第1章传感器绪论.ppt

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第1章引言教材：

教材：

刘迎春，叶湘滨刘迎春，叶湘滨.传感器原理设计与应用，长沙：

国防科技大学出版传感器原理设计与应用，长沙：

国防科技大学出版社，社，2009.22009.2参考书目参考书目:

1.1.吴建平吴建平.传感器原理及应用，北京：

机械工业出版社，传感器原理及应用，北京：

机械工业出版社，200920092.2.孟立凡，蓝京辉孟立凡，蓝京辉.传感器原理及应用，北京：

电子工业出版社，传感器原理及应用，北京：

电子工业出版社，200720073.Elena3.ElenaGauraGaura&RobertNewman.Smart&RobertNewman.Smartmemsmemsandsensorandsensorsystemssystems，LondonLondon：

ImperialCollegePressImperialCollegePress，200620064.GerardC.M.Meijer.SmartsensorsystemsJohnWiley&4.GerardC.M.Meijer.SmartsensorsystemsJohnWiley&Sons,2008;Sons,2008;传感器原理与应用传感器原理与应用BB第1章引言第第11章章绪论绪论1.11.1传感器的发展和作用传感器的发展和作用1.21.2什么是传感器什么是传感器1.31.3传感器的分类传感器的分类1.41.4传感器的性能和评价传感器的性能和评价第1章引言传感器技术是测量技术、半导体技术、计算机技术、信息传感器技术是测量技术、半导体技术、计算机技术、信息处理技术、微电子学、光学、声学、精密机械、仿生学和材处理技术、微电子学、光学、声学、精密机械、仿生学和材料科学等众多学科相互交叉的综合性和高新技术密集型前沿料科学等众多学科相互交叉的综合性和高新技术密集型前沿技术之一，是现代新技术革命和信息社会的重要基础，是现技术之一，是现代新技术革命和信息社会的重要基础，是现代科技的开路先锋，也是当代科学技术发展的一个重要标志，代科技的开路先锋，也是当代科学技术发展的一个重要标志，它与通信技术、计算机技术构成信息产业的三大支柱之一。

它与通信技术、计算机技术构成信息产业的三大支柱之一。

目前，传感器技术已成为我国国民经济不可或缺的支柱产业目前，传感器技术已成为我国国民经济不可或缺的支柱产业的一部分。

传感器在工业部门的应用普及率已被国际社会作的一部分。

传感器在工业部门的应用普及率已被国际社会作为衡量一个国家智能化、数字化、网络化的重要标志。

为衡量一个国家智能化、数字化、网络化的重要标志。

1.11.1传感器的发展和作用传感器的发展和作用第1章引言人类通过感觉器官从外界获取信息。

再通过大脑分析判断人类通过感觉器官从外界获取信息。

再通过大脑分析判断,发发出行动命令。

出行动命令。

随着科学技术的发展和人类社会的进步随着科学技术的发展和人类社会的进步,人类为了人类为了进一步认识自然和改造自然进一步认识自然和改造自然,研究出一系列代替、研究出一系列代替、补充、补充、延伸人延伸人的大脑和感觉器官功能的各种手段，从而出现了计算机和各种用的大脑和感觉器官功能的各种手段，从而出现了计算机和各种用途的传感器。

途的传感器。

如果说计算机人类大脑的扩展，那么传感器就是人如果说计算机人类大脑的扩展，那么传感器就是人类五官的延伸。

类五官的延伸。

随着集成电路、计算机技术的飞速发展，人们突然认识到信随着集成电路、计算机技术的飞速发展，人们突然认识到信息摄取技术息摄取技术即传感器远远没有跟上信息技术的发展速度，从即传感器远远没有跟上信息技术的发展速度，从而惊呼而惊呼“大脑发达、五官不灵大脑发达、五官不灵”。

因此从八十年代起，世界范围。

因此从八十年代起，世界范围内就逐步掀起了一股内就逐步掀起了一股“传感器热传感器热”。

第1章引言美国早在美国早在80年代就声称世界已进入传感器时代，早在年代就声称世界已进入传感器时代，早在80年代初就成立了国家技术小组（年代初就成立了国家技术小组（BTG），帮助政府组织和领），帮助政府组织和领导各大公司与国家企事业部门的传感器技术开发工作。

