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传感器与检测技术 同济大学电子与信息工程学院控制科学与工程系 绪 论 一、传感器的作用 实例：电动助力转向系统 ①传感器是测量装置，能完成检测任务； ②输入量是某一被测量，可能是物理量，也可能是化学量、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。 传感器技术 传感器技术是利用各种功能材料实现信息检测的一门应用技术。 检测原理+材料科学+工艺加工 检测（传感）原理 传感器的应用 传感器的应用领域涉及机械制造、工业过程控制、汽车电子产品、通信电子产品、消费电子产品和专用设备等。就世界范围而言，传感器市场上增长最快的是汽车市场的需求，占第二位的是过程控制市场，前景看好是通讯市场。 6）在军事和航天领域的应用 如何学好本门课程 注意学习理解各种传感器的数学模型 掌握各种传感器的应用范围 多看应用性的文章 养成讨论习惯 * 电子与信息工程学院控制科学与工程系 * 主讲教师：苏永清 基础知识 定义、分类 发展趋势 选用原则 一般特性 传感器原理 检测技术 电容式传感器 电阻式传感器 电感式传感器 压电式传感器 数字式传感器 热电式传感器 固态传感器 信号变换与抗干扰技术 课程主要内容 传感器的工作原理、结构、主要参数、检测电路及其典型应用 实践性强 课程特点： 期望逐步解决侧重课本教学中存在的一些问题： 1.检测技术应用、发展部分空洞； 2.传感器部分没有实物对象、枯燥无味； 3.信号分析理论部分深奥、难懂。 教学方法： 理论教学 案例教学 三者结合 实践教学 “没有传感器就没有现代科学技术”的观点已为全世界所公认。以传感器为核心的检测系统就像神经和感官一样，源源不断地向人类提供宏观与微观世界的种种信息，成为人们认识自然、改造自然的有利工具。 [Mendelyeev,Dmitry Ivanovich] 科学仅仅是在人们懂得了测量才开始的 －门捷列夫 传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。 传感器是获取信息的主要途径与手段。 没有传感器，现代化生产就失去了基础。 传感器是边缘学科开发的先驱。 可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步等方面起着重要作用。 传感器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广泛的领域。从茫茫的太空到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。 电动转向助力系统的部件有方向盘、转向柱、方向盘转角传感器、转向力矩传感器、转向齿轮、转向助力电动机及转向助力控制单元组成 转向力矩传感器为磁阻式传感器，其磁性转子和转向柱连接块为一体，磁阻传感元件和转向小齿轮连接块为一体，当转动方向盘时，转向柱连接块和转向小齿轮连接块反向运动，即磁性转子和磁阻传感元件反向运动，因此转向力矩的大小可以被测量出来并传递给控制单元 方向盘转角传感器为光电式传感器，安装于转向柱上。当驾驶员转动方向盘时，转向柱带动方向盘转角传感器的转子随方向盘一起转动，光源就会通过转子缝隙照在传感器的感光元件上产生信号电压。由于转子缝隙间隔大小不同，故产生的信号电压变化也不同 二、传感器及传感技术 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。 传感器功用：一感二传,即感受被测信息,并传送出去。 是将各种非电量按一是将各种非电量按一定规律转换成便于处理和传输的另一种物理量的装置定规律转换成便于处理和传输的另一种物理量的装置 三、传感器的组成 辅助电源 敏感元件 转换元件 基本转换电路 非电量 电量 敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。 转换元件：敏感元件的输出就是它的输入，它把输入转换成电路参量。 基本转换电路：上述电路参数接入基本转换电路（简称转换电路），便可转换成电量输出。 四、传感器的分类 按输入量分类 按测量原理分类 此外，传感器通常也按结构型和物性型分类 五、传感器的发展动向 开发新型传感器 开发新材料 新工艺的采用 集成化、多功能化 智能化 开展基础研究，发现新现象，开发传感器的新材料和新工艺；实现传感器的集成化与智能化 传感器的工作机理是基于各种效应和定律，由此启发人们进一步探索具有新效应的敏感功能材料，并以