《现代传感器》课件Lecture7

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现代传感器与检测技术课程设计PPT课件

现代传感器与检测技术课程设计PPT课件
电容式传感器是利用电容器电容的变化来检测物理量变化的传感器。其原理基于 电场特性,应用在位移、压力、液位等测量领域。优点是灵敏度高、动态响应快 ,缺点是易受外界电场干扰,稳定性较差。
电感式传感器
总结词
基础原理、应用领域、优缺点
详细描述
电感式传感器是利用电感器的电感变化来检测物理量变化的传感器。其原理基于电磁感应,应用在位 移、振动等测量领域。优点是测量范围宽、可靠性高,缺点是灵敏度较低,易受温度和外界磁场干扰 。
意义
强化理论知识与实际应用的结合,培 养创新思维和实践能力,为未来的学 习和工作奠定基础。
课程设计的任务和要求
01
任务:选择一个实际应用场景,设计并实现一个基于现代 传感器与检测技术的系统或装置,解决实际问题。
02
要求
03
深入理解现代传感器与检测技术的基本原理;
04
掌握相关软硬件工具的使用;
05
完成系统或装置的设计、制作和调试;
03 常用传感器介绍
电阻式传感器
总结词
基础原理、应用领域、优缺点
详细描述
电阻式传感器是利用电阻值的变化来检测物理量变化的传感器。其原理简单, 应用广泛,如压力、位移、应变等。优点是结构简单、成本低、可靠性高,缺 点是精度受限于电阻值的变化范围。
电容式传感器
总结词
基础原理、应用领域、优缺点
详细描述
06 课程设计总结与展望
课程设计的收获与不足
收获 深入理解了现代传感器与检测技术的基本原理和应用。
掌握了多种传感器和检测设备的操作技能。
课程设计的收获与不足
• 提高了解决实际问题的能力。
课程设计的收获与不足
不足
部分学生在实验环节中操作不够熟练,需要加强实践训练。

现代智能传感技术及应用ppt课件

现代智能传感技术及应用ppt课件

工业自动化领域应用
生产过程监控
利用压力、温度、流量等传感器,实 时监测生产过程中的各种参数,确保
产品质量和生产安全。
工业机器人
通过安装多种传感器,如距离传感器 、角度传感器等,实现机器人的自主
导航、避障和精准操作。
工业物联网
借助智能传感器对设备进行远程监控 和数据采集,实现工业设备的互联互
通和智能化管理。
04
加强国际合作与交流,提升我国智能传感 器产业的国际竞争力。
THANKS。
04
现代智能传感技术应用实例分 析
智能家居领域应用
1 2
智能照明
通过光线传感器和人体红外传感器,实现室内光 线的自动调节和人来灯亮、人走灯灭的智能化控 制。
智能安防
利用门窗磁传感器、红外幕帘传感器等,实时监 测家庭安全状况,并通过手机APP远程报警。
3
智能家电
结合温度传感器、湿度传感器等,实现家电设备 的自动调节和远程控制,提高家居舒适度和节能 效果。
市场机遇与挑战并存局面分析
物联网市场蓬勃发展
智能传感器作为物联网感知层的核心元器件,市场需求持续增长, 为智能传感器产业带来巨大机遇。
新能源汽车市场崛起
新能源汽车对智能传感器的需求日益旺盛,为智能传感器产业提供 了新的增长点。
国际竞争压力加剧
国际智能传感器技术竞争日益激烈,国内企业需要加强自主创新,提 高核心竞争力。
警和应急救援提供支持。
05
挑战与未来发展趋势预测
技术挑战及解决方案探讨
传感器小型化与集成化
提高传感器灵敏度、降低功耗、实现 微型化设计,同时解决集成化过程中
的信号干扰、热管理等问题。
传感器智能化

