自動檢測系統(tǒng)概述

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1、檢 測 系 統(tǒng) 基 礎常熟理工學院自動化系 l檢 測 系 統(tǒng) 的 基 本 概 念l檢 測 技 術 在 國 民 經(jīng) 濟 中 的 地 位 和 作 用l工 業(yè) 檢 測 技 術 涉 及 的 內(nèi) 容l檢 測 系 統(tǒng) 的 組 成l傳 感 器l傳 感 器 及 檢 測 技 術 的 發(fā) 展 趨 勢 被 測 信 息 ： 傳 感 器 、 檢 測 儀 器 、 檢 測 裝 置 、 檢 測 系 統(tǒng)全 部 操 作 ： 檢 測 過 程 ： 信 號 采 集 、 信 號 處 理 、 信 號 顯 示 、 信 號 輸 出物 理 量 （ 光 、 電 、 力 、 熱 、 磁 、 聲 、 ）被 測 對 象 ： 宇 宙 萬 物 （ 固 液

2、氣 體 、 動 物 、 植 物 、 天 體 ）檢 測 器 具 ：化 學 量 （ PH、 成 份 ）生 物 量 （ 酶 、 葡 萄 糖 、 ） 檢 測 系 統(tǒng) （ 測 試 系 統(tǒng) /測 量 系 統(tǒng) ）1.1檢 測 系 統(tǒng) 的 基 本 概 念 定 義 ： 確 定 被 測 對 象 的 屬 性 和 量 值 為 目 的 的 全 部 操 作 檢 測 系 統(tǒng) 概 念 （ 測 試 系 統(tǒng) /測 量 系 統(tǒng) ） 檢 測 技 術 是 實 驗 科 學 的 一 部 分 ， 主 要 研 究 各 種 物 理 量 的 測 量 原 理 和 信號 分 析 處 理 方 法 。 檢 測 技 術 是 信 息 技 術 的 重 要 組

3、成 部 分 ， 它 所 研 究 的 內(nèi) 容 是 信 息 的 提 取與 處 理 的 理 論 、 方 法 和 技 術 。1.1 檢 測 系 統(tǒng) 的 基 本 概 念 科 學 僅 僅 是 在 人 們 懂 得 了 測 量 才 開 始 的 門捷列夫 Mendelyeev,Dmitry Ivanovich 信 息 是 指 客 觀 世 界 物 質(zhì) 運 動 的 內(nèi) 容 。 如 ： 天 氣 較 冷 、 某 處 地 震 、 刀 具 發(fā) 生 了 磨 損 、 李 四 病 了 。 信 號 是 指 信 息 的 表 現(xiàn) 形 式 。 如 ： 刀 具 磨 損 ， 切 削 力 會 加 大 ； 李 四 病 了 ， 可 能 會 發(fā) 燒

4、 ；等 等 。1.1 檢 測 系 統(tǒng) 的 基 本 概 念 檢 測 技 術 是 進 行 各 種 科 學 實 驗 研 究 和 生 產(chǎn) 過 程 參 數(shù) 測 量 必 不 可 少的 手 段 ， 起 著 人 的 感 官 的 作 用 。簡 單 的 檢 測 系 統(tǒng) 可 以 只 有一 個 模 塊 ， 如 玻 璃 管 溫 度計 。 它 直 接 將 被 測 溫 度 變化 轉(zhuǎn) 化 為 液 面 示 值 。 沒 有電 量 轉(zhuǎn) 換 和 分 析 電 路 ， 很簡 單 ， 但 精 度 低 ， 無 法 實現(xiàn) 測 量 自 動 化 。 為 提 高 測 量 精 度 和 自 動化 程 度 ， 以 便 于 和 其 它環(huán) 節(jié) 一 起 構 成

5、 自 動 化 裝置 ， 通 常 先 將 被 測 物 理量 轉(zhuǎn) 換 為 電 量 ， 再 對 電信 號 進 行 處 理 和 輸 出 。1.1 檢 測 系 統(tǒng) 的 基 本 概 念 例 ： 曹 沖 稱 象方 法 ： 比 較 法 ；裝 置 ： 船 、 石 頭 、 小 秤 ；檢 查 、 測 量 ， 得 到 ： 定 性 、 定 量 的 結 果 。1.1檢 測 系 統(tǒng) 的 基 本 概 念 例 ： 空 調(diào) 機 測 量 控 制 室 溫被 測 對 象 ：被 測 信 息 ：檢 測 器 具 ：操 作 過 程 ： 室 內(nèi) 空 氣溫 度溫 度 傳 感 器 - 熱 電 阻 、 熱 電 偶空 氣 熱 敏 電 阻 電 信 號 處

6、 理 顯 示 空 調(diào) 機 1.1檢 測 系 統(tǒng) 的 基 本 概 念 工 業(yè) 生 產(chǎn) 倍增器 科 學 研 究 先行官 社 會 物化法官 軍 事 戰(zhàn)斗力1.2檢 測 技 術 在 國 民 經(jīng) 濟 中 的 地 位 和 作 用 檢 測 技 術 是 帶 動 國 民 經(jīng) 濟 增 長 的 一 個 關 鍵 領 域在 美 國 ： 檢 測 技 術 占 4%， 拉 動 經(jīng) 濟 增 長 66%工 業(yè) 生 產(chǎn) 倍 增 器 檢 測 系 統(tǒng) 的 工 程 應 用 在 工 程 領 域 ， 科 學 實 驗 、 產(chǎn) 品 開 發(fā) 、 生 產(chǎn) 監(jiān) 督 、 質(zhì) 量 控 制 等 ，都 離 不 開 檢 測 技 術 。 檢 測 技 術 應 用

