測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)課件

1、測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)任課教師：劉增華liuzenghua 67391720基礎(chǔ)樓605測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)課程內(nèi)容： 主要介紹工業(yè)自動(dòng)化、環(huán)境監(jiān)測(cè)、樓宇控制、交通等領(lǐng)域中常見(jiàn)物理量(應(yīng)變、位移、加速度、溫度、壓力等）的測(cè)量原理和信號(hào)分析方法。信號(hào)分析基礎(chǔ)測(cè)試系統(tǒng)特性信號(hào)調(diào)理電路數(shù)字信號(hào)處理 綜合訓(xùn)練主要內(nèi)容誤差與數(shù)據(jù)處理傳感器原理緒論測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)踐性強(qiáng)課程特點(diǎn)： 期望逐步解決側(cè)重課本教學(xué)中存在的一些問(wèn)題： 1.測(cè)試技術(shù)應(yīng)用、發(fā)展部分空洞； 2.傳感器部分沒(méi)有實(shí)物對(duì)象、枯燥無(wú)味； 3.信號(hào)分析理論部分深?yuàn)W、難懂。教學(xué)方法： 理論教學(xué)案例教學(xué) 三者結(jié)合實(shí)踐教學(xué)測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)第一章 緒論本章學(xué)習(xí)要求：1

2、.掌握傳感器及測(cè)試技術(shù)的基本概念2.了解傳感器及測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用情況 3.了解傳感器及測(cè)試技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài) 4.了解主要傳感器及測(cè)試儀器生產(chǎn)廠(chǎng)商 測(cè)試系統(tǒng)的基本概念測(cè)試技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用工程測(cè)試技術(shù)涉及的內(nèi)容測(cè)試系統(tǒng)的組成傳感器及測(cè)試技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)第一章 緒論被測(cè)對(duì)象：宇宙萬(wàn)物（固液氣體、動(dòng)物、植物、天體 ）傳感器、測(cè)試儀器、測(cè)試裝置、測(cè)試系統(tǒng)全部操作：測(cè)試過(guò)程：信號(hào)的采集、處理、顯示、輸出測(cè)試器具：被測(cè)信息：物理量（光、電、力、熱、磁、聲、）化學(xué)量（PH、成份）生物量（酶、葡萄糖、） 測(cè)試系統(tǒng)（測(cè)量系統(tǒng)/檢測(cè)系統(tǒng)）1.1 測(cè)試系統(tǒng)的基本概念 定義：確定被測(cè)對(duì)象的屬性和量值為

3、目的的全部操作測(cè)試系統(tǒng)概念（測(cè)量系統(tǒng)/檢測(cè)系統(tǒng)） 測(cè)試技術(shù)是實(shí)驗(yàn)科學(xué)的一部分，主要研究各種物理量的測(cè)試原理和信號(hào)分析處理方法。 測(cè)試技術(shù)是進(jìn)行各種科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究和生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)測(cè)量必不可少的手段，起著人類(lèi)感官的作用。 為提高測(cè)量精度和自動(dòng)化程度，以便于和其它環(huán)節(jié)一起構(gòu)成自動(dòng)化裝置，通常先將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為電量，再對(duì)電信號(hào)進(jìn)行處理和輸出。 簡(jiǎn)單的測(cè)試系統(tǒng)可以只有一個(gè)模塊，如玻璃管溫度計(jì)。它直接將被測(cè)溫度變化轉(zhuǎn)化為液面示值。沒(méi)有電量轉(zhuǎn)換和分析電路，很簡(jiǎn)單，但精度低，無(wú)法實(shí)現(xiàn)測(cè)量自動(dòng)化。 1.1 測(cè)試系統(tǒng)的基本概念 例：空調(diào)機(jī)測(cè)量控制室溫被測(cè)對(duì)象：被測(cè)信息：測(cè)試器具：操作過(guò)程：室內(nèi)空氣溫度溫度傳感器 -