现代传感器介绍PPT课件

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现代传感器介绍
引言
• 传感器技术是仿生学的一部分,向大自然以及人类自身学习是仿生学永恒 的主题,也是仿生传感技术的发展方向。传感器技术正式问世是在 20 世 纪中期,其大体经历结构型传感器、固体传感器、智能传感器三个历程。 传感器作为各种信息的感知、采集、转换、传输和处理的功能器件,已经 成为各个应用领域中不可缺少的重要技术工具。传感器技术与通信技术和 计算机技术已成为现代信息技术的三大支柱,是信息产业的重要基础。
• 抗原或抗体一经固定于膜上,就形成具有识别免疫反 应强烈的分子功能性膜。如,抗原在乙酰纤维素膜上 进行固定化,由于蛋白质为双极性电解质,(正负电 极极性随PH值而变)所以抗原固定化膜具有表面电 荷。其膜电位随膜电荷要变化。故根据抗体膜电位的 变化,可测知抗体的附量。
3室注入含有 抗体的盐水
抗体与固定化抗原 膜上的抗原相结合
便携式超声波 探鱼器
2024/6/4
27
超声波测量液位和物位原理
在液罐上方安装空气传导型超声发射器和接收器,根据超声波 的往返时间,就可测得液体的液面。
多普勒效应
前进方向的 频率升高!
如果波源和观察者 之间有相对运动,那么 观察者接收到的频率和 波源的频率就不相同了, 这种现象叫做多普勒效 应。测出f 就可得到运 动速度。
传感器的能量转换过程
敏感元件
敏感元件
转换器件
电学量
转换电路
目录
• 一、光纤传感器 • 二、生物传感器 • 三、超声波传感器 • 四、红外线传感器
五、微波传感器 六、智能传感器 七、超导传感器
光纤传感器
• 光纤——光导纤维,是由石英、 玻璃、塑料等光折射率高的介 质材料制成的极细的纤维,是 一种理想的光传输线路。

现代传感器技术概述ppt课件

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现代传感器技术 概述
基本情况


课时:64学时,课堂56,实验8 教材: 传感器原理及应用,王雪文 张 志勇 ,北京航空航天大学出版 社 ,2004年03月 传感器原理、设计与应用 ,刘 迎春, 叶湘滨,国防科技大学出 版社,2002(第4版)
传感器概述
一、传感器的定义
二、传感器的分类
三、传感器基础知识 四、传感器的标定 五、现代传感器的发展


广义地可以把传感器归结为一种能感受外界信息 (力,热、声、光、磁、气体、化学、生物、湿度 等),并按一定的规律将其转换成易处理的电信号 的装置 根据中华人民共和国标准(GB7665-87),传感器 (Transducer/Sensor)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。通常传感器由敏感元件和转换元件组成,其 中敏感元件(sensing clement)是指传感器中能直 接感受被测量的部分,转换元件(Transduction element)是指传感器中能将敏感元件输出量转换 为适于传输和测量的电信号部分。
测量范围
每一个传感器都有一定的测量范围,如果
在超过了这个范围进行测量时,会带来很大 的测量误差,甚至于将其损坏。一般测量范 围确定在一定的线性区域或者保证一定寿命 的范围内。在实际应用时,所选择传感器的 测量范围应大于实际的测量范围,以保证测 量的准确性和延长传感器及其电路的寿命
迟滞
传感器静态特性(2)
动态输入信号
为了说明传感器的动态特性, 下面简要介绍动态 测温的问题。 在被测温度随时间变化或传感器 突然插入被测介质中以及传感器以扫描方式测量 某温度场的温度分布等情况下, 都存在动态测温 问题。如把一支热电偶从温度为t0℃环境中迅速 插入一个温度为t℃的恒温水槽中(插入时间忽 略不计), 这时热电偶测量的介质温度从t0突然 上升到t, 而热电偶反映出来的温度从t0℃变化到 t℃需要经历一段时间, 即有一段过渡过程, 如图 1 - 9 所示。热电偶反映出来的温度与介质温度 的差值就称为动态误差。

