現(xiàn)代傳感器介紹課件

現(xiàn)代傳感器介紹現(xiàn)代傳感器介紹1引言傳感器技術是仿生學的一部分，向大自然以及人類自身學習是仿生學永恒的主題，也是仿生傳感技術的發(fā)展方向。傳感器技術正式問世是在20世紀中期，其大體經(jīng)歷結構型傳感器、固體傳感器、智能傳感器三個歷程。傳感器作為各種信息的感知、采集、轉換、傳輸和處理的功能器件，已經(jīng)成為各個應用領域中不可缺少的重要技術工具。傳感器技術與通信技術和計算機技術已成為現(xiàn)代信息技術的三大支柱，是信息產(chǎn)業(yè)的重要基礎。轉換器件敏感元件轉換電路電學量敏感元件傳感器的能量轉換過程引言傳感器技術是仿生學的一部分，向大自然以及人類自身學習是仿2目錄一、光纖傳感器二、生物傳感器三、超聲波傳感器四、紅外線傳感器五、微波傳感器六、智能傳感器七、超導傳感器目錄一、光纖傳感器五、微波傳感器3光纖傳感器光纖——光導纖維，是由石英、玻璃、塑料等光折射率高的介質材料制成的極細的纖維，是一種理想的光傳輸線路。光纖傳感器（FiberOpticSensor，F(xiàn)OS）興起于20世紀70年代，是一類較新的光敏器件，它是利用被測量對光纖內傳輸?shù)墓獠ㄟM行調制，使光波的一些參數(shù)，如強度、頻率、波長、相位、偏振態(tài)等特性產(chǎn)生變化來工作?？梢詼y量位移、加速度、壓力、溫度、磁、聲、電等物理量。光纖傳感器光纖——光導纖維，是由石英、玻璃、塑料等光折射率高4光纖結構

光纖通常由纖芯、包層、保護套及組成。纖芯是由玻璃、石英或塑料等材料制成的圓柱體，直徑約為5～150mm。包層的材料也是玻璃或塑料等，直徑為100－200um。但纖芯的折射率n1稍大于包層的折射率n2。保護套起保護光纖的作用。較長的光纖又稱為光纜。光纖結構光纖通常由纖芯、包層、保護套及組成。5光纖的傳光原理在光纖中,光的傳輸限制在光纖中,并隨光纖能傳送到很遠的距離,光纖的傳輸是基于光的全內反射。光纖的傳光原理在光纖中,光的傳輸限制在光纖中,并隨光纖能6光纖傳感器是基于光導纖維的新型傳感器。光纖傳感器除光纖外還應包括光源、傳感頭、光探測器和信號處理電路等幾部分。光纖傳感器的基本組成光纖傳感器是基于光導纖維的新型傳感器。光纖傳感器除光纖外還應7光纖傳感器的應用

當光纖發(fā)出的光穿過標志孔時，若無反射，說明電路板方向放置正確。

光纖耦合器標志孔傳輸光纖出射光纖電路板標志檢測光纖傳感器的應用當光纖發(fā)出的光穿過標志孔時，若無反射，8遮斷型光纖光電開關遮斷型光纖光電開關9光纖傳感器在醫(yī)學上的應用光纖內窺鏡光學纖維胃鏡光纖傳感器在醫(yī)學上的應用光纖內窺鏡10光纖傳感器在工業(yè)上的應用光纖溫度傳感器光纖傳感器在工業(yè)上的應用光纖溫度傳感器11生物傳感器生物傳感器(biosensor)：以生物活性單元(如酶、抗體、核酸、細胞等)作為生物敏感基元，對目標被測物具有高度選擇性的檢測器。它通過各種物理、化學型信號轉換器捕捉目標物與敏感基元之間的反應，然后將反應的程度用離散或連續(xù)的電信號表達出來，從而得出被測物的濃度。是由固定化的生物敏感材料作識別元件與適當?shù)睦砘瘬Q能器及信號放大裝置構成的分析工具或系統(tǒng)。生物傳感器生物傳感器(biosensor)：以生物活性單元(12生物傳感器的原理被分析物擴散進入固定化生物敏感膜，經(jīng)分子識別，發(fā)生生物學反應，產(chǎn)生的信息繼而被相應的化學換能器或物理換能器轉變成可定量和可處理的電信號，再經(jīng)檢測放大器放大并輸出，便可知道待測物濃度。待分析物生物敏感膜化學量或物理量變化換能器可定量加工的電信號生物傳感器的原理被分析物擴散進入固定化生物敏感膜，經(jīng)分13生物傳感器的應用生物傳感器的應用14生物傳感器的應用指紋具有惟一性（隨身攜帶、無法復制、人人不同、指指相異）。根據(jù)指紋學理論，將兩個指紋分別匹配上12個特征時的相同幾率僅為1/1050。因此，至今找不出兩個指紋完全相同的人。15指紋識別的過程指紋圖像的獲取生物傳感器的應用15指紋識別的過程指紋圖像的獲取生物傳感器的應用