4、 熱電阻、熱電偶空氣 熱敏電阻 電信號(hào) 處理 顯示1.1 測(cè)試系統(tǒng)的基本概念 工業(yè)生產(chǎn) 倍增器 科學(xué)研究 先行官 社 會(huì) 物化法官 軍 事 戰(zhàn)斗力1.2 測(cè)試技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位測(cè)試技術(shù)是帶動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的一個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域在美國(guó)：測(cè)試技術(shù)占4%，拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)66%1.2.1 工業(yè)生產(chǎn)倍增器測(cè)試系統(tǒng)的工程應(yīng)用 在工程領(lǐng)域，科學(xué)實(shí)驗(yàn)、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)監(jiān)督、質(zhì)量控制等，都離不開(kāi)測(cè)試技術(shù)。測(cè)試技術(shù)應(yīng)用涉及到航天、機(jī)械、電力、石化和海洋運(yùn)輸?shù)让恳粋€(gè)領(lǐng)域。 1.2.1 工業(yè)生產(chǎn)倍增器1)工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用 機(jī)械手、機(jī)器人中的傳感器 轉(zhuǎn)動(dòng)/移動(dòng)位置傳感器、力傳感器、視覺(jué)傳感器、聽(tīng)覺(jué)傳感器、接近距離傳感器、觸覺(jué)傳

5、感器、熱覺(jué)傳感器、嗅覺(jué)傳感器。 在各種自動(dòng)控制系統(tǒng)中，測(cè)試環(huán)節(jié)起著系統(tǒng)感官的作用，是其重要組成部分。密歇根大學(xué)的機(jī)械手裝配模型廣州中鳴數(shù)碼的機(jī)器狗1.2.1 工業(yè)生產(chǎn)倍增器 生產(chǎn)加工過(guò)程監(jiān)測(cè) 切削力傳感器，加工噪聲傳感器，超聲波測(cè)距傳感器、紅外接近開(kāi)關(guān)傳感器等。密歇根大學(xué)數(shù)字化工廠(chǎng)1.2.1 工業(yè)生產(chǎn)倍增器2) 流程工業(yè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控 在電力、冶金、石化、化工等流程工業(yè)中，生產(chǎn)線(xiàn)上設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)關(guān)系到整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)流程。通常建立24小時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。 石化企業(yè)輸油管道、儲(chǔ)油罐等壓力容器的破損和泄漏檢測(cè)。1.2.1 工業(yè)生產(chǎn)倍增器3) 產(chǎn)品質(zhì)量測(cè)量 在汽車(chē)、機(jī)床等設(shè)備，電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)等零部件出廠(chǎng)時(shí)，必

6、須對(duì)其性能質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量和出廠(chǎng)檢驗(yàn)。 圖示為汽車(chē)出廠(chǎng)檢驗(yàn)原理框圖，測(cè)量參數(shù)包括潤(rùn)滑油溫度、冷卻水溫度、燃油壓力及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等。通過(guò)對(duì)抽樣汽車(chē)的測(cè)試，工程師可以了解產(chǎn)品質(zhì)量。汽車(chē)扭距測(cè)量機(jī)床加工精度測(cè)量1.2.1 工業(yè)生產(chǎn)倍增器在線(xiàn)檢測(cè)：零件尺寸、產(chǎn)品缺陷、裝配定位 檢查軸承滾珠是否脫漏檢查容器內(nèi)的液位3) 產(chǎn)品質(zhì)量測(cè)量 1.2.1 工業(yè)生產(chǎn)倍增器4) PC機(jī)中的測(cè)試技術(shù)應(yīng)用鼠標(biāo):光電位移傳感器攝象頭:CCD傳感器聲位筆:超聲波傳感器麥克風(fēng):電容傳聲器聲卡:A/D卡 + D/A卡軟驅(qū):速度,位置伺服1.2.1 工業(yè)生產(chǎn)倍增器5) 測(cè)試技術(shù)在汽車(chē)中的應(yīng)用日新月異發(fā)動(dòng)機(jī)：向發(fā)動(dòng)機(jī)的電子控制單元（ECU

7、）提供發(fā)動(dòng)機(jī)的工 作狀況信息， 對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀況進(jìn)行精確控制。 溫度、壓力、位置、轉(zhuǎn)速、流量、氣體濃度和爆震傳 感器等。 汽車(chē)傳感器：汽車(chē)電子控制系統(tǒng)的信息源，關(guān)鍵部件，核心技 術(shù)內(nèi)容。普通轎車(chē)：約安裝幾十到近百只傳感器，豪華轎車(chē)：傳感器數(shù)量可多達(dá)二百余只。 底 盤(pán)：控制變速器系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)防 抱死系統(tǒng)等 車(chē)速、踏板、加速度、節(jié)氣門(mén)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫。車(chē) 身：提高汽車(chē)的安全性、可靠性和舒適性等 溫度、濕度、風(fēng)量、日照、加速度、車(chē)速、圖象等。 1.2.1 工業(yè)生產(chǎn)倍增器5) 測(cè)試技術(shù)在汽車(chē)中的應(yīng)用日新月異1.2.1 工業(yè)生產(chǎn)倍增器科學(xué)研究的先行官 諾貝爾獎(jiǎng)獲得者R. R. E

