传感器技术概论ppt课件

感知、获取与检测信息的窗口，一切科学研究与自动化生产过
程要获取的信息，都要通过传感器获取并通过它转换为容易传
输与处理的电信号。
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若将计算机比喻为人的大脑，那么传感器则可以比喻为人的 感觉器官。
常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟：
光敏传感器——
声敏传感器——
气敏传感器——嗅觉
化学传感器——
压敏、温敏、流体传感器——
与当代的传感器相比，人类的感觉能力好得多，但也有一些
传感器比人的感觉功能优越，例如人类没有能力感知紫外或红
外线辐射，感觉不到电磁场、无色无味的气体等。
国外研究、生产单位5000多家（美、欧、俄罗斯各1000多家
，日本800多家），品种30000多种，国内科研、生产单位1300
多家，产品3000多钟。我国在“七五”、“八五”、“九五”
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2、发现并利用新现象、新材料、新工艺
1)利用物理现象、化学反应、生物效应作为传感器原 理，是研究开发新型传感器的基础。如磁成像技术。
2)传感器材料是传感器技术的重要基础，开发新材料 的趋势包括①从单晶体到多晶体、非晶体；②从单一 型到复合材料；③原子（分子）型材料的人工合成。 如半导体、陶瓷、高分子材料、磁性、智能材料等。
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1、改善传感器性能的技术途径 ：
1)差动技术 ——提高灵敏度、改善非线性误差、减 小外界干扰(温度、电源、噪声等)影响。 2)平均技术——若干个传感单元同时感受被测量， 输出为平均值，有效减小误差，提高灵敏度。 3)补偿与修正技术——软件或硬件等。 4)屏蔽、隔离与干扰抑制 5)稳定性处理——传感器是长期测量或反复使用的 器件。
软驱:速度,位置伺服
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量子化
传感器向量子化方句拓广是指利用量子力学的一些效应研制用于检测极 微弱信号的传感器。例如，利用核磁共振效应做成的磁敏传感器，可将量 限扩展到地磁场的千万分之一，利用约瑟夫逊效应做成的热噪声传感器， 可测出0.00001K的超低温等。
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数字化
目前是信息时代，信息时代也是数字的时代。计算机、通讯机早已数字化了，彩 色电视机也在准备全数字化，因此传感器也要适应时代的发展，由半数字化状态向 全数字化的传感器转变。与传统传感器相比，数字化传感器有如下特点：（1）结 构简单。传统的模拟传感器，从物理量到计算机能辨认的数字量，一般要经过十来 个环节。每个环节都有几个元件，每个元件都有误差和漂移。而数字传感器只有一 个环节。当然测量精度和稳定性都要提高。其次，每个环节都有材料成本和调试费 ，环节少的当然成本低。而且操作简单、维护容易、经久耐用。（2）抗干扰能力 强。模拟传感器的最大特点是先把被测物理量变成电压，再把电压变为数字。外界 的干扰信号多以电压形式存在。干扰电压和被测电压容易叠加或相减，因而引起混 乱。而数字化传感器是直接把物理量变成频率，信息存于频率之中，因而不受电压 干扰信号的影响。（3）利于远距离传输，无回线路电阻补偿，远近距离有同等的 测量精度。模拟传感器的测量信息存于输出电压之中，而线路电阻会对电压进行衰 减，因而常需线路长短来用电阻补偿，这些电阻又会因误差和漂移损失测量精度。 而数字化传感器寓于频率中的信息，不受线路电阻的影响，故利于远距离传输。（4 ）无需外接任何器件，能与计算机直接接口。由于数字化传感器输出的信息是脉冲 频率，可用0、1的个数或脉冲周期的时间来表示，计算机内部有时钟，很容易辨认 ，因而省去很多装配调试的过程。
智能压力网络传 感器
嵌入式计算机
智能倾角RS232传感器
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微型化