故葡萄糖濃度測試方法有三種：①測耗量Ｏ２

②測Ｈ２Ｏ２生成量③測由葡萄糖酸而產(chǎn)生的ＰＨ變化。

葡萄糖氧化酶（ＧＯＤ）葡萄糖+H2O＋Ｏ２――――――→葡萄糖酸＋Ｈ２Ｏ２葡萄糖傳感器生物傳感器的應用

16免疫傳感器基本原理是免疫反應。利用固定化抗體（或抗原）膜與相應的抗原（或抗體）的特異反應，使得生物敏感膜的電位發(fā)生變化?？乖蚩贵w一經(jīng)固定于膜上，就形成具有識別免疫反應強烈的分子功能性膜。如，抗原在乙酰纖維素膜上進行固定化，由于蛋白質為雙極性電解質，（正負電極極性隨ＰＨ值而變）所以抗原固定化膜具有表面電荷。其膜電位隨膜電荷要變化。故根據(jù)抗體膜電位的變化，可測知抗體的附量。3室注入含有抗體的鹽水抗體與固定化抗原膜上的抗原相結合膜表面吸附抗體膜帶電狀態(tài)變化1、2室內的電極產(chǎn)生電位差免疫傳感器基本原理是免疫反應。利用固定化抗體（或抗原）膜與相17紅外傳感器

紅外傳感器是將紅外輻射能量轉換為電量的一種傳感器。紅外輻射（紅外線）是一種人眼看不見的光線，波長范圍大致在0.76～100μm。任何溫度高于熱力學零度（-273.15℃）的物體都會輻射紅外線。與其他探測技術相比，紅外探測技術有如下主要優(yōu)點：(1)環(huán)境適應性好，在夜間和惡劣氣象條件下的工作能力優(yōu)于可見光；(2)被動式工作，隱蔽性好，不易被干擾；(3)靠目標和背景之間各部分的溫度和發(fā)射率形成的紅外輻射差進行探測，因而識別偽裝目標的能力優(yōu)于可見光；(4)紅外系統(tǒng)的體積小、質量輕、功耗低。

近年來，紅外技術在軍事領域和民用工程上，都得到了廣泛應用。軍事領域的應用主要包括：(1)偵查、搜索和預警；(2)探測和跟蹤；(3)全天候前視和夜視；(4)武器瞄準；(5)紅外制導導彈；(6)紅外成像相機；(7)水下探潛、探雷技術。在民用工程領域的應用主要是：(1)在氣象預報、地貌學、環(huán)境監(jiān)測、遙感資源調查等領域的應用；(2)在地下礦井測溫和測氣中的應用；(3)紅外熱像儀在電力、消防、石化以及醫(yī)療和森林火災頂報中的應用。紅外傳感器紅外傳感器是將紅外輻射能量轉換為電量的18紅外傳感器的原理紅外傳感器是將紅外輻射能量的變化轉換為電量變化的一種傳感器，也常稱為紅外探測器。它是紅外探測系統(tǒng)的核心，它的性能好壞，將直接影響系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。選擇合適的、性能良好的紅外傳感器，對于紅外探測系統(tǒng)是十分重要的。按探測機理的不同，紅外傳感器分為熱傳感器和光子傳感器兩大類。

紅外光子傳感器的工作原理是基于光電效應。其主要特點是靈敏度高，響應速度快，響應頻率高。但紅外光子傳感器一般需在低溫下才能工作，故需要配備液氦、液氮制冷設備。此外，光子傳感器有確定的響應波長范圍，探測波段較窄。

紅外熱傳感器的工作是利用輻射熱效應。探測器件接收輻射能后引起溫度升高，再由接觸型測溫元件測量溫度改變量，從而輸出電信號。與光子傳感器相比，熱傳感器的探測率比光子傳感器的峰值探測率低，響應速度也慢得多。但熱傳感器光譜響應寬而且平坦，響應范圍可擴展到整個紅外區(qū)域，并且在常溫下就能工作，使用方便，應用仍相當廣泛。紅外傳感器的原理紅外傳感器是將紅外輻射能量的變化轉換為電量變19紅外傳感器的應用溫度的測量方法可分為接觸式測溫和非接觸式測溫兩類，測溫傳感器種類繁多紅外測溫是一種比較先進的測溫方法，主要特點是：