8、rnst說(shuō)“現(xiàn)代科學(xué)的進(jìn)步越來(lái)越依靠尖端儀器的發(fā)展”。 俄國(guó)化學(xué)家門(mén)捷列夫指出“科學(xué)是從測(cè)量開(kāi)始的”。 近80年來(lái)，與科學(xué)儀器密切相關(guān)的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者達(dá)38人。1.2.2 科學(xué)研究先行官測(cè)試技術(shù)在軍事上的應(yīng)用美軍研制的未來(lái)單兵作戰(zhàn)武器-OICW 夜視瞄準(zhǔn)機(jī)系統(tǒng)：非冷卻紅外傳感器技術(shù)激光測(cè)距儀：可精確地定位目標(biāo)。在發(fā)射20mm高爆彈時(shí)，激光測(cè)距儀可將目標(biāo)的距離信息自動(dòng)傳輸至高爆彈的爆炸引信，以精確地設(shè)定引爆時(shí)間。1.2.3 軍事戰(zhàn)斗力中國(guó)神舟七號(hào)飛船內(nèi)部結(jié)構(gòu) 1.2.3 軍事戰(zhàn)斗力嫦娥登月計(jì)劃物化法官 檢查產(chǎn)品質(zhì)量 監(jiān)測(cè)環(huán)境污染 識(shí)別指紋、假鈔 查服違禁藥物 偵破刑事案件教學(xué)實(shí)驗(yàn)氣象預(yù)報(bào)大地測(cè)繪

9、災(zāi)情預(yù)報(bào)交通指揮涵蓋 吃穿用、農(nóng)輕重、海陸空1.2.4 社會(huì)的物化法官測(cè)試技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用與日俱增 家用電器：數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)：自動(dòng)對(duì)焦-紅外測(cè)距傳感器數(shù)字體溫計(jì)：接觸式-熱敏電阻，非接觸式-紅外傳感器自動(dòng)感應(yīng)燈：亮度檢測(cè)-光敏電阻空調(diào)、冰箱、電飯煲：溫度檢測(cè)-熱敏電阻、熱電偶電話(huà)、麥克風(fēng)：話(huà)音轉(zhuǎn)換-駐極電容傳感器遙控接收：紅外檢測(cè)-光敏二極管、光敏三極管辦公商務(wù)：可視對(duì)講、可視電話(huà)：圖像獲取-面陣CCD掃描儀：文檔掃描-線(xiàn)陣CCD紅外傳輸數(shù)據(jù)：紅外檢測(cè)-光敏二極管、光敏三極管醫(yī)療衛(wèi)生：電子血壓計(jì)：血壓檢測(cè) - 壓力傳感器血糖測(cè)試儀、膽固醇檢測(cè)儀 - 離子傳感器1.2.4 社會(huì)的物化

10、法官樓宇控制與安全防護(hù) 為使建筑物成為安全、健康、舒適、溫馨的生活、工作環(huán)境，并能保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和管理的智能化。在樓宇中應(yīng)用了許多測(cè)試技術(shù)，如闖入監(jiān)測(cè)、空氣監(jiān)測(cè)、溫度監(jiān)測(cè)、電梯運(yùn)行狀況監(jiān)測(cè)等。 圖示為某公司樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)分為電源管理、安全監(jiān)測(cè)、照明控制、空調(diào)控制、停車(chē)管理、水/廢水管理和電梯監(jiān)控。煙霧傳感器亮度傳感器紅外人體探測(cè)器室內(nèi)恒溫器空氣質(zhì)量傳感器適度傳感器水壓傳感器1.2.4 社會(huì)的物化法官家庭與辦公自動(dòng)化 在家電產(chǎn)品和辦公自動(dòng)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，人們大量地應(yīng)用了傳感器和測(cè)試技術(shù)來(lái)提高產(chǎn)品性能和質(zhì)量。 全自動(dòng)洗衣機(jī)中的傳感器：衣物重量傳感器，衣質(zhì)傳感器，水溫傳感器，水質(zhì)傳感器，

