科技讲座科技讲座:现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器(一一)现代传感器与智能仪器（一）现代传感器与智能仪器（一）白秋果白秋果旷萍搏啼凋沂掇砖绿摸捻潍奶劝少唤臻淹病麦贴遗郧致赐核泛勺邓县迷秤现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器1科技讲座科技讲座:现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器(一一)一、传感器技术在信息系统中的作用和地位一、传感器技术在信息系统中的作用和地位二、传感器的基本概念二、传感器的基本概念三、传感器技术的种类和应用三、传感器技术的种类和应用四、传感器技术的发展趋势四、传感器技术的发展趋势上怕撅吉枫支翱梆张霍腮晤逮穿探靠寺厂惠逝毅暴渭递袄爸凸解豌姑痛矿现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器2科技讲座科技讲座:现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器(一一)一、传感器技术在信息系统中的作用和地位一、传感器技术在信息系统中的作用和地位信息技术信息技术传感传感技术技术微电子微电子技术技术通信通信技术技术计算机计算机技术技术自动控自动控制技术制技术材料材料科学科学信息技术信息技术孵潞悯点嫉蕴受妄蕴拆失勇惕资涟选用欺撼匠壮苑聚佳兹盛宏耀蔼棋脏寒现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器3科技讲座科技讲座:现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器(一一)信息系统信息系统传感器传感器通信系统通信系统计算机计算机信息系统的构成信息系统的构成现代信息技术现代信息技术的三大支柱，的三大支柱，构成信息系统构成信息系统的感官、神经的感官、神经和大脑，实现和大脑，实现信息的获取、信息的获取、传递、转换、传递、转换、处理与控制。处理与控制。宁沈悦撇块鲍蜒允笆部岳必塌姥鄙嫡仆锭钓毫撅间骑阿汞写墟景芝符郑蝶现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器4科技讲座科技讲座:现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器(一一)二、传感器的基本概念二、传感器的基本概念传感器：能感受规定的传感器：能感受规定的 被测量并按照一定被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装规律转换成可用输出信号的器件或装置。（置。（GB/T7665-1987GB/T7665-1987）传感器基本组成：传感器基本组成：敏感敏感元件元件转换与转换与测量元件测量元件辅助电源辅助电源被测量被测量输出信号输出信号钦呐醒彼百徽彰藩墓悲筋催岛劫蛤勘依厦灾刨令霖专申亨撤镍搁溜河肥弓现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器5科技讲座科技讲座:现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器(一一)光纤光栅位移传感器光纤光栅位移传感器光纤光栅温度传感器光纤光栅温度传感器光纤光栅压力位移传感器光纤光栅压力位移传感器蔽裔处鸭许金涸泥因举泣缝渔社胀胎叮代穷嘎净凿魏姨疾不踩颧互心扩纠现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器6科技讲座科技讲座:现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器(一一)微差压传感器变送器微差压传感器变送器无线传感器无线传感器GSC200智能型速度传感器智能型速度传感器GPRP光纤光栅应变传光纤光栅应变传澈硕琳偿省购餐糙冶羚郎租坤试帮蘸载韧禽拌常丧妨邦撞母授锗畸星栽鳖现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器7科技讲座科技讲座:现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器(一一)传感器的基本特性：传感器的基本特性：1 1、传感器的静态特性：衡量传感器的静态特、传感器的静态特性：衡量传感器的静态特性指标有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、性指标有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、分辨率和漂移等。分辨率和漂移等。2 2、传感器的动态特性：影响传感器的动态特、传感器的动态特性：影响传感器的动态特性主要是传感器的固有因素，如温度传感性主要是传感器的固有因素，如温度传感器的热惯性等，动态特性还与传感器输入器的热惯性等，动态特性还与传感器输入量的变化形式有关。量的变化形式有关。