學習單元一工程機械傳感器基本知識剖析學習單元一.工程機械傳感器基本知識（1）

《工程機械傳感器》課程主講人：易磊工程機械傳感器的引入人通過五官（視、聽、嗅、味、觸）接受外界的信息，經過大腦的思維（信息處理），作出相應的動作。而用計算機控制的自動化裝置來代替人的勞動，則可以說電子計算機相當于人的大腦（一般俗稱電腦），而傳感器則相當于人的五官部分（“電五官”）。身體與機器人的對應關系傳感器是獲取自然領域中信息的主要途徑與手段。傳感器的定義和組成1.2工程機械傳感器概述傳感器的作用和重要性12傳感器的分類及要求3傳感器開發的新趨勢

4工程機械傳感器概述一、傳感器的作用傳感器實際上是一種功能塊，其作用是將來自外界的各種信號轉換成電信號。第一節傳感器的作用和重要性工程機械傳感器概述傳感器所檢測的信號顯著地增加，因而其品種也極其繁多。為了對各種各樣的信號進行檢測、控制，就必須獲得盡量簡單易于處理的信號，這樣的要求只有電信號能夠滿足。電信號能較容易地進行放大、反饋、濾波、微分、存貯、遠距離操作等。工程機械傳感器概述總結：因此作為一種功能塊地傳感器可狹義的定義味：“將外界的輸入信號變換為電信號的一類元件。”如下圖所示：傳感器來自外界的信號電信號工程機械傳感器概述二、傳感器的重要性作為人腦的一種模擬的電子計算機的發展極為迅速，可是起五種感覺模擬作用的傳感器卻發展很慢，因而如果不進行傳感器的開發，現在的電子計算機將不能適應實際需要。現代社會要求傳感器、電子計算機和執行器三者都能相互協調才行。這樣，傳感器就成了現代科學的中樞神經系統，它日益受到人們的普遍重視，這已成為現代傳感器技術的必然趨勢。工程機械傳感器概述三、傳感器的應用：傳感器技術在工業自動化、軍事國防和以宇宙開發、海洋開發為代表的尖端科學與工程等重要領域有廣泛應用。同時，它正以自己的巨大潛力，向著與人們生活密切相關的方面滲透；生物工程、醫療衛生、環境保護、安全防范、家用電器、網絡家居等方面的傳感器已層出不窮，并在日新月異地發展。工程機械傳感器概述一、傳感器的定義定義：

能感受規定的被測量并按照一定的規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置。

第二節傳感器的定義和組成工程機械傳感器概述傳感器是一種以一定的精確度把被測量轉換為與之有確定對應關系的、便于應用的某種物理量的測量裝置。其包含一下幾個方面的意思：傳感器是測量裝置，能完成檢測任務它的輸入量是某一被測量，可能是物理量，也可能是化學量、生物量等工程機械傳感器概述輸出量是某種物理量，這種量要便于傳輸、轉換、處理、顯示等，這種量可以是氣、光、電，但主要是電量。輸入輸出有對應關系，且應有一定的精確度。工程機械傳感器概述二、傳感器的組成傳感器一般由敏感元件、轉換元件、轉換電路三部分組成：

電路被測量

敏感元件轉化元件轉換電路注：有的書上不包括虛線后部分工程機械傳感器概述敏感元件（Sensitiveelement）：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。轉換元件（Transductionelement）：以敏感元件的輸出為輸入，把輸入轉換成電路參數。轉換電路（Transductioncircuit）：將轉換電路參數接入轉換電路，便可轉換成電量輸出。工程機械傳感器概述有些傳感器很簡單，僅由一個敏感元件（兼作轉換元件）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換元件組成，沒有轉換電路。有些傳感器，轉換元件不止一個，要經過若干次轉換。工程機械傳感器概述一、傳感器的分類傳感器種類繁多，目前常用的分類有兩種：以被測量來分以傳感器的原理來分第三節傳感器的分類及要求工程機械傳感器概述被測量類別被

測

量熱工量

溫度、熱量、比熱；壓力、壓差、真空度；流量、流速、風速機械量

位移（線位移、角位移），尺寸、形狀；力、力矩、應力；重量、質量；轉速、線速度；振動幅度、頻率、加速度、噪聲按被測量來分類工程機械傳感器概述被測量類別被

測

量物性和成分量氣體化學成分、液體化學成分；酸堿度（PH值）、鹽度、濃度、粘度；密度、比重狀態量

顏色、透明度、磨損量、材料內部裂縫或缺陷、氣體泄漏、表面質量工程機械傳感器概述電阻式，光電式（紅外式、光導纖維式），電感式，諧振式，電容式，霍爾式（磁式），阻抗式（電渦流式），超聲式，磁電式，同位素式，熱電式，電化學式，壓電式，微波式

按傳感器的原理來分類工程機械傳感器概述二、傳感器的一般要求足夠的容量——傳感器的工作范圍或量程足夠大；具有一定的過載能力。靈敏度高，精度適當——即要求其輸出信號與被測信號成確定的關系（通常為線性），且比值要大；傳感器的靜態響應與動態響應的準確度能滿足要求。響應速度快，工作穩定，可靠性好。使用性和適應性強——體積小，重量輕，動作能量小，對被測對象的狀態影響?。粌炔吭肼曅《植灰资芡饨绺蓴_的影響；其輸出力求采用通用或標準形式，以便與系統對接。使用經濟——成本低，壽命長，且便于使用、維修和校準。

工程機械傳感器概述工程機械傳感器概述傳感器開發的新趨向包括:社會對傳感器需求的新動向傳感器新技術的發展趨勢

第四節傳感器開發的新趨勢工程機械傳感器概述一、傳感器需求的新動向社會需求是傳感器技術發展的強大動力。隨著現代科學技術，特別是微電子技術和信息產業的飛速發展，以及“電腦”的普及，傳感器在新的技術革命中的地位和作用將更為突出，一股競相開發和應用傳感器的熱潮已在世界范圍內掀起。工程機械傳感器概述原因:電五官”落后于“電腦”的現狀，已成為微型計算機進一步開發和應用的一大障礙許多有競爭力的新產品開發和卓有成效的技術改造，都離不開傳感器傳感器的應用直接帶來了明顯的經濟效益和社會效益傳感器普及于社會各個領域，將造成良好的銷售前景工程機械傳感器概述二、傳感器的應用領域和需求量

工程機械傳感器概述三、傳感器技術的發展趨勢傳感器的開發方向，大致分為如下三個方面：集成化，多功能化。向未開發的領域挑戰—生物傳感器。智能傳感器（Smartsensor）工程機械傳感器概述集成化，多功能化：向敏感功能裝置發展

傳感器的集成化，最近積極地應用了半導體集成電路技術及其開發思想。工程機械傳感器概述生物傳感器：到目前為止，正大力研究。開發的傳感器大多為物理傳感器，今后應積極開發研究化學傳感器和生物傳感器。工程機械傳感器概述智能傳感器：具有判斷能力、學習能力的傳感器

智能傳感器大致分為如下三種：具有判斷力的敏感裝置具