红外传感器 (最全的)ppt课件

学习本课程所需的预备知识 电路基础、电子测量技术、电子线路。 教学提要（重难点）、课程内容、教学要求、实验指
导 传感器的概念以及传感器的基本特性是本章重点。
从传感器的作用开始，逐一介绍了传感器的概念、组 成以及分类，对传感器的基本特性作了详细阐述。
《传感器的基本概念》PPT课件
1.1 传感器的定义
x(t)
h(t)
y(t)
系统分析中的三类问题：
1)当输入、输出是可测量的(已知)，可以通过它们推断系统的传输 特性。 (系统辨识)
2)当系统特性已知，输出可测量，可以通过它们推断导致该输出
的输入量。 (反求)
3)如果输入和系统特性已知，则可以推断和估计系统的输出量。(
预测)
《传感器的基本概念》PPT课件
1). 微分方程 绝大多数传感器都属模拟(连续变化)系列。描述模拟系统的一般方法是采用微分方程。
在实际的模型建立过程中，一般采用线性时不变系统理论描述传感器的动态特性，即 用高阶线性常系数微分方程表示传感器输出量y和输入量x的关系。其通式如下：
式中，y为输出量，x为输入量，ai,bi为常数。 对于复杂的系统，其微分方程的建立求解都是很困难的；但是一旦求解出微分方程的
只要知道Y(S)，X(S)，H(S)三者中任意两者，第三者便可方便地求出。这时 可见，无需 了解复杂系统的具体内容，只要给系统一个激励信号x(t)，便可 得到系统的响应y(t)，系统特性就能被确定。它们可用图(a)框图表示。
对于多环节串、并联组成的传感器，如果各个环节阻抗匹配适当，可忽略相 互间的影。则传感器的等效传递函数可按下列代数方式求得：
压力传感器的外形及内部结构
《传感器的基本概念》PPT课件
被测量通过敏感元件转换后，再经传感元 件转换成电参量

风速，流速，流量；
声： 声压，噪声
温度： 温度，热量，比热
磁： 磁通，磁场
光： 亮度，色彩
2.按工作原理分类： 磁电式，热电式，机械式，电气式，光学式，流体式等
1.传感器在工业检测和自动控制系统中的应用
压力传感器
流量传感器
2.传感器与家用电器 麦克风是一种将声音信号转换为电信号的传感器
声-----电磁感应-------电流
传感器技术
sensor Technology
目录/Contents
01 本课程的特点和教学内容 02 什么是传感器 03 传感器作用和地位 04 传感器现状和国内外发展趋势 05 传感器检测系统组成原理 06 传感器定义、组成和分类
01
本课程的特点和教学内容
1 本课程的特点 2 本学期授课计划及教学内容
红外传感器---能看到人眼看不到的东西
04 3
传感器现状和国内外发展趋势
需求和生产呈上升趋势 在尖端领域，与世界其他国家差距还是很大 传感器是光学、力学等多学科综合性课程
05 传感器检测系统的组成原理
被测 非电量
有用 敏感元件 非电量
转换元件
有用 电量
基本转换电 路
输出 电量
转换元件
输出量为电量的传感器，一般由敏感元件、转换元件、基本转换电路 三部分组成。
的原理确定。
电子秤—压力传感器 电子秤—传感器
空调—温度传感器
电视机、遥控—红 烟雾报警器—对烟雾敏 指纹考勤器—电容/光
外传感器
感传感器
学传感器
• 电子秤：精确地、快速的测量，内有一个压力传感器，把压力编程电信号 • 数码相机：能把光学影像变成数字化影像，内有一个光学的图像传感器， • 空调-为什么能吹出设定的温度的风？因为内出风口有温度传感器，能实现实时监控 • 电视机遥控器---遥控器按下按钮能发射一束编码了的红外限号，电视机或空调接受相应的信号，有一个红外传感器。 • 烟雾报警器---消防上应用广泛，有一个队烟雾比较敏感的传感器。 • 指纹考勤机---有一个图像传感器，可以是光学传感器，也可以是一个电容传感器，能把电容信号变化成数字化的信号。

