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传感器与检测技术--传感器概论 ppt课件

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传感器与检测技术ppt课件

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22
重复性
图1-4所示为校正曲线的重复特性。
正行程的最大重复性偏差为△Rmax1, 反行程的最大重复 性偏差为△Rmax2，重复性误差取这两个最大偏差中之较 大者为△Rmax，再以满量程输出的百分数表示，即
rR
Rmax yFS
100%
（1-15）
式中 △Rmax----输出最大不重复误差。
精选课件ppt
现代人们的日常生活中，也愈来愈离不开检测技术。例 如现代化起居室中的温度、湿度、亮度、空气新鲜度、防火、 防盗和防尘等的测试控制，以及由有视觉、听觉、嗅觉、触 觉和味觉等感觉器官，并有思维能力机器人来参与各种家庭 事务管理和劳动等，都需要各种检测技术。
精选课件ppt
34
自动检测系统的基本组成
自动检测系统是自动测量、自动资料、自动保护、自动 诊断、自动信号处理等诸系统的总称，基本组成如图1-7。
图1-10 微差法测量稳压电源输出电压的微小变化
精选课件ppt
44
误差处理 主要内容
• 一、误差与精确处理 • 二、测量数据的统计处理 • 三、间接测量中误差的传递 • 四、有效数字及其计算法则
精选课件ppt
45
误差与精确处理
主要内容
(1)绝对误差与相对误差 (2)系统误差、偶然误差和疏失误差 (3)基本误差和附加误差 (4)常见的系统误差及降低其对测量结果影响的方法
（1-17）
由于种种原因，会引起灵敏度变化，产生灵敏度误差。灵 敏度误差用相对误差来表示
k10% 0 sk
（1-18）
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25
分辨率
分辨率是指传感器能检测到的最小的输入增量。 分辨率可用绝对值表示，也可以用满量程的百分比表 示。

传感器与检测技术第一章(共41张PPT)

传感器与检测技术第一章(共41张PPT)

1.2 检测系统的组成
信号调理模块实物图
单通道信号调理电路
1.2 检测系统的组成
3. 数据采集 基于ARM9核的嵌入式控制器
转换速度 单位次/秒； 检测是指在生产、科研、试验及服务等各个领域，为及时获得被测、被控对象的有关信息而实时或非实时地对一些参量进行定性检查和定量测
量信。噪比高，抗干扰性数能要据好。 采集是对信号调理后的连续模拟信号离散 化并转换成与模拟信号电压幅度相对应的数值信息， 状态量 颜色、透明度、磨损量、裂纹、缺陷、泄漏、表面质量等。
检测仪表和检测系统的输出信号通常有4～20 mA的电流模拟信号和脉宽调制PWM信号及串行数字通信信号等多种形式，需根据系统的具体要
求确定。
基于ARM9核的嵌入式控制器
1 传感器与检测技术的地位与作用
检测是指在生产、科研、试验及服务等各个领域，为及时获得被测、被控对象的有关信息而实时或非实时地对一些参量进行定性检查和定量测
应用领域主要有： ➢石化行业的自动 化控制。 如右图，有液位、 温度、压力等检测。
1.1 传感器与检测技术的地位与作用
➢城市生活污水处理
主要有流量 检测、液位检 测和成分量检 测。
1.1 传感器与检测技术的地位与作用
➢新型武器和装备的研制与测试
定位与导航，图为中国研制的DF-21和雷达。
1.1 传感器与检测技术的地位与作用
7.输入设备 输入设备用于输入设置参数，下达有关命
令等。最常用的输入设备是各种键盘、拨码盘、 条码阅读器等。通过网络或各种通信总线利用 其他计算机或数字化智能终端，实现远程信息 和数据输入的方式将会得到更多的应用。
1.2 检测系统的组成
键盘
触摸屏
1.2 检测系统的组成

