第1章前言及传感器技术的现状及发展课件.ppt

1、 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术1v第第1章章 传感器技术的现状及发展（传感器技术的现状及发展（4学时）学时）v第第2章章 传感器的一般特性（传感器的一般特性（3学时）学时）v第第3章章 应变式力学量传感器（应变式力学量传感器（3学时）学时）v第第4章章 压电式力学量传感器（压电式力学量传感器（3学时）学时）v第第5章章 光电式传感器光电式传感器(3学时学时) v第第6章章 温度传感器温度传感器(4学时学时)v第第7章章 红外传感器红外传感器(4学时学时)v第第8章章 光纤传感器光纤传感器 (3学时学时)v第第9章章 气体传感器气体传感器 (4学时学时)v第第10章章 湿度传感器

2、湿度传感器 (4学时学时)v第第11章章 生物传感器生物传感器(3学时学时)v第第12章章 机器人传感器机器人传感器(2学时学时)v第第13章章 智能传感器智能传感器(2学时学时)v第第14章章 传感器的标定传感器的标定( 2学时学时)v第第15章章 前沿专题前沿专题(6学时学时)课程教学内容（课程教学内容（5050学时）学时） 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术2v内容：结合教学内容选择设计题目，查阅相关资料进行设计内容：结合教学内容选择设计题目，查阅相关资料进行设计v方式：大组进行。设计、讨论、点评方式：大组进行。设计、讨论、点评v要求：完成后提交合格的课程设计报告要求：完成后提

3、交合格的课程设计报告课程设计及讨论（课程设计及讨论（1414学时）学时） 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术3 敏感材料与传感器敏感材料与传感器，蒋亚东，谢光忠编著，电子科技大，蒋亚东，谢光忠编著，电子科技大学出版社学出版社,2008.4,2008.41.1.传感器原理、设计与应用，刘迎春、叶湘滨等，国防工业出版传感器原理、设计与应用，刘迎春、叶湘滨等，国防工业出版社，社，2001.42001.42.2.光学传感与测量光学传感与测量安毓英、曾小东，电子工业出版社，安毓英、曾小东，电子工业出版社，20012001年。年。3.3.敏感元器件及材料敏感元器件及材料，吴兴惠，电子工业出版社，

4、吴兴惠，电子工业出版社，1992.71992.74.4.现代新型传感器原理与应用现代新型传感器原理与应用，刘迎春、叶湘滨等，国防工业出，刘迎春、叶湘滨等，国防工业出版社，版社，2000.52000.55.5.激光光电检测激光光电检测，吕海宝，国防科技大学出版社，吕海宝，国防科技大学出版社，20002000年。年。6.6.光纤测量与传感技术光纤测量与传感技术孙圣和、王廷云、徐影，哈尔滨工业大学孙圣和、王廷云、徐影，哈尔滨工业大学出版社，出版社，20022002年年教材：教材：参考书目：参考书目： 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术课件参考课件参考v （1）网络学堂网络学堂 光电信息学院

5、光电信息学院传感技术传感技术v （2）精品课程）精品课程 2005 传感技术传感技术 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术5先修课程先修课程v固体物理学固体物理学v半导体物理学半导体物理学v模拟电子电路模拟电子电路v光学工程光学工程 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术The important thing in life is to have a great aim, and the determination to attain it. Johann Wolfgang von Goethe（德国诗人、剧作家歌德）（德国诗人、剧作家歌德） 四川省精品课程传感技术四川省精品课程

6、传感技术一、一、传感器传感器二、二、传感器技术传感器技术三、三、传感器研究方法与研究思路传感器研究方法与研究思路四、课程组传感技术研究成果四、课程组传感技术研究成果第第1 1章章 传感器技术的现状与发展传感器技术的现状与发展 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术81 1、传感器的地位和作用、传感器的地位和作用 人通过五官（视、听、嗅、味、触）获取外界信息，经过大脑思维（即信息处理）后做出相应的判断或动作； 自动化测试系统中信息的获取则是靠传感器来完成，相当于人的五官部分（“电五官”），信息处理则由计算机（“电脑”）完成。一、传感器一、传感器 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术

7、9人体系统与自动化测试系统功能模块对比人体系统与自动化测试系统功能模块对比 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术一般非电量电测法测试系统的组成一般非电量电测法测试系统的组成非电量电测法测试系统的组成人为驱动信号驱动装置对象被测标定装置信号标准控制系统传感器中间电路显示记录观察者 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术11 目前人类社会已经进入信息时代，一切科学研究与自动目前人类社会已经进入信息时代，一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息，都要通过传感器这个感觉器官来获化生产过程要获取的信息，都要通过传感器这个感觉器官来获取。取。 同时随着微电子技术、计算机技术和通信技术的高速发

8、同时随着微电子技术、计算机技术和通信技术的高速发展，传感器作为信息采集的前端原件，其重要性已变得越来越展，传感器作为信息采集的前端原件，其重要性已变得越来越明显。明显。 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术122 2、传感器、传感器(Sensor)定义定义国标定义：国标定义：传感器是能传感器是能感受感受规定的被测量并按照规定的被测量并按照一定规律一定规律转转换成可用换成可用输出信号输出信号的器件或装置。通常由敏感元件和转换的器件或装置。通常由敏感元件和转换电路组成。电路组成。定义二：定义二： 传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定