(1)紅外測溫是遠距離和非接觸測溫，特別適合于運動物體、帶電體、高溫及高壓物體的溫度測量。(2)紅外測溫反應速度快，它不需要與物體達到熱平衡的過程，只要接收到目標的紅外輻射即可定溫。反應時間一般都在毫秒級甚至微秒級。(3)紅外測溫靈敏度高，因為物體的輻射能量與溫度的四次方成正比。物體溫度微小的變化，就會引起輻射能量較大的變化，紅外探測器即可迅速地檢測出來。(4)紅外測溫準確度較高，由于是非接觸測量，不會破壞物體原來溫度分布狀況，因此測出的溫度比較真實。測量準確度可達到0.1℃，甚至更小。(5)紅外測溫范圍廣泛，可測攝氏零下幾十度到零上幾千度的溫度范圍。紅外溫度測量方法，幾乎可以應用于所有溫度測量場合。紅外傳感器的應用溫度的測量方法可分為接觸式測溫和非接觸式測溫20

激光僅用于瞄準紅外傳感器的外形激光僅用于瞄準紅外傳感器的外形21紅外線輻射溫度計用于食品溫度測量集成IC溫度測量紅外傳感器的應用紅外線輻射溫度計集成IC溫度測量紅外傳感器的應用22利用紅色激光瞄準被測物（電控柜、天花板內的布線層）紅外溫度檢測分析儀紅外制冷故障診斷利用紅色激光瞄準被測物（電控柜、天花板內的布線層）紅外溫度檢23超聲波傳感器機械振動在彈性介質內的傳播稱為波動，簡稱為波。人能聽見聲音的頻率為20Hz～20kHz，即為聲波，超出此頻率范圍的聲音，即20Hz以下的聲音稱為次聲波，20kHz以上的聲音稱為超聲波，一般說話的頻率范圍為100Hz～8kHz。超聲波為直線傳播方式，頻率越高，繞射能力越弱，但反射能力越強

聲波頻率的界限劃分超聲波傳感器機械振動在彈性介質內的傳播稱為波動，簡稱為波。人24蝙蝠能發(fā)出和聽見超聲波。蝙蝠能發(fā)出和聽見超聲波。25超聲波與可聞聲波不同，它可以被聚焦，具有能量集中的特點。2023/1/326超聲波霧化器

超聲波加濕器超聲波與可聞聲波不同，它可以被聚焦，具有能量集中的特點。20超聲波傳感器的應用超聲波被聚焦后，具有較好的方向性，在遇到兩種介質的分界面時，能產(chǎn)生明顯的反射和折射現(xiàn)象，這一現(xiàn)象類似于光波。2023/1/327便攜式超聲波探魚器超聲波傳感器的應用超聲波被聚焦后，具有較好的方向性，在遇到兩超聲波測量液位和物位原理

在液罐上方安裝空氣傳導型超聲發(fā)射器和接收器，根據(jù)超聲波的往返時間，就可測得液體的液面。

超聲波測量液位和物位原理在液罐上方安裝空氣傳導型超聲發(fā)射28多普勒效應

前進方向的頻率升高!

如果波源和觀察者之間有相對運動，那么觀察者接收到的頻率和波源的頻率就不相同了，這種現(xiàn)象叫做多普勒效應。測出f就可得到運動速度。多普勒效應前進方向的如果波源和觀察者之間有相對運29超聲波多普勒測量車速超聲波多普勒測量車速30超導傳感器

一、

超導紅外傳感器

當紅外輻射照射到超導體上時，其導電率發(fā)生變化。這樣，根據(jù)超導體導電率的變化，可以檢測紅外輻射能量。

超導紅外探測器與傳統(tǒng)紅外探測器相比具有明顯優(yōu)勢：①更寬的響應波段范圍。②在紅外和可見光系統(tǒng)難以工作的霧、煙、塵環(huán)境中,可繼續(xù)正常工作。③列陣器件適合紅外熱成像系統(tǒng)。

相對于低溫超導，高溫超導具有更為廣闊的應用前景。高溫超導紅外探測器是紅外至毫米波段的優(yōu)良接收器，它可用于諸多領域：①軍事上，作為紅外（尤其是遠紅外）亞毫米波行掃描儀，遠紅外激光器的接收器件，紅外前視系統(tǒng)，熱像儀，用于精密制導、火控、紅外；②民用上，用于低溫測溫儀、光譜儀、天文探測，特別是天文衛(wèi)星對外層空間的探測等。超導傳感器一、超導紅外傳感器31