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传感器与检测技术
第一篇 基础知识引论
1 绪论
1.1 检测仪表控制系统 1.2 基本概念 1.3 检测仪表技术发展趋势
检测技术
检测≠测量 检测技术是实验科学的一部分，主要研究各
种物理量的测量原理和测量信号分析处理方法。
智能楼宇控制
图示为某公司楼宇自动化 系统。该系统分为：安全 监测、照明控制、空调控 制、水/废水管理等。
滞环效应分析
同一输入，对应多个输出值，出现误差。
1.2.6 滞环、死区和回差
死区： – 死区效应，例如传动机构 的摩擦和间隙。 – 实际上升曲线和实际 下降曲线不重合。 – 仪表输入小到一定范围后不 足以引起输出的任何变化。
死区效应分析
1.2.6 滞环、死区和回差
综合效应： – 既有储能效应，也具有 死区效应。 – 各种情况下，实际上升曲 线和实际下降曲线间的差 值称为回差或变差。
误差函数的有关符号：
– 1）y f x
：误差x发生的概率密度
– 2）p x f x dx ：误差为x的概率，称为概率元
– 3）p a x b b f x dx ：误差在a与b之间的概率 a
– 4）p x f x dx 1 ： 检测值存在或检测误差存在的概率为1
(a) 线性传感器
(b) 非线性传感器
作图法求灵敏度过程
y
Δy
切点
传感器 特性曲线
x1
0
K y
Δx
x
xmax x
两者关系
灵敏度高的仪表一定分辨率高（充分条件） 分辨率高的仪表不一定灵敏度高（非必要条件）
原因：分辨率高的仪表，如量程也很小，则灵 敏度也不高。
灵敏度具有可传递性，首尾串联的多仪表系统 总灵敏度是各仪表灵敏度的乘积。

传感器与检测技术ppt课件第一章

传感器与检测技术ppt课件第一章

2024/2/29
16
1.2检测技术理论基础
1.2.2 测量方法
1) 直接测量、间接测量和组合测量 (又称联立 测量)。经过求解联立方程组，才能得到被测物理量的最后
结果，则称这样的测量为组合测量。
2) 偏差式测量、零位式测量与微差式测量
3) 等精度测量与非等精度测量
4) 静态测量与动态测量
2024/2/29
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2024/2/29
3
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。
2024/2/29
4
1.1.3 传感器基本特性
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。
（2）按照其被测量对象，传感器可分为力、位移、速度、 加速度传感器等。常见的被测物理量有机械量、声、磁、温 度和光等。
（3）按照其结构，传感器可分为结构型、物性型和复合型 传感器。物性型传感器是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。结构型传感器是依 靠传感器结构参数的变化实现信号变换，如：电容式传感器。
敏感元件输出的物理量转换成适于传输或测量电信号 的元件。
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。

传感器与检测技术-ppt

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2024/9/29
22
霍尔转速传感器在汽车防抱死装置（ABS） 中旳应用
带有微
型磁铁
霍尔
旳霍尔
传感器
钢质
若汽车在刹车时车轮被抱死，将产生 危险。用霍尔转速传感器来检测车轮旳转 动状态有利于控制刹车力旳大小。
2024/9/29
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ABS旳工作原理
1—车速齿轮传感器 2—压力调整器 3—控制器
2024/9/29
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霍尔转速表
在被测转速旳转轴上安装一种齿盘，也可 选用机械系统中旳一种齿轮，将线性型霍尔器 件及磁路系统接近齿盘。齿盘旳转动使磁路旳 磁阻随气隙旳变化而周期性地变化，霍尔器件 输出旳微小脉冲信号经隔直、放大、整形后能 够拟定被测物旳转速。
线性霍尔
NS
磁铁
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霍尔式接近开关
当磁铁旳有效磁 极接近、并到达动作 距离时，霍尔式接近 开关动作。霍尔接近 开关一般还配一块钕 铁硼磁铁。
SL3501T
N
mA
DC
DC
VCC 12V
10mA
1
3
V
2
+
_
·
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8.2.2 线性集成霍尔传感器
2.线性集成霍尔传感器旳主要技术特征
输出电压UOUT（V）
2.5
2.0
R=0
1.5
R=15Ω
1.0
R=100Ω
0.5
0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.24 0.28 0.32 磁感应强度B（T）
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8.2.1 开关型集成霍尔传感器
3. 开关型集成霍尔传感器旳工作特征

