传感器与检测技术概念WL

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1、传感器与检测技术温利15092221382wenliwlj@163.com课程基本情况学时：48理论学时：32实验学时：16（共8个实验）成绩评定方法：期末考试成绩：70%考勤成绩：10%平日成绩：20%（包括实验、课堂提问、作业、小测验）实验成绩：操作50%、实验报告50%不参加实验：零分第0章传感器与检测技术概念0.1传感器的组成与分类0.2传感器的作用与地位0.3传感器技术的发展动向0.4检测技术的定义0.5检测技术的作用本章要点“没有传感器就没有现代科学技术”的观点已为全世界所公认。以传感器为核心的测试系统就像神经和感官一样，源源不断地向人类提供宏观世

2、界与微观世界的种种信息，成为人们认识自然、改造自然的有利工具。MendelyeevDmitryIvanovich科学仅仅是在人们懂得了测量才开始的。——门捷列夫0.1传感器的组成与分类传感器的定义我国制定的“传感器通用术语”国家标准(GB7665-87)对传感器的定义是:“能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置”。含义：传感器通常由敏感元件和转换元件组成，不仅能感受被测量的信息，还能检测出感受到的信息；能按一定规律将被测量转换成电信号等输出形式，以满足信息传输、处理、存储、显示、记录、控制等需要；传感器的输出与输入之间存在确定的关系，能

3、达到一定的测量精度、线性度、灵敏度等指标。图0-1传感器的组成信号调节转换电路：能把传感元件输出的电信号转换为便于传输、显示、记录、处理、控制的有用电信号的电路。常用的有电桥、放大器、变阻器、振荡器等。敏感元件转换

4、元件转换电路被测量电量质量块m弹簧k转换电路加速度电量a力位移要测量直线运动的汽车的加速度（规定的被测量），可以设计一个简单的实验装置。敏感元件转换元件+—转换电路输出敏感元件转换元件压力传感器示例传感器的分类1.按输入量分类:位移传感器、速度传感器、温度传感器、压力传感器等2.按工作原理分类:电阻式、电容式、电感式、压电式、热电式等3.按输出信号

5、分类:模拟式传感器、数字式传感器4.按构成原理分类物性型：依靠敏感元件本身的物理性质的变化实现信号变换。如水银温度计、压电式传感器等。结构型：依靠传感器结构参量的变化实现信号转换。如电容式、电感式传感器等。5.按能量变换关系分类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。如热电偶温度计、弹性压力计、压电式传感器。能量转换型传感器存在负载效应。能量控制型由外部辅助能量使其工作，并由被测量控制外部供给能量的变化。如电桥式电阻应变计等。0.2传感器的作用与地位传感器处于测试系统的最前端，其性能将直接影响着整个测试系统的工作质量。传感器是感知、获取与检测信息

6、的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息，都要通过传感器获取并转换为容易传输与处理的电信号。20世纪80年代以来，世界各国都将传感器技术列为重点发展的高技术，并得到长足的发展。0.3传感器技术的发展动向开展基础研究，发现新现象，开发传感器的新材料和新工艺；实现传感器的集成化与智能化。发现新现象开发新材料采用微细加工技术研究多功能集成传感器智能化传感器新一代航天传感器研究仿生传感器研究传感器的工作机理是基于各种效应和定律，由此启发人们进一步探索具有新效应的敏感功能材料，并以此研制出具有新原理的新型物性型传感器件。〔高温超导磁传感器〕结构型传感器，一般说它

7、的结构复杂，体积偏大，价格偏高。物性型传感器大致与之相反，具有不少诱人的优点，加之过去发展也不够。世界各国都在物性型传感器方面加强研究，是成为一个值得注意的发展动向。发现新现象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，从而设计制造出用于各种传感器的功能材料。开发新材料（1）半导体敏感材料（2）陶瓷材料（3）磁性材料（4）智能材料半导体氧化物可以制造各种气体传感器；陶瓷传感器工作温度远高于半导体；光导纤维的应用是传感器材料的重大突破，用它研制的传感器与传统的相比有突出的特点；有机材料作为传感器材料的研究，引起

8、国内外学者的极大兴趣。新型传感器的发展，离不开新工艺的采用。新工艺的含义范围很广，这里主要指与发展新型传感器联系特别密切的微细加工技术（微机械加工技术），是近年来随着集成电路工艺发展起来的，它是离子束、电子束、分子束、激光束和化学刻蚀等用于微电子加工的技术，目前已越来越多地用于传感器领域。新工艺的采用利用半导体技术制造出压阻式传感器；利用薄膜工艺制造出快速响应的气敏、湿敏传感器；日本公司利用各向异性腐蚀技术进行高精度三维加工，在硅片上构成孔、沟、棱锥、半球等结构，制作出全硅谐振式压力传感器。集成化、多功能化同一功能的多元件并列化，即将同一类型的单个传感元件

9、用集成工艺在同一平面上排列起来，如CC