二、超導可見光傳感器

超導可見光傳感器多用超導陶瓷材料制成。若將絕緣薄膜夾置于兩不同超導陶瓷之間，即使不加電壓也會有電流從超導陶瓷1流向超導陶瓷2。該現(xiàn)象稱為約瑟夫遜效應，該結構稱為約瑟夫遜結。

若有光子入射，則在約瑟夫遜結中的電流也將發(fā)生變化。因此，通過測量電流變化，可以檢測光信號大小，這就是可見光超導傳感器工作原理。無人機上搭載的攝像設備就集成了可見光和紅外傳感器，滿足戰(zhàn)場需要。二、超導可見光傳感器無人機上搭載的攝像設備就集成了可見32

三、超導微波傳感器

微波是波長為1m1mm的電磁波。微波相對于光波和紅外線等電磁波具有下列特點：遇到各種障礙物易于反射；②傳輸過程中受煙、火焰、灰塵、強光等的影響很小；③介質對微波的吸收與介質的介電常數(shù)成比例。以上特點構成了微波檢測的基礎。超導微波檢測的原理如下：

將絕緣薄膜夾置于兩超導體之間，即構成了隧道結；若兩超導體之間存在電勢差，則在隧道結中產(chǎn)生電流。當隧道結受到微波輻射時，其電流—電壓特性改變。因此，可以利用這個特性檢測微波，而且具有超高靈敏性能，一般將用于測頻率為10THz的微波信號。三、超導微波傳感器33四、超導磁場傳感器

圖示為超導磁場傳感器原理圖。當超導環(huán)受到磁場作用時，超導體內部超導電流排斥磁場，環(huán)內磁場為零。超導電流Is只與外磁場強度B成正比。若測量出Is值的大小，則可確定磁場強度B值。須指出，電流Is并不與外加磁場強度B有嚴格的正比關系，而與磁通（=BS）成正比，其中S為超導環(huán)的面積。磁超導型核磁共振儀四、超導磁場傳感器磁超導型核磁共振儀34智能傳感器智能傳感器的定義

目前，關于智能傳感器的中、英文稱謂尚未完全統(tǒng)一。英國人將智能傳感器稱為“IntelligentSensor”；美國人則習慣于把智能傳感器稱作“SmartSensor”，直譯就是“靈巧的、聰明的傳感器”。所謂智能傳感器，就是帶微處理器、兼有信息檢測和信息處理功能的傳感器。

智能傳感器智能傳感器的定義35

智能傳感器的最大特點就是將傳感器檢測信息的功能與微處理器的信息處理功能有機地融合在一起。從一定意義上講，它具有類似于人工智能的作用。智能傳感器就是一個最小的微機系統(tǒng)，其中作為控制核心的微處理器通常采用單片機，其基本結構框圖如圖示。智能傳感器的最大特點就是將傳感器檢測信息的功能與微3637

世界上第一個智能傳感器是美國霍尼韋爾（Honeywell）公司在1983年開發(fā)的ST3000系列智能壓力傳感器。它具有的多參數(shù)傳感(差壓、靜壓和溫度)與智能化的信號調理功能。最近，該公司還相繼開發(fā)出ST3000－900/2000等系列的新產(chǎn)品，使之功能進一步完善。目前，ST3000系列智能壓力傳感器在全世界的銷量已突破50萬只，深受廣大用戶的青睞。

37世界上第一個智能傳感器是美國霍尼韋爾（智能傳感器的功能（1）具有自校準和自診斷功能。智能傳感器不僅能自動檢測各種被測參數(shù)，還

能進行自動調零、自動調平衡、自動校準，某些智能傳感器還能自標定功能。（2）具有數(shù)據(jù)存儲、邏輯判斷和信息處理功能，能對被測量進行信號調理或信號處理（包括對信號進行預處理、線性化，或對溫度、靜壓力等參數(shù)進行自動補償?shù)龋?/p>

（3）具有雙向通信功能，能直接與微處理器（μP）或單片機（μC）通信。

(4）具有組態(tài)功能，使用靈活。在智能傳感器系統(tǒng)中可設置多種模塊化的硬件和軟件，用戶可通過微處理器發(fā)出指令，改變智能傳感器的硬件模塊和軟件模塊的組合狀態(tài)，完成不同的測量功能。智能傳感器的功能（1）具有自校準和自診斷功能。智能傳感器不僅38智能傳感器的特點