11、透光率光電傳感器(洗凈度) ，液位傳感器，電阻傳感器(衣物烘干檢測(cè))。指紋傳感器透光率傳感器溫濕度傳感器溫度傳感器1.2.4 社會(huì)的物化法官其它應(yīng)用航天交通醫(yī)學(xué)農(nóng)業(yè)1.2.4 社會(huì)的物化法官1）熱工量： 溫度t（ 、K、 ） 壓力（壓強(qiáng)）p（Pa）、壓 差 p 、 真空度、流量q（m3）、流速 v（m/s）、 物位、液位 h（m）2）機(jī)械量： 直線(xiàn)位移x（m）、角位移、速度、加速度 a（ m/s2） 、 轉(zhuǎn)速 n（r/min）、應(yīng)變 （m/m ） 力矩 T（Nm）、 振動(dòng)、噪聲、質(zhì)量（重量）m（kg、t）3）幾何量 長(zhǎng)度、厚度、角度、直徑、間距、形狀、粗糙度、 硬度、 材料缺陷等。1.3工程測(cè)

12、試涉及的內(nèi)容4）物體的性質(zhì)和成分： 空氣的濕度（絕對(duì)、相對(duì)）、氣體的化學(xué)成分、 濃度、液體的粘度、濁度、透明度、物體的顏色5）狀態(tài)量： 工作機(jī)械的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（啟停等）、生產(chǎn)設(shè)備的異 常狀態(tài)（超溫、過(guò)載、泄漏、變形、磨損、堵塞 斷裂等）6) 電工量 （U、I、f、R、Z、E、B 在電工、電子等課 程中講授，大多數(shù)不屬于本課程的范圍。）1.3工程測(cè)試涉及的內(nèi)容 一般說(shuō)來(lái)，測(cè)試系統(tǒng)由傳感器、中間變換裝置和顯示記錄裝置三部分組成。 傳感器將被測(cè)物理量(如噪聲,溫度) 檢測(cè)出并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，中間變換裝置對(duì)接收到的電信號(hào)用硬件電路進(jìn)行分析處理或經(jīng)A/D變換后用軟件進(jìn)行信號(hào)分析，顯示記錄裝置則將測(cè)量結(jié)果顯示出

13、來(lái)，提供給觀(guān)察者或其它自動(dòng)控制裝置。 測(cè)試系統(tǒng)組成1.4 測(cè)試系統(tǒng)的組成信息轉(zhuǎn)換信息提取1.4 測(cè)試系統(tǒng)的組成國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB7665-87）中傳感器（Transducer/Sensor）的定義： 能夠感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。 傳感器是測(cè)量裝置，能完成檢測(cè)任務(wù)； 輸入量是某一被測(cè)量，可能是物理量，也可能是化學(xué)量、生物量等； 輸出量是某種物理量，便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理、顯示等，可以是氣、光、電物理量，主要是電物理量。傳感器名稱(chēng)：變送器、變換器、探測(cè)器、敏感元件、 換能器、一次儀表、探頭等傳感器功用：一感二傳, 即感受被測(cè)信息, 并傳送出去。1.5.1 傳感器的定

14、義輔助電源敏感元件轉(zhuǎn)換元件基本轉(zhuǎn)換電路被測(cè)量電量敏感元件是直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的某一物理量的元件。轉(zhuǎn)換元件：敏感元件的輸出就是它的輸入，它把輸入量轉(zhuǎn)換成電路參量?；巨D(zhuǎn)換電路：上述電路參數(shù)接入基本轉(zhuǎn)換電路（簡(jiǎn)稱(chēng)轉(zhuǎn)換電路），便可轉(zhuǎn)換成電量輸出。1.5.2 傳感器的組成 由于空間的限制或者其他原因,轉(zhuǎn)換電路常裝入電箱中。然而，因?yàn)椴簧賯鞲衅饕谕ㄟ^(guò)轉(zhuǎn)換電路后才能輸出電信號(hào)，從而決定了轉(zhuǎn)換電路是傳感器的組成環(huán)節(jié)之一。 最簡(jiǎn)單的傳感器由一個(gè)敏感元件(兼轉(zhuǎn)換元件)組成，它感受被測(cè)量時(shí)直接輸出電量，如熱電偶。有些傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，沒(méi)有轉(zhuǎn)換電路，如壓電式加速度傳感器，其中質(zhì)