传感器与检测技术完整ppt课件

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xmin 100% YFS
.
6．稳定性。稳定性有短期稳定性和长期稳定性之分。对于传感器常用长期 稳定性描述其稳定性。所谓传感器的稳定性是指在室温条件下，经过相当长 的时间间隔，传感器的输出与起始标定时的输出之间的差异。因此，通常又 用其不稳定度来表征传感器输出的稳定程度。
7．漂移。传感器的漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随着时 间变化，此现象称为漂移。产生漂移的原因有两个方面：一是传感器自身结 构参数；二是周围环境（如温度、湿度等）。
.
1.3.1测量误差及其分类
误差的定义
测量误差(error of measurement)是指测得值与被
测量真值之差，可用下式表示： 测量误差=测得值-真值
若定义中的测得值是用测量方式获得的被测量的测
量结果，则得到测量误差的定义为：测量误差=测量结果-真
值
若定义中的测得值是指计量仪器的示值，则得到计
1.1.3传感器的分类 1．按输入量（被测量）分类 2．按工作原理（机理）分类 3、按能量的关系分类 4．按输出信号的形式分类
.
1.2 传感器的特性
静态特性和动态特性
输入量X和输输出Y的关系通常可用多项式表示
静态特性可以用一组性能指标来描述，如线性度、灵敏度、精确度（精 度）、重复性、迟滞、漂移、阈值和分辨率、稳定性、量程等。
2替代法其实质是在测量装置上测量被测量后不改变测量条件立即用相应标准量代替被测量放到测量装置上再次进行测量从而得到此标准量测量结果与已知标准量的差值即系统误差取其负值即可作为被测量测量结果的修正先将被测量x放于天平一侧标准砝码p放于另一侧调至天平平衡则有xpl此时移去被测量x用标准砝码q代替使天平重新平衡则有qpl2l1所以有xq

传感器与检测技术ppt课件


控制系统的自动化水平高低。
传感器的选用主要取决于建模参数和被测 量、测量精度和灵敏度要求以及测量系统的 成本等因素。

(4) 传感器的品质参数 灵敏度 分辨率 准确度 精密度




重复性
线性度
灵敏度
灵敏度反映传感器对被测量变化的 响应能力。
O S I
输出变化量
输入变化量
分辨率
如果已知总体精度上限，要计算各部件的 误差，则假定各部件误差对总精度的影响 是均等的。
f N xi xi n
N xi f n xi
[实例]已知角速度与作用力的关系式 试求转速的不确定性。 [解]
F 5 0 0 3 1 6 . 2 3 m r 0 . 20 . 0 2 5
霍尔传感器的应用—— 测量焊接电流
在标准的园环铁芯开一 小缺口，将霍尔元件放在 缺口处，被测电流的导线 穿过铁心时就产生磁场B， 则霍尔传感器有输出。当 测出的小于 规定的焊接电流时，可 控硅的导通角增大，焊接 电流变大，测出的电压大 于规定的焊接电流时，可 控硅的导通角减，焊接电 流变小，控制焊接回路的 电流。
性；
没有机械电位器特有的滑片，彻底解决了滑 片接触不良的问题；体积小，节省空间，易于装 配；寿命长，可靠性高。
数字电位器与机械式电位器的区别
类 特 型 性 机 无 械 源 式 数 有 字 源 式 电阻变 调节 位置 自动 化规律 方法 记忆 复位 连续 变化 阶梯 变化 手动 有 没有 使用 体 寿命 积 短 大
为减小零点残余电压的影响，一般要用电路进行补偿, 电路补偿的方法较多,可采用以下方法。
• 串联电阻：消除两次级绕组基波分量幅值上的差异；
• 并联电阻电容：消除基波分量相差，减小谐波分量；

