传感器及其自动检测第7章

普通高等教育“十一五”国家级规划教材《传感器与自动检测技术》吴旗主编高等教育出版社HIGHEREDUCATIONPRESS第七章现代新型传感器1、集成传感器2、智能传感器3、光纤传感器本章学习的主要内容：普通高等教育“十一五”国家级规划教材《传感器与自动检测技术》吴旗主编高等教育出版社HIGHEREDUCATIONPRESS§7－1集成传感器一、大规模集成电路对传感器的影响1．传感器向固体化、半导体化和集成化方向发展2．传感器制造工艺的革新3．集成传感器的形成集成电路大规模化提出了集成化的要求提供了应用基础和技术基础。小结：普通高等教育“十一五”国家级规划教材《传感器与自动检测技术》吴旗主编高等教育出版社HIGHEREDUCATIONPRESS集成温度传感器外形图普通高等教育“十一五”国家级规划教材《传感器与自动检测技术》吴旗主编高等教育出版社HIGHEREDUCATIONPRESS二、集成传感器的特点成本低小型化改善性能提高可靠性增加接口灵活性ST的LIS202DL传感器普通高等教育“十一五”国家级规划教材《传感器与自动检测技术》吴旗主编高等教育出版社HIGHEREDUCATIONPRESS三、集成传感器1．各种调节电路和补偿电路与传感器集成2．信号放大电路和阻抗变换电路与传感器集成传感器与信号处理电路制作在同一芯片上或封装在同一管壳内－－集成传感器如，电源电压调整电路、温度补偿电路等等。把信号放大电路和阻抗变换电路与传感元件集成在一起，对于改善信号的信噪比，抑制外来干扰的影响有很大的好处。普通高等教育“十一五”国家级规划教材《传感器与自动检测技术》吴旗主编高等教育出版社HIGHEREDUCATIONPRESS3．信号数字化电路与传感器集成4．多传感器的集成5．信号发送和接收电路与传感器集成把模拟信号变换成数字信号也可以改善抗干扰能力。为了适应控制系统的要求，也常把传感器的输出变换成为开关二种状态的输出以实现控制。把多个功能不同的传感器集成在一起，可以同时进行多个参数的测量。把信号发送电路和传感器集成在一起可使测量系统的重量大大减轻、尺寸减小。普通高等教育“十一五”国家级规划教材《传感器与自动检测技术》吴旗主编高等教育出版社HIGHEREDUCATIONPRESS德国Lepton超精密激光厚度集成传感器普通高等教育“十一五”国家级规划教材《传感器与自动检测技术》吴旗主编高等教育出版社HIGHEREDUCATIONPRESS集成湿度传感器集成霍尔传感器普通高等教育“十一五”国家级规划教材《传感器与自动检测技术》吴旗主编高等教育出版社HIGHEREDUCATIONPRESS§7－2智能传感器一、智能传感器的定义及其功能定义：将传感器与微机组装在一块芯片上具有“感知”和“认知”被测量的功能把传感器技术和信息处理技术进行完美结合功能：提供更全面、真实的信息信号处理随机整定和自适应具有一定程度的存储、识别和自诊断内含特定算法并可根据需要进行改变普通高等教育“十一五”国家级规划教材《传感器与自动检测技术》吴旗主编高等教育出版社HIGHEREDUCATIONPRESS二、传感器智能化的技术途径1．信号处理装置集成化例如，各种生物传感器电针式生物医学传感器毫米波分光计普通高等教育“十一五”国家级规划教材《传感器与自动检测技术》吴旗主编高等教育出版社HIGHEREDUCATIONPRESS例如，多振动智能传感器2．基于新的检测原理和结构，实现信号处理的智能化D7F振动传感器三轴振动传感器普通高等教育“十一五”国家级规划教材《传感器与自动检测技术》吴旗主编高等教育出版社HIGHEREDUCATIONPRESS3．人工智能材料几种智能材料的功能特征和应用种类功能和效应主要材料智能元器件应用举例半导体陶瓷自诊断和自调节功能；热阻效应；PTC；NTCBaTiO3，(Ba、Sr)TiO3等；Mn，Ni，CoFe等过渡金属氧化物测温、控温开关、取代温控线路和保护线路自诊断和自修复功能；湿阻效应和电化学反应CuO/ZnO（p/n多孔陶瓷）；异质结界面电阻变化；水分子和污秽在高温上可自行分解快速检测环境湿度和CO泄漏，具有启动电压低（0.5V），灵敏度高，不需清洗，可连续重复使用（即自修复功能）合金自诊断和自调节功能；形状记忆效应Ni-Ti，Cu-Zn-Al，Fe-Ni-C,Fe-Ni-Co-Ti力致可逆马氏相变超弹性材料利用电致变色效应和光记忆效应作成敏感特性，在可自动启合式卫星天线、高压