7、涉 及 到 航 天 、 機 械 、 電 力 、 石 化和 海 洋 運 輸 等 每 一 個 工 程 領 域 。 工 業(yè) 生 產(chǎn) 倍 增 器 1)工 業(yè) 自 動 化 中 的 應 用 機 械 手 、 機 器 人 中 的 傳 感 器 轉(zhuǎn) 動 /移 動 位 置 傳 感 器 、 力 傳 感 器 、 視 覺 傳 感 器 、 聽 覺 傳 感 器 、接 近 距 離 傳 感 器 、 觸 覺 傳 感 器 、 熱 覺 傳 感 器 、 嗅 覺 傳 感 器 。 在 各 種 自 動 控 制 系 統(tǒng) 中 ， 檢 測 環(huán) 節(jié) 起 著 系 統(tǒng) 感 官 的 作 用 ， 是 其 重要 組 成 部 分 。 密 歇 根 大 學 的 機

8、械 手 裝 配 模 型 廣 州 中 鳴 數(shù) 碼 的 機 器 狗 工 業(yè) 生 產(chǎn) 倍 增 器 生 產(chǎn) 加 工 過 程 監(jiān) 測 切 削 力 傳 感 器 ， 加 工噪 聲 傳 感 器 ， 超 聲 波測 距 傳 感 器 、 紅 外 接近 開 關 傳 感 器 等 。 密 歇 根 大 學 數(shù) 字 化 工 廠 工 業(yè) 生 產(chǎn) 倍 增 器 2)流 程 工 業(yè) 設 備 運 行 狀 態(tài) 監(jiān) 控在 電 力 、 冶 金 、 石 化 、 化 工 等 流 程 工 業(yè) 中 ，生 產(chǎn) 線 上 設 備 運 行 狀 態(tài) 關 系 到 整 個 生 產(chǎn) 線流 程 。 通 常 建 立 24小 時 在 線 監(jiān) 測 系 統(tǒng) 。 石 化 企

9、業(yè) 輸油 管 道 、 儲油 罐 等 壓 力 容 器 的 破 損和 泄 漏 檢 測 揚 子 石 化 50MW熱 電 機 組 監(jiān) 測 系 統(tǒng)陽 邏 電 廠 300MW汽 輪 機 組 監(jiān) 測 系 統(tǒng)荊 門 電 廠 200MW機 組 監(jiān) 測 系 統(tǒng)青 山 熱 電 廠 生 產(chǎn) 信 息 實 時 查 詢 系 統(tǒng)沙 角 電 廠 生 產(chǎn) 信 息 實 時 查 詢 系 統(tǒng)寶 鋼 30K W以 上 風 機 監(jiān) 測 系 統(tǒng)寶 鋼 精 軋 F2軋 機 網(wǎng) 絡 化 監(jiān) 測 系 統(tǒng)寶 鋼 冷 軋 帶 鋼 振 動 紋 監(jiān) 測 系 統(tǒng)武 鋼 風 機 狀 態(tài) 監(jiān) 測 系 統(tǒng)工 業(yè) 生 產(chǎn) 倍 增 器 3)產(chǎn) 品 質(zhì) 量 測 量 在

10、 汽 車 、 機 床 等 設 備 ， 電 機 、 發(fā) 動 機 等 零 部 件 出 廠 時 ， 必 須 對其 性 能 質(zhì) 量 進 行 測 量 和 出 廠 檢 驗 。 汽 車 出 廠 檢 驗 原 理 框 圖 ， 測 量 參 數(shù) 包 括 潤滑 油 溫 度 、 冷 卻 水 溫 度 、 燃 油 壓 力 及 發(fā) 動機 轉(zhuǎn) 速 等 。 通 過 對 抽 樣 汽 車 的 測 試 ， 工 程 師 可 以 了 解 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 。 汽 車 扭 距 測 量機 床 加 工 精 度 測 量 工 業(yè) 生 產(chǎn) 倍 增 器 在 線 檢 測 ： 零 件 尺 寸 、 產(chǎn) 品 缺 陷 、 裝 配 定 位 . 鼠 標 :光 電 位

11、移 傳 感 器 攝 象 頭 :CCD傳 感 器 聲 位 筆 :超 聲 波 傳 感 器麥 克 風 :電 容 傳 聲 器 聲 卡 :A/D卡 + D/A卡 軟 驅(qū) :速 度 ,位 置 伺 服4)PC機 中 的 測 試 技 術 應 用工 業(yè) 生 產(chǎn) 倍 增 器 5） 檢 測 技 術 在 汽 車 中 的 應 用 日 新 月 異發(fā) 動 機 ： 向 發(fā) 動 機 的 電 子 控 制 單 元 （ ECU） 提 供 發(fā) 動 機 的 工 作 狀 況 信 息 ， 對 發(fā) 動 機 工 作 狀 況 進 行 精 確 控 制 溫 度 、 壓 力 、 位 置 、 轉(zhuǎn) 速 、 流 量 、 氣 體 濃 度 和 爆 震 傳 感 器

