现代传感器与智能仪器

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1、现代传感器与智能仪器（一）白秋果1一、传感器技术在信息系统中的作用和地位二、传感器的基本概念三、传感器技术的种类和应用四、传感器技术的发展趋势2一、传感器技术在信息系统中的作用和地位信息技术传感技术微电子技术通信技术计算机技术自动控制技术材料科学★信息技术3信息系统传感器通信系统计算机★信息系统的构成现代信息技术的三大支柱，构成信息系统的感官、神经和大脑，实现信息的获取、传递、转换、处理与控制。4二、传感器的基本概念★传感器：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。（GB/T7665-1987）★传感器基本组

2、成：敏感元件转换与测量元件辅助电源被测量输出信号5光纤光栅位移传感器光纤光栅温度传感器光纤光栅压力位移传感器6微差压传感器变送器无线传感器GSC200智能型速度传感器GPRP光纤光栅应变传7★传感器的基本特性：1、传感器的静态特性：衡量传感器的静态特性指标有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、分辨率和漂移等。2、传感器的动态特性：影响传感器的动态特性主要是传感器的固有因素，如温度传感器的热惯性等，动态特性还与传感器输入量的变化形式有关。8三、传感器技术的种类和应用★传感器的种类按使用的材料分类：半导体传感器、陶瓷传感器、复合材料传感器、金

3、属材料传感器、高分子材料传感器、超导材料传感器、光纤材料传感器、纳米材料传感器等。9按检测信息分类：温度、湿度、压力、位移、速度、光电传感器、红外、超声、射线、力敏、热敏、光敏、气敏、离子……按输出信号分类：模拟式传感器、数字式传感器按构成分类：结构型传感器、物性型传感器10按外界信息及变换效应分类：物理传感器、化学传感器、生物传感器按功能分类：单一功能、多功能、智能化、传感器网络按与被测量关系分类：接触式、非接触式11★传感器技术的应用传感器已经渗透的各个行业的各个角落。如：在航天、航空、兵器、船舶、交通、冶金、机械、电子、化工、

4、轻工、能源、环保、煤碳、石油、医疗卫生、生物工程、宇宙开发等领域以及农、林、牧、渔业，甚至人们日常生活的各个方面，几乎无处不使用传感器，无处不需要传感器技术。12▲在工业生产过程的测量与控制方面的应用对温度、压力、流量、液位和气体成分等参数进行检测．从而实现对工作状态的监控、设备诊断、传感器与微机、通讯等的结合渗透，使巧业监测自动化．更具有准确、效率高等优点。▲传感器在汽车电控系统中的应用▲在环境监测方面的应用13▲在现代医学领域的应用图像处理、临床化学检验、生命体征参数的监护监测、呼吸、神经、心血管疾病的诊断与治疗等方面▲在军事方

5、面的应用促进了武器、作战指挥、控制、监视和通信方面的智能化14▲在家用电器方面的应用▲在科学研究方面的应用▲在智能建筑领域中的应用15四、传感器技术的发展趋势1.基本趋势传感器正处于传统型向新型传感器转型的发展阶段。新型传感器的特点是微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化，它不仅促进传统产业的改造，而且可导致建立新型工业，是21世纪新的经济增长点。16新材料、新原理、新效应、新工艺、新方法将使传感器技术产生革命性的发展开发新材料、研究新工艺、利用新概念和新原理、新设计方法研究传感器的高精度、微型化、集成化、智能化、网络化、

6、以及多传感器的融合和集成。新型传感器微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化17新型材料的开发和利用将对传感器的发展带来新的变化，如：半导体材料、陶瓷材料，光导纤维、纳米材料、超导材料等利用新的效应开发新型传感器。一些新的物理效应、化学效应、生物效应等。利用这些新的效应可开发出相应的新型传感器，从而为提高传感器性能和拓展传感器的应用范围提供新的可能。183.新工艺、新技术的应用将对新型传感器带来革命性的发展。如微机电系统（MEMS）制造技术、计算机技术、信息处理技术、生物技术等的发展。192.传感器的微型化(Micro)微型

7、化是建立在微电子机械系统（MEMS）技术和计算机辅助设计（CAD）基础上的。MEMS是指可批量制作的集微型机构、微型传感器、微型执行器、微电信号处理和控制电路为一体的自动化、智能化微型器件或系统。20目前开发并进入实用阶段的微型传感器如位移、速度/加速度、压力、应力、应变、声、光、电、磁、热、PH值、离子浓度及生物分子浓度等。常用的MEMS主要有：微机械加工技术、硅基微加工技术（表面微加工技术和体微加工技术）、LIGA（X光深层光刻、微电铸和微复制技术）213．传感器的多维化多个传感器单元做在一起，就可以研究一维、二维以至三维空间的

8、测量。22(3)利用同一个传感器的不同效应可以获得不同的信息。4．传感器的多功能化(1)由若干种各不相同的敏感元件组成，可以用来同时测量多种参数。(2)容易对系统误差进行补偿和校正235.智能化(Smart)智能化传感器将数据的采集、