15、量塊m是敏感元件，壓電片（塊）是轉(zhuǎn)換元件。有些傳感器，轉(zhuǎn)換元件不只一個(gè)，要經(jīng)過(guò)若干次轉(zhuǎn)換。 實(shí)際上，有些傳感器很簡(jiǎn)單，有些則較復(fù)雜，大多數(shù)是開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，也有些是帶反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。熱電偶?jí)弘娂铀俣葌鞲衅鳉怏w壓力傳感器1.5.2 傳感器的組成1、按傳感器敏感的工作原理，分為物理型、化學(xué)型、生物型等 其中，物理型又可分為：結(jié)構(gòu)型與物性型兩大類(lèi) 2、根據(jù)傳感器的能量轉(zhuǎn)換情況，可分為能量控制型傳感器和能 量轉(zhuǎn)換型傳感器3、按照物理原理分類(lèi)：十種 4、按照傳感器的用途分類(lèi) ：位移、壓力、振動(dòng)、溫度傳感器6、根據(jù)傳感器輸出信號(hào)：模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào) 5、根據(jù)轉(zhuǎn)換過(guò)程可逆與否 ：?jiǎn)蜗蚝碗p向7、根據(jù)傳感器使用電源與

16、否：有源傳感器和無(wú)源傳感器 1.5.4 傳感器的分類(lèi)1、物性型：依靠敏感元件材料本身物理性質(zhì)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)變換的。例如水銀溫度計(jì)利用了水銀的熱脹冷縮性質(zhì)；壓力測(cè)力計(jì)利用石英晶體的壓電效應(yīng)等。 2、結(jié)構(gòu)型：依靠傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化而實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換的。例如，電容傳感器依靠極板間距離變化引起電容量的變化；電感式傳感器依靠銜鐵位移引起自感或互感的變化。4、能量控制型：也稱(chēng)有源傳感器，是從外部供給能量使傳感器工作的，并且由被測(cè)量來(lái)控制外部供給能量的變化。例如，電阻應(yīng)變計(jì)中電阻接于電橋上，電橋工作能源由外部供給，而由被測(cè)量變化引起電阻變化來(lái)控制電橋輸出。電阻溫度計(jì)、電容式測(cè)振儀等均屬于此類(lèi)傳感器。3、能量

17、轉(zhuǎn)換型：也稱(chēng)無(wú)源傳感器，是直接由被測(cè)對(duì)象輸入能量使其工作的。例如，熱電偶溫度計(jì)、彈性壓力計(jì)等。在這種情況下，由于被測(cè)對(duì)象與傳感器的能量交換，必然導(dǎo)致被測(cè)對(duì)象狀態(tài)的變化和測(cè)量誤差。1.5.4 傳感器的分類(lèi)外界刺激人類(lèi)五官傳感器大腦計(jì)算機(jī)骨骼和肌肉執(zhí)行機(jī)構(gòu)神經(jīng)機(jī)器人通訊神經(jīng)通訊現(xiàn)代信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)： 信息采集、傳輸與處理技術(shù)分別應(yīng)用到： 傳感技術(shù)、通訊技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)成了信息技術(shù)系統(tǒng)中的 “感官”、“神經(jīng)”、“大腦”1.5.3 傳感器的作用 開(kāi)發(fā)新型傳感器 開(kāi)發(fā)新材料 新工藝的采用 集成化、多功能化 智能化 開(kāi)展基礎(chǔ)研究，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，開(kāi)發(fā)新材料和新工藝；實(shí)現(xiàn)傳感器的集成化與智能化1、傳感器方面

18、 可拍照的手機(jī)1.6 傳感器及測(cè)試技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)新型傳感器包括： 采用新原理； 填補(bǔ)傳感器空白； 仿生傳感器等方面。1) 開(kāi)發(fā)新型傳感器傳感器新型視覺(jué)傳感器 傳感器的工作機(jī)理是基于各種效應(yīng)和定律，由此啟發(fā)人們進(jìn)一步探索具有新效應(yīng)的敏感功能材料，并以此研制出具有新原理的新型物性型傳感器件，這是發(fā)展高性能、多功能、低成本和小型化傳感器的重要途徑。結(jié)構(gòu)型傳感器發(fā)展得較早，目前日趨成熟。結(jié)構(gòu)型傳感器，一般說(shuō)它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積偏大，價(jià)格偏高。物性型傳感器大致與之相反，具有不少誘人的優(yōu)點(diǎn)，加之過(guò)去發(fā)展也不夠。世界各國(guó)都在物性型傳感器方面投入大量人力、物力加強(qiáng)研究，從而使它成為一個(gè)值得注意的發(fā)展動(dòng)向。 新型