1、高精度智能傳感器采用自調零、自補償、自校準等多項新技術，能達到高精度指標。2、寬量程智能傳感器的測量范圍很寬，并具有很強的過載能力。3、可靠性與高穩(wěn)定性強。4、高信噪比與高分辨率。5、自適應性強。6、性價比高。智能傳感器的特點1、高精度2、寬量程3、可靠性與高穩(wěn)定性39智能傳感器的實現(xiàn)（1）集成化實現(xiàn)這種智能傳感器系統(tǒng)是采用微機械加工技術和大規(guī)模集成電路工藝技術，利用半導體材料硅作為基本材料來制作敏感元件，將信號調理電路、微處理器單元等集成在一塊芯片上構成的。故又可稱為集成智能傳感器。其外形如圖所示。（2）非集成化實現(xiàn)非集成化智能傳感器是將傳統(tǒng)傳感器(采用非集成化工藝制作的傳感器，僅具有獲取信號的功能)、信號調理電路、帶數(shù)字總線接口的微處理器組合為一整體而構成的一個智能傳感器系統(tǒng)。其框圖如圖所示。

（3）混合實現(xiàn)a.混合實現(xiàn)是指根據(jù)需要與可能，將系統(tǒng)各個集成化環(huán)節(jié)，如敏感單元、信號調理電路、微處理器單元、數(shù)字總線接口等，以不同的組合方式集成在兩塊或三塊芯片上，并裝在一個外殼里為混合實現(xiàn)的幾種方式。b.集成化敏感單元包括彈性敏感元件及變換器；信號調理電路包括多路開關、儀用放大器、基準、A/D轉換器等；微處理器單元包括數(shù)字存儲(EPROM、ROM、RAM)、I/O接口、微處理器、D/A轉換器等。智能傳感器的實現(xiàn)（1）集成化實現(xiàn)（2）非集成化實現(xiàn)（3）混合40智能傳感器的應用智能煙霧探測器智能穿戴設備中也有很多智能傳感器，比如說心率探測器。智能傳感器的應用智能煙霧探測器智能穿戴設備中也有很多智能41智能家居設備也多出用到傳感器，智能傳感器就是將多種傳感器集成化，對外來信號進行多方面的處理和反饋。智能家居設備也多出用到傳感器，智能傳感器就是將多種傳感器集成42ThankyouThankyou43現(xiàn)代傳感器介紹現(xiàn)代傳感器介紹44引言傳感器技術是仿生學的一部分，向大自然以及人類自身學習是仿生學永恒的主題，也是仿生傳感技術的發(fā)展方向。傳感器技術正式問世是在20世紀中期，其大體經(jīng)歷結構型傳感器、固體傳感器、智能傳感器三個歷程。傳感器作為各種信息的感知、采集、轉換、傳輸和處理的功能器件，已經(jīng)成為各個應用領域中不可缺少的重要技術工具。傳感器技術與通信技術和計算機技術已成為現(xiàn)代信息技術的三大支柱，是信息產(chǎn)業(yè)的重要基礎。轉換器件敏感元件轉換電路電學量敏感元件傳感器的能量轉換過程引言傳感器技術是仿生學的一部分，向大自然以及人類自身學習是仿45目錄一、光纖傳感器二、生物傳感器三、超聲波傳感器四、紅外線傳感器五、微波傳感器六、智能傳感器七、超導傳感器目錄一、光纖傳感器五、微波傳感器46光纖傳感器光纖——光導纖維，是由石英、玻璃、塑料等光折射率高的介質材料制成的極細的纖維，是一種理想的光傳輸線路。光纖傳感器（FiberOpticSensor，F(xiàn)OS）興起于20世紀70年代，是一類較新的光敏器件，它是利用被測量對光纖內傳輸?shù)墓獠ㄟM行調制，使光波的一些參數(shù)，如強度、頻率、波長、相位、偏振態(tài)等特性產(chǎn)生變化來工作?？梢詼y量位移、加速度、壓力、溫度、磁、聲、電等物理量。光纖傳感器光纖——光導纖維，是由石英、玻璃、塑料等光折射率高47光纖結構

光纖通常由纖芯、包層、保護套及組成。纖芯是由玻璃、石英或塑料等材料制成的圓柱體，直徑約為5～150mm。包層的材料也是玻璃或塑料等，直徑為100－200um。但纖芯的折射率n1稍大于包層的折射率n2。保護套起保護光纖的作用。較長的光纖又稱為光纜。光纖結構光纖通常由纖芯、包層、保護套及組成。48光纖的傳光原理在光纖中,光的傳輸限制在光纖中,并隨光纖能傳送到很遠的距離,光纖的傳輸是基于光的全內反射。光纖的傳光原理在光纖中,光的傳輸限制在光纖中,并隨光纖能49光纖傳感器是基于光導纖維的新型傳感器。光纖傳感器除光纖外還應包括光源、傳感頭、光探測器和信號處理電路等幾部分。光纖傳感器的基本組成光纖傳感器是基于光導纖維的新型傳感器。光纖傳感器除光纖外還應50光纖傳感器的應用

