年.二、二、二、二、主要教学参考书:主要教学参考书:主要教学参考书:主要教学参考书:1 1 胡向东,徐洋,冯志羽,等胡向东,徐洋,冯志羽,等胡向东,徐洋,冯志羽,等胡向东,徐洋,冯志羽,等.智能检测技术与系统智能检测技术与系统智能检测技术与系统智能检测技术与系统 M.M.北京:北京:北京:北京:高等
2、教育出版社,高等教育出版社,高等教育出版社,高等教育出版社,20082008年年年年.2 Ramon Pallas-Areny2 Ramon Pallas-Areny,John G Webster.John G Webster.传感器和信号调传感器和信号调传感器和信号调传感器和信号调节节节节 M.2M.2版版版版.张伦,译张伦,译张伦,译张伦,译.北京:清华大学出版社,北京:清华大学出版社,北京:清华大学出版社,北京:清华大学出版社,2003.2003.3 3 强锡富强锡富强锡富强锡富.传感器传感器传感器传感器 M.3M.3版版版版.北京:机械工业出版社,北京:机械工业出版社,北京:机械工业出
3、版社,北京:机械工业出版社,200420044 4 王化祥王化祥王化祥王化祥.传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用 M.M.天津:天津大学出版社,天津:天津大学出版社,天津:天津大学出版社,天津:天津大学出版社,2007.2007.5 5 叶湘滨,等叶湘滨,等叶湘滨,等叶湘滨,等.传感器与测试技术传感器与测试技术传感器与测试技术传感器与测试技术 M.M.北京:国防工业出版社,北京:国防工业出版社,北京:国防工业出版社,北京:国防工业出版社,2007.2007.6 6 吴道悌吴道悌吴道悌吴道悌.非电量检测技术非电量检测技术非电量检测技术非电量检测技术 M.3M.3版版
4、版版.西安:西安交通大学出版社,西安:西安交通大学出版社,西安:西安交通大学出版社,西安:西安交通大学出版社,2004.2004.7 7 于彤于彤于彤于彤.传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用 M.M.北京:机械工业出版社,北京:机械工业出版社,北京:机械工业出版社,北京:机械工业出版社,2008.2008.8 8 张玉莲张玉莲张玉莲张玉莲.传感器与自动检测技术传感器与自动检测技术传感器与自动检测技术传感器与自动检测技术 M.M.北京:机械工业出版社,北京:机械工业出版社,北京:机械工业出版社,北京:机械工业出版社,2007.2007.9 Ernest O Doeb
5、elin.9 Ernest O Doebelin.测量系统应用与设计测量系统应用与设计测量系统应用与设计测量系统应用与设计 M.M.北京:机械工北京:机械工北京:机械工北京:机械工业出版社,业出版社,业出版社,业出版社,2005.2005.2 2成绩评定成绩评定n n课堂成绩(课堂成绩(课堂成绩(课堂成绩(考勤、听课状态、课堂提问考勤、听课状态、课堂提问)1010分;分;分;分;n n作业成绩作业成绩作业成绩作业成绩1010分;分;分;分;n n大作业(课程设计)大作业(课程设计)大作业(课程设计)大作业(课程设计)1515分;分;分;分;n n实验实验实验实验5 5分分分分n n期末考试期末
6、考试期末考试期末考试6060分。分。分。分。课程性质:专业核心课(必修)课程性质:专业核心课(必修)理论学时:理论学时:44,实验课时,实验课时8.课程成绩评定方式:课程成绩评定方式:通过考勤、听课状态、课堂提问、通过考勤、听课状态、课堂提问、学生作业、实验、课程设计及期末考试等情况综合评价学学生作业、实验、课程设计及期末考试等情况综合评价学生的学习成绩,平时成绩占生的学习成绩,平时成绩占40%、期末考试成绩占、期末考试成绩占60%。3 3 使用分小组作业完成方式。即一个班按人数平均分为使用分小组作业完成方式。即一个班按人数平均分为使用分小组作业完成方式。即一个班按人数平均分为使用分小组作业完
7、成方式。即一个班按人数平均分为若干个小组(最后一个小组允许人数不足平均数),每若干个小组(最后一个小组允许人数不足平均数),每若干个小组(最后一个小组允许人数不足平均数),每若干个小组(最后一个小组允许人数不足平均数),每个小组的人员随机确定,每个小组提交一份作业答案,个小组的人员随机确定,每个小组提交一份作业答案,个小组的人员随机确定,每个小组提交一份作业答案,个小组的人员随机确定,每个小组提交一份作业答案,全班总分一定,根据每个小组的答案质量确定等级(分全班总分一定,根据每个小组的答案质量确定等级(分全班总分一定,根据每个小组的答案质量确定等级(分全班总分一定,根据每个小组的答案质量确定等