导各大公司与国家企事业部门的传感器技术开发工作。

美国美国关乎国家长期安全和经济繁荣至关重要的关乎国家长期安全和经济繁荣至关重要的22项技术中有项项技术中有项与传感器信息处理技术直接相关。

关于保护美国武器系统质与传感器信息处理技术直接相关。

关于保护美国武器系统质量优势至关重要的关键技术，其中项为无源传感器。

美国量优势至关重要的关键技术，其中项为无源传感器。

美国空军空军2000年举出年举出15项有助于提高项有助于提高21世纪空军能力关键技术，世纪空军能力关键技术，传感器技术名列第二。

传感器技术名列第二。

第1章引言日本对开发和利用传感器技术相当重视，把传感器技术与日本对开发和利用传感器技术相当重视，把传感器技术与计算机、通信、激光半导体、超导并列为大核心枝术，日计算机、通信、激光半导体、超导并列为大核心枝术，日本科学技术厅制定的本科学技术厅制定的90年代重点科研项目中有年代重点科研项目中有70个重点课题，个重点课题，其中有其中有18项是与传感器技术密切相关。

日本工商界人士甚至项是与传感器技术密切相关。

日本工商界人士甚至声称声称“支配了传感器技术就能够支配新时代支配了传感器技术就能够支配新时代”。

德国视军用传感器为优先发展技术，德国视军用传感器为优先发展技术，英、法等国对传感器的开发投资逐年升级，英、法等国对传感器的开发投资逐年升级，原苏联军事航天计划中的第五条列有传感器技术。

原苏联军事航天计划中的第五条列有传感器技术。

第1章引言正是由于世界各国普遍重视和投入开发，正是由于世界各国普遍重视和投入开发，传感器发展十分迅速，在近十几年来其产量传感器发展十分迅速，在近十几年来其产量及市场需求年增长率均在及市场需求年增长率均在10以上。

目前世以上。

目前世界上从事传感器研制生产单位已增到界上从事传感器研制生产单位已增到5000余余家。

美国、欧洲、俄罗斯各自从事传感器研家。

美国、欧洲、俄罗斯各自从事传感器研究和生产厂家究和生产厂家1000余家，日本有余家，日本有800余家。

余家。

第1章引言目前从民用市场来看目前从民用市场来看,力、力、压力、压力、加速度、加速度、物位、物位、温度、温度、湿度、湿度、水分等传感器将保持较大的需求量。

水分等传感器将保持较大的需求量。

传感器的市场传感器的市场结构如表所示。

结构如表所示。

第1章引言近近年年来来,由由于于微微电电子子技技术术、微微机机械械加加工工技技术术、纳纳米米技技术术的的迅迅速速发发展展,传传感感器器领领域域的的主主要要技技术术也也将将在在现现有有基基础础上上予予以以延延伸伸和和提提高高:

（11）微微机机械械加加工工技技术术（MEMTMEMT）和和纳纳米米技技术术将将得得到到高高速速发发展展。

采采用用MEMTMEMT制制作作的的传传感感器器和和微微系系统统,具具有有体体积积微微小小、低低成成本本、高可靠性等独特的优点。

高可靠性等独特的优点。

（22）新型敏感材料将加速开发）新型敏感材料将加速开发,微电子、微电子、光电子、光电子、生物化生物化学、学、信息处理等各学科的互相交叉、信息处理等各学科的互相交叉、渗透和综合利用渗透和综合利用,将会研将会研制出一批新颖、制出一批新颖、先进的传感器。

先进的传感器。

（33）敏感元件与传感器的应用领域将得到新的开拓敏感元件与传感器的应用领域将得到新的开拓,二次传二次传感器和传感器系统的应用将大幅度增长。

感器和传感器系统的应用将大幅度增长。

第1章引言1988年阿罗哈航空一架波音737型客机由于金属疲劳失事1988年年4月月28日日，阿罗哈航空（，阿罗哈航空（243号班机为）一架波音号班机为）一架波音737型客机，从希洛前往檀香山途中，因型客机，从希洛前往檀香山途中，因金属疲劳金属疲劳导至导至驾驶室后方一直到机翼附近的一大块机舱天花板撕裂飞脱，一名空服员（卡拉芭尼驾驶室后方一直到机翼附近的一大块机舱天花板撕裂飞脱，一名空服员（卡拉芭尼兰辛（兰辛（ClarabelleLansing）不幸被吸出机舱外，至今仍失踪，）不幸被吸出机舱外，至今仍失踪，65人受伤。