當光纖發(fā)出的光穿過標志孔時，若無反射，說明電路板方向放置正確。

光纖耦合器標志孔傳輸光纖出射光纖電路板標志檢測光纖傳感器的應用當光纖發(fā)出的光穿過標志孔時，若無反射，51遮斷型光纖光電開關遮斷型光纖光電開關52光纖傳感器在醫(yī)學上的應用光纖內窺鏡光學纖維胃鏡光纖傳感器在醫(yī)學上的應用光纖內窺鏡53光纖傳感器在工業(yè)上的應用光纖溫度傳感器光纖傳感器在工業(yè)上的應用光纖溫度傳感器54生物傳感器生物傳感器(biosensor)：以生物活性單元(如酶、抗體、核酸、細胞等)作為生物敏感基元，對目標被測物具有高度選擇性的檢測器。它通過各種物理、化學型信號轉換器捕捉目標物與敏感基元之間的反應，然后將反應的程度用離散或連續(xù)的電信號表達出來，從而得出被測物的濃度。是由固定化的生物敏感材料作識別元件與適當?shù)睦砘瘬Q能器及信號放大裝置構成的分析工具或系統(tǒng)。生物傳感器生物傳感器(biosensor)：以生物活性單元(55生物傳感器的原理被分析物擴散進入固定化生物敏感膜，經(jīng)分子識別，發(fā)生生物學反應，產(chǎn)生的信息繼而被相應的化學換能器或物理換能器轉變成可定量和可處理的電信號，再經(jīng)檢測放大器放大并輸出，便可知道待測物濃度。待分析物生物敏感膜化學量或物理量變化換能器可定量加工的電信號生物傳感器的原理被分析物擴散進入固定化生物敏感膜，經(jīng)分56生物傳感器的應用生物傳感器的應用57生物傳感器的應用指紋具有惟一性（隨身攜帶、無法復制、人人不同、指指相異）。根據(jù)指紋學理論，將兩個指紋分別匹配上12個特征時的相同幾率僅為1/1050。因此，至今找不出兩個指紋完全相同的人。58指紋識別的過程指紋圖像的獲取生物傳感器的應用15指紋識別的過程指紋圖像的獲取生物傳感器的應用

故葡萄糖濃度測試方法有三種：①測耗量Ｏ２

②測Ｈ２Ｏ２生成量③測由葡萄糖酸而產(chǎn)生的ＰＨ變化。

葡萄糖氧化酶（ＧＯＤ）葡萄糖+H2O＋Ｏ２――――――→葡萄糖酸＋Ｈ２Ｏ２葡萄糖傳感器生物傳感器的應用

59免疫傳感器基本原理是免疫反應。利用固定化抗體（或抗原）膜與相應的抗原（或抗體）的特異反應，使得生物敏感膜的電位發(fā)生變化。抗原或抗體一經(jīng)固定于膜上，就形成具有識別免疫反應強烈的分子功能性膜。如，抗原在乙酰纖維素膜上進行固定化，由于蛋白質為雙極性電解質，（正負電極極性隨ＰＨ值而變）所以抗原固定化膜具有表面電荷。其膜電位隨膜電荷要變化。故根據(jù)抗體膜電位的變化，可測知抗體的附量。3室注入含有抗體的鹽水抗體與固定化抗原膜上的抗原相結合膜表面吸附抗體膜帶電狀態(tài)變化1、2室內的電極產(chǎn)生電位差免疫傳感器基本原理是免疫反應。利用固定化抗體（或抗原）膜與相60紅外傳感器

紅外傳感器是將紅外輻射能量轉換為電量的一種傳感器。紅外輻射（紅外線）是一種人眼看不見的光線，波長范圍大致在0.76～100μm。任何溫度高于熱力學零度（-273.15℃）的物體都會輻射紅外線。與其他探測技術相比，紅外探測技術有如下主要優(yōu)點：(1)環(huán)境適應性好，在夜間和惡劣氣象條件下的工作能力優(yōu)于可見光；(2)被動式工作，隱蔽性好，不易被干擾；(3)靠目標和背景之間各部分的溫度和發(fā)射率形成的紅外輻射差進行探測，因而識別偽裝目標的能力優(yōu)于可見光；(4)紅外系統(tǒng)的體積小、質量輕、功耗低。

