0检测与传讲义感技术绪论 PPT课件

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第一章 第一节
绪论
传感器的定义和组成
传感器的定义：能感受或响应规定的被测量并按照一定规律转换成可用信号输出的器件或装置。 传感器的典 型结构如图 1-1 所示。
图 1-1 传感器的典型结构
医用传感器（medical sensors）感知非电量的生物信息并将其转换成电学量的器件或装置。
第二节
传感器的作用
医用传感器作为拾取生命体征信息的“感官” ，延伸了医生的感觉器官，把定性的感觉扩展为定量的检测， 是医用仪器、设备的关键器件。常用的生物信号检测类仪器结构框图如图 1-2 所示。
图 1-2 检测类仪器结构框图
传感器将微弱的生物信号转化成微弱的电信号，再经过放大后进行 A/D 转换，将模拟信号转换成数字信号 输人计算机。在计算机中可以进行分析、计算以及各种处理，然后输出到显示器、打印机等输出设备。 一种新的传感器可以引领一类医用仪器设备的发展， 甚至带来根本性的变革。 由于精密光电传感器和电生化 传感器技术的发展，使原来必须到医院检测的血糖可以自己在家里完成， 从而导致微型快速血糖仪在糖尿病患者 家庭的普及和在医院的广泛应用。
医用传感器应具有以下特性：
（1） （2） （3） （4） （5） （6） 足够高的灵敏度。能够检测出微弱的生物信号。 尽可能高的信噪比。以便在干扰和噪声背景中提取有用的信息。 良好的精确性。以保证检测出的信息准确、可靠。 足够快的响应速度。能够跟随生物体信息量的变化。 良好的稳定性。保持长时间检测漂移很小，输出稳定。 较好的互换性，调试、维修方便。
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医用传感器的主要用途有：
1．提供信息 如心音、血压、脉搏、体温、血流等，作为重要的生理参数供临床诊断和基础研究用。 2．监护 长时间连续检测某些生理参数，监视其是否超出正常范围，以便随时掌握患者的状况，出现异常 及时报警。 3．生化检验 利用传感器的分子识别能力，检测各种体液、溶液中的成分和含量。 4．自动控制 根据传感器提供的生理信息，调节执行机构做出反应，实现自动控制。例如：注射泵根据流 量传感器的信息调节推进量，实现单位时间注射量的自动控制。 5．参与治疗 医用电极经常既用于检测信号，又用于实施治疗。例如：按需型体内起搏器的电极既作为自 主心电的检测电极，又作为无自主心电时起搏器发放脉冲的刺激电极，此时所起的就是治疗作用。

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第1章 绪 论 1.3.1什么是传感器?
光电传感与检测技 术
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第1章 绪 论
光电传感与检测技 术
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第1章 绪 论
光电传感与检测技 术
车胎压力监测 编辑ppt
第1章 绪 论
光电传感与检测技 术
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第1章 绪 论 1.3.1什么是传感器
光电传感与检测技 术
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第1章 绪 论 1.1 课程内涵
光电传感与检测技 术
光电传感与检测技术是光学与电子学相结合而产生的一门新兴检测技术, 它主要利用光电传感器将光学信号变换成电学信号,并采用电路放大和滤波 处理等电子技术对变换后的电信号进行检测，然后用电子学、信息论、计算 机等方法进行分析并进一步传递、储存、控制和显示。
• 如果用机器完成这一过程，计算机相当人的大脑，执行机 构相当人的肌体，传感器相当于人的五官和皮肤。
• 传感器好比人体感官的延长，有人又称“电五官”。
外
感官
大脑
肌体
界
信
息
传感器
计算机
执行机构
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第1章 绪 论 1.3.1什么是传感器
光电传感与检测技 术
➢ 从广义的角度来说，感知信号检出器件和信号处理部分总称 为传感器。
外光电传感器: 光电管、光电倍增管、 像增强器…
热传感器
热释电传感器、 热电堆光传感器、 辐射热计传感器…
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第1章 绪 论
光电传感与检测技 术
(2)按照光电传感器输出信号的性质分类:
★光纤传感器、
★光栅传感器、
★光电式传感器、
★模拟光学传感器、

例2. 进行精神疾病的流行病学调查使用问卷调查中可能 的偏倚： 精神疾病调查与其他一般调查不同的地方: a. 精神疾病患病率低(<1%),丢失一个病人,对结果的影 响将远大于患病率高的丢失一个病人对结果的影响; b. 精神病人,尤其是严重的病人,由于难以与调查者进 行交流,容易丢失.
因此如果说,在一般的调查中,保持85%的应答率可以的话, 那么在精神疾病的调查中,必须保证100%的调查应答 率,尤其是不能丢失一个在抽样框中的精神病人。
总体? 研究那些环节可能造成样本不能代表总体.
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2. 怎么调查？ 3. 怎么分析？ 4. 怎么下结论？
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现场调查的几个主要步骤
调查设计 数据收集 数据分析
报告撰写
决策建议
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MAJOR PROCEDURES FOR POLICY STUDY
Policy needs Objectives
Data requirement
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实验研究/现场调查的目的： 样本 —— 总体（即通过样本来推断总 体）。 三个方面： 1. 总体水平 2. 作比较 3. 找关系
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因此 产生了以下的几个主要问题： 1. 怎么通过样本来推断总体？ 1) 怎样使得样本能够代表总体？ 2) 怎样保证得到的资料能代表样本？ ——》怎样避免样本不能用来推断总体？ ——》在什么情况下样本的统计量不能代表
。。。 63
865 17506 2769.5 8679.8 310767
3.58
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107
534
115.8 5395.8
13900 2.58
11
414 3638
327.1 7796.8
66169 8.49
合计