12、 等 汽 車 傳 感 器 ： 汽 車 電 子 控 制 系 統(tǒng) 的 信 息 源 ， 關 鍵 部 件 ， 核 心 技 術 內(nèi) 容 普 通 轎 車 ： 約 安 裝 幾 十 到 近 百 只 傳 感 器 ， 豪 華 轎 車 ： 傳 感 器 數(shù) 量 可 多 達 二 百 余 只 。 底 盤 ： 控 制 變 速 器 系 統(tǒng) 、 懸 架 系 統(tǒng) 、 動 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 、 制 動 防 抱 死 系 統(tǒng) 等 車 速 、 踏 板 、 加 速 度 、 節(jié) 氣 門 、 發(fā) 動 機 轉(zhuǎn) 速 、 水 溫 、 油 溫 車 身 ： 提 高 汽 車 的 安 全 性 、 可 靠 性 和 舒 適 性 等 溫 度 、 濕 度 、 風

13、 量 、 日 照 、 加 速 度 、 車 速 、 測 距 、 圖 象 等 工 業(yè) 生 產(chǎn) -倍 增 器 工 業(yè) 生 產(chǎn) 倍 增 器 科學研究的先行官 諾 貝 爾 獎 獲 得 者 R. R. Ernst說 “現(xiàn)代科學的進步越來越依靠尖端儀器的發(fā)展” 俄 國 化 學 家 門 捷 列 夫 指 出 “科學是從測量開始的” 近 80年 來 ， 與 科 學 儀 器 密 切 相 關 的 諾 貝 爾 獎 獲 得者 達 38人科 學 研 究 先 行 官 軍事戰(zhàn)斗力 1991年 海 灣 戰(zhàn) 爭 精 確 制 導 炸 彈 和 導 彈 占 8% 2003年 伊 拉 克 戰(zhàn) 爭 90% 1994年 美 國 防 部 建 立

14、 自 動 測 試 系 統(tǒng) 執(zhí) 行 局立 體 作 戰(zhàn)軍 事 戰(zhàn) 斗 力 檢 測 技 術 在 軍 事 上 的 應 用美 軍 研 制 的 未 來 單 兵 作 戰(zhàn) 武 器 -OICW 夜 視 瞄 準 機 系 統(tǒng) ： 非 冷 卻 紅 外 傳 感 器 技 術激 光 測 距 儀 ： 可 精 確 的 定 位 目 標 。 在 發(fā) 射 20mm高 爆 彈 時 ， 激 光 測 距 儀 可 將 目 標 的 距 離 信 息 自 動 傳 輸 至 高 爆 彈 的 爆 炸 引 信 ， 以 精 確 的 設 定 引 爆 時 間 。 軍 事 戰(zhàn) 斗 力 美 國 國 家 導 彈 防 御 計 劃 -NMD檢 測 技 術 在 國 防 領

15、 域 的 應 用 1.地 基 攔 截 器2.早 期 預 警 系 統(tǒng)3.前 沿 部 署 (如 雷 達 ）4.管 理 與 控 制 系 統(tǒng)5. 衛(wèi) 星 紅 外 線 監(jiān) 測 系 統(tǒng)監(jiān) 測 系 統(tǒng) : 探 測 和 發(fā) 現(xiàn) 敵人 導 彈 的 發(fā) 射 并 追 蹤 導彈 的 飛 行 軌 道 ；攔 截 器 ： 能 識 別 真 假 彈頭 ， 敵 友 方軍 事 戰(zhàn) 斗 力 檢 測 技 術 在 航 天 領 域 舉 足 輕 重飛 行 器 測 控 - 檢 測 飛 行 器 姿 態(tài) 、 發(fā) 電 機 工 況 ， 控 制 與 操 縱 火 箭 測 控 - 檢 測 火 箭 狀 況 、 姿 態(tài) 、 軌 跡 軍 事 戰(zhàn) 斗 力 “阿 波

16、 羅 10”：火 箭 部 分 -2077個 傳 感 器飛 船 部 分 -1218個 傳 感 器檢 測 參 數(shù) -加 速 度 、 溫 度 、 壓 力 、 振 動 、 流 量 、 應 變 、 聲 學 等神 州 飛 船 ：185臺 （ 套 ） 儀 器 裝 置軍 事 戰(zhàn) 斗 力 “物 化 法 官 ” 檢 查 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 監(jiān) 測 環(huán) 境 污 染 識 別 指 紋 、 假 鈔 查 服 違 禁 藥 物 偵 破 刑 事 案 件物 化 法 官 教 學 實 驗氣 象 預 報大 地 測 繪災 情 預 報交 通 指 揮涵 蓋 吃 穿 用 、 農(nóng) 輕 重 、 海 陸 空 紅 外 掃 描 區(qū) 域人 造 衛(wèi) 星 檢 測

17、技 術 在 衛(wèi) 星 中 的 應 用物 化 法 官 檢 測 技 術 在 海 嘯 預 報 中 的 應 用海 浪 振 動檢 測 系 統(tǒng) 浮 標深 海 地 溝 物 化 法 官 檢 測 技 術 在 日 常 生 活 中 的 應 用 與 日 俱 增 家 用 電 器 ： 數(shù) 碼 相 機 、 數(shù) 碼 攝 像 機 ： 自 動 對 焦 -紅 外 測 距 傳 感 器數(shù) 字 體 溫 計 ： 接 觸 式 -熱 敏 電 阻 ， 非 接 觸 式 -紅 外 傳 感 器自 動 感 應 燈 ： 亮 度 檢 測 -光 敏 電 阻空 調(diào) 、 冰 箱 、 電 飯 煲 ： 溫 度 檢 測 -熱 敏 電 阻 、 熱 電 偶電 話 、 麥 克

