智能傳感與檢測(cè)技術(shù) 教案 10-2 10.3 智能生物傳感器10.4 模糊傳感器10.5 多傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)10.6 微傳感器

《智能傳感與檢測(cè)技術(shù)》課程教案授課章節(jié)第10章智能傳感器10.3智能生物傳感器10.4模糊傳感器10.5多傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)10.6微傳感器建議課時(shí)2授課方式理論知識(shí)講授+提問(wèn)討論+多媒體演示所屬專業(yè)教學(xué)目標(biāo)1.掌握生物傳感器和生物芯片2.理解模糊傳感器3.理解多傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)4.了解微傳感器教學(xué)重點(diǎn)1.生物傳感器和生物芯片2.模糊傳感器3.多傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)教學(xué)難點(diǎn)1.生物傳感器和生物芯片2.模糊傳感器3.多傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)參考教材《智能傳感與檢測(cè)技術(shù)》徐小華主編機(jī)械工業(yè)出版社ISBN978-7-111-76072-6教學(xué)內(nèi)容『新課導(dǎo)入』智能生物傳感器、模糊傳感器、微傳感器在發(fā)酵工藝、環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品工程、臨床醫(yī)學(xué)、軍事及軍事醫(yī)學(xué)等方面得到了深度重視和廣泛應(yīng)用。隨著社會(huì)的進(jìn)一步信息化，生物傳感器必將獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用?！菏谡n內(nèi)容』10.3智能生物傳感器10.3.1生物傳感器概述生物傳感器一般是在基礎(chǔ)傳感器上再耦合一個(gè)生物敏感膜，也就是說(shuō)生物傳感器是半導(dǎo)體技術(shù)與生物工程技術(shù)的結(jié)合。生物敏感物質(zhì)附著于膜上或包含于膜之中，溶液中被測(cè)定的物質(zhì)，經(jīng)擴(kuò)散作用進(jìn)入生物敏感膜層，經(jīng)分子識(shí)別，發(fā)生生物學(xué)反應(yīng)，所產(chǎn)生的信息可通過(guò)相應(yīng)的化學(xué)或物理?yè)Q能器轉(zhuǎn)變成可定量和可顯示的電信號(hào)，就可知道被測(cè)物質(zhì)的濃度。1.葡萄糖傳感器2.酶?jìng)鞲衅?.微生物傳感器4.免疫傳感器5.半導(dǎo)體生物傳感器10.3.2生物芯片生物芯片的模樣五花八門，外觀五彩斑斕。有的和計(jì)算機(jī)芯片一樣規(guī)矩、方正，有的是一排排微米級(jí)圓點(diǎn)或一條條的蛇形細(xì)槽，還有的是一些不同形狀頭發(fā)粗細(xì)的管道和針孔大小的腔體。圖10-26所示為一種生物芯片的外觀結(jié)構(gòu)圖。10.3.3智能生物傳感器1.智能生物傳感器概述近年來(lái)，受生物科學(xué)、信息科學(xué)和材料科學(xué)發(fā)展的推動(dòng)，智能生物傳感器技術(shù)飛速發(fā)展。未來(lái)的智能生物傳感器將進(jìn)一步應(yīng)用在醫(yī)療保健、疾病診斷、食品檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、發(fā)酵工業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。2.智能生物傳感器的應(yīng)用智能生物傳感器的研究開(kāi)發(fā)，已成為世界科技發(fā)展的新熱點(diǎn)。智能生物傳感器在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門如食品、制藥、化工、臨床檢驗(yàn)、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等部門有廣泛的應(yīng)用前景。在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的今天，分子生物學(xué)與微電子學(xué)、光電子學(xué)、微細(xì)加工技術(shù)及納米技術(shù)等新學(xué)科、新技術(shù)結(jié)合，正改變著傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)、環(huán)境科學(xué)動(dòng)植物學(xué)的面貌。1）智能生物傳感器在食品分析中的應(yīng)用2）智能生物傳感器在環(huán)境測(cè)量中的應(yīng)用3）智能智能生物傳感器在發(fā)酵中的應(yīng)用4）智能生物傳感器在醫(yī)學(xué)與健康領(lǐng)域中的應(yīng)用10.4模糊傳感器10.4.1模糊傳感器概述模糊傳感器是在20世紀(jì)80年代末出現(xiàn)的術(shù)語(yǔ)，當(dāng)時(shí)有學(xué)者提出一種超聲模糊傳感器，其描述距離測(cè)量結(jié)果為“遠(yuǎn)”、“近”等自然語(yǔ)言。傳統(tǒng)傳感器是數(shù)值傳感器，它以定量數(shù)值來(lái)描述被測(cè)量的狀態(tài)。10.4.2模糊傳感器的結(jié)構(gòu)模糊傳感器的邏輯結(jié)構(gòu)如圖10-30所示，主要由信號(hào)檢測(cè)與處理單元、數(shù)值／符號(hào)轉(zhuǎn)換10.5多傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)10.5.1多傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)概述多傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)包含多傳感器融合和數(shù)據(jù)融合。多傳感器融合是指多個(gè)基本傳感器空間和時(shí)間上的復(fù)合設(shè)計(jì)和應(yīng)用，常稱多傳感器復(fù)合。多傳感器融合能在極短時(shí)間內(nèi)獲得大量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)多路傳感器的資源共享，提高系統(tǒng)的可靠性和寬容性。10.5.2多傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)的流程10.6微傳感器10.6.1微傳感器概述微機(jī)電系統(tǒng)(MicroElectro-MechanicalSystems，簡(jiǎn)稱為MEMS)，專指外形輪廓尺寸在毫米級(jí)以下，構(gòu)成它的機(jī)械零件和半導(dǎo)體元器件尺寸在微米至納米級(jí)，可對(duì)聲、光、熱、磁、壓力、運(yùn)動(dòng)等自然信息進(jìn)行感知、識(shí)別、控制和處理的微型機(jī)電裝置，是融合了硅微加工、光刻鑄造成形和精密機(jī)械加工等多種微加工技術(shù)制作的系統(tǒng)。10.6.2MEMS傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域【多媒體演示】多媒體課件見(jiàn)教材配套教學(xué)PPT『課堂小結(jié)』微傳感器具有空間占有率小、靈敏度高、響應(yīng)速度快、便于集成化和多功能化、可靠性高、消耗電力小、價(jià)格低