19、傳感器包括：采用新原理；填補(bǔ)傳感器空白；仿生傳感器等方面。熒光材料制作的電子鼻傳感器生物酶血樣分析傳感器1) 開(kāi)發(fā)新型傳感器 傳感器材料是傳感器技術(shù)的重要基礎(chǔ)，由于材料科學(xué)的進(jìn)步，人們?cè)谥圃鞎r(shí)，可任意控制它們的成分，從而設(shè)計(jì)制造出用于各種傳感器的功能材料。用復(fù)雜材料來(lái)制造性能更加良好的傳感器是今后的發(fā)展方向之一。(a) 半導(dǎo)體敏感材料 (b) 陶瓷材料 (c) 磁性材料 (d) 智能材料 如，半導(dǎo)體氧化物可以制造各種氣體傳感器，而陶瓷傳感器工作溫度遠(yuǎn)高于半導(dǎo)體，光導(dǎo)纖維的應(yīng)用是傳感器材料的重大突破，用它研制的傳感器與傳統(tǒng)的相比有突出的特點(diǎn)。有機(jī)材料作為傳感器材料的研究，引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者的極大興趣

20、。2) 開(kāi)發(fā)新材料 在發(fā)展新型傳感器中，離不開(kāi)新工藝的采用。新工藝的含義范圍很廣，這里主要指與發(fā)展新型傳感器聯(lián)系特別密切的微細(xì)加工技術(shù)。該技術(shù)又稱(chēng)微機(jī)械加工技術(shù)，是近年來(lái)隨著集成電路工藝發(fā)展起來(lái)的，它是離子束、電子束、分子束、激光束和化學(xué)刻蝕等用于微電子加工的技術(shù)，目前已越來(lái)越多地用于傳感器領(lǐng)域。 例如利用半導(dǎo)體技術(shù)制造出壓阻式傳感器，利用薄膜工藝制造出快速響應(yīng)的氣敏、濕敏傳感器，日本橫河公司利用各向異性腐蝕技術(shù)進(jìn)行高精度三維加工，在硅片上構(gòu)成孔、溝棱錐、半球等各種開(kāi)頭，制作出全硅諧振式壓力傳感器。3) 新工藝的采用 同一功能的多元件并列化，即將同一類(lèi)型的單個(gè)傳感元件用集成工藝在同一平面上排列

21、起來(lái)，如CCD圖像傳感器。 多功能一體化，即將傳感器與放大、運(yùn)算以及溫度補(bǔ)償?shù)拳h(huán)節(jié)一體化，組裝成一個(gè)器件。 把多個(gè)功能不同的傳感元件集成在一起，除可同時(shí)進(jìn)行多種參數(shù)的測(cè)量外，還可對(duì)這些參數(shù)的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行綜合處理和評(píng)價(jià)，可反映出被測(cè)系統(tǒng)的整體狀態(tài)。 為同時(shí)測(cè)量幾種不同被測(cè)參數(shù)，可將幾種不同的傳感器元件復(fù)合在一起，作成集成塊。例如一種溫、氣、濕三功能陶瓷傳感器已經(jīng)研制成功。4) 集成化、多功能化 對(duì)外界信息具有檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理、邏輯判斷、自診斷和自適應(yīng)能力的集成一體化多功能傳感器，這種傳感器具有與主機(jī)互相對(duì)話(huà)的功能，可以自行選擇最佳方案，能將已獲得的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分割處理，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、高速度、高精度傳

22、輸?shù)取?智能傳感器是傳感器技術(shù)與大規(guī)模集成電路技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它的實(shí)現(xiàn)取決于傳感技術(shù)與半導(dǎo)體集成化工藝水平的提高與發(fā)展。這類(lèi)傳感器具有多功能、高性能、體積小、適宜大批量生產(chǎn)和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，是傳感器重要的發(fā)展方向之一。傳感器+嵌入式計(jì)算機(jī) 智能傳感器 5) 智能化振動(dòng)網(wǎng)絡(luò)傳感器嵌入式計(jì)算機(jī)智能壓力網(wǎng)絡(luò)傳感器智能傾角RS232傳感器IC總線(xiàn)數(shù)字溫度傳感器聲發(fā)射智能探頭5) 智能化傳感器+嵌入式計(jì)算機(jī) 智能傳感器 多探頭相關(guān)儀組成相關(guān)記錄儀儀器箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)PC機(jī)及相應(yīng)軟件多探頭相關(guān)儀的優(yōu)點(diǎn)成本低 結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)，IP68封口漏電定位可在短時(shí)間內(nèi)完成可在白天或夜間工作既可檢測(cè)主管道上的漏點(diǎn)，也可檢測(cè)支線(xiàn)管道無(wú)需進(jìn)行有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)通訊連接