18、 風 ： 話 音 轉(zhuǎn) 換 -駐 極 電 容 傳 感 器遙 控 接 收 ： 紅 外 檢 測 -光 敏 二 極 管 、 光 敏 三 極 管辦 公 商 務 ： 可 視 對 講 、 可 視 電 話 ： 圖 像 獲 取 -面 陣 CCD掃 描 儀 ： 文 檔 掃 描 -線 陣 CCD紅 外 傳 輸 數(shù) 據(jù) ： 紅 外 檢 測 -光 敏 二 極 管 、 光 敏 三 極 管醫(yī) 療 衛(wèi) 生 ： 電 子 血 壓 計 ： 血 壓 檢 測 - 壓 力 傳 感 器血 糖 測 試 儀 、 膽 固 醇 檢 測 儀 - 離 子 傳 感 器 物 化 法 官 樓 宇 控 制 與 安 全 防 護 為 使 建 筑 物 成 為 安

19、全 、 健 康 、 舒 適 、 溫 馨 的 生 活 、 工 作 環(huán) 境 ， 并能 保 證 系 統(tǒng) 運 行 的 經(jīng) 濟 性 和 管 理 的 智 能 化 。 在 樓 宇 中 應 用 了 許 多 測 試技 術 ， 如 闖 入 監(jiān) 測 、 空 氣 監(jiān) 測 、 溫 度 監(jiān) 測 、 電 梯 運 行 狀 況 。 圖 示 為 某 公 司 樓 宇 自 動 化 系統(tǒng) 。 該 系 統(tǒng) 分 為 ： 電 源 管 理 、安 全 監(jiān) 測 、 照 明 控 制 、 空 調(diào)控 制 、 停 車 管 理 、 水 /廢 水 管理 和 電 梯 監(jiān) 控 。 煙 霧 傳 感 器 亮 度 傳 感 器 紅 外 人 體 探 測 器 物 化 法 官

20、 家 庭 與 辦 公 自 動 化 在 家 電 產(chǎn) 品 和 辦 公 自 動 化 產(chǎn) 品 設 計 中 ， 人 們 大 量 的 應 用 了 傳 感 器和 檢 測 技 術 來 提 高 產(chǎn) 品 性 能 和 質(zhì) 量 。全 自 動 洗 衣 機 中 的 傳 感 器 ：衣 物 重 量 傳 感 器 ， 衣 質(zhì) 傳感 器 ， 水 溫 傳 感 器 ， 水 質(zhì)傳 感 器 ， 透 光 率 光 傳 感 器 (洗 凈 度 ) 液 位 傳 感 器 ，電 阻 傳 感 器 (衣 物 烘 干 檢測 )。 指 紋 傳 感 器 透 光 率 傳 感 器溫 濕 度 傳 感 器 溫 度 傳 感 器 物 化 法 官 其 他 應 用航 天 農(nóng) 業(yè)

21、交 通 醫(yī) 學物 化 法 官 1） 熱 工 量 ： 溫 度 t（ 、 K 、 ） 例 ： 0 等 于 32 ， 20 等 于 68 ， 100 等 于 212 壓 力 （ 壓 強 ） p（ Pa） 、 壓 差 p 、 真 空 度 、 流 量 q（ t、 m 3 ） 、 流 速v（ m/s） 、 物 位 、 液 位 h（ m）2） 機 械 量 ： 直 線 位 移 x（ m） 、 角 位 移 、 速 度 、 加 速 度 a（ m/s2） 、 轉(zhuǎn) 速 n（ r/min） 、 應 變 （ m/m ） 、 力 矩 T（ Nm） 、 振 動 、 噪 聲 、 質(zhì) 量（ 重 量 ） m（ kg、 t）3） 幾

22、 何 量 長 度 、 厚 度 、 角 度 、 直 徑 、 間 距 、 形 狀 、 粗 糙 度 、 硬 度 、 材 料 缺 陷 等 1.3工 業(yè) 檢 測 涉 及 的 內(nèi) 容 4） 物 體 的 性 質(zhì) 和 成 分 量 ： 空 氣 的 濕 度 （ 絕 對 、 相 對 ） 、 氣 體 的 化 學 成 分 、 濃 度 、 液 體 的 粘 度 、濁 度 、 透 明 度 、 物 體 的 顏 色5） 狀 態(tài) 量 ： 工 作 機 械 的 運 動 狀 態(tài) （ 啟 停 等 ） 、 生 產(chǎn) 設 備 的 異 常 狀 態(tài) （ 超 溫 、 過載 、 泄 漏 、 變 形 、 磨 損 、 堵 塞 、 斷 裂 等 ）6)電 工

23、量 （ U、 I、 f、 R、 Z、 E、 B 在 電 工 、 電 子 等 課 程 中 講 授 ， 大 多 數(shù)不 屬 于 本 課 程 的 范 圍 。 ）1.3工 業(yè) 檢 測 涉 及 的 內(nèi) 容 一 般 說 來 ， 檢 測 系 統(tǒng) 由 傳 感 器 、 中 間 變 換 裝 置 和 顯 示 記 錄 裝 置 三部 分 組 成 。 傳 感 器 將 被 測 物 理 量 (如 噪 聲 ,溫 度 ) 檢 出 并 轉(zhuǎn) 換 為 電 量 ， 中 間 變 換裝 置 對 接 收 到 的 電 信 號 用 硬 件 電 路 進 行 分 析 處 理 或 經(jīng) A/D變 換 后 用 軟 件 進行 信 號 分 析 ， 顯 示 記 錄

