传感器与信号检测技术绪论_精品文档.ppt

1、传感器与信号检测技术传感器与信号检测技术l西南交通大学电气工程学院(学分:2 学时:32)主讲教师:华泽玺电话:13308080547 Email:huazexi_传感器的概念自然界人类认识改造通熟讲:人类感觉延伸的工具就是传感器。传感器的概念控制对象信息采集传感器系统的首要环节。信息传输通信传感器信息处理计算机执行器定义：传感器是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受（或响应）与检出功能，并按照一定规律转换成与之对应的有用输出信号的元器件或装置。电电电电视视视视机机机机遥遥遥遥控控控控器器器器空空空空调调调调、电电电电冰冰冰冰箱箱箱箱麦麦麦麦克克克克风风风风电电电电子子子子秤秤秤秤视视视视

2、频频频频手手手手机机机机数数数数码码码码相相相相机机机机电子汽车衡电子汽车衡电子汽车衡电子汽车衡超声波测流量超声波测流量超声波测流量超声波测流量红外测温红外测温红外测温红外测温n n 智能建筑：智能建筑：智能建筑：智能建筑：BASBASBASBAS，CASCASCASCAS，OAS OAS OAS OAS(3A)(3A)(3A)(3A)给给给给排水系统排水系统排水系统排水系统泵泵泵泵系统系统系统系统锅炉系统锅炉系统锅炉系统锅炉系统环境控制环境控制环境控制环境控制电力监测电力监测电力监测电力监测能量计费能量计费能量计费能量计费消防系统消防系统消防系统消防系统保安系统保安系统保安系统保安系统照明系

3、统照明系统照明系统照明系统DDCDDCDDCDDC动画按扭动画按扭动画按扭动画按扭动画按扭动画按扭动画按扭动画按扭绪 论一、人机系统的机能对应关系二、传感器的主要应用三、传感器的重要性四、人的感官与传感器的比较五、传感器的发展方向六、课程特点、教材及成绩评定方式七、第一次作业人类为了从外界获取信息,必须借助于感觉器官。一系列代替、补充、延伸人的感觉器官功能的各种手段就应运而生,从而出现了各种用途的传感器。一、人机系统的机能对应关系一、人机系统的机能对应关系外外外外界界界界信信信信息息息息Sensor、Transducer传感器传感器传感器传感器计算机计算机计算机计算机执行器执行器执行器执行器机

4、机机机 器器器器 系系系系 统统统统“机电五机电五机电五机电五官官官官”人机系统的对应关系如下图示：感感感感 官官官官人人人人 脑脑脑脑肢肢肢肢 体体体体人人人人 体体体体 系系系系 统统统统性能凌驾于人的感官之上：性能凌驾于人的感官之上：性能凌驾于人的感官之上：性能凌驾于人的感官之上：（1 1）测量人体无法感知的量）测量人体无法感知的量）测量人体无法感知的量）测量人体无法感知的量（3 3）测量范围宽、精确高、可靠性好）测量范围宽、精确高、可靠性好）测量范围宽、精确高、可靠性好）测量范围宽、精确高、可靠性好（2 2）恶劣环境下工作）恶劣环境下工作）恶劣环境下工作）恶劣环境下工作 温度传感器：温

5、度传感器：温度传感器：温度传感器：-196 1800-196 1800 压力传感器：压力传感器：压力传感器：压力传感器：0.01psi 10000psi0.01psi 10000psi 精度：精度：精度：精度：0.1%0.01%0.1%0.01%可靠度：可靠度：可靠度：可靠度：8 9 8 9 级级级级人们往往把传感器誉为人的感官：眼人们往往把传感器誉为人的感官：眼人们往往把传感器誉为人的感官：眼人们往往把传感器誉为人的感官：眼光敏传感光敏传感光敏传感光敏传感器；鼻器；鼻器；鼻器；鼻气敏传感器；耳气敏传感器；耳气敏传感器；耳气敏传感器；耳声敏传感器；嘴声敏传感器；嘴声敏传感器；嘴声敏传感器；嘴味

6、味味味觉传感器；手觉传感器；手觉传感器；手觉传感器；手触觉传感器；触觉传感器；触觉传感器；触觉传感器；实用性实用性实用性实用性:1 1、各种检测仪器和仪表各种检测仪器和仪表2 2、各种系统装备中的关键技术或部件各种系统装备中的关键技术或部件综合性：综合性：综合性：综合性：传感器技术、误差理论、信号处理、电传感器技术、误差理论、信号处理、电子技术、单片机技术、人工智能、模糊子技术、单片机技术、人工智能、模糊处理技术等等。处理技术等等。边沿学科：边沿学科：边沿学科：边沿学科：检测技术渗透在各个学科领域：机械、检测技术渗透在各个学科领域：机械、电气、信息、采矿、勘探、环保、化电气、信息、采矿、勘探、