8、级(分为为为为A A、B B、C C、D D、E E五等,分别对应评分加权系数五等,分别对应评分加权系数五等,分别对应评分加权系数五等,分别对应评分加权系数1.01.0、0.80.8、0.60.6、0.40.4和和和和0.20.2,也可按百分制计加权;如有小,也可按百分制计加权;如有小,也可按百分制计加权;如有小,也可按百分制计加权;如有小组不交答案,则评为组不交答案,则评为组不交答案,则评为组不交答案,则评为F F,对应加权系数,对应加权系数,对应加权系数,对应加权系数0.00.0),然后换算),然后换算),然后换算),然后换算成分数;小组内组员的成绩首先由小组内成员互评确定成分数;小组内组
9、员的成绩首先由小组内成员互评确定成分数;小组内组员的成绩首先由小组内成员互评确定成分数;小组内组员的成绩首先由小组内成员互评确定等级(参照小组成绩评定方法,不参与答案讨论的学生等级(参照小组成绩评定方法,不参与答案讨论的学生等级(参照小组成绩评定方法,不参与答案讨论的学生等级(参照小组成绩评定方法,不参与答案讨论的学生评为评为评为评为F F等级。等级。等级。等级。如果组内不区分,则全组均为如果组内不区分,则全组均为C C等等,确定等级结果在上交作业答案的同时提交,并由小组内确定等级结果在上交作业答案的同时提交,并由小组内确定等级结果在上交作业答案的同时提交,并由小组内确定等级结果在上交作业答案
10、的同时提交,并由小组内每个成员的签名确认,再根据小组的总分换算成个人得每个成员的签名确认,再根据小组的总分换算成个人得每个成员的签名确认,再根据小组的总分换算成个人得每个成员的签名确认,再根据小组的总分换算成个人得分(如果最后一个小组的组成人数未达平均数,则将小分(如果最后一个小组的组成人数未达平均数,则将小分(如果最后一个小组的组成人数未达平均数,则将小分(如果最后一个小组的组成人数未达平均数,则将小组总评成绩做一个加权变换)。组总评成绩做一个加权变换)。组总评成绩做一个加权变换)。组总评成绩做一个加权变换)。4 4传感器原理 检测技术电感传感器应变传感器电容传感器压电传感器温度传感器磁传感
11、器光电感器其他传感器光纤传感器课程主要内容课程主要内容传感器的工作原理、结构、主要传感器的工作原理、结构、主要参数、检测电路及其典型应用参数、检测电路及其典型应用智能化传感器基础知识、定义、基础知识、定义、分类发展趋势、选分类发展趋势、选用原则、一般特性。用原则、一般特性。5 5参考文献参考文献1、传感器传感器(第(第4版),强锡富,机械工业出版社,版),强锡富,机械工业出版社,2003,测控技术与仪器教学指导委员会推荐用书;,测控技术与仪器教学指导委员会推荐用书;2、传感器原理及工程应用传感器原理及工程应用,郁有文,主编,西安电,郁有文,主编,西安电 子科技大学出版社,子科技大学出版社,20
12、03,教育部规划教材;,教育部规划教材;3、传感器与检测技术传感器与检测技术,陈杰、黄鸿编著,高等教育,陈杰、黄鸿编著,高等教育 出版社,出版社,2002,教育部规划教材;(少学时教材),教育部规划教材;(少学时教材)4、传感器原理及应用传感器原理及应用,王化祥、张淑英编著,天津,王化祥、张淑英编著,天津 大学出版社,大学出版社,2003,教育部规划教材;,教育部规划教材;5、传感器与自动检测技术传感器与自动检测技术,余成波、胡新宇、赵勇,余成波、胡新宇、赵勇,高等教育出版,高等教育出版,2004年年 6 6期刊杂志期刊杂志7 7传感器图片传感器图片传感器图片传感器图片超声传感器超声传感器超声
13、传感器超声传感器 电感传感器电感传感器电感传感器电感传感器 电容传感器电容传感器电容传感器电容传感器 红外温度传感器红外温度传感器红外温度传感器红外温度传感器 磁阻传感器磁阻传感器磁阻传感器磁阻传感器 热电偶热电偶热电偶热电偶 气体成分传感器气体成分传感器气体成分传感器气体成分传感器 流量传感器流量传感器流量传感器流量传感器 8 8使用使用使用使用USBUSB接口的测量硬件及接口的测量硬件及接口的测量硬件及接口的测量硬件及IEEE 1451.4 TEDSIEEE 1451.4 TEDS智能传感器智能传感器智能传感器智能传感器 热敏电阻热敏电阻离子感烟器离子感烟器 明火探测器明火探测器 传感传感