北京理工大学机电学院
第一章 绪 论
定义：以确定被测对象的属性和量值为目的的全部操作
被测对象：宇宙万物（固液气体、动物、植物、天体 ……） 被测信息：物理量（光、电、力、热、磁、声、…） 化学量（PH、成份、…） 生物量（酶、葡萄糖、…） … …
全部操作：检测器具：传感器、检测仪器、 检测装置、检测系统 检测过程：信号采集、信号处理、 信号显示、信号输出
传感器输入量x输出量y北京理工大学机电学院第一章智能化检测的标志之一主动探索与信息反馈自适应能力改变传感器的工作温度传感器的灵敏度被测对象传感器信息处理检测结果自学习能力神经网络模拟某种非线性映射信号特征辨析通过学习不断调整连接强度问题最优解调整对象的位置姿态使检测结果具有确定性北京理工大学机电学院第一章微型化北京理工大学机电学院第一章振动网络传感器嵌入式计算机智能压力网络传感器智能倾角rs232传感器ic总线数字温度传感器北京理工大学机电学院第一章智能化测试仪器北京理工大学机电学院第一章虚拟化测试仪器北京理工大学机电学院第一章北京理工大学机电学院第一章微机械机器人诊断治疗药丸微型飞行器mav北京理工大学机电学院第一章微型火箭北京理工大学机电学院第一章机器苍蝇仿人形机器人北京理工大学机电学院第一章
它 《动态测试》、《信号与系统》等
前修课程 《工程数学》、《大学物理》、 《电工电子学》、《微机原理》等
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第一章 绪 论
注 意 事 项
课堂讲授为主，自学为辅，注重理解，结合实验。 充分利用课堂时间！！！ 力争课堂内容当堂解决，切忌期末积压！！！ 期末考试 + 平时课堂测验 + 实验报告 80% 10% 10%
北京理工大学机电学院
第一章 绪 论

安全防护――防盗、防火、防燃气泄露、 CCD（电子眼）监视器、烟雾传感器、气体 传感器、红外传感器、玻璃破碎传感器；
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楼宇自动控制系统
自动识别――门禁管理系统、感应式IC卡 识别、指纹识别；
远程抄收与管理系统――水、电、气、热 量通过传感器设置远程自动化抄表；
巡更系统――保安管理。
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汽车与传感器
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汽车与传感器
传统： 行驶速度、距离、发动机旋转速度、燃料剩余量 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“黑匣子”
环保：排气循环装置、电子燃料喷射装置
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参考文献：
1. “汽车安全保障传感器市场”，《传感器世界》， 2001年1期
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本节主要内容
第1章 传感器与检测技术概论 1.1．传感器的分类及组成 1.2．传感器的基本特性 1.3．检测技术的基础知识
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绪论
检测（Detection）定义： 利用各种物理、化学效应，选择合 适的方法与装置，将生产、科研、生活 等各方面的有关信息通过检查与测量的 方法，赋予定性或定量结果的过程称为 检测技术。
摄像机
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2. 传感器
传感器的定义是：能感受规定的被测量并 按照一定的规律转换成可用输出信号的器件 或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。
敏感元件是指传感器中能直接感受或响应 被测量的部分；
转换元件是指传感器中能将敏感元件感受 或响应的被测量转换成适于传输或测量的电 信号的部分。