24、 裝 置 則 將 測 量 結 果 顯 示 出 來 ， 提 供 給 觀 察 者 或 其它 自 動 控 制 裝 置 。 檢 測 系 統(tǒng) 組 成1.4檢 測 系 統(tǒng) 的 組 成 力位移 速度 加速度 壓 力流 量溫 度電阻式電容式電感式 壓電式熱電式 光電式磁電式電橋 放 大 器濾 波 器調(diào) 制 器解 調(diào) 器運算器 阻抗變換器 筆式記錄儀光線示波器 磁帶記錄儀 電子示波器 半導體存儲器 顯示器 磁卡 數(shù)據(jù)處理器 頻譜分析儀 FFT 實時信號分析儀 電子計算機 被測對象 傳感器 中間變換測量裝置 顯示及 記錄裝置 實驗結果處理裝置 激發(fā)裝置 1.4檢 測 系 統(tǒng) 的 組 成 傳 感 器 定 義傳 感

25、器 作 用傳 感 器 組 成傳 感 器 分 類1.5傳 感 器 國 家 標 準 （ GB7665-87） 中 傳 感 器 （ Transducer/Sensor） 的 定 義 ：能 夠 感 受 規(guī) 定 的 被 測 量 并 按 照 一 定 規(guī) 律 轉(zhuǎn) 換 成可 用 輸 出 信 號 的 器 件 或 裝 置 。 傳 感 器 是 測 量 裝 置 ， 能 完 成 檢 測 任 務 ； 輸 入 量 是 某 一 被 測 量 ， 可 能 是 物 理 量 ， 也 可 能 是 化 學 量 、 生 物量 等 ； 輸 出 量 是 某 種 物 理 量 ， 便 于 傳 輸 、 轉(zhuǎn) 換 、 處 理 、 顯 示 等 ， 可 以

26、是 氣 、 光 、 電 物 理 量 ， 主 要 是 電 物 理 量 ；傳 感 器 名 稱 ： 變 送 器 、 變 換 器 、 探 測 器 、 敏 感 元 件 、 換 能 器 、 一次 儀 表 、 探 頭 等傳 感 器 功 用 ： 一 感 二 傳 ,即 感 受 被 測 信 息 ,并 傳 送 出 去 。V、 I、 f、 P傳感器的定義 外界刺激 人 的 五 官傳 感 器 大 腦計 算 機 骨 骼 和 肌 肉執(zhí) 行 機 構神 經(jīng)機 器人 通 訊 神 經(jīng)通 訊 現(xiàn) 代 信 息 技 術 的 三 大 基 礎 ： 信 息 采 集 、 傳 輸 與 處 理 技 術 分 別 應 用 到 傳 感 技 術 、 通 訊

27、 技 術 和 計 算 機 技 術 構 成 了 信 息 技 術 系 統(tǒng) 中 的 “ 感 官 ” 、 “ 神 經(jīng) ” 、 “ 大 腦 ” 1.5傳 感 器 傳感器的作用 輔 助 電 源敏 感 元 件 轉(zhuǎn) 換 元 件 基 本 轉(zhuǎn) 換 電 路被 測 量 電 量敏 感 元 件 是 直 接 感 受 被 測 量 ， 并 輸 出 與 被 測 量 成 確 定 關 系 的 某一 物 理 量 的 元 件 。轉(zhuǎn) 換 元 件 ： 敏 感 元 件 的 輸 出 就 是 它 的 輸 入 ， 它 把 輸 入 轉(zhuǎn) 換 成 電路 參 量 ?；?本 轉(zhuǎn) 換 電 路 ： 上 述 電 路 參 數(shù) 接 入 基 本 轉(zhuǎn) 換 電 路 （ 簡

28、稱 轉(zhuǎn) 換 電路 ） ， 便 可 轉(zhuǎn) 換 成 電 量 輸 出 。傳感器的組成 由 于 空 間 的 限 制 或 者 其 他 原 因 ,轉(zhuǎn) 換 電 路 常 裝 入 電 箱 中 。 然 而 ， 因 為 不 少 傳 感 器 要 在 通過 轉(zhuǎn) 換 電 路 后 才 能 輸 出 電 信 號 ， 從 而 決 定 了 轉(zhuǎn) 換 電 路 是 傳 感 器 的 組 成 環(huán) 節(jié) 之 一 。 最 簡 單 的 傳 感 器 由 一 個 敏 感 元 件 (兼轉(zhuǎn) 換 元 件 )組 成 ， 它 感 受 被 測 量 時 直接 輸 出 電 量 ， 如 熱 電 偶 。 有 些 傳 感器 由 敏 感 元 件 和 轉(zhuǎn) 換 元 件 組 成 ，