7、环保、化工、建筑、生物、医学等等。工、建筑、生物、医学等等。返回传感器的应用领域及需要量传感器的应用领域及需要量50100需需求求量量信信息息处处理理科科技技测测试试设设备备控控制制环环境境污污染染应用应用领域领域电电信信电电话话机机床床机机器器人人家家用用电电器器汽汽车车医医疗疗防防火火光光能能利利用用热热能能利利用用二、传感器的主要应用二、传感器的主要应用表 1.1传感器市场结构 从市场来看,力、压力、加速度、物位、温度、湿度、水分等传感器将保持较大的需求量。传感器的市场结构如表1.1所示。1 1、自动检测与自动控制系统、自动检测与自动控制系统、自动检测与自动控制系统、自动检测与自动控制系

8、统石油、化工、电力、钢铁、机械等加工工业石油、化工、电力、钢铁、机械等加工工业石油、化工、电力、钢铁、机械等加工工业石油、化工、电力、钢铁、机械等加工工业计算机主机接口电力系统电信号出变送器例：电力系统发电机运行状态在线监测UTV1TATV2DL断路器复合功角仪交直流电压变送器同步电机励磁系统电流电压变送器励磁调节信号变送器复合功角外部连接关系图功率变送器交、直流电压变送器、频率变送器交流电流变送器负序电流变送器PQ交流电压变送器I隔离变1隔离变2动动动动画画画画按按按按扭扭扭扭自动检测系统实例自动检测系统实例自动检测系统实例自动检测系统实例2 2、汽车与传感器、汽车与传感器、汽车与传感器、汽

9、车与传感器传统：行驶速度、距离、发动机旋转速度、燃料剩余量传统：行驶速度、距离、发动机旋转速度、燃料剩余量传统：行驶速度、距离、发动机旋转速度、燃料剩余量传统：行驶速度、距离、发动机旋转速度、燃料剩余量安全：安全气囊系统、防盗装置、防滑控制系统、防抱安全：安全气囊系统、防盗装置、防滑控制系统、防抱安全：安全气囊系统、防盗装置、防滑控制系统、防抱安全：安全气囊系统、防盗装置、防滑控制系统、防抱 死装置、电子变速控制装置、汽车死装置、电子变速控制装置、汽车死装置、电子变速控制装置、汽车死装置、电子变速控制装置、汽车“黑匣子黑匣子黑匣子黑匣子”环保：排气循环装置、电子燃料喷射装置环保：排气循环装置、

10、电子燃料喷射装置环保：排气循环装置、电子燃料喷射装置环保：排气循环装置、电子燃料喷射装置动动画画按按扭扭动画按扭动画按扭动画按扭动画按扭3 3、传感器与家用电器、传感器与家用电器、传感器与家用电器、传感器与家用电器自动电饭锅、吸尘器、空调器、电子热水器、风干器、自动电饭锅、吸尘器、空调器、电子热水器、风干器、自动电饭锅、吸尘器、空调器、电子热水器、风干器、自动电饭锅、吸尘器、空调器、电子热水器、风干器、电熨斗、电风扇、洗衣机、洗碗机、照相机、电冰箱、电熨斗、电风扇、洗衣机、洗碗机、照相机、电冰箱、电熨斗、电风扇、洗衣机、洗碗机、照相机、电冰箱、电熨斗、电风扇、洗衣机、洗碗机、照相机、电冰箱、电

11、视机、录像机、家庭影院电视机、录像机、家庭影院电视机、录像机、家庭影院电视机、录像机、家庭影院n n 液化气烟雾报警器液化气烟雾报警器液化气烟雾报警器液化气烟雾报警器智能洗衣机智能洗衣机智能洗衣机智能洗衣机遥控器遥控器遥控器遥控器4 4、传感器在机器人上的应用、传感器在机器人上的应用、传感器在机器人上的应用、传感器在机器人上的应用单能机器人：生产用的自动机械式（加工、组装、检验）单能机器人：生产用的自动机械式（加工、组装、检验）单能机器人：生产用的自动机械式（加工、组装、检验）单能机器人：生产用的自动机械式（加工、组装、检验）检测臂的位置和角度传感器检测臂的位置和角度传感器检测臂的位置和角度传