传感器的分类及对它的一般要求
传感器的分类
1. 按传感器的工作机理：物理型，化学型、生物型等； 2. 按构成原理：结构型与物性型两大类； 结构型：依靠传感器结构参数的变化实现信号转变，如：电容 式压力传感器 物性型：依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变 换。如：水银温度计
3. 根据传感器的能量转换情况：能量控制型和能量转换型两大类； 能量转换型：直接由被测对象输入能量使其工作。如：热电偶 温度计。
课程教材和参考书
教材： 唐文彦主编《传感器》第四版 机械工业出版社 参考书： 1. 强锡富主编《传感器》第三版 机械工业出版社 ，2002 2. 余瑞芬主编.传感器原理.北京:航空工业出版社,1995 3. 王化祥，张淑英编著.传感器原理及应用.天津大学出版社，1999 4. 刘迎春，叶湘滨编著.传感器原理设计与应用，国防科技大学出版 社，1997
包含的意思：
1. 传感器是测量装置，能完成检测任务；
2. 他的输入时某一种被测量，可能是物理量，也可能是化学量、 生物量等。 3. 他的输出量是某种物理量，这种量便于传输、转换、处理、 显示等等，这种量不一定是电量，还可以是气压、光强等物理 量，但主要是电物理量
2.组成：传感器一般由敏感元件、转换元件、基本转换电路 三部分组成，组成框图见图0-1.
发开新型传感器：利用物理现象、化学反应和 生物效应是各种传感器工作的基本原理，所以发现 新现象与新效应是研制新型传感器的重要基础，其 意义极为深远。例如日本夏普公司利用超导技术研 制成功高温超导 磁传感器，是传感器技术的重大突 破，其灵敏应比霍尔器件高，仅次于超导量子干涉器 件．而其制造工艺远比超导量子干涉器件简单，它可 用于磁成像技术，具有广泛推广价值。 开发新材料：传感器材料是传感器技术的重要基础，由于材料科学的进步．人们在制 造时，可任意控制它们的成分，从而可以设计制造用于各种传感器的功能材料。 采用新工艺：主要指微细加工技术，又称为微机械加工技术 集成化、多功能化与智能化： 传感器体积更小，功能更多，自动分析处理信号（数 据） 的能力更强。

0.2 现代检测系统的构成
3）数据采集系统
数据采集系统在检测系统中的主要作用是对信 号调理后的连续模拟信号进行离散化，并转换成与 模拟信号电压幅度相对应的一系列数值信息，同时 以一定的方式把这些转换数据及时传递给微处理器 或依次自动存储。数据采集系统通常以各类模/数 （A/D）转换器为核心，辅以模拟多路开关、采样/ 保持器、输入缓冲器和输出锁存器等。
0.1 传感器与检测技术的地位和作用
（1）测量与数据采集
（4）环境保护和资源探测
（2）检测和控制作用
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
传感器的作 用和功能
（5）诊断与监控作用
（3）人体状态检测
（6）辅助性的观测器
0.1 传感器与检测技术的地位和作用
传感器的应用非常广泛，其重要性也非常突出。在 “神舟”飞船上，装备着许许多多的检测与控制系统，传 感器测出飞船的飞行参数及发动机的工作状态等物理量， 传送给自动控制系统，并进行调节，使飞船按人们预设的 轨道运行。在机器制造业中，对于机床，以前往往只是对 一些静态参数进行测量，但现在还要对一些动态性能进行 测量，如切割状态下的动态稳定性和精度等，因此要利用 有关传感器测量刀架、机床等有关部位的振动、机械阻抗 等参数，检验其动态特性。
0.1 传感器与检测技术的地位和作用
在人类的各项生产活动和科学实验中有各种各 样的研究对象，若要从数量方面对它们进行研究和评 估，则要通过对代表其特性的物理量的检测来实现。 而检测就是利用各种物理效应，选择恰当的方法和装 置，将其中的有关特征信息通过各种测量方法赋予定 性与定量的过程。能够自动地完成整个检测过程的技 术称为自动检测技术。自动检测技术以信息的获取、 转换、显示和处理为主要研究内容，现已成为一门完 整的技术性学科。

地物的形状、大小、空间排列等特征 ，影响图像的分辨率和可识别性。
时间特征
地物随时间的变化，如季节变化、生 长周期等，有助于动态监测。
辐射特征
地物反射或发射的电磁波能量大小， 决定了图像的亮度。
遥感图像的解译方法
目视解译
通过观察遥感图像，结合专业知识和经验，识别和解 译地物。
计算机解译
利用计算机算法和人工智能技术，自动识别和解译遥 感图像。
现对目标物的识别、分类和监测。
遥感技术广泛应用于地理信息系统、环境监测、城市规划、农
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业管理等领域。
遥感的分类
按平台高度
可分为航天遥感、航空遥感和地面遥感。
按波段范围
可分为可见光遥感、红外遥感、微波遥感等。
按工作方式
可分为被动遥感、主动遥感等。
按应用领域
可分为气象遥感、地球资源遥感、军事遥感等。
随着高光谱、多光谱和超光谱技术的发展，遥感数据的分辨率 和精度得到了进一步提高，遥感技术的应用领域也更加广泛。
遥感技术的未来发展趋势
随着人工智能和机器学习技术的发展，遥感数 据的处理和分析将更加智能化和自动化。
遥感技术将与GIS、GPS等技术进一步融合，形成更 加综合的地球观测系统，为人类提供更加全面、准确
森林资源调查
总结词
遥感技术能够快速、准确地调查森林资源分布、面积和生长状况，为森林资源保护和管 理提供科学依据。
详细描述
通过卫星遥感影像，可以获取森林覆盖范围、树种组成、生长状况等信息，同时结合地 理信息系统技术，能够实现森林资源的动态监测和管理，为森林保护和可持续发展提供
支持。
水环境监测
总结词
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遥感图像的成像原理
电磁波与电磁波谱