29、沒有 轉(zhuǎn) 換 電 路 ， 如 壓 電 式 加 速 度 傳 感器 ， 其 中 質(zhì) 量 塊 m是 敏 感 元 件 ， 壓 電片 （ 塊 ） 是 轉(zhuǎn) 換 元 件 。 有 些 傳 感 器 ，轉(zhuǎn) 換 元 件 不 只 一 個 ， 要 經(jīng) 過 若 干 次轉(zhuǎn) 換 。 實 際 上 ， 有 些 傳 感 器 很 簡 單 ， 有 些 則 較 復 雜 ， 大 多 數(shù) 是 開 環(huán) 系統(tǒng) ， 也 有 些 是 帶 反 饋 的 閉 環(huán) 系 統(tǒng) 。傳感器的組成熱 電 偶 壓 電 加 速 度 傳 感 器氣體壓力傳感器 1、 按 傳 感 器 的 工 作 機 理 ， 分 為 物 理 型 、 化 學 型 、 生 物 型 等 2、 按 構

30、 成 原 理 ， 結 構 型 與 物 性 型 兩 大 類 3、 根 據(jù) 傳 感 器 的 能 量 轉(zhuǎn) 換 情 況 ， 可 分 為 能 量 控 制 型 傳 感 器 和 能量 轉(zhuǎn) 換 型 傳 感 器4、 按 照 物 理 原 理 分 類 ： 十 種 5、 按 照 傳 感 器 的 用 途 分 類 ： 位 移 、 壓 力 、 振 動 、 溫 度 傳 感 器7、 根 據(jù) 傳 感 器 輸 出 信 號 ： 模 擬 信 號 和 數(shù) 字 信 號 6、 根 據(jù) 轉(zhuǎn) 換 過 程 可 逆 與 否 ： 單 向 和 雙 向8、 根 據(jù) 傳 感 器 使 用 電 源 與 否 ： 有 源 傳 感 器 和 無 源 傳 感 器 傳感器

31、的分類 結 構 型 傳 感 器 ： 依 賴 結 構 參 數(shù) 的 變 化 實 現(xiàn) 信 息 轉(zhuǎn) 換利 用 物 理 學 中 場 的 定 律 構 成 的 ， 包 括 動 力 場 的 運 動 定 律 ， 電 磁 場 的 電 磁定 律 等 。 這 類 傳 感 器 的 特 點 是 傳 感 器 的 工 作 原 理 是 以 傳 感 器 中 元 件 相 對位 置 變 化 引 起 場 的 變 化 為 基 礎 ， 而 不 是 以 材 料 特 性 變 化 為 基 礎 。 物 性 型 傳 感 器 ： 依 賴 敏 感 元 件 的 物 理 特 性 的 變 化 實 現(xiàn) 信 息 轉(zhuǎn) 換利 用 物 質(zhì) 定 律 構 成 的 ,如 虎

32、 克 定 律 、 歐 姆 定 律 等 。 物 質(zhì) 定 律 是 表 示 物 質(zhì) 某 種客 觀 性 質(zhì) 的 法 則 。 這 種 法 則 ， 大 多 數(shù) 是 以 物 質(zhì) 本 身 的 常 數(shù) 形 式 給 出 。 這 些常 數(shù) 的 大 小 ， 決 定 了 傳 感 器 的 主 要 性 能 。 因 此 ， 物 性 型 傳 感 器 的 性 能 隨 材料 的 不 同 而 異 。 如 ， 光 電 管 ， 它 利 用 了 物 質(zhì) 法 則 中 的 外 光 電 效 應 。 所 有 半導 體 傳 感 器 ， 以 及 所 有 利 用 各 種 環(huán) 境 變 化 而 引 起 的 金 屬 、 半 導 體 、 陶 瓷 、 合 金 等

33、 性 能 變 化 的 傳 感 器 ， 都 屬 于 物 性 型 傳 感 器 。 傳感器的分類 能 量 控 制 型 傳 感 器 ： 在 信 息 變 化 過 程 中 ， 傳 感 器 將 從 被 測 對 象 獲 取 的 信息 能 量 用 于 調(diào) 制 或 控 制 外 部 激 勵 源 ， 使 外 部 激 勵 源 的 部 分 能 量 載 運 信 息而 形 成 輸 出 信 號 ， 這 類 傳 感 器 必 須 由 外 部 提 供 激 勵 源 ， 如 電 阻 、 電 感 、電 容 等 電 路 參 量 傳 感 器 都 屬 于 這 一 類 傳 感 器 。 基 于 應 變 電 阻 效 應 、 磁 阻效 應 、 熱 阻

34、效 應 、 光 電 效 應 、 霍 爾 效 應 等 的 傳 感 器 也 屬 于 此 類 傳 感 器 。 傳感器的分類能 量 轉(zhuǎn) 換 型 傳 感 器 ： 又 稱 有 源 型 或 發(fā) 生 器 型 ， 傳 感 器 將 從 被 測 對 象 獲 取的 信 息 能 量 直 接 轉(zhuǎn) 換 成 輸 出 信 號 能 量 ， 主 要 由 能 量 變 換 元 件 構 成 ， 它 不需 要 外 電 源 。 如 基 于 壓 電 效 應 、 熱 電 效 應 、 光 電 動 勢 效 應 等 的 傳 感 器 都 屬 于 此 類 傳 感 器 。 按 照 物 理 原 理 分 類 ：l電 參 量 式 傳 感 器 ： 電 阻 式 、