微传感器(尺寸从几微米到几毫米的传感器总称)特别是以微型传感器是 以MEMS( Microelectro－mechanical System)技术为基础的，目前，比较 成熟的微型传感器有压力传感器、加速度传感器、微型陀螺、喷墨头、硬 盘驱动头等。
微型传感器在军事装备中有着广泛的应用，如航天传感器的单台平均重 量应小于100g，载人航天器设置在人体上的传感器（如开伞冲击、风速条 件下的翻滚等）和／小型火箭头部参数的测量(如姿态角、过载、冲击等) 的传感器的重量应为几十克到几克。预测认为，MEMS器件在21世纪初，其 年销售额将以20％－30％增长，2003年销售额将达到115亿美元。
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2、传感器技术是信息技术的基础与支柱 人类社会已经进入信息时代，因而信息技术对社会 发展，科学进步将起决定性作用。现代信息技术的基 础是信息采集、信息传输与信息处理，它们就是传感 器技术（感官）、通信技术（神经）和计算机技术（ 大脑）。而传感器在信息采集系统中处于前端，它的 性能将会影响整个系统的工作状态与质量。
3)随着集成电路工艺发展起来的微机械加工技术是开 发新型传感器的新工艺。例如溅射、蒸镀、等离子体 刻蚀、化学气体淀积（CVD）、外延、扩散、腐蚀、光 刻等
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3、实现传感器的集成化、多功能化与智能化
集成化、多功能化 智能化 微型化 量子化 数字化 网络化
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集成化、多功能化
一般的单一传感器只能测量一个物理量。在工业生产、航空航天等领域 ，为了准确全面地认识对象或环境，以进一步进行控制，往往需要同时测 量多个物理量，因此希望尽可能把几种敏感元件制作在一起，使一个传感 器能同时测量几个参数，具有多种功能。
随着半导体技术的发展，将敏感元件、信号调理电路及电源等部分集成 在一个芯片上，从而使检测及信号处理一体化。或者将多个相同传感器配 置在同一个平面上形成阵列，或者是研制能检测二个以上不同物理量的传 感器。例如，压阻式复合传感器可同时测量压力与温度，利用特殊陶瓷构 成的传感器可同时测量湿度和气体。
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智能化
传感器种类繁多，到现在技术日臻成熟，其性能已能充分满足用户需要 。但在应用中，只有用户从各方面都考虑得很周到的情况下，它才会给你 一个完美的结果。传感器智能化是指传感器与微处理器相结合，使之具有 检测、判断和信息处理功能。不要用户调试如过载、零位、灵敏度的大小 、温度的漂移、量程转换、稳定性和可靠性等等，实现传感器的“即插即 用”。另外，现在的军用智能传感器还大量采用了并行处理，模式识判等 先进的信息处理方式，为提高传感器的性能开辟了新的天地。
3、科技的发展与传感器密切相关
一个国家的现代化水平是用Βιβλιοθήκη Baidu动化水平来衡量的， 而自动化水平使用采用传感器的种类和数量来衡量 的。
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二、传感器技术的主要发展动向
目前，传感器技术的主要发展动向：
一是不断提高和改善现有传感器的性能； 二是开展基础研究，发掘新效应，重点研究传感器的 新材料和新工艺； 三是实现传感器的集成化、多功能化与智能化。
4.3 传感器的应用及发展趋势
传感器作为信息的源头，广泛应用于各个领 域——科技进步的推动力。
一、传感器在科技发展中的重要性
1、传感器的作用与地位
人类社会已进入信息时代，人们的社会活动主要依靠对信息
资源的开发及获取、传输与处理。传感器处于研究对象与测试
系统的接口位置，即检测与控制系统之首。因此，传感器成为
及“十五”计划中，将传感器技术均列为国家科技攻关重点项
目。
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传感器是国家、国防和社会信息基础结构的有机组成，是信 息高速公路上承载、传递与处理的重要“货源”，没有传感器 就没有信息时代。要推进国民经济、国防建设与社会的信息化 ，必须抓住信息源这一环节。
传感器在国防上的应用 传感器在汽车工业的应用 传感器在农业生产中的应用 生物、医学研究领域 环境保护 传感器在国民经济其他领域的应用