西安交通大学：《物联网技术概论》课程教学资源（PPT课件讲稿）第三章 AR物联网感知技术（传感器技术）

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桂小林3 第3章 传感器技术

丽步文通半 传感器作用 ●在人们的生产和生活中,我们经常要和各种物理量 和化学量打交道,例如经常要检测长度、重量、压 力、流量、温度、化学成分等。 在生产过程中,生产人员往往依靠仪器、仪表来完 成检测任务。 ●这些检测仪表都包含有或者本身就是敏感元件,能 很敏锐地反映待测参数的大小。 ●在为数众多的敏感元件中,我们把那些能将非电 形式的参量转换成电参量的元件叫作传感器。 桂小林4

桂小林4 传感器作用 在人们的生产和生活中，我们经常要和各种物理量 和化学量打交道，例如经常要检测长度、重量、压 力、流量、温度、化学成分等。 在生产过程中，生产人员往往依靠仪器、仪表来完 成检测任务。 这些检测仪表都包含有或者本身就是敏感元件，能 很敏锐地反映待测参数的大小。 在为数众多的敏感元件中，我们把那些能将非电量 形式的参量转换成电参量的元件叫作传感器

丽步文通半 被测量 敏感元件 转换元件 信号调理转换电路 传感器输出电量 辅助电源 ●传感器输出电量有很多种形式,如电压、电流、电容、电阻 等,输岀信号的形式由传感器的原理确定。通常,传感器由 敏感元件和转换元件组成(如图3-1所示)。其中, 敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分; 转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适 于传输或测量的电信号的部分。 ●由于传感器输出信号一般都很微弱,需要有信号调理与转换 电路进行放大、运算调制等,此外信号调理转换电路以及传 感器的工作必须有辅助的电源,因此信号调理转换电路以及 所需的电源都应作为传感器组成的一部分。 ●随着Lc发展,传感器的信号调理转换电路与敏感元件通常 会集成在同一芯片上,安装在传感器的壳体里。 桂小林5

桂小林5 传感器输出电量 传感器输出电量有很多种形式，如电压、电流、电容、电阻 等，输出信号的形式由传感器的原理确定。通常，传感器由 敏感元件和转换元件组成（如图3-1所示）。其中， ➢ 敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分； ➢ 转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适 于传输或测量的电信号的部分。 由于传感器输出信号一般都很微弱，需要有信号调理与转换 电路进行放大、运算调制等，此外信号调理转换电路以及传 感器的工作必须有辅助的电源，因此信号调理转换电路以及 所需的电源都应作为传感器组成的一部分。 随着IC发展，传感器的信号调理转换电路与敏感元件通常 会集成在同一芯片上，安装在传感器的壳体里

丽步文通半 传感器的特性 ●传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时 的输出/输入关系 衡量静态特性的重要指标是线性度、灵敏度、迟滞和重 复性等。 实际特性曲线 理想特性曲线 线性度 灵敏度 桂小林6

桂小林6 传感器的特性 传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时 的输出/输入关系。 ➢衡量静态特性的重要指标是线性度、灵敏度、迟滞和重 复性等。 线性度 灵敏度

丽步文通半 △Rmxl △H △Rmax2 删去 迟滞性 重复性 传感器的动态特性往往可以从时域和频域两个方 面采用瞬态响应法和频率响应法来分析 桂小林7

桂小林7 迟滞性 重复性 传感器的动态特性往往可以从时域和频域两个方 面采用瞬态响应法和频率响应法来分析。 删去

丽步文通半 传感器的发展趋势 ●当前传感器技术的发展趋势主要是微型化、智能化 多样化, ●主要形式有微型传感器、智能传感器、纳米传感器 等 上E M4E Low 24 ELECTRONIC THERMOMETER Callie 桂小林8

桂小林8 传感器的发展趋势 当前传感器技术的发展趋势主要是微型化、智能化 、多样化， 主要形式有微型传感器、智能传感器、纳米传感器 等

丽步文通半 传感器的应用领域 ●传感器在军事、交通、化学、环保、能源、海洋开发、遥感 宇航等不同领域的需求与日俱增,其应用的领域已渗入到 国民经济的各个部门以及人们的日常文化生活之中。 ●例如 要使机器人和人的功能更为接近,以便从事更高级的工作,要求机 器人具有判断能力,这就要给机器人安装物体检测传感器,特别是 视觉传感器和触觉传感器,使机器人通过视觉对物体进行识别和检 测,通过触觉对物体产生压觉、力觉、滑动和重量的感觉。 >这类机器人被称为智能机器人,它不仅可以从事特殊的作业,而且 一般的生产、事务和家务,全部可由智能机器人去处理。 桂小林9

桂小林9 传感器的应用领域 传感器在军事、交通、化学、环保、能源、海洋开发、遥感 、宇航等不同领域的需求与日俱增，其应用的领域已渗入到 国民经济的各个部门以及人们的日常文化生活之中 。 例如 ➢ 要使机器人和人的功能更为接近，以便从事更高级的工作，要求机 器人具有判断能力，这就要给机器人安装物体检测传感器，特别是 视觉传感器和触觉传感器，使机器人通过视觉对物体进行识别和检 测，通过触觉对物体产生压觉、力觉、滑动和重量的感觉。 ➢ 这类机器人被称为智能机器人，它不仅可以从事特殊的作业，而且 一般的生产、事务和家务，全部可由智能机器人去处理

丽步文通半 传感器应用 桂小林10

传感器应用 桂小林10

丽步文通半 传感器的分类 ●传感器一般是根据物理学、化学、生物学等特性、 规律和效应设计而成的, ●同一种被测量可以用不同类型的传感器来测量, ●而同一原理的传感器又可测量多种物理量 ●因此传感器有许多种分类方法。 桂小林11

桂小林11 传感器的分类 传感器一般是根据物理学、化学、生物学等特性、 规律和效应设计而成的， 同一种被测量可以用不同类型的传感器来测量， 而同一原理的传感器又可测量多种物理量 因此传感器有许多种分类方法

丽步文通半 传感器的分类 ●根据被测对象进行划分,常见的有温度传感器、湿 度传感器、压力传感器、位移传感器、加速度传感 茶 ●按照原理分类 >电学式传感器:电学式传感器是非电量电测技术中应用 范围较广的一种传感器,常用的有电阻式传感器、电容 式传感器、电感式传感器、磁电式传感器及电涡流式传 感器等 >磁学式传感器是利用铁磁物质的一些物理效应而制成的 ,主要用于位移、转矩等参数的测量。 桂小林12

桂小林12 传感器的分类 根据被测对象进行划分，常见的有温度传感器、湿 度传感器、压力传感器、位移传感器、加速度传感 器。 按照原理分类: ➢电学式传感器：电学式传感器是非电量电测技术中应用 范围较广的一种传感器，常用的有电阻式传感器、电容 式传感器、电感式传感器、磁电式传感器及电涡流式传 感器等 ➢磁学式传感器是利用铁磁物质的一些物理效应而制成的 ，主要用于位移、转矩等参数的测量