传感器分类 分类方法 说明 举例 按输入量分类 传感器以被测物理量分类，也即 位移传感器、速度传感器、温度传感 按用途分类，便于用户选择。 器、压力传感器等 第章传感器及选型 按工作原理分类 传感器以工作原理命名， 应变式、电容式、电感式、压电式、 (变换原理) 便于生产厂家专业生产。 热电式等 结构型 传感器依赖其结构参数变化实现 电容式传感器：利用电容极板间隙或 按物理现象分类 信息转换 面积的变化→△C (信号变换特征) 压电式传感器：压电效应，力→电荷 物性型 传感器依赖其敏感元件物理特性 的变化实现信息转换 热电偶：热电效应 能量 由外部供给传感器能量，而由被 电容传感器：需外部供电，使x(t) 控制型 测量来控制输出的能量 →C→电流或电压 按能量关系分类 能量 传感器直接将被测量的能量转换 温度计：吸收被测物的能量 转换型 为输出量的能量 磁电式：线圈切割磁力线→感应电势 模拟式 输出量为模拟量 按输出信号分类 数字式 输出量为数字量
传感器分类 第 分类方法 说 明 举 例 按输入量分类 传感器以被测物理量分类，也即 按用途分类 便于用户选择 位移传感器、速度传感器、温度传感 器 压力传感器等 第8 章 传 按用途分类，便于用户选择。 器、压力传感器等 按工作原理分类 （变换原理） 传感器以工作原理命名 传感器以工作原理命名， 便于生产厂家专业生产。 应变式、电容式、电感式、压电式、 传 热电式等 感 器 按物理现象分类 （信号变换特征） 结构型 传感器依赖其结构参数变化实现 信息转换 电容式传感器：利用电容极板间隙或 面积的变化→ ΔC 物性型 传感器依赖其敏感元件物理特性 的变化实现信息转换 压电式传感器：压电效应 压电式传感器：压电效应，力→电荷 器 热电偶：热电效应 及 选 的变化实现信息转换 热电偶：热电效应 按能量关系分类 能量 控制型 由外部供给传感器能量，而由被 测量来控制输出的能量 电容传感器：需外部供电，使x(t) →ΔC→电流或电压 能量 传感器直接将被测量的能量转换 温度计：吸收被测物的能量 选 型 能量 转换型 传感器直接将被测量的能量转换 为输出量的能量 温度计：吸收被测物的能量 磁电式：线圈切割磁力线→感应电势 按输出信号分类 模拟式 输出量为模拟量 输 信 分 数字式 输出量为数字量
机电产品结构方案开发过程（产品详细设计） 现代机器的骨架/运动系统 (三子系统论，核心组成) 位置传感器 (测量机器人的角位移和线位移) 速度与加速度传感器 徽分 的 位置信息 速度信息 加速度信息 积分 积分 陀螺（测运动物体角度、角速度、角加速度） 项目设计与制作指导 力和力矩传感器 (帮助机器人实现精确操作：确定物体是否抓紧、部件是否装配好等) 机器人 传感器 接近传感器 (探测一个物体是否接近另一个物体，利用磁感应、涡流、墨尔效应、光、超声波、电容、 电感等原理制成) 地磁场传感器 (获取绝对方向信息和相对角速度信息) 距离传感器 (获取外部环境深度信息、相对距高信息，可用来进行定位和避障等) 视觉传感器 (获取环境的图像信息) 接触和触觉传感器 (机器人与环境中的物体发生接触时给出接触信号) 《0 ut of control失控》，2004 德国《工业4.0》：软件的重要性（信息物理融合系统cyber-.physical systems),2013 机电一体化升级版 《第二次机器革命》：发达大脑(+强健灵巧肢体)，2014 虚+实（软+硬） 《中国制造2025》，2015 智能装备/机械/机器
现代机器的骨架 运动系统 机电产品结构方案开发过程 (产品详细设计 ) 现代机器的骨架/运动系统 （三子系统论，核心组成） 位置传感器（测量机器人的角位移和线位移） 项 陀螺速度与加速度传感器 位置信息 速度信息 加速度信息 微分积分 微分 项 积分 目设 计 机器人 陀螺（测量运动物体角度、角速度、角加速度） 计 力和力矩传感器（帮助机器人实现精确操作：确定物体是否抓紧、部件是否装配好等） 与 制 机器人 传感器 接近传感器（探测一个物体是否接近另一个物体，利用磁感应、涡流、霍尔效应、光、超声波、电容、 电感等原理制成） 制 地磁场传感器（获取绝对方向信息和相对角速度信息） 作 指 距离传感器（获取外部环境深度信息、相对距离信息，可用来进行定位和避障等） 导 视觉传感器（获取环境的图像信息） 接触和触觉传感器（机器人与环境中的物体发生接触时给出接触信号） 机电一体化升级版 虚 + 实（软 +硬） 智能装备/机械/机器 《Out of control失控》，2004 德国《工业4.0》：软件的重要性（信息物理融合系统cyber-physical systems）, 2013 《第二次机器革命》：发达大脑 （+ 强健灵巧肢体），2014 《中国制造2025》，2015