这个灾难性的断裂事件震惊了整个世界，更加震惊人受伤。

这个灾难性的断裂事件震惊了整个世界，更加震惊了美国。

所以美国国会当时形成一个议案，要求了美国。

所以美国国会当时形成一个议案，要求3年内拿出一个年内拿出一个SMART飞机的概念设计，飞机的概念设计，SMART的含义就的含义就是具有自诊断和预警系统。

正是这一事件推动了世界各国对智能材料的研究，也推动了各个领域里的监测、是具有自诊断和预警系统。

正是这一事件推动了世界各国对智能材料的研究，也推动了各个领域里的监测、诊断、自控制、自适应的研究工作的蓬勃兴起和发展。

另外，这次事件也告诫人们，对一些重要的设备、重诊断、自控制、自适应的研究工作的蓬勃兴起和发展。

另外，这次事件也告诫人们，对一些重要的设备、重要的设施、关键的零部件，对其进行有效的诊断和监控是非常重要的。

要的设施、关键的零部件，对其进行有效的诊断和监控是非常重要的。

第1章引言1988年年4月月28日日，阿罗哈航空（，阿罗哈航空（243号班机为）一架波音号班机为）一架波音737型客机，从希型客机，从希洛前往檀香山途中，因洛前往檀香山途中，因金属疲劳金属疲劳导至驾驶室后方一直到机翼附近的一大导至驾驶室后方一直到机翼附近的一大块机舱天花板撕裂飞脱，一名空服员（卡拉芭尼块机舱天花板撕裂飞脱，一名空服员（卡拉芭尼兰辛（兰辛（ClarabelleLansing）不幸被吸出机舱外，至今仍失踪，）不幸被吸出机舱外，至今仍失踪，65人受伤。

这个灾难性的人受伤。

这个灾难性的断裂事件震惊了整个世界，更加震惊了美国。

所以美国国会当时形成一断裂事件震惊了整个世界，更加震惊了美国。

所以美国国会当时形成一个议案，要求个议案，要求3年内拿出一个年内拿出一个SMART飞机的概念设计，飞机的概念设计，SMART的含义就的含义就是具有自诊断和预警系统。

正是这一事件推动了世界各国对智能材料的是具有自诊断和预警系统。

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另外，这次事件也告诫人们，对一些重要的设备、的蓬勃兴起和发展。

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第1章引言光纤传感器对三峡大坝渗流与泄漏的监测应力和位移测量混凝土固化过程的温度监控等第1章引言长江悬索大桥的悬索里嵌入光纤传感器，避免由于材料的疲劳强度和过载发生灾难性损害事故第1章引言德国库卡电弧焊德国库卡电弧焊机器人机器人东风悦达焊装车间：

东风悦达焊装车间：

169169台机器人台机器人组成柔性生产线组成柔性生产线此外，为了保证产品品质，焊装车间内运用了此外，为了保证产品品质，焊装车间内运用了44台台机器人检查系统，通过严格鉴定每台车身的焊接质机器人检查系统，通过严格鉴定每台车身的焊接质量，严格把好焊接质量关。

量，严格把好焊接质量关。

第1章引言电流变液体直升飞机舷翼直升飞机的弦翼，这个部件在正常情直升飞机的弦翼，这个部件在正常情况下是一个很柔软的部件，在恶劣的况下是一个很柔软的部件，在恶劣的天气情况下，它容易发生灾难性的颤天气情况下，它容易发生灾难性的颤震，所以美国密执安大学在机翼里添震，所以美国密执安大学在机翼里添入了一种叫做电流变液体的人工合成入了一种叫做电流变液体的人工合成的功能材料。

在这种材料里，微纳米的功能材料。

在这种材料里，微纳米级的颗粒悬浮在绝缘液体里，这些小级的颗粒悬浮在绝缘液体里，这些小微粒在外加电场的作用下会产生