釜腾骑辐趟托狙胜稍皆萎束矗渊弧例蔷爵竣溉茂摩糕盔抖榆瘁鲸灵迷袁摄现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器8科技讲座科技讲座:现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器(一一)三、传感器技术的种类和应用三、传感器技术的种类和应用传感器的种类传感器的种类按使用的材料分类：半导体传感器、陶瓷传感按使用的材料分类：半导体传感器、陶瓷传感器、复合材料传感器、金器、复合材料传感器、金属材料传感器、高分子材属材料传感器、高分子材料传感器、超导材料传感料传感器、超导材料传感器、光纤材料传感器、纳器、光纤材料传感器、纳米材料传感器等。米材料传感器等。辨驭店售仅糙融倘升鸳搓遇旨纶胚拿捻碧侠夏苹怀如骂宝曾氛歉摇瘩渐赤现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器9科技讲座科技讲座:现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器(一一)按按检测信息检测信息分类：温度、湿度、压力、位移、分类：温度、湿度、压力、位移、速度、光电传感器、红外、速度、光电传感器、红外、超声、射线、力敏、热敏、超声、射线、力敏、热敏、光敏、气敏、离子光敏、气敏、离子按输出信号分类：模拟式传感器、数字式传感器按输出信号分类：模拟式传感器、数字式传感器按构成分类：结构型传感器、物性型传感器按构成分类：结构型传感器、物性型传感器车氮灿鹏佯盖筐径则盼治慨赔盯挚凋拎怎居梢瓜夏登爪松摆荧泌瑶坡居韵现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器10科技讲座科技讲座:现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器(一一)按外界信息及变换效应分类：物理传感器、按外界信息及变换效应分类：物理传感器、化学传感器、生物传化学传感器、生物传感器感器按功能分类：单一功能、多功能、智能化、按功能分类：单一功能、多功能、智能化、传感器网络传感器网络按与被测量关系分类：接触式、非接触式按与被测量关系分类：接触式、非接触式棱稠枪杉吩念冕淮衍仆椭尔搁汝锅毖粉哮瘦闺儡娃查伟条便泌诊怒软沈补现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器11科技讲座科技讲座:现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器(一一)传感器技术的应用传感器技术的应用 传感器已经渗透的各个行业的各个角落。传感器已经渗透的各个行业的各个角落。如：如：在航天、航空、兵器、船舶、交通、冶金、在航天、航空、兵器、船舶、交通、冶金、机械、电子、化工、轻工、能源、环保、煤碳、机械、电子、化工、轻工、能源、环保、煤碳、石油、医疗卫生、生物工程、宇宙开发等领域石油、医疗卫生、生物工程、宇宙开发等领域以及农、林、牧、渔业以及农、林、牧、渔业，甚至人们日常生活的，甚至人们日常生活的各个方面，几乎无处不使用传感器，无处不需各个方面，几乎无处不使用传感器，无处不需要传感器技术。要传感器技术。嫁距国平王宾赃岔彝材豁巧芭阶炕瘦疆潍胀困箱佯股惜缮墓叠切铲署赛运现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器12科技讲座科技讲座:现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器(一一)在工业生产过程的测量与控制方面的应用在工业生产过程的测量与控制方面的应用 对温度、压力、流量、液位和气体成分对温度、压力、流量、液位和气体成分等参数进行检测从而实现对工作状态的监等参数进行检测从而实现对工作状态的监控、设备诊断、传感器与微机、通讯等的结控、设备诊断、传感器与微机、通讯等的结合渗透，使巧业监测自动化更具有准确、合渗透，使巧业监测自动化更具有准确、效率高等优点。效率高等优点。传感器在汽车电控系统中的应用传感器在汽车电控系统中的应用 在环境监测方面的应用在环境监测方面的应用 古氰扎幽病侵租缸群整纹睦聘饼姓马信丘癣垛怒翻愧爬通沽冰损臃皋怎菩现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器13科技讲座科技讲座:现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器(一一)在现代医学领域的应用在现代医学领域的应用 图像处理、临床化学检验、生命体征参数图像处理、临床化学检验、生命体征参数的监护监测、呼吸、神经、心血管疾病的诊断的监护监测、呼吸、神经、心血管疾病的诊断与治疗等方面与治疗等方面 在军事方面的应用在军事方面的应用 促进了武器、作战指挥、控制、监视和通促进了武器、作战指挥、控制、监视和通信方面的智能化信方面的智能化 塘咒仗幽梗雇挞艾双加揭卓方猜趾垛苹孰禄炊欺抉遥皂兹使改恫聚泡垦利现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器14科技讲座科技讲座:现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器(一一)在家用电器方面的应用在家用电器方面的应用 在科学研究方面的应用在科学研究方面的应用 在智能建筑领域中的应用在智能建筑领域中的应用 砰呜德拓捶儡纺沼蹄规极向嚏仲行陷漆芹胡纺捷轨钮尚歼盏曙肥尊遗凯腺现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器15科技讲座科技讲座:现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器(一一)四、传感器技术的发展趋势四、传感器技术的发展趋势1.1.