35、電 感 式 、 電 容 式 等 ； l磁 電 式 傳 感 器 ： 磁 電 感 應 式 、 霍 爾 式 、 磁 柵 式 等 ； l壓 電 式 傳 感 器 ： 聲 波 傳 感 器 、 超 聲 波 傳 感 器 ； l光 電 式 傳 感 器 ： 一 般 光 電 式 、 光 柵 式 、 激 光 式 、 光 電 碼 盤 式 、 光 導 纖維 式 、 紅 外 式 、 攝 像 式 等 ；l氣 電 式 傳 感 器 ： 電 位 器 式 、 應 變 式 ； l熱 電 式 傳 感 器 ： 熱 電 偶 、 熱 電 阻 ； l波 式 傳 感 器 ： 超 聲 波 式 、 微 波 式 等 ；l射 線 式 傳 感 器 ： 熱

36、輻 射 式 、 射 線 式 ；l半 導 體 式 傳 感 器 ： 霍 耳 器 件 、 熱 敏 電 阻 ；l其 他 原 理 的 傳 感 器 ： 差 動 變 壓 器 、 振 弦 式 等 。 有 些 傳 感 器 的 工 作 原 理 具 有 兩 種 以 上 原 理 的 復 合 形 式 ,如 不 少 半 導 體式 傳 感 器 ， 也 可 看 成 電 參 量 式 傳 感 器 。 傳感器的分類 v 開 發(fā) 新 型 傳 感 器 v 開 發(fā) 新 材 料 v 新 工 藝 的 采 用 v 集 成 化 、 多 功 能 化v 智 能 化 開展基礎研究，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，開發(fā)傳感器的新材料和新工藝；實現(xiàn)傳感器的集成化與智能化1.

37、6傳 感 器 及 檢 測 技 術 的 發(fā) 展 趨 勢1、 傳 感 器 方 面 可 拍 照 的 手 機 傳 感 器 的 工 作 機 理 是 基 于 各 種 效 應 和 定 律 ， 由 此 啟 發(fā) 人 們 進 一 步 探 索 具 有 新效 應 的 敏 感 功 能 材 料 ， 并 以 此 研 制 出 具 有 新 原 理 的 新 型 物 性 型 傳 感 器 件 ， 這是 發(fā) 展 高 性 能 、 多 功 能 、 低 成 本 和 小 型 化 傳 感 器 的 重 要 途 徑 。 結 構 型 傳 感 器發(fā) 展 得 較 早 ， 目 前 日 趨 成 熟 。 結 構 型 傳 感 器 ， 一 般 說 它 的 結 構

38、復 雜 ， 體 積 偏大 ， 價 格 偏 高 。 物 性 型 傳 感 器 大 致 與 之 相 反 ， 具 有 不 少 誘 人 的 優(yōu) 點 ， 加 之 過去 發(fā) 展 也 不 夠 。 世 界 各 國 都 在 物 性 型 傳 感 器 方 面 投 入 大 量 人 力 、 物 力 加 強 研究 ， 從 而 使 它 成 為 一 個 值 得 注 意 的 發(fā) 展 動 向 。 開 發(fā) 新 型 傳 感 器新 型 傳 感 器 包 括 ： 采 用 新 原 理 ； 填 補 傳 感 器 空 白 ； 仿 生 傳 感 器 等 方 面 。 光 纖 流 速 傳 感 器 熒 光 材料 制 作的 電 子鼻 傳 感器生 物 酶 血 樣

39、 分 析 傳 感 器 傳 感 器 材 料 是 傳 感 器 技 術 的 重 要 基 礎 ， 由 于 材 料 科 學 的 進 步 ， 人 們 在 制 造 時 ，可 任 意 控 制 它 們 的 成 分 ， 從 而 設 計 制 造 出 用 于 各 種 傳 感 器 的 功 能 材 料 。 用 復雜 材 料 來 制 造 性 能 更 加 良 好 的 傳 感 器 是 今 后 的 發(fā) 展 方 向 之 一 。開 發(fā) 新 材 料（ 1） 半 導 體 敏 感 材 料（ 2） 陶 瓷 材 料 （ 3） 磁 性 材 料 （ 4） 智 能 材 料如 ， 半 導 體 氧 化 物 可 以 制 造 各 種 氣 體 傳 感 器 ，

40、 而 陶 瓷 傳 感 器 工 作 溫 度 遠 高 于半 導 體 ， 光 導 纖 維 的 應 用 是 傳 感 器 材 料 的 重 大 突 破 ， 用 它 研 制 的 傳 感 器 與 傳統(tǒng) 的 相 比 有 突 出 的 特 點 。 有 機 材 料 作 為 傳 感 器 材 料 的 研 究 ， 引 起 國 內(nèi) 外 學 者 的 極 大 興 趣 。 在 發(fā) 展 新 型 傳 感 器 中 ， 離 不 開 新 工 藝 的 采 用 。 新 工 藝 的 含 義 范 圍 很 廣 ，這 里 主 要 指 與 發(fā) 展 新 型 傳 感 器 聯(lián) 系 特 別 密 切 的 微 細 加 工 技 術 。 該 技 術 又稱 微 機 械 加

41、 工 技 術 ， 是 近 年 來 隨 著 集 成 電 路 工 藝 發(fā) 展 起 來 的 ， 它 是 離 子束 、 電 子 束 、 分 子 束 、 激 光 束 和 化 學 刻 蝕 等 用 于 微 電 子 加 工 的 技 術 ， 目前 已 越 來 越 多 地 用 于 傳 感 器 領 域 。 新 工 藝 的 采 用例 如 利 用 半 導 體 技 術 制 造 出 壓 阻 式 傳 感 器 ， 利 用 薄 膜 工 藝 制 造 出 快 速 響應 的 氣 敏 、 濕 敏 傳 感 器 ， 日 本 橫 河 公 司 利 用 各 向 異 性 腐 蝕 技 術 進 行 高 精度 三 維 加 工 ， 在 硅 片 上 構 成