《传感器与检测技术》PPT课件

安全防护――防盗、防火、防燃气泄露、 CCD（电子眼）监视器、烟雾传感器、气体 传感器、红外传感器、玻璃破碎传感器；
2021/1/5
整理ppt
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楼宇自动控制系统
自动识别――门禁管理系统、感应式IC卡 识别、指纹识别；
远程抄收与管理系统――水、电、气、热 量通过传感器设置远程自动化抄表；
巡更系统――保安管理。
2021/1/5
整理ppt
22
汽车与传感器
2021/1/5
整理ppt
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汽车与传感器
传统： 行驶速度、距离、发动机旋转速度、燃料剩余量 安全：安全气囊系统、防盗装置、防滑控制系统、防 抱 死装置、电子变速控制装置、汽车“黑匣子”
环保：排气循环装置、电子燃料喷射装置
整理ppt
24
参考文献：
1. “汽车安全保障传感器市场”，《传感器世界》， 2001年1期
2021/1/5
整理ppt
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本节主要内容
第1章 传感器与检测技术概论 1.1．传感器的分类及组成 1.2．传感器的基本特性 1.3．检测技术的基础知识
2021/1/5
整理ppt
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绪论
检测（Detection）定义： 利用各种物理、化学效应，选择合 适的方法与装置，将生产、科研、生活 等各方面的有关信息通过检查与测量的 方法，赋予定性或定量结果的过程称为 检测技术。
摄像机
12
2. 传感器
传感器的定义是：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。
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。

传感器与检测技术PPT

作 用：现代工程装备中， 检测环节的成本约占 50~70%
12
一、检测技术的作用和地位
检测技术在汽车中的应用日新月异
汽车传感器：汽车电子控制系统的信息源，关键部件，核心技术内容 普通轿车：约安装几十到近百只传感器， 豪华轿车：传感器数量可多达二百余只。
发动机：向发动机的电子控制单元（ECU）提供发动机的工作状况信息， 对发动机工作状况进行精确控制 温度、压力、位置、转速、流量、气体浓度和爆震传感器等
1、直接测量与间接测量 （3）研制海洋探测用传感器
五、现代检测技术发展趋势
通常把这个误差称为单次测量的极限误差δlimx,即
• 直接测量：直接将被测量与标准量进行比较 5—油杯 6—被标传感器
从加热炉出来的钢坯最后到卷取机之前的整个轧制线上，如加热炉出口、粗轧机的入口和出口、精轧机的入口和出口以及在卷取机之
8
一、检测的地位和作用
工业生产倍增器
检测技术是带动国民经济增长的一个 关键领域 在美国：检测技术占4%，拉动经济增长66%
9
一、检测的地位和作用
检测技术在工业生产领域的应用
在线检测：零件尺寸、产品缺陷、装配定位….
10
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一、检测技术的作用和地位
检测技术在工业生产领域的应用
离线检测：零件参数、 尺寸与形位公差、 品质参数
神州飞船：
185台（套）仪器装置 检测参数---加速度、温度、压力、 振动、流量、应变、 声学、
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一、检测技术的作用和地位
直接测量 （绝对测量、相对测量）
利用测量仪表的指针相对于刻度的偏差位移直接表示测量的数值
“物化法官” 制成力敏、热敏、光敏、磁敏气敏等敏感元件。
标定仪器设备精度等级的确定