现代传感技术7讲选编

现代传感技术7讲选编

δl=4 µNma/Ed
光纤长度变化可通过干涉系统测量
相位变化△φ=
(4-40)
*加速度传感器灵敏度△φ/a = (4-41)
2.强度调制型光纤加速度传感器
在加速度作用下,板簧发生形变,根据书上 (4-42)到(4-49)公式,可以求得加速度a.
特点:灵敏度高;动态范围大;不易受震动 和电源波动的影响;体积小;结构简单.
由于原理是测光强,对光源有要求。
三、光纤加速度传感器
外界作用力作用在一定质量的物体上, 使物体产生一定量的位移、转角或其他 形式的几何形变。
有强度调制和相位调制型两种。
1.干涉型光纤加速度传感器
质量块质量m,以加速度 a对顺变柱施加一个轴向力
F=ma
(4-36)
顺变柱轴向应变
εi=4F/E πd2 ; 径向应变ε= µεi ; 光纤长度变化
I=I0cos[2(β- α) ] (4-31) 2 (β- α)=45°时,线性度最好. 应用:测温18~180℃;分辨率2℃. 说明:1) ¼波片调整测温范围.
2) 相干型光纤温度传感器精度高.
二、反射式光纤位移传感器
机械量中较容易测量的物理量。 分相干和非相干型(本例)
图b)中,tanθ=d/2b (4-32);若阶跃折射率 型光纤数值孔径为N,有:θ=arcsinN
从光棱镜透射的光强为I0,透射的偏振光经 一系列光学元件后原路返回,若光矢量被 旋转了α角,则返回透过分光棱镜的光强:
I=I0cos α 2.石英晶体
(4-27)可以分解为左、右 旋圆偏振光 (折射率分别为nL、nR)
旋转角度α =( nR-nL )π d/λ (4-28)
3. 1/4波片

现代传感器技术概述81页PPT

现代传感器技术概述81页PPT
33、如果惧怕前面跌宕的山岩,生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ,睁大 眼睛, 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ,心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的,也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ,也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
现代传感器技术概述
31、别人笑我太疯癫,我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣,抱怨者 的牢骚 ,这是 羊群中 的瘟疫 ,我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望, 辛勤耕 耘,忍 受苦楚 。我一 试再试 ,争取 每天的 成功, 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ,我继 财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路,那么,任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远,吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应,言行相称。——韩非