14、器实器实验仪验仪传感传感器实器实验装验装置置9 9电子产品1010第一章第一章 绪绪 论论主主要要内内容容重重点点难难点点重点:重点:重点:重点:传感器定义、组成、分类和发展趋势传感器定义、组成、分类和发展趋势传感器定义、组成、分类和发展趋势传感器定义、组成、分类和发展趋势 ;传感器;传感器;传感器;传感器 的静态特性指标、相关计算;传感器的选用原则的静态特性指标、相关计算;传感器的选用原则的静态特性指标、相关计算;传感器的选用原则的静态特性指标、相关计算;传感器的选用原则 难点:改善传感器的性能的技术途径;最小二乘拟合难点:改善传感器的性能的技术途径;最小二乘拟合难点:改善传感器的性能的技术
15、途径;最小二乘拟合难点:改善传感器的性能的技术途径;最小二乘拟合 和动态特性指标计算和动态特性指标计算和动态特性指标计算和动态特性指标计算 传感器的基本概念传感器的基本概念传感器的分类传感器的分类传感器的特性与主要性能指标传感器的特性与主要性能指标应用传感器需遵循的原则与考虑的主要因素应用传感器需遵循的原则与考虑的主要因素传感器技术的发展传感器技术的发展1111人体系统和机器系统比较人体系统和机器系统比较眼(视觉)眼(视觉)耳(听觉)耳(听觉)鼻(嗅觉)鼻(嗅觉)皮肤(触觉)皮肤(触觉)舌(味觉)舌(味觉)感知外界信息感知外界信息 大脑大脑 肌体肌体第一节第一节 传感器的基本概念传感器的基本概
16、念一、传感器的地位和作用一、传感器的地位和作用1212第一节第一节 传感器的基本概念传感器的基本概念1313传感器是一个汇聚物理、化学、材料、电子、生物传感器是一个汇聚物理、化学、材料、电子、生物工程等工程等多类型多类型交叉学科交叉学科,涉及传感检测原理、传感,涉及传感检测原理、传感器件设计、传感器开发与应用的综合技术。传感器器件设计、传感器开发与应用的综合技术。传感器技术是构成现代信息技术三大支柱之一技术是构成现代信息技术三大支柱之一。第一节第一节 传感器的基本概念传感器的基本概念1414工工业业生生产产第一节传感器的基本概念第一节传感器的基本概念1515智能建筑智能建筑降低能耗提高操作者工
17、作效率提高楼宇内部舒适程度提供高效的设备管理手段监控软件缩短投资回收周期降低培训成本第一节传感器的基本概念第一节传感器的基本概念1616航空航天宇宙飞船航空航天宇宙飞船 飞行的速度、加速度、位置、姿态、温度、气压、磁场、振飞行的速度、加速度、位置、姿态、温度、气压、磁场、振动测量;动测量;“阿波罗阿波罗10”飞船对飞船对3295个参数进行检测,其中:个参数进行检测,其中:温度传感器温度传感器559个个压力传感器压力传感器140个个信号传感器信号传感器501个个遥控传感器遥控传感器142个个专家说:专家说:整个宇宙飞船就是高性能传感器的集合体整个宇宙飞船就是高性能传感器的集合体智能房屋(自动识别
18、主人,太阳能提供能源)智能房屋(自动识别主人,太阳能提供能源)智能衣服(自动调节温度)智能衣服(自动调节温度)智能公路(自动显示、记录公路的压力、温度、车流量)智能公路(自动显示、记录公路的压力、温度、车流量)智能汽车(无人驾驶、卫星定位)智能汽车(无人驾驶、卫星定位)未来世界未来世界第一节第一节 传感器的基本概念传感器的基本概念1717HumanwithSensors1818传感器还渗透到海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊传感器还渗透到海洋探测、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广泛的领域。从茫断、生物工程、甚至文物保护等等极其广泛的领域。从茫茫的太空到浩瀚的海洋
19、,以至各种复杂的工程系统,几乎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。每一个现代化项目,都离不开各种各样的传感器。血压测定方法和输出的结果血压测定方法和输出的结果第一节传感器的基本概念第一节传感器的基本概念1919第一节 传感器的基本概念 广义:广义:传感器是一种能把特定的信息(物理、化学、生物)传感器是一种能把特定的信息(物理、化学、生物)按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。狭义:狭义:能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。国家标准(国家标准