管道的自膨胀接口等方面有特殊应用普通高等教育“十一五”国家级规划教材《传感器与自动检测技术》吴旗主编高等教育出版社HIGHEREDUCATIONPRESS三、智能传感器精密智能压力变送器PPTA2彩色平板环保扫描仪普通高等教育“十一五”国家级规划教材《传感器与自动检测技术》吴旗主编高等教育出版社HIGHEREDUCATIONPRESS二维自适应图像智能传感器普通高等教育“十一五”国家级规划教材《传感器与自动检测技术》吴旗主编高等教育出版社HIGHEREDUCATIONPRESS三维多功能单片智能传感器普通高等教育“十一五”国家级规划教材《传感器与自动检测技术》吴旗主编高等教育出版社HIGHEREDUCATIONPRESSDickson(美国)温湿度记录仪普通高等教育“十一五”国家级规划教材《传感器与自动检测技术》吴旗主编高等教育出版社HIGHEREDUCATIONPRESS奥地利medel公司中耳植入振动声桥普通高等教育“十一五”国家级规划教材《传感器与自动检测技术》吴旗主编高等教育出版社HIGHEREDUCATIONPRESS四、智能传感器的发展前景1．传感器和微处理器结合，实现单片智能传感器3．利用生物工艺、纳米技术，研制分子和原子生物传感器2．微结构（智能结构）4．完善智能器件原理和智能材料的设计方法普通高等教育“十一五”国家级规划教材《传感器与自动检测技术》吴旗主编高等教育出版社HIGHEREDUCATIONPRESSABS的防侧翻稳定控制系统（RSC）ABS－ECU普通高等教育“十一五”国家级规划教材《传感器与自动检测技术》吴旗主编高等教育出版社HIGHEREDUCATIONPRESSABS的防侧翻稳定控制系统（RSC）普通高等教育“十一五”国家级规划教材《传感器与自动检测技术》吴旗主编高等教育出版社HIGHEREDUCATIONPRESS西门子智能视觉传感器普通高等教育“十一五”国家级规划教材《传感器与自动检测技术》吴旗主编高等教育出版社HIGHEREDUCATIONPRESS§7－3光纤传感器一、光纤的结构圆柱形结构：纤芯包层保护层光纤结构示意图普通高等教育“十一五”国家级规划教材《传感器与自动检测技术》吴旗主编高等教育出版社HIGHEREDUCATIONPRESS光纤放大传感器光纤传感器.光电眼普通高等教育“十一五”国家级规划教材《传感器与自动检测技术》吴旗主编高等教育出版社HIGHEREDUCATIONPRESS光纤中继转换器精密光纤偶合器普通高等教育“十一五”国家级规划教材《传感器与自动检测技术》吴旗主编高等教育出版社HIGHEREDUCATIONPRESS光纤装饰玩具普通高等教育“十一五”国家级规划教材《传感器与自动检测技术》吴旗主编高等教育出版社HIGHEREDUCATIONPRESS1.光纤传感器的原理二、光纤传感器的原理及分类光纤传感器以光学量转换为基础，以光信号为变换和传输的载体，利用光导纤维输送光信号。光纤传感器主要由光源、光导纤维(简称光纤)、光检测器和附加装置等组成。光纤进行光信息的传输,利用光学的全反射原理，让光在光纤的界面之间反复地发生全反射而进行传输。普通高等教育“十一五”国家级规划教材《传感器与自动检测技术》吴旗主编高等教育出版社HIGHEREDUCATIONPRESS（1）功能型：（2）传光型2.光纤传感器分类利用光纤本身的特性把光纤作为敏感元件，所以也称传感型光纤传感器，或全光纤传感器利用其他敏感元件来感受被测量变化一种光纤传感器，传光型光纤传感器则仅起传输光信号作用，所以也称为非功能型光纤传感器普通高等教育“十一五”国家级规划教材《传感器与自动检测技术》吴旗主编高等教育出版社HIGHEREDUCATIONPRESS三、光纤传感器的特点①不受电磁场的干扰②绝缘性能高③防爆性能好，耐腐蚀④导光性能好普通高等教育“十一五”国家级规划教材《传感器与自动检测技术》吴旗主编高等教育出版社HIGHEREDUCATIONPRESS四、光纤传感器的应用举例光纤压力传感器结构普通高等教育“十一五”国家级规划教材《传感器与自动检测技术》吴旗主编高等教育出版社HIGHEREDUCATIONPRESS四、光纤传感器的应用举例光纤压力传感器结构图◆应用离不开光的调制和解调两个环节◆光调制有强度调制、相位调制、频率调制及偏振调制等几种普通高等教育“十一五”国家级规划教材《传感器与自动检测技术》吴旗主编高等教育出版社HIGHEREDUCATIONPRESS光纤液位传感器