检测技术 教学课件 作者 卜云峰 主编 第十一章 数字式传感器.ppt

二、传光原理 图12-1　光纤导光原理示意图 三、光纤传感器的应用 三、光纤传感器的应用 图12-2　光纤型智能结构系统举例a) 传感器布局　b)组合式SMA致动器布局 第二节　其他新型传感器 一、非晶态合金传感器二、智能传感器简介三、新型传感器研发的重点领域 一、非晶态合金传感器 1.磁—机变换功能与传感器2. 磁—电变换功能与传感器 1.磁—机变换功能与传感器 磁致伸缩效应是用磁化使试件产生机械应变。铁基非晶态合金薄带具有高磁致伸缩特性，与光纤结合构成光纤Mach-Zehnder干涉型弱磁场传感器。除磁场检测外，可用非晶态合金磁致伸缩效应检测温度、距离和物位等物理量。 逆磁致伸缩效应是试件受机械应力后其磁化状态会发生变化。利用此效应可检测应力、应变、扭矩、冲击、声音、压力和振动等。 2. 磁—电变换功能与传感器 非晶态合金的磁—电变换功能，主要指利用非晶态合金的物理效应将磁场参数变化转换成电量的功能。主要物理效应有电磁感应、霍尔效应和磁阻效应等。 二、智能传感器简介 1.智能传感器的基本组成2.智能传感器实例 1.智能传感器的基本组成 图12-3　智能传感器a)组成框图　b)集成一体化的智能传感器 2.智能传感器实例 图12-4　DSTJ-3000型智能压力传感器硬件结构图 三、新型传感器研发的重点领域 1. 基于MEMS技术的新型传感器2. 生物、医学研究急需的新型传感器3. 新型环保化学传感器4. 工业过程控制和汽车传感器 1. 基于MEMS技术的新型传感器 微传感器 (尺寸从几微米到几毫米的传感器总称)特别是以MEMS(微电子机械系统)技术为基础的传感器已逐步实用化，这是今后发展的重点之一。 2. 生物、医学研究急需的新型传感器 21世纪是生命科学世纪，特别是人类基因组计划的研究大大促进了对生物学、医学、卫生、食物等学科研究以及现代科学仪器制造所急需的各种新型传感器的研究开发。不仅要求多种生物量传感器如：酶、免疫、微生物、细胞、DNA、RNA、蛋白质、嗅觉、味觉和体液组份等传感器，也需要诸如：血压、血流量、脉搏等生理量传感器的出现和实用化；还要进一步实现这些功能的集成化、微型化、研制出“Lab-onChip”微分析芯片，使许多不连续的分析过程连续化、自动化，完成实时、在位分析，实现高效率、快速度、少耗样、低成本、无污染、大批量生产的目标。 3. 新型环保化学传感器 保护环境和生态平衡是目前我国的重点任务之一，实现这一目标必须对江河湖海进行水质检测，这就需要测量污水的流量、自动比例采样、pH、电导、浊度、COD、BOD、TP、TN、矿物油、氰化物、氨氮、总氮、总磷以及金属离子浓度特别是重金属离子浓度等，而这些参量检测的多数传感器我们尚不能实用化，甚至尚未研制。 大气监测是环保重要方面，主要监测内容有：风向、风速、温度、湿度、工业粉尘、烟尘、烟气、SO2、NO、O3、CO等，这些传感器中大多数亟待开发。 4. 工业过程控制和汽车传感器 我国工业过程控制技术水平还很低，汽车工业也正在迅速发展，为适应这一形势，重点开发新型压力、温度、流量、位移等传感器，尽快为汽车工业解决电喷系统、空调排污系统和自动驾驶系统所需的传感器都是十分迫切的任务。 我国的汽车工业发展加快，估计2010年将达600万辆的生产能力，若每辆车用10只传感器，将需6000万套传感器及其配套变送器和仪表。 第十三章　传感器的标定与校准 第一节　静 态 标 定第二节　动 态 标 定第三节　传感器的校准 第一节　静 态 标 定 1)将传感器全量程(测量范围)分成若干等间距点。2)根据传感器量程分点情况，由小到大按等间距递增方式输入相应的标准量，并记录与各输入值相对应的输出值。3)将输入值由大到小一点一点的递减，同时记录与各输入值相对应的输出值。4)按2)、3)所说的过程，对传感器进行正、反行程往复循环多次测试，将得到的输出/输入测试数据用表格列出或绘制成曲线。5)对测试数据进行必要的处理，根据处理结果就可以确定传感器的线性度、灵敏度、滞后和重复性等静态特性指标。 图13-1　活塞压力计示意图1—加压泵　2—通油管　3—传压油　4—托盘5—砝码　6—贮油杯　7—阀门控制手柄8—标准压力表　9—被校压力传感器10—传感器引线 表13-1　静态标定测量数据 表13-2　标定数据处理中间结果 第二节　动 态 标 定 评价和标定传感器的动态特性可以从时域和频域两个方面采用瞬态响应法和频率响应法进行。由于输入信号的时间函数形式是多种多样的，在时域内研究传感器的响应特性时，只能研究几种特定的输入时间函数如阶跃函数、脉冲函数和斜坡函数等的响应特性。在频域内研究动态特性一般采用正弦函数得到频率响应特性。 在对传感器进行动态特性的分析