现代检测技术传感器特征PPT课件

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称“线性度”,通常用相对误差表示其大小,即相对应的最
大偏L差max
与满量y程FS ( )输出比值的百分数(%)来表示:
eL
Lmax yFS
100%
(3-3)
式中, 为非线性误差(线性度);m 为输出平均值与基准拟
合直线的最大偏差;eL 为满量程输出的平均值。
第22页/共37页
3.2 传感器的基本特性
第13页/共37页
3.2 传感器的基本特性
这种多项式代数方程可能有多种情况:
理想线性,在这种情况下,a0 a2 a3 an ,0 因此得
到:y a1 x因为直线上任何点的斜率都相等,所以传感器
的灵敏度为
a1
y x
k
常数
在坐标原点附近相当范围内输出—输入特性基本呈线性。在
这种情况下,(3-1)中除线性项外只存在奇次非线性项,即:
分辨率与分辨力都是用来表示仪表或装置能够检测被测量 的最小量值的性能指标。
前者是以最大量程的百分数来表示,是一个无量纲的比率 的量。
后者是以最小量程的单位值来表示,是一个有量纲的量值。
第21页/共37页
3.2 传感器的基本特性
线性度 eL
对于实际的传感器测出的输出—输入校准(标定)曲线与其
理论拟合直线之间的偏差就称为该传感器的“非线性”,或
第8页/共37页
3.1传感器的定义及分类
➢按输出信号的性质 根据输出信号的性质可分为模拟式传感器和数字式传感器。 即模拟式传感器输出连续变化的模拟信号,数字式传感器输出数
字信号。 ➢按输入物理量
根据输入物理量可分为位移传感器、压力传感器、速度传感器、 温度传感器及流量传感器等。 ➢按工作原理
根据工作原理可分为电阻式、电感式、电容式及光电式等。
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Department of Optical Engineering
Zhejiang University
Other traditional techniques
Bimetal
based on thermal expansion very popular even today. switches are fairly inexpensive, can operate reliably for many cycles, may still be the correct choice for temperature
sensing applications.
Shortcomings
not accurate enough, not allow operation over a broad temperature
range.
Department of Optical Engineering
Zhejiang University
The thermal expansion coeffiecient of fused quartz is about 150x smaller than that of mercury, so this approximation is roughly valid.
the mercury in the column expands linearly with temperature.
Department of Optical Engineering
Zhejiang University
Resistance Thermometry
Platinum wires are commonly used for resistance thermometry.
though expensive, it is favored for these applications for several very good reasons:
Emitting signal : Esin(2ft); Received signal Esin(2ft+), with =2f*2d/c By mixing r(t) by
phas(t)=sin(2ft) (In phase) and by quad(t)=cos(2ft) (in Quadrature) we get : Vi (t)= r(t).phas(t) = (1/2)E{ cos() - cos(2ft +)} Vq(t) = r(t).quud(t) = (1/2)E{ sin() + sin(2ft +)}
For narrower temperature ranges, what can
we use?
Department of Optical Engineering
Zhejiang University
Thermistors and the Steinhart-Hart Equation
NTC thermister
Modern Sensors Lecture 7
X. Wu
Department of Optical Engineering
Zhejiang University
A Review of Lecture 6
Diaphragm deformation equations
Linear limit:
center deflection < 5X thickness Corrugated diaphragm ~10X thickness
If we want 1 mm/K at room temperature, and we have a reservoir volume of 0.1 cm3, we need a 660m column:
the sensitivity depends very strongly on the diameter of the column.
Department of Optical Engineering
Zhejiang University
Basic Intent
Overview basic techniques for sensing temperature
Study some product examples Some techniques for the measurement of
Other traditional techniques
Thermocouple
A metal wire ~ a vessel contains electrons
Heating one end of the wire:
the effect of heat is to increase the average velocity of the electrons on the heated end of the wire
Department of Optical Engineering
Zhejiang University
Sensitivity and Resolution Concerns
thermal expansion coefficient (CTE) of mercury ~ 30 PPM/K
If we assume that dimensions of the container do not change appreciably
For measurements which require accuracy of +/- 10 K, and need to be carried out at temperatures near 1000K, thermocouples are definitely the way to go.
Signal not the same freq.-> zero Out-of-phase signal->zero
Department of Optical Engineering
Zhejiang University
Thermometers - traditional techniques
flow will be briefly highlighted
Department of Optical Engineering
Zhejiang University
Analog synchronous modulation/demodulation For example: Lasertreancghe nfinidqerue
Capacitive sensor or strain gauge Some silicon based example calculations carried
out,
An alternative technology: Kavlico sensor and learn as much as we can from the way it is designed, built, packaged, and priced.
reasonably large temperature coefficient,
not affected by most chemicals, mechanically stable
withstand very high temperatures,
few other metals offer such a favorable collection of long-term stability performance advantages.
The ratio at a specified temperature(T), of the rate of change of zero power resistance with temperature to the zero power resistance
The dc resistance value of a thermistor at a specified temperature with negligible electrical power to avoid self heating.
Zero Power Temperature Coefficient of Resistance (Alpha):
There are a number of wellknown historical technologies for the measurement of temperature. mercury thermometer, in which a reservoir of mercury is sealed in a glass container under vacuum. When the reservoir is heated, the mercury expands, rising through a long thin column, upon which a graded ruler has been etched. What sort of sensitivity can be expected for such a system?
Steinhart-Hart equation for thermistors
Department of Optical Engineering
Zhejiang University
Glossary of terms - Thermister
Zero-Power Resistance (Ro):
After low-pass filter:
I = (1/2)Ecos() , Q = (1/2)Esin() Or
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