20、(GB7665-2005):):对传感器(对传感器(Transducer/Sensor)的定义:)的定义:能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输能够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。出信号的器件或装置。二、传感器的定义二、传感器的定义2020测量仪器一般由信号检测器件和信号处理两部分组成。测量仪器一般由信号检测器件和信号处理两部分组成。这种能感应被测量的变化并将其转换为其他物理量变化这种能感应被测量的变化并将其转换为其他物理量变化 的器件就是传感器。的器件就是传感器。输入匹配输入匹配放大变换放大变换被测信号被测信号输出输出检测器件检测器件信号处理信号处理广义
21、传感器广义传感器第一节 传感器的基本概念 2121n n以上定义表明传感器有以下含义以上定义表明传感器有以下含义以上定义表明传感器有以下含义以上定义表明传感器有以下含义它能完成检测任务,是由敏感元件和转换元件构它能完成检测任务,是由敏感元件和转换元件构它能完成检测任务,是由敏感元件和转换元件构它能完成检测任务,是由敏感元件和转换元件构成检测装置;成检测装置;成检测装置;成检测装置;输入量是某一被测量,可能是物理量,也可能是输入量是某一被测量,可能是物理量,也可能是输入量是某一被测量,可能是物理量,也可能是输入量是某一被测量,可能是物理量,也可能是化学量、生物量等;化学量、生物量等;化学量、生物
22、量等;化学量、生物量等;能按一定规律将被测量转换成电信号输出,输出能按一定规律将被测量转换成电信号输出,输出能按一定规律将被测量转换成电信号输出,输出能按一定规律将被测量转换成电信号输出,输出量是某种物理量,便于传输、转换、处理、显示等,量是某种物理量,便于传输、转换、处理、显示等,量是某种物理量,便于传输、转换、处理、显示等,量是某种物理量,便于传输、转换、处理、显示等,可以是气、光、电物理量,主要是电物理量;可以是气、光、电物理量,主要是电物理量;可以是气、光、电物理量,主要是电物理量;可以是气、光、电物理量,主要是电物理量;传感器的输出与输入之间存在确定的对应关系。传感器的输出与输入之间
23、存在确定的对应关系。传感器的输出与输入之间存在确定的对应关系。传感器的输出与输入之间存在确定的对应关系。n n按使用场合不同又称为:按使用场合不同又称为:按使用场合不同又称为:按使用场合不同又称为:发送器、传送器、变送器、检测器、探头发送器、传送器、变送器、检测器、探头传感器功用传感器功用:一感二传,即感受被测信息,并传送出去。:一感二传,即感受被测信息,并传送出去。V、I、F、P2222三、传感器的组成三、传感器的组成 辅助电源辅助电源敏感元件敏感元件转换元件转换元件基本转换电路被测量被测量电量敏感元件敏感元件是直接感受被测量,并输出与被测量成确定直接感受被测量,并输出与被测量成确定关系的某
24、一物理量的元件。关系的某一物理量的元件。转换元件转换元件:敏感元件的输出就是它的输入,它把输入敏感元件的输出就是它的输入,它把输入转换成电路参量。转换成电路参量。基本转换电路基本转换电路:上述电路参数接入基本转换电路(简上述电路参数接入基本转换电路(简称转换电路),便可转换成电量输出。称转换电路),便可转换成电量输出。物理、化学、物理、化学、生物信息生物信息2323实实际际上上,有有些些传传感感器器很很简简单单,有有些些则则较较复复杂杂,大大多多数数是是开环系统开环系统,也有些是带反馈的,也有些是带反馈的闭环系统闭环系统。由由敏敏感感元元件件和和转转换换元件组成的传感器元件组成的传感器由于空间
25、的限制或者其他原因由于空间的限制或者其他原因,转换电路常装入仪表中。转换电路常装入仪表中。然而,因为不少传感器要在通过转换电路后才能输出电然而,因为不少传感器要在通过转换电路后才能输出电信号,从而决定了转换电路是传感器的组成环节之一。信号,从而决定了转换电路是传感器的组成环节之一。由一个敏感元件组成由一个敏感元件组成的最简单的传感器的最简单的传感器质量快质量快压电片压电片2424第二节第二节 传感器的分类传感器的分类 物理型:物理型:化学型:利用电化学反应原理化学型:利用电化学反应原理 生物型:利用生物活性物质选择性生物型:利用生物活性物质选择性 结构型:取决于几何尺寸和形状结构型:取决于几何
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- 传感器 原理 检测 技术 电子 绪论
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