近年來，紅外技術在軍事領域和民用工程上，都得到了廣泛應用。軍事領域的應用主要包括：(1)偵查、搜索和預警；(2)探測和跟蹤；(3)全天候前視和夜視；(4)武器瞄準；(5)紅外制導導彈；(6)紅外成像相機；(7)水下探潛、探雷技術。在民用工程領域的應用主要是：(1)在氣象預報、地貌學、環(huán)境監(jiān)測、遙感資源調查等領域的應用；(2)在地下礦井測溫和測氣中的應用；(3)紅外熱像儀在電力、消防、石化以及醫(yī)療和森林火災頂報中的應用。紅外傳感器紅外傳感器是將紅外輻射能量轉換為電量的61紅外傳感器的原理紅外傳感器是將紅外輻射能量的變化轉換為電量變化的一種傳感器，也常稱為紅外探測器。它是紅外探測系統(tǒng)的核心，它的性能好壞，將直接影響系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。選擇合適的、性能良好的紅外傳感器，對于紅外探測系統(tǒng)是十分重要的。按探測機理的不同，紅外傳感器分為熱傳感器和光子傳感器兩大類。

紅外光子傳感器的工作原理是基于光電效應。其主要特點是靈敏度高，響應速度快，響應頻率高。但紅外光子傳感器一般需在低溫下才能工作，故需要配備液氦、液氮制冷設備。此外，光子傳感器有確定的響應波長范圍，探測波段較窄。

紅外熱傳感器的工作是利用輻射熱效應。探測器件接收輻射能后引起溫度升高，再由接觸型測溫元件測量溫度改變量，從而輸出電信號。與光子傳感器相比，熱傳感器的探測率比光子傳感器的峰值探測率低，響應速度也慢得多。但熱傳感器光譜響應寬而且平坦，響應范圍可擴展到整個紅外區(qū)域，并且在常溫下就能工作，使用方便，應用仍相當廣泛。紅外傳感器的原理紅外傳感器是將紅外輻射能量的變化轉換為電量變62紅外傳感器的應用溫度的測量方法可分為接觸式測溫和非接觸式測溫兩類，測溫傳感器種類繁多紅外測溫是一種比較先進的測溫方法，主要特點是：

(1)紅外測溫是遠距離和非接觸測溫，特別適合于運動物體、帶電體、高溫及高壓物體的溫度測量。(2)紅外測溫反應速度快，它不需要與物體達到熱平衡的過程，只要接收到目標的紅外輻射即可定溫。反應時間一般都在毫秒級甚至微秒級。(3)紅外測溫靈敏度高，因為物體的輻射能量與溫度的四次方成正比。物體溫度微小的變化，就會引起輻射能量較大的變化，紅外探測器即可迅速地檢測出來。(4)紅外測溫準確度較高，由于是非接觸測量，不會破壞物體原來溫度分布狀況，因此測出的溫度比較真實。測量準確度可達到0.1℃，甚至更小。(5)紅外測溫范圍廣泛，可測攝氏零下幾十度到零上幾千度的溫度范圍。紅外溫度測量方法，幾乎可以應用于所有溫度測量場合。紅外傳感器的應用溫度的測量方法可分為接觸式測溫和非接觸式測溫63

激光僅用于瞄準紅外傳感器的外形激光僅用于瞄準紅外傳感器的外形64紅外線輻射溫度計用于食品溫度測量集成IC溫度測量紅外傳感器的應用紅外線輻射溫度計集成IC溫度測量紅外傳感器的應用65利用紅色激光瞄準被測物（電控柜、天花板內的布線層）紅外溫度檢測分析儀紅外制冷故障診斷利用紅色激光瞄準被測物（電控柜、天花板內的布線層）紅外溫度檢66超聲波傳感器機械振動在彈性介質內的傳播稱為波動，簡稱為波。人能聽見聲音的頻率為20Hz～20kHz，即為聲波，超出此頻率范圍的聲音，即20Hz以下的聲音稱為次聲波，20kHz以上的聲音稱為超聲波，一般說話的頻率范圍為100Hz～8kHz。超聲波為直線傳播方式，頻率越高，繞射能力越弱，但反射能力越強

聲波頻率的界限劃分超聲波傳感器機械振動在彈性介質內的傳播稱為波動，簡稱為波。人67蝙蝠能發(fā)出和聽見超聲波。蝙蝠能發(fā)出和聽見超聲波。68超聲波與可聞聲波不同，它可以被聚焦，具有能量集中的特點。2023/1/369超聲波霧化器

超聲波加濕器超聲波與可聞聲波不同，它可以被聚焦，具有能量集中的特點。20超聲波傳感器的應用超聲波被聚焦后，具有較好的方向性，在遇到兩種介質的分界面時，能產(chǎn)生明顯的反射和折射現(xiàn)象，這一現(xiàn)象類似于光波。2023/1/370便攜式超聲波探魚器超聲波傳感器的應用超聲波被聚焦后，具有較好的方向性，在遇到兩超聲波測量液位和物位原理

在液罐上方安裝空氣傳導型超聲發(fā)射器和接收器，根據(jù)超聲波的往返時間，就可測得液體的液面。

超聲波測量液位和物位原理在液罐上方安裝空氣傳導型超聲發(fā)射71多普勒效應

前進方向的頻率升高!