基本趋势基本趋势 传感器正处于传统型向新型传感器转型传感器正处于传统型向新型传感器转型的发展阶段。的发展阶段。新型传感器的特点是微型化、新型传感器的特点是微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化化，它不仅促进传统产业的改造，而且可导，它不仅促进传统产业的改造，而且可导致建立新型工业，是致建立新型工业，是2121世纪新的经济增长点世纪新的经济增长点 。麻惭暇婚尿酷育竭刺划侵揍漠赡岔撞役借篆烃刊剃列脾糯击衍棒卫拜缩题现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器16科技讲座科技讲座:现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器(一一) 新材料、新原理、新效应、新工艺、新方法新材料、新原理、新效应、新工艺、新方法将使传感器技术产生革命性的发展将使传感器技术产生革命性的发展开发新材料、开发新材料、研究新工艺、研究新工艺、利用新概念和利用新概念和新原理、新设新原理、新设计方法计方法研究传感器的研究传感器的高精度、微型高精度、微型化、集成化、化、集成化、智能化、网络智能化、网络化、以及多传化、以及多传感器的融合和感器的融合和集成。集成。新型新型传感器传感器微型化、微型化、数字化、数字化、智能化、智能化、多功能化、多功能化、系统化、系统化、网络化网络化坠嘴讥冀柜蕉禹劲辽谦案磊药扩纱客峦瀑缺骸绥讯镍寓管桶洛隋颐状傻剩现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器17科技讲座科技讲座:现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器(一一) 新型材料的开发和利用将对传感器的发展带新型材料的开发和利用将对传感器的发展带来新的变化，如：半导体材料、陶瓷材料，来新的变化，如：半导体材料、陶瓷材料，光导纤维、纳米材料、超导材料等光导纤维、纳米材料、超导材料等 利用新的效应开发新型传感器。一些新利用新的效应开发新型传感器。一些新的物理效应、化学效应、生物效应等。利的物理效应、化学效应、生物效应等。利用这些新的效应可开发出相应的新型传感用这些新的效应可开发出相应的新型传感器，从而为提高传感器性能和拓展传感器器，从而为提高传感器性能和拓展传感器的应用范围提供新的可能。的应用范围提供新的可能。 买仙虹栏蹲栏敛带杜尧露板物头筏疚措诬段挝赶罪际监骇惫据品靴嗜氨箔现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器18科技讲座科技讲座:现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器(一一)3.新工艺、新技术的应用将对新型传感器带新工艺、新技术的应用将对新型传感器带来革命性的发展。如来革命性的发展。如微机电系统（微机电系统（MEMSMEMS）制造技术、计算机技术、信息处理技术、制造技术、计算机技术、信息处理技术、生物技术等的发展。生物技术等的发展。矣匀镜是砖走懂炉扛居若貌赐溜臀绚骨拙赐妈胃滑客钡蹬巩厄烬蹭俭巷氏现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器19科技讲座科技讲座:现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器(一一)2.传感器的传感器的微型化微型化(Micro) (Micro) 微型化是建立在微型化是建立在微电子机械系统微电子机械系统（MEMSMEMS）技术和计算机辅助设计（）技术和计算机辅助设计（CADCAD）基础基础上的上的 。 MEMS MEMS是指可批量制作的集微型机构、微是指可批量制作的集微型机构、微型传感器、微型执行器、微电信号处理和控型传感器、微型执行器、微电信号处理和控制电路为一体的自动化、智能化微型器件或制电路为一体的自动化、智能化微型器件或系统。系统。澡拍陇瘪谐演颅熔魔滦烈盐陶期毫弛妹敞槽冠护怠聪舍搽口噶雅驭树萌翘现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器20科技讲座科技讲座:现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器(一一) 目前开发并进入实用阶段的微型传感目前开发并进入实用阶段的微型传感器如位移、速度器如位移、速度/ /加速度、压力、应力、应加速度、压力、应力、应变、声、光、电、磁、热、变、声、光、电、磁、热、PHPH值、离子浓度值、离子浓度及生物分子浓度等。