12、感器检测臂的位置和角度传感器智能机器人：判断能力智能机器人：判断能力智能机器人：判断能力智能机器人：判断能力视觉传感器、触觉传感器视觉传感器、触觉传感器视觉传感器、触觉传感器视觉传感器、触觉传感器沈科研人员调试新型机器人视觉沈科研人员调试新型机器人视觉传感器传感器 具有自动回避障碍、寻找目标、上下楼梯、跨越障碍等功能。这种机器人将为我国在太空、海洋等未知环境下的探测勘察工作提供技术保障。作为“机器人技术国家工程研究中心”的中国科学院沈阳自动化研究所研发的形态功能各异的机器人如今已广泛应用于生产、生活等各个领域。沈阳科研人员沈阳科研人员调试新型机器人传调试新型机器人传感器感器 这个身形如蛇的机器

13、人长为144厘米，头部装有微型摄像机，可实时采集现场图像并用无线传输发回监控台。它具有三维空间运动能力，能在硬地面、沙地或软土上爬行，可跨越10厘米宽的坑沟，行走速度最快可达每秒0.4米，并可自动识别不同的环境。蛇形机器人可从事车底危险物品探查等工作。作为“机器人技术国家工程研究中心”的中国科学院沈阳 自动化研究所研发的形态功能各异的机器人如今已广泛应用于生产、生活等各个领域。机器人是一种具备一些与人或生物相似的智能能力的机器。机器人的智能能力体现在获取信息，加工信息、处理信息，做出相应的反映等方面。也就是说，我们把能感觉、会思考、能决策、会动作的系统或者机器称为智能机器人。能力风暴个人机器人

14、就属于智能机器人一类，它可以通过5种11个传感器获取不同的外界环境信息，然后通过微控制器68HC11芯片“思考、决策”，最后通过驱动直流电机、喇叭或LCD做出相应的反映。一、机器人的“视觉”系统了机器人靠它的“视觉”系统来识别外界的物体和光线，而它的“视觉”系统是由红外传感器和光敏传感器组成的，使用红外传感器和光敏传感器进行控制。二、机器人的“触觉”系统能力风暴个人机器人是带有“触觉”功能的智能机器人，它的“触觉”就像我们人利用肢体去获取外部环境信息一样，这是能力风暴个人机器人感知外界环境信息的一个重要方面。能力风暴个人机器人的“触觉”系统是由4只碰撞开关和一个碰撞环组成的。机器人通过“触觉”

15、系统获取外界环境信息的关键，是控制机器人的碰撞传感器。在碰撞环内侧装有4只碰撞开关。每当外界碰撞一次，相应的开关就闭合一次三、机器人的“听觉”系统麦克风作为机器人的声音传感器，获取外部的声音信息，目前能力风暴机器人能够识别的声音信号只是声强的信号。这是由于语音系统是一个高难度的技术，在能力风暴个人机器人中还没有得到应用。麦克风四、关于光电编码器能力风暴个人机器人还有两套特殊功能的传感器，这就是光电编码器，它是能够传递位置信息的传感器。5 5、传感器在医疗及人体医学上的应用、传感器在医疗及人体医学上的应用、传感器在医疗及人体医学上的应用、传感器在医疗及人体医学上的应用医用电子学医用电子学医用电子

16、学医用电子学医用传感器：人体内部温度、血液、医用传感器：人体内部温度、血液、医用传感器：人体内部温度、血液、医用传感器：人体内部温度、血液、呼吸流量、呼吸流量、呼吸流量、呼吸流量、肿瘤、心音、肿瘤、心音、肿瘤、心音、肿瘤、心音、腔内压力、心脑电波腔内压力、心脑电波腔内压力、心脑电波腔内压力、心脑电波6 6、传感器与航空及航天、传感器与航空及航天、传感器与航空及航天、传感器与航空及航天飞行器：控制在预定轨道上飞行器：控制在预定轨道上飞行器：控制在预定轨道上飞行器：控制在预定轨道上速度、加速度、飞行距离测量速度、加速度、飞行距离测量速度、加速度、飞行距离测量速度、加速度、飞行距离测量周围环境、内部设备监控、本身状态周围环境、内部设备监控、本身状态周围环境、内部设备监控、本身状态周围环境、内部设备监控、本身状态 哈尔滨49研究所科研人员研制了“神舟”五号载人太空船中多种传感器。分布于太空船的推进舱、轨道舱、返回舱三个舱段及四大系统中的上百只传感器，确保实时监测、控制太空船舱内的温度、湿度、压力等信息，并及时向指挥中心传送宇航员的呼吸、脉搏、体温等数据。7 7、传感器与环境保护、传感器与环境保