简述传感器的概念

第 1 页 共 12页 《单元1 传感器与自动检测技术的基本概念》教案

课 题 单元1 传感器与自动检测技术的基本概念

教学目的 1、了解传感器与自动检测技术的基本概念

2、了解自动检测的定义及在机电产品中的作用

教学重点 自动检测的定义，自动检测在机电产品中的作用

教学资源 多媒体教学课件、部分传感器实物

教学手段 多媒体课堂教学、实物演示、检测场景模拟教学

教学过程和教学内容 教学方法

引入 模块一 传感器与自动检测技术概述

本模块力求通过对传感器的基本概念、自动检测技术及系统的基本概念、测量误差与精度以及虚拟仪器检测技术等的介绍，使读者对传感器与自动检测技术中涉及的一些基本问题有一个初步的了解。

单元1 传感器与自动检测技术的基本概念

一、传感器与自动检测技术简介

从人类对信息获取、度量的发展历史引出检测的定义。【应用举例】长度测量，步子（生物体）→尺→长度传感器→超声波检测（仿生学）。

长度测量的发展符合螺旋式上升规律。

提纲挈领法

应用举例法

概念分析 所谓检测就是人们借助于仪器、设备，利用各种物理效应，采用一定的方法，将客观世界的有关信息通过检查与测量获取定性或定量信息的认识过程。

检测包含检查与测量两个方面，检查往往是获取定性信息，而测量则是获取定量信息。

循序渐进法

应用展示 二、自动检测技术在国民经济中的地位

1．与人类的关系及地位

（1） 与日常生活密切相关

【图示】空调、冰柜的温湿度传感器；复印件的透光率传感器；电子门锁的指纹传感器等。

【动画】自动水龙头动画

演示自动水龙头在人的手接近时自动出水、手离去时自动断水的过程。

（2） 提高劳动生产率

【图示】容器内的液位检测；检查轴承中滚珠是否脱漏。

【动画】演示光幕－自动收费系统的检测过程

（3） 电“五官”

应用举例法

图示展演法

动画讲演法

图示展演法

动画展演法

第 2 页 共 12页 【动画】自动门动画

1 传感器与自动检测技术 吴旗

绪论：

在现代工业生产中，为了检查、监督和控制某个生产过程或运动对象，使它们处于所选工况的最佳状态，就必须掌握描述它们特性的各种参数，这就首先要测量这些参数的大小、方向和变化速度等。

所谓检测，就是人们借助于仪器、设备，利用各种物理效应，采用一定的方法，将客观世界的有关信息通过检查与测量获取定性或定量信息的认识过程。

这些仪器和设备的核心部件就是传感器。

传感器是感知被测量(多为非电量)，并将其转化为电量的一种器件或装臵。

检测包含检查与测量两个方面，检查往往是获取定性信息，而测量则是获取定量信息。

一、自动检测技术在国民经济中的地位

中国有句古话“工欲善其事，必先利其器。”用这句话来说明自动检测技术在现代科学技术中的重要性是很恰当的，所谓“事”，就是指发展现代科学技术的伟大事业，而“器”则是指利用自动检测技术而制造的仪器、仪表和工具等。

所以说自动检测技术是科学实践和生产实践的必要手段，它的水平高低也是科学技术现代化的重要标志，它在发展国民经济中的作用也就不言而喻了。

2 近年来，随着家电工业的兴起，自动检测技术已进入人们的日常生活。

例如：电冰箱中的温度传感器、监视煤气溢出的气敏传感器、防止火灾的烟雾传感器、防盗用的光电传感器，等等。

在机械制造工业中，通过对机床的加工精度、切削速度、床身振动等许多静态、动态参数进行在线测量，可控制加工质量。

在化工、电力等行业中，如果不随时对生产王艺过程中的温度、压力、流量等参数进行自动检测，生产过程就无法控制，甚至产生危险。

在交通领域，一辆现代化汽车所用的传感器多达数十种，用以检测车速、方位、转矩、振动、油压、油量和温度等。

在国防科研中检测技术用得更多，许多尖端的检测技术都是因国防工业需要而发展起来的。例如：研究飞机的强度，就要在机身、机翼上贴几百片应变片，并进行动态特性的测试。

有人把计算机比喻为人的大脑的延续，称之为“电脑”，而把传感器比喻为人的感觉器官的 延续，称之为“电五官”(视、听、昧、嗅、触)。

一、传感器的概念

１、传感器：把特定的被测信息（包括物理量、化学量、生物量等）按一定

规律转换成某种可用信号输出的器件或装置。

这里“可用信号”是指便于处理、传输的信号。当今电信号最易于处理和便于传输，因此，可以把传感器狭义地定义为：

传感器（狭义定义）：能将外界非电信号转换成电信号输出的器件。

当人类进入光子时代，光信息成为更便于快速、高效地处理与传输的可用信号时，传感器的概念也可以变为：能把外界信息转换成光信号输出的器件。

２、传感器技术：是涉及传感（检测）原理、传感器设计、传感器开发和应用

的综合技术。

传感技术的含义则更为广泛，它是传感器技术、敏感功能材料科学、细微加工技术等多学科技术相互交叉渗透而形成的一门新技术学科——传感器工程学。

３、传感（检测）原理：是指传感器工作所依据的物理、化学和生物效应，并

受相应的定律和法则所支配。如：物理基础的基本定律包括：守恒定律（能量、动量、电荷等），场的定律（包括动力场运动定律、电磁场的感应定律等，其作用与物体在空间的位置及分布有关。），物质定律（如虎克定律、欧姆定律、半导体材料的各种效应等，表示本身内在性质的定律），统计法则（它把微观系统与宏观系统联系起来的物理法则，它们常与传感器的工作状态有关）。

敏感材料：是传感技术发展的物质基础；此外，传感器的加工技术也是传感技术必不可少的组成部分，现代的微细加工技术、光学刻划技术、光学镀磨技术、扩散及各向异性腐蚀技术等新型加工方法的引入，使传感器的加工上了一个大台阶。

二、传感器的组成

传感器一般由三部分组成：敏感元件、转换元件、测量电路组成。

敏感元件非电量转换元件测量电路辅助电源电量

图0-1传感器的组成

其中，能把非电信息转换成电信号的转换元件，是传感器的核心。敏感元件是传感器预先将被测非电量变换为另一种易于变换成电量的非电量，然后再变换为电量，如弹性元件。因此，并非所有传感器都包含这两部分，对于物性型传感器，一般就只有转换元件；而结构型传感器就包括敏感和转换元件两部分。

简述传感器的组成及各部分的作用

传感器一般由敏感元件、转换元件、变换电路和辅助电源四部分组成。

1、敏感元件直接感受被测量，并输出与被测量有确定关系的物理量信号；

2、转换元件将敏感元件输出的物理量信号转换为电信号；

3、变换电路负责对转换元件输出的电信号进行放大调制；

4、转换元件和变换电路一般还需要辅助电源供电。

传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化，它不仅促进了传统产业的改造和更新换代，而且还建立新型工业，从而成为21世纪新的经济增长点。

扩展资料

在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。

在基础学科研究中，传感器更具有突出的地位。现代科学技术的发展，进入了许多新领域：例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙，微观上要观察小到fm的粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到s的瞬间反应。

此外，还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁场等等。显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。

许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破。一些传感器的发展，往往是一些边缘学科开发的先驱。

传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、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之泛的领域。