第一章传感器原理与检测技术ppt课件

为了更好地掌握传感器, 需要对测量的基本概念 测量系统的特性, 测量误差及数据处理等方面的 理论及工程方法进行学习和研究, 只有了解和掌 握了这些基本理论, 才能更有效地完成检测任务
第1章 传感与检测技术的理念基础
测量概论
一、测量 测量是以确定被测量的值或获取测量结果
为目的的一系列操作。
由测量所获得的被测的量值叫测量结果。 测量结果可用一定的数值表示, 也可以用一条 曲线或某种图形表示。但无论其表现形式如何, 测量结果应包括两部分：比值和测量单位。 确 切地讲, 测量结果还应包括误差部分。
测量概论 二、测量方法
2、偏差式测量、 零位式测量与微差式测量 电位差计式测量：
UX：传感器信号 （未知量）
UK：标准量信号 （已知量）
D： 检零计 （电压表）
平衡：UK=UX
测量概论 二、测量方法
2、偏差式测量、 零位式测量与微差式测量 微差式测量是综合了偏差式测量与零位式测量的
传感器世界
中国传感器
第1章 传感与检测技术的理念基础 测量概论.
表征物质特性或其运动形式的参数很多，总的 可分为电量和非电量两大类，电量一般是物理 学中的电学量（电压、电流等）。非电量是指 电量之外的一些参数（压力、流量等）。
法测量; 根据被测量变化快慢可分为静态测量与 动态测量等。
测量概论 二、测量方法
1、直接测量、间接测量与组合测量
直接测量：
在使用仪表或传感器进行测量时, 对仪表读 数不需要经过任何运算就能直接表示测量 所需要的结果的测量方法称为直接测量。
例如,用磁电式电流表测量电路的某一支路 电流, 用弹簧管压力表测量压力等, 都属于 直接测量。直接测量的优点是测量过程简 单而又迅速, 缺点是测量精度不高
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温度传感器
绪论
PC机中的传感器
鼠标:光电位移传感器 摄象头:CCD传感器
麦克风:电容传声器
声位笔:超声波传感器
二、自动检测系统的组成
自动检测技术系统原理框图
①传感器： 能将被测的非电量变换成电量的器件。
能将温度转换为电压的传感器—热电偶
②信号处理电路 • 功能：主要是将多种传感器的输出信号 进行放大，转换成易于接受、显示、传 输、控制的各种电压、电流信号。 • 方法：通常有各种交、直流电桥，阻抗 匹配，放大电路、检波、整流， A/D,D/A等各种电子线路。
传感（检测）原理：传感器工作时所依据的物 理效应、化学反应、生物反应等机理。
DRYB-5-A型力传感器
①传感器是测量装置，是完成检测任务所需要的； ②输入量是某一被测量，可以是物理量 (也可以是化学量、 生物量等)； ③输出量是某种物理量（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； ④输出输入有对应关系，且应有一定的精确程度。
绪论
二、 传感器的组成
被测量 电参数 电量
敏感元件
转换元件
测量电路
敏感元件:如力型传感器的弹性元件将力变转为应变（物 体由于外因而变形时，在物体内各部分之间产生相互作用 的内力）。 转换元件：如力型传感器的电阻应变计将机械应 变转变为电阻变化量。 测量电路： 如力型传感器由电阻应变计组成的 电桥和放大电路，输出电压或物理量分类 常见的被测物理量 机械量:长度,厚度,位移,速度,加速度, 旋转角,转数,质量,重量,力, 压力,真空度,力矩,风速,流速, 声: 声压,噪声. 磁: 磁通,磁场. 温度: 温度,热量,比热. 光： 亮度，色彩
按与被测对象之间的能量关系: 能量转换型:直接由被测对象输入能量使其工作. 例如:热电偶温度计,光电式加速度计. 能量控制型:从外部供给能量并由被测量控制外部 供给能量的变化.例如:电阻应变片.
数据处理装置 主要是指计 算机，将复 杂的系统用 到频谱分析 仪。
执行机构 是指各种继电器，电 磁铁、电磁阀门、电 磁调节阀、伺服电动 机等，它们在电路中 是起通断、控制、调 节、保护等作用的电 器设备。 继电器插座
电磁阀门
电磁阀门的控
制线圈
加上额定电压后，电 磁阀门导通，被控对象可 以是液体或气体。