在可见光图像下用来寻找目标，找到目标后，按键盘切换键，将采集数据换成红外，
计算机显示红外图像。当再按一次切换键，可将图像切换成可见光，继续寻找下一 个测量目标，依此循环。
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MT9M034实物图
可见光CMOS图像信息读出原理
CMOS图像传感器MT9M034是Aptina公司于 2012年底推出的一款定位于低照度环境成像 探测的高灵敏度、低噪声CMOS图像传感器， 拥有完善的相机功能，例如自动曝光控制、 增益控制、窗口选择、视频模式和单帧模式 等，获取图像的方式有线性模式和高动态模 式两种选择。
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MT9M034内部功能框图
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034CMOS图像信息读出原理
时钟
034 行同步 CMOS 场同步
数据 电源
CPLD
MC HS VS DATA
USB
或 平
2.0
板
接口
PC
将配置好的CMOS的行、场、时钟同步信号和数据位分出与CPLD引脚连接，此时CPLD获得 CMOS传出的行时钟,场时钟，像素时钟和12位数字信号。CPLD将12位CMOS数字信号低四位舍 去，留下高八位送给CY7C68013进行传输。
学习总结
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End 演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日

香港理工AGV模型
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传感器在生物医学上的应 用
• 对人体的健康状况进行 • 诊断需要进行多种生理 • 参数的测量。 • 国内已经成功地开 • 发出了用于测量近红外 • 组织血氧参数的检测仪 • 器。人类基因组计划的研究
也大大促进了对酶、免疫、 微生物、细胞、DNA、RNA、 蛋白质、嗅觉、味觉和体液 组份以及血气、血压、血流 量、脉搏等传感器的研究。
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传感器的分类
2、按传感器工作机理分类－续2
（3）化学传感器 是利用化学反应的原理，把无机和有机化学物质的成分、浓度等 转换为电信号的传感器。如：离子选择性电极。
（4）生物传感器 是一种利用生物活性物质选择性的识别和测定生物化学物质的传 感器。近年来发展很快。
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在汽车、机床、电机、发动机等产品出厂 时，必须对其性能质量检测
• 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。
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• 汽车扭距测量 机床加工精度测量
传感器的分类
3、按信息能量变换方式分类
在传感器内部，信息的传递与变换伴随着能量 的流动。
（1）能量变换型：传感器从被测对象中获取能 量，用于直接输出。如：热电偶、光电池、压 电式、电磁感应式、固体电解质气敏传感器等。
（2）能量控制型：传感器从被测对象中获取能 量，用于控制激励源，故又称有源型传感器。 如：电阻式、电感式、电容式、霍尔式、…。

电路原理
• 环境有烟时：
* VD1 的 红 外 光 被 烟 雾 遮 挡 ，
VT1受光减弱，内阻增大。
* VD1和VT1串联电路的电流减
小 ， VD1 的 发 光 强 度 减 小 ，
VT1的内阻进一步增大，形成
正反馈。
* 1 的电压降低，使VD2和VT2
截止，VT3导通，KD9561通电，
按设置的声音报警。
• 有人干手时：
* VD2接收被反射的红外光，
其光生电流信号经VT2和
VT3两级放大后，送入反相
器F3和F4整形矩形脉冲。
* 脉冲信号高电平时，VD3导
通，经F5反相后输出低电
平。
* PNP型晶体管VT4导通，继
电器K线圈得电，其常开触
点K1闭合，热风机工作。
项目4 红外传感器应用电路设计或制作
聚集问题
* 电磁继电器K
* 续流二极管VD5
* 电平保持电路电容器C6
* 电阻器R12
* 工作指标灯VD4
项目4 红外传感器应用电路设计或制作
聚集问题
激活原知
论证新知
应用练习
融会贯通
任务4.1 红外传感电路案例分析
3. 红外感应干手器电路
电路原理
• 逻辑门多谐振荡电路产生脉冲
信号，驱动红外发光二极管
VD1发射红外光。
开关二极管VD2、晶体管
VT2和VT3、电阻器1 。
• 执行模块：KD9561、晶体
管VT4、扬声器。
项目4 红外传感器应用电路设计或制作
聚集问题
激活原知
论证新知
应用练习
融会贯通
任务4.1 红外传感电路案例分析
1.红外烟雾报警电路