如果波源和觀察者之間有相對運動，那么觀察者接收到的頻率和波源的頻率就不相同了，這種現(xiàn)象叫做多普勒效應。測出f就可得到運動速度。多普勒效應前進方向的如果波源和觀察者之間有相對運72超聲波多普勒測量車速超聲波多普勒測量車速73超導傳感器

一、

超導紅外傳感器

當紅外輻射照射到超導體上時，其導電率發(fā)生變化。這樣，根據(jù)超導體導電率的變化，可以檢測紅外輻射能量。

超導紅外探測器與傳統(tǒng)紅外探測器相比具有明顯優(yōu)勢：①更寬的響應波段范圍。②在紅外和可見光系統(tǒng)難以工作的霧、煙、塵環(huán)境中,可繼續(xù)正常工作。③列陣器件適合紅外熱成像系統(tǒng)。

相對于低溫超導，高溫超導具有更為廣闊的應用前景。高溫超導紅外探測器是紅外至毫米波段的優(yōu)良接收器，它可用于諸多領域：①軍事上，作為紅外（尤其是遠紅外）亞毫米波行掃描儀，遠紅外激光器的接收器件，紅外前視系統(tǒng)，熱像儀，用于精密制導、火控、紅外；②民用上，用于低溫測溫儀、光譜儀、天文探測，特別是天文衛(wèi)星對外層空間的探測等。超導傳感器一、超導紅外傳感器74

二、超導可見光傳感器

超導可見光傳感器多用超導陶瓷材料制成。若將絕緣薄膜夾置于兩不同超導陶瓷之間，即使不加電壓也會有電流從超導陶瓷1流向超導陶瓷2。該現(xiàn)象稱為約瑟夫遜效應，該結構稱為約瑟夫遜結。

若有光子入射，則在約瑟夫遜結中的電流也將發(fā)生變化。因此，通過測量電流變化，可以檢測光信號大小，這就是可見光超導傳感器工作原理。無人機上搭載的攝像設備就集成了可見光和紅外傳感器，滿足戰(zhàn)場需要。二、超導可見光傳感器無人機上搭載的攝像設備就集成了可見75

三、超導微波傳感器

微波是波長為1m1mm的電磁波。微波相對于光波和紅外線等電磁波具有下列特點：遇到各種障礙物易于反射；②傳輸過程中受煙、火焰、灰塵、強光等的影響很??；③介質對微波的吸收與介質的介電常數(shù)成比例。以上特點構成了微波檢測的基礎。超導微波檢測的原理如下：

將絕緣薄膜夾置于兩超導體之間，即構成了隧道結；若兩超導體之間存在電勢差，則在隧道結中產(chǎn)生電流。當隧道結受到微波輻射時，其電流—電壓特性改變。因此，可以利用這個特性檢測微波，而且具有超高靈敏性能，一般將用于測頻率為10THz的微波信號。三、超導微波傳感器76四、超導磁場傳感器

圖示為超導磁場傳感器原理圖。當超導環(huán)受到磁場作用時，超導體內部超導電流排斥磁場，環(huán)內磁場為零。超導電流Is只與外磁場強度B成正比。若測量出Is值的大小，則可確定磁場強度B值。須指出，電流Is并不與外加磁場強度B有嚴格的正比關系，而與磁通（=BS）成正比，其中S為超導環(huán)的面積。磁超導型核磁共振儀四、超導磁場傳感器磁超導型核磁共振儀77智能傳感器智能傳感器的定義

目前，關于智能傳感器的中、英文稱謂尚未完全統(tǒng)一。英國人將智能傳感器稱為“IntelligentSensor”；美國人則習慣于把智能傳感器稱作“SmartSensor”，直譯就是“靈巧的、聰明的傳感器”。所謂智能傳感器，就是帶微處理器、兼有信息檢測和信息處理功能的傳感器。

智能傳感器智能傳感器的定義78

智能傳感器的最大特點就是將傳感器檢測信息的功能與微處理器的信息處理功能有機地融合在一起。從一定意義上講，它具有類似于人工智能的作用。智能傳感器就是一個最小的微機系統(tǒng)，其中作為