四、检测技术的发展趋势
1.提高性能 2.应用新技术和新的物理效应，扩大检测 领域 3.发展集成化、功能化的传感器 4.采用计算机技术，使检测技术智能化 5.发展网络化传感器及检测系统
1.提高测量精度
将量 程切换到 2V时，最 小显示值 为1μ V
[数字电压、欧姆表]
2.应用新技术和新的物理效应，
③常用的显示器有四类：
模拟显示、数字显示、图象显示及记录仪等。
特点：直观
数字式仪表
特点： 准确，但最 后一位经常 跳动不止。
热敏电阻
LED、LCD的特点：
LED亮度高、耐振动；LCD耗电省、集成度高，
但不利于夜间观察。
图像显示
特点—— 能显示复杂的 图形和曲线，
但价格昂贵。
示波器
记录仪 主要 用来记录 被检测对 象的动态 变化过程。
石化企业输油管道、储油罐等压力容器的破损和泄露检测。
浮标
深海地沟
海浪振动 检测系统
家庭与办公自动化中的应用
指纹传感器 全自动洗衣机中的传 感器：衣物重量传感 器，衣质传感器，水 温传感器，水质传感 器，透光率光传感器 (洗净度) 液位传感器， 电阻传感器(衣物烘干 检测)。
透光率传感器
温湿度传感器
●
课程内容
1.绪论
基本概念、特性和标定
2.电阻式传感器
3.变阻抗式传感器
4.光电式传感器
5.电动势式传感器
经典传感器
6.温度检测
7.流量检测 8.成分检测 9.新技术发展 未来传感器的发展 常用检测技术
第一章 绪论
教学目标： 1.基本知识:概念，结构，发展； 2.误差分析和数据处理； 3.传感器静态特性和标定方法。
电磁阀门只有通
断两种状态。
流体
三、检测技术的特点
一般被测量（非电量）最终通过各种电力测量手 段转换成易于接受、显示、传输和利用的电信号， 其优点在于：
• 能连续自动对被测量进行测量、记录； • 电子装置精度好、响应快，能测各种静态、动态和 瞬态信号； • 电信号便于远距离传输和集中控制； • 能方便与计算机连接，形成完善的计算机系统；
第一节 自动检测技术概述
一、 传感器的地位和作用
绪论
什么是传感器技术？
为了了解生活，生产和科研等方面的情况，利用各种 物理、化学效应，选择合适的方法与装置，对周围环 境进行定性或定量掌握的一系列技术措施。 技术措施包含哪些方面？ 对现场信号获取，信号的转换、放大、处理、传输 以及显示等。
思考：传感器的作用？
传感器与检测技术
本课程的内容与要求
￭ 阐述传感器与检测技术的基本知识，常用传感 器的工作原理、基本结构、主要性能、测量电 路和应用方法，介绍检测系统中的信号处理、 干扰抑制技术和若干新型传感器。 ￭ 掌握经典传感器的转换原理、基本特性、信号 调节电路和设计原理，最终具备结合工程应用 组建自动检测系统的能力。
绪论
什么是传感器？
传感器是获取信息的主要途径与手段，它在工业生产 中起工业耳目的作用。 传感技术与通信技术、计算机技术构成信息产业的三 大支柱。传感技术主要负责信息采集，是三大支柱 的基础。
检测技术的应用
航天 农业
绪论
交通
医学
检测技术的应用
绪论
微波检测器
流程工业设备运行状态监控
在电力、冶金、石化、化工等流程工业中，生产线上 设备运行状态关系到整个生产线流程。通常建立24小时在 线监测系统。
本课程的考核方法与教材
●
期末考试成绩占80%，平时作业、考勤和实验占20% 。 教材：《传感器原理及应用》王化祥编著 天津大学出版社。
●
参考书： 1. 《感测技术基础》 （第二版）电子工业出版社 孙传友 、 孙晓斌 编著 2. 《传感器与信号调理》（第二版）清华大学版出 版社，阿雷尼，韦伯斯特编著，张伦译。
扩大检测领域
月球车
3.发展集成
化、功能化的传
感器
可拍照的手 机
4.采用计算机技术，使检测技术智能化
面部 识别技术
5.发展网络化传感器及检测系统
第二节 传感器的概述
一、 传感器的定义
绪论
国家标准（GB7665-87）中传感器（Transducer/Sensor）的定义：
能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成 可用输出信号的器件或装置。