案例分析：
红外波 长信息
红外传 感器
电信号
酒精含 量信息
气敏传 感器
电信号
非电量
传感器
电信号
3、传感器的作用
不同的传感器可以收集不同的变化信息，并把它们转换为 电流、电压等电信号的变化，以便于传输、处理、存储和 输出。
马上行动（P22）
力敏传感器
接受 力 信息，并转换为电信号
声敏传感器
接受声信号，并转换为电信号
负温度系数热敏电阻 NTC
试验准备：
带防水型探头热敏电阻、定值电阻R、多用电表、面包板、 电源、开关、导线、烧杯、冷水、热水等
温度情况 电阻值/Ω
60℃ 500
47℃ 650
42℃ 700
29℃ 884
温度越高，热敏电阻阻值越小. NTC
温度越低，热敏电阻阻值越大
总结
传感器是将非电量转换为与之有确定对应关系的电量输出的一种装置。
光照情况 电压值/V
手遮盖大部分光线 手遮盖一部分光线
1.7v
1.3v
受光表面暴露灯光下 0.76v
环境光线越强：光敏电阻阻值越小 电路中光敏电阻两端的电压也越小
环境光线越弱：光敏电阻阻值越大 电路中光敏电阻两端的电压也越大
任务二 检测常见的传感器
试验2： 用多用电表检测热敏电阻的特性
正温度系数热敏电阻 PTC 分类
辨识常用传感器
电子控制系统的基本组成部分
输入量
输入 部分
控制（处理） 部分
输出 部分
被控 对象
电子控制系统的工作过程
信息
输入
采集信息 并转化为
电信号
控制 （处理）
分析、比较和 处理电信号并

热容:是用以衡量物质所包含的热量的物理量，单位是J·K-1。 热容的定义是一定量的物质在一定条件下温度升高1度所需要的热.
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Thermal Conductivity (K): The rate at which heat passes through a specific thickness of a substance, measured as the calories delivered in one second across a one centimeter square area through a thickness of one cm at a temperature gradient of one degree Centigrade. (units: calories per centimeter per second per degree Centigrade)
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热红外遥感的8—14μm谱段，主要用于调查地表一般物体的热辐射特性， 探测常温下的温度分布、目标的温度场，进行热制图等。
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美国陆地卫星TM6 10.4—12.5μm，热红外波段。中巴资源卫星IRMSS B9 10.40—12.50 m热红外波段，探测常温的热辐射差异。根据辐射响 应的差异，可进行植物分析、土壤湿度研究、农业与森林区分、水体、 岩石等地表特征识别以及监测与人类活动有关的热特征，进行热测定与 热制图
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热红外遥感中3—5μm的短波红外谱段，对火灾、活火山等高温目标的识 别敏感，常用于捕捉高温信息，进行各类火灾、活火山、火箭发射等高 温目标的识别、监测。特别是对于森林火灾，它不仅可以清楚地显示火 点、火线的形状、大小、位置，而且对小的隐火、残火，也有很强的识 别能力。
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二、热辐射原理 从理论上讲，自然界任何温度高于绝对温度0°K(或—273°C)的物体都 不断地向外发射电磁波，即向外辐射具有一定能量和波谱分布位置的电 磁波。其辐射能量的强度和辐射波谱分布位置是物质类型和温度的函数。 正因为这种辐射依赖于温度，因而称“热辐射”

传感器的静态特性是指在稳态条件下 （传感器无暂态分量）用分析或实验方法所 确定的输入—输出关系。这种关系可依不同 情况，用函数或曲线表示，有时也用数据表 格来表示。
表征传感器静态特性的主要指标有线性 度、灵敏度、迟滞、重复性等。
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1. 线性度 是以一定的拟合直线作基准与校准曲
线作比较，其不一致的最大偏差与理论满量程输出 值的百分比来进行计算：
❖ 射击游戏
❖ 电子地图、导航
❖ ……
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❖ 重力感应传感器 ❖ 加速度传感器 ❖ 光线感应器
❖ 三轴陀螺仪 ❖ GPS/电子罗盘
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1、传感器在工业检测和自动控制系统中的应用
超声波检测
电容指纹识别 ppt课指件 纹形成电容器,凹凸不同 5
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这种遥控器所利用的是一种肉眼看不见的 红外光，又称为红外线。 2、传感器与家用电器
的响应（输出）特性。
2. 频率特性及其与动态品质之间的关系
线性系统在正弦输入作用下的输出幅值与输入幅值 的比值称为系统的幅频特性，以 H ( j ) 或 A ( ) 表示；
输出与输入之间随频率而变的相位特性称为相频特 性，以 ( ) 表示。两者统称为频率特性。
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3. 传感器的动态时域特征
指尖力/力矩传感器
温度传感器
手指关节力矩传感器 关节位置传感器
基关节力矩传感器
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电机霍尔传感器
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仿人灵巧手的精细抓取操作
ppt课件12来自仿生控制（EEG）ppt课件
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§5-1 概述
❖ 传感器：获取信息（视觉、力觉、触觉、听觉、嗅 觉、味觉等），实现机器人自动化