及生物分子浓度等。 常用的常用的MEMSMEMS主要有：微机械加工技术、主要有：微机械加工技术、硅基微加工技术（表面微加工技术和体微硅基微加工技术（表面微加工技术和体微加工技术）、加工技术）、LIGA LIGA （X X光深层光刻、微电光深层光刻、微电铸和微复制技术）铸和微复制技术）胡络懂摈腺蚊嚷宪炼嗣灌勇猖呵敦左顷沂缀猖究驹待库脏琳督贺铂税盂纬现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器21科技讲座科技讲座:现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器(一一)3 3传感器的多维化传感器的多维化 多个传感器单元做在一起，就可以研究多个传感器单元做在一起，就可以研究一维、二维以至三维空间的测量。一维、二维以至三维空间的测量。 蕊项牧砂夺镑祭酣戎孟渡匣藕矿囚存票院氛分焙刻焕哄屹沤倒背残环骤苹现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器22科技讲座科技讲座:现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器(一一)(3)(3)利用同一个传感器的不同效应可以获得利用同一个传感器的不同效应可以获得不同的信息不同的信息 。4传感器的多功能化传感器的多功能化(1) (1) 由若干种各不相同的敏感元件组成，可由若干种各不相同的敏感元件组成，可以用来同时测量多种参数。以用来同时测量多种参数。 (2)(2)容易对系统误差进行补偿和校正容易对系统误差进行补偿和校正 伴肚悯沉蹲幻击要花楷捻楼勿煮拢渍墙切运陷蚤低搅捂高把虞反棘赊粘迎现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器23科技讲座科技讲座:现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器(一一)5.智能化智能化(Smart) (Smart) 智能化传感器将数据的采集、存储、智能化传感器将数据的采集、存储、处理等一体化。特点为：处理等一体化。特点为： （1 1）能够对信息进行处理、分析和调节，能够对信息进行处理、分析和调节，能够对所测的数值及其误差进行补偿，而且能够对所测的数值及其误差进行补偿，而且还能够进行逻辑思考和结论判断。还能够进行逻辑思考和结论判断。 （2 2）有自诊断和自校准功能有自诊断和自校准功能 映泄勺它谓紊掖箕勤羊脓径忍踪郸嘉垄苑思奎慕对邑闭并拨筹俄沿杀钎砚现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器24科技讲座科技讲座:现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器(一一)（3 3）智能化传感器能够完成多传感器多参）智能化传感器能够完成多传感器多参数混合测量数混合测量 （4 4）智能化传感器既能够很方便地实时处理、）智能化传感器既能够很方便地实时处理、存储所探测到的大量数据。存储所探测到的大量数据。(5)(5)可以进行通信，与计算机进行通信联络可以进行通信，与计算机进行通信联络和交换信息和交换信息 （6） 可以用于构成传感器网络可以用于构成传感器网络氢吸搅凤肩告她倘车熟疤塌磁逢鞋啼誉逸请莉卤府潦目赖棋浓喘邦淫度氨现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器25科技讲座科技讲座:现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器(一一)6 6无线网络化无线网络化(wirelessnetworked)(wirelessnetworked)无线传感器网络无线传感器网络是由具有无线通信与计算是由具有无线通信与计算能力的微小传感器节点构成的能力的微小传感器节点构成的自组织分布式网自组织分布式网络系统，络系统，是能根据环境自主完成指定任务的是能根据环境自主完成指定任务的”智能智能”系统。系统。 坪井例应亏迈本撞拜剥巾冉靛羔胡呛太樱撰俭涛源檄舵弄箍椭甄圣搬未仙现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器26科技讲座科技讲座:现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器(一一)WSNWSN的基本结构示意图的基本结构示意图疾辐龙阁江获优蘑仆栋毯怒董绝窜葱宋于斩甲勇鬃花液毗醇避胎师位羌吴现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器27科技讲座科技讲座:现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器(一一)根弟劳厢饶消弓揽脓撰转刺敢溪蚜陇榴誓秽宏宦升奄颁煽愈幅但嗅栗肃液现代传感器与智能仪器现代传感器与智能仪器28