42、孔 、 溝 棱 錐 、 半 球 等 各 種 開 頭 ， 制 作 出 全 硅諧 振 式 壓 力 傳 感 器 。 集 成 化 、 多 功 能 化同 一 功 能 的 多 元 件 并 列 化 ， 即 將 同 一 類 型 的 單 個 傳 感 元 件 用 集 成 工 藝 在 同一 平 面 上 排 列 起 來 ， 如 CCD圖 像 傳 感 器 。 多 功 能 一 體 化 ， 即 將 傳 感 器 與 放 大 、 運 算 以 及 溫 度 補 償 等 環(huán) 節(jié) 一 體 化 ， 組裝 成 一 個 器 件 。把 多 個 功 能 不 同 的 傳 感 元 件 集 成 在 一 起 ， 除 可 同 時 進 行 多 種 參 數(shù)

43、的 測 量 外 ，還 可 對 這 些 參 數(shù) 的 測 量 結 果 進 行 綜 合 處 理 和 評 價 ， 可 反 映 出 被 測 系 統(tǒng) 的 整體 狀 態(tài) 。 為 同 時 測 量 幾 種 不 同 被 測 參 數(shù) ， 可 將 幾 種 不 同 的 傳 感 器 元 件 復 合 在 一 起 ，作 成 集 成 塊 。 例 如 一 種 溫 、 氣 、 濕 三 功 能 陶 瓷 傳 感 器 已 經(jīng) 研 制 成 功 。 智 能 化對 外 界 信 息 具 有 檢 測 、 數(shù) 據(jù) 處 理 、 邏 輯 判 斷 、 自 診 斷 和 自 適 應 能 力 的 集 成一 體 化 多 功 能 傳 感 器 ， 這 種 傳 感 器

44、 具 有 與 主 機 互 相 對 話 的 功 能 ， 可 以 自 行選 擇 最 佳 方 案 ， 能 將 已 獲 得 的 大 量 數(shù) 據(jù) 進 行 分 割 處 理 ， 實 現(xiàn) 遠 距 離 、 高 速度 、 高 精 度 傳 輸 等 。智 能 傳 感 器 是 傳 感 器 技 術 與 大 規(guī) 模 集 成 電 路 技 術 相 結 合 的 產(chǎn) 物 ， 它 的 實 現(xiàn)取 決 于 傳 感 技 術 與 半 導 體 集 成 化 工 藝 水 平 的 提 高 與 發(fā) 展 。 這 類 傳 感 器 具 有 多 功 能 、 高 性 能 、 體 積 小 、 適 宜 大 批 量 生 產(chǎn) 和 使 用 方 便 等 優(yōu) 點 ， 是 傳

45、 感 器重 要 的 發(fā) 展 方 向 之 一 。傳 感 器 +嵌 入 式 計 算 機 智 能 傳 感 器 傳 感 器 +嵌 入 式 計 算 機 智 能 傳 感 器 振 動 網(wǎng) 絡 傳 感 器嵌 入 式 計 算 機 智 能 壓 力 網(wǎng) 絡傳 感 器 智 能 傾 角 RS232傳 感 器 IC總 線 數(shù) 字 溫 度傳 感 器 1.6傳 感 器 及 檢 測 技 術 的 發(fā) 展 趨 勢聲 發(fā) 射 智 能 探 頭 智 能 化 虛 擬 化 網(wǎng) 絡 化 微 型 化 軟 測 量 技 術2、 檢 測 系 統(tǒng) 方 面 1.6傳 感 器 及 檢 測 技 術 的 發(fā) 展 趨 勢 計 算 機 虛 擬 儀 器 技 術 用

46、PC機 儀 器 板 卡 代 替 傳 統(tǒng) 儀 器用 計 算 機 軟 件 代 替 硬 件 分 析 電 路 優(yōu)點1.6傳 感 器 及 檢 測 技 術 的 發(fā) 展 趨 勢 1.6傳 感 器 及 檢 測 技 術 的 發(fā) 展 趨 勢 1.6傳 感 器 及 檢 測 技 術 的 發(fā) 展 趨 勢 1.6傳 感 器 及 檢 測 技 術 的 發(fā) 展 趨 勢 1.6傳 感 器 及 檢 測 技 術 的 發(fā) 展 趨 勢 1.7主 要 傳 感 器 及 檢 測 儀 器 生 產(chǎn) 商2、 振 動 /噪 聲 傳 感 器 丹 麥 B&K（ 振 動 測 量 、 聲 學 測 量 領 域 最 富 盛 名 ）http:/ 工 業(yè) 自 動 化 類 傳 感 器 美 國 霍 尼 威 爾 公 司 （ 有 全 球 最 大 傳 感 器 技 術 研 究 中 心 ） http:/ 3、 測 量 分 析 儀 器 美 國 國 家 儀 器 公 司 (全 球 最 大 的 計 算 機 虛 擬 儀 器 生 產(chǎn) 商 )http:/ 國 Agilent公 司 (原 惠 普 公 司 儀 器 部 ， 著 名 的 測 試 儀 器 商 )http:/ 要 傳 感 器 及 檢 測 儀 器 生 產(chǎn) 商