机电产品结构方案开发过程（产品详细设计） 现代机器的骨架/运动系统 (三子系统论，核心组成) 位置 电阻式电位器 传感器 与物理实验中使用的滑动电阻器原理相同： 结构简单、线性和稳定性好、灵敏度高，测量 范图小。 增量式编码器 可以检测运动的变化： 在开始工作时要进行复位： 项目设计与制作指导 编码器 单一码道无法确定运动方向。 机器人 绝对式编码器 每个位置对应唯一的编码信息。 传感器 基于磁效应的位移传感器 利用磁反射原理进行距离测量： 可以在比较恶劣的环境下可靠工作，因而在越来越多的设备 中获得应用。 微动开关 通过接触力使微小的开关打开或闭合产生信号，简单实用： 检测机器人关节是否达到极限位置、是否达到预定位置、机 2151705 器人是否触碰到外界物体等。 《0 it of control失控》，2004 德国《工业4.0》：软件的重要性（信息物理融合系统cyber-.physical systems),2013 机电一体化升级版 《第二次机器革命》：发达大脑(+强健灵巧肢体)，2014 虚+实（软+硬） 《中国制造2025》，2015 智能装备/机械/机器
现代机器的骨架 运动系统 机电产品结构方案开发过程 (产品详细设计 ) 现代机器的骨架/运动系统 （三子系统论，核心组成） 位置 电阻式电位器 项 传感器 与物理实验中使用的滑动电阻器原理相同； 结构简单、线性和稳定性较好、灵敏度高，测量 范围小。 增量式编码器 项 目设 计 机器人 编码器 可以检测运动的变化； 在开始工作时要进行复位； 单一码道无法确定运动方向。 计 绝对式编码器 与 制 机器人 传感器 基于磁效应的位移传感器 利用磁反射原理进行距离测量； 绝对式编码器 每个位置对应唯一的编码信息。 制 作 指 利用磁反射原理进行距离测量； 可以在比较恶劣的环境下可靠工作，因而在越来越多的设备 中获得应用。 微动开关 通过接触力使微小的开关打开或闭合产生信号 简单实用 指 导 通过接触力使微小的开关打开或闭合产生信号，简单实用； 检测机器人关节是否达到极限位置、是否达到预定位置、机 器人是否触碰到外界物体等。 机电一体化升级版 虚 + 实（软 +硬） 智能装备/机械/机器 《Out of control失控》，2004 德国《工业4.0》：软件的重要性（信息物理融合系统cyber-physical systems）, 2013 《第二次机器革命》：发达大脑 （+ 强健灵巧肢体），2014 《中国制造2025》，2015
机电产品结构方案开发过程（产品详细设计） 现代机器的骨架/运动系统 (三子系统论，核心组成) 测速发电机 输出与角速度成正比的模拟电压信号。 速度与 加速度 基于编码器的速度测量 利用单位时间的位移变化信息计算速度信息； 项目设计与制作指导 传感器 如果编码器转速很缨慢，速度测量将变得不准确。 机器人 多普勒效应测速系统 传感器 利用多普勒频移原理测速： 对于移动机器人，可以消除或减少车轮打滑、轮胎磨损或轮 胎内压力等因素导致的测量误差。 加速度传感器 散 由力或力矩的测量值计算得到加速度，常见的有电阻应变式、 压阻式、压电式等加速度传感器。 《0 ut of control失控》，2004 德国《工业4.0》：软件的重要性（信息物理融合系统cyber-.physical systems),2013 机电一体化升级版 《第二次机器革命》：发达大脑(+强健灵巧肢体)，2014 虚+实（软+硬） 《中国制造2025》，2015 智能装备/机械/机器
现代机器的骨架 运动系统 机电产品结构方案开发过程 (产品详细设计 ) 现代机器的骨架/运动系统 （三子系统论，核心组成） 测速发电机 项 速度与 加速度 输出与角速度成正比的模拟电压信号。 基于编码器的速度测量 项 目设 计 机器人 加速度 传感器 基于编码器的速度测量 利用单位时间的位移变化信息计算速度信息； 如果编码器转速很缓慢，速度测量将变得不准确。 多普勒效应测速系统 计 与 制 机器人 传感器 多普勒效应测速系统 利用多普勒频移原理测速； 对于移动机器人，可以消除或减少车轮打滑、轮胎磨损或轮 制 胎内压力等因素导致的测量误差。 作 指 加速度传感器 由力或力矩的测量值计算得到加速度，常见的有电阻应变式、 导 压阻式 压电式等加速度传感器 压阻式、压电式等加速度传感器。 机电一体化升级版 虚 + 实（软 +硬） 智能装备/机械/机器 《Out of control失控》，2004 德国《工业4.0》：软件的重要性（信息物理融合系统cyber-physical systems）, 2013 《第二次机器革命》：发达大脑 （+ 强健灵巧肢体），2014 《中国制造2025》，2015