传感器概论——【高级电工】

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1、机电工程中的应用
在各种自动控制系统中，测试环节起着系统感官的作 用，是其重要组成部分。
a)机械手、机器人中的传感器 转动/移动位置传感器、力传感器、视觉传感器、听觉传感器、接近距离
传感器、触觉传感器、热觉传感器、嗅觉传感器。
密歇根大学的机械手装配模型
广州中鸣数码的机器狗 11
b) AGV自动送货车
简单的测量系统组成
被测 被测对象 信号
传感器
U、I
信号调节器 U、I 记录.显示.分析处理
R、L、C
伺服驱动机构
1.3 自动检测技术概述
• 自动检测技术是研究自动检测系统中的信息提 取、信息转换及信息处理的理论和技术，其核 心是“测量＋信号检出”，是检测方法、检测 结构、检测信号处理的综合性技术。
1.1 检测的目的和意义
• 检测是指在各类生产、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 量的技术措施。
1.1 检测的目的和意义 例1 人与机器的机能对应关系
感官
人脑
肢体
外
界
对
象
传感器
微机
执行器
例2：开发区海湾公司生产的感温、 感烟火灾报警器
➢ 非电量：除电量以外的一切物理量，如高度、 速度、重量、压力、温度等。
• 非电量电测技术
自从人类发现了电能并加以利用以后，伴随着 出现了各种电量的测量仪表。随着电子技术的发展 ，使对电量的测量技术相应得到提高。电量的测量 特点是机械量测量所不能比拟的，基于电量测量的 优点，人们根据一些物理原理及效应，把一些非电 量转化成电量，然后用电测仪表对其进行测量和标 定，这就形成了非电量电测法—用电量测量方法来 测量非电量。
机床加工精度测量
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4、楼宇控制与安全防护
为使建筑物成为安全、健康、舒适、温馨的生活、工 作环境，并能保证系统运行的经济性和管理的智能化。在 楼宇中应用了许多测试技术，如闯入监测、空气监测、温 度监测、电梯运行状况。
图示为某公司楼宇自动化系 统。该系统分为：电源管理 、安全监测、照明控制、空 调控制、停车管理、水/废水 管理和电梯监控。
• 内容提要
• 本章介绍自动检测技术、传感器和变送器的基 本知识、测量误差及其处理方法和检测系统的性 能评价。通过本章学习，了解检测的目的、意义 和检测技术的发展趋势；掌握自动检测系统的基 本组成、测量方法及其选择；掌握传感器的定义、 分类和命名方法，了解变送器的作用；学会误差 的表示方法和基本处理手段；对检测系统的性能 评价指标有一定的理解。
非电量电测法的特点：
使测量仪器统一化，规格化。不同的非电量转换成 相同的电量，使后继仪器标准化。
便于信号长距离传输、远程监测及控制。 对参数进行动态测量（信号随时间变化），可测量
其瞬时值及变化过程。 可测微小信号及瞬变信号（作用时间很短）。 易于与计算机联接，分析处理方便。
• 非电量电测系统的组成
传感器技术概论
• 了解检测和传感器的基本知识 • 掌握各类传感器的基本特性和工作原理、典型测量电路 • 了解各类传感器的典型应用 • 了解微机自动检测技术 • 了解检测技术的抗干扰技术
第一章 检测技术的基本知识
• 1.1 检测的目的、意义 • 1.2 检测与计量的区别 • 1.3 自动检测技术概述 • 1.4 传感器与变送器的基本知识 • 1.5 测量误差及其处理方法 • 1.6 检测系统或仪表的性能评价
石化企业输
油管道、储
油罐等压力
容器的破损
和泄露检测
。
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3、产品质量测量
在汽车、机床等设备，电机、发动机等零部件出厂时 ，必须对其性能质量进行测量和出厂检验。
汽车扭距测量
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。
其监控系统组成框图如图2:
探头11
探头12
集 控 器
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中 央 监 控
探头1N
图 监控系统组成框图
例3：热轧带钢表面温度的测量
检测技术是：
国民经济的“倍增器” 科学研究的“先行官” 现代战争的“战斗力” 法庭审判的“物化法官 ”
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检测技术的工程应用
测试技术是人类认识和改造客观世界的基础；测试技术的水平，在相当程 度上影响科学技术发展的速度和深度；先进的测试技术已成为生产系统不可缺 少的组成部分。
“检测”通常是指在生产、实验等现场，利用某
种合适的检测仪器或综合测试系统对被测对象 进行在线、连续的测量。
➢ 电量及非电量 ➢ 在科学实验中及生产制造过程中，研究与观
测的对象是多种多样的，因此，物理量也是多种 多样的，这些物理量可大致分为两大类，即电量 与非电量。
➢ 电 量：电流I、电压V、电荷Q、电功率W、 电路参数R 、L、C和电信号频率f 等等；
烟雾传感器
亮度传感器
红外人体探测器
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5、家庭与办公自动化
在家电产品和办公自动化产品设计中，人们大量的应用 了传感器和测试技术来提高产品性能和质量。
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)。
超声波测距传感器、判断建筑物内人和物所在位置 ；红外线色彩传感器控制运动轨迹和AGV小车位置识别 ；条形码传感器，货品识别。
香港理工AGV模型
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c) 生产加工过程监测
切削力传感器，加工噪声传感器，超声波测距传感器 、红外接近开关传感器等。
密歇根大学数字化工厂
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2、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。
指纹传感器
透光率传感器
温湿度传感器
温度传感器 17
6、其他应用
航天
农业
交通
医学
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7、PC机中的测试技术应用
鼠标:光电位移传感器 摄象头:CCD传感器
软驱:速度,A/D卡 + D/A卡
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1.2 检测与计量的区别
“检测”是测量，“计量”也是测量，两者有什 么区别呢？ 一般说来，“计量”是指用精度等级更高的标准 量具、器具或标准仪器，对被测样品、样机进行 考核性质的测量； 这种测量，通常具有非实时及离线和标定的性质， 一般在规定的具有良好环境条件的计量室、实验 室采用比对被测样品、样机、更高精度并按有关 计量法规经定期校准的标准量具、器具或标准仪 器进行。