9、对应关系、且便于应用的某种物理量的测量装置。有确定对应关系、且便于应用的某种物理量的测量装置。狭义定义：狭义定义：将外界的输入信号变换为将外界的输入信号变换为电信号电信号的一类元件。的一类元件。 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术13传感器传感器被测量电信号机械、热、磁、电、化学、辐射机械、热、磁、电、化学、辐射区别：区别： 换能器换能器(Transducer)-(Transducer)-是一种将信号从一种物理量形式转换为另一是一种将信号从一种物理量形式转换为另一种物理形式的装置，因此换能器是一种能量变换器。若换能器是将其种物理形式的装置，因此换能器是一种能量变换器。若换能器是将其他

10、形式的信号转换为电信号输出，则称其为传感器。他形式的信号转换为电信号输出，则称其为传感器。 有时候传感器与换能器作为同义语使用，不过传感器的含义侧重于有时候传感器与换能器作为同义语使用，不过传感器的含义侧重于帮助人们获取那些潜在或微不足道的而使人的感官不能觉察的物理信帮助人们获取那些潜在或微不足道的而使人的感官不能觉察的物理信息的装置。息的装置。 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术 从传感器的定义中我们可以获得如下一些信息：从传感器的定义中我们可以获得如下一些信息：传感器是一种传感器是一种测量装置测量装置；传感器的输入量是某一被测量，可能是传感器的输入量是某一被测量，可能是物理量物理

11、量，也，也可能是可能是化学量化学量，生物量生物量；传感器的输出量是某种物理量，这种量要便于传输、传感器的输出量是某种物理量，这种量要便于传输、转换、处理、显示、存储等。可以是机械信号，光转换、处理、显示、存储等。可以是机械信号，光信号等，但主要是信号等，但主要是电信号电信号；传感器的输入和输出量之间有传感器的输入和输出量之间有对应关系对应关系，且应该有，且应该有一定的一定的精度精度。 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术153 3、传感器的组成、传感器的组成传感器一般由敏感元件和转换电路构成：传感器一般由敏感元件和转换电路构成：敏感元件敏感元件：直接感受被测量，并输出与被测量成确定直接

12、感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。关系的某一物理量的元件。转换电路转换电路：以敏感元件输出为输入，对其进行放大、以敏感元件输出为输入，对其进行放大、滤波、调制等处理，使之成为便于显示、记录和处理滤波、调制等处理，使之成为便于显示、记录和处理的信息。的信息。 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术16 有些传感器很简单，仅由一个敏感元件组成，有些传感器很简单，仅由一个敏感元件组成，它感受被测量时直接输出电量。如：热电偶、热它感受被测量时直接输出电量。如：热电偶、热敏电阻；敏电阻； 有些传感器在敏感元件后往往还要增加一个有些传感器在敏感元件后往往还要增加一个或多个转换元

13、件，将被测量进行一定转换后再或多个转换元件，将被测量进行一定转换后再接转换电路。如汽车油箱中汽油接转换电路。如汽车油箱中汽油液位测量装置液位测量装置以及以及应变式力传感器应变式力传感器。 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术17汽车油箱中汽油液位测量装置汽车油箱中汽油液位测量装置RR浮子浮子-敏感元件敏感元件杠杆杠杆-转换元件，转换元件，将角位移变成另一角位移将角位移变成另一角位移变阻器变阻器-转换元件，转换元件，将角位移变成电阻变化将角位移变成电阻变化 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术18F应变片弹性膜片转换元件转换元件应变片应变片敏感元件敏感元件弹性膜片弹性膜片应变式力

14、传感器应变式力传感器 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术19v是仅含转换元件的最简单，最基本的传感器构成型式，也是仅含转换元件的最简单，最基本的传感器构成型式，也称为简单传感器。称为简单传感器。v特点：特点：不需要外能源；不需要外能源；其传感元件具有从被测对象直其传感元件具有从被测对象直接吸取能量，并转换成电量电效应；接吸取能量，并转换成电量电效应； 输出能量较好输出能量较好v 例：热电偶、压电器件等例：热电偶、压电器件等敏感敏感元件元件输入输入输出输出自源型自源型4 4、传感器的基本构成（、传感器的基本构成（6 6种）种） 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术20v为转换元

15、件外加辅助能源构成的型式，其中辅助能源起激为转换元件外加辅助能源构成的型式，其中辅助能源起激励作用励作用, ,可以是电源也可以是磁源可以是电源也可以是磁源v特点：需要变换特点：需要变换( (测量测量) )电路才有适当的电信号输出电路才有适当的电信号输出v例例: :某些磁电式和霍尔等电磁感应式传感器某些磁电式和霍尔等电磁感应式传感器敏感敏感元件元件辅助能源辅助能源输入输入输出输出带激励源型带激励源型 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术21v由利用被测量实现阻抗变换的转换元件构成由利用被测量实现阻抗变换的转换元件构成v它必须通过带外电源的变换它必须通过带外电源的变换( (测量测量) )电

16、路，才能获得电量输出。电路，才能获得电量输出。v例：热敏电阻例：热敏电阻外源式外源式转换电路转换电路输输出出敏感元件敏感元件电源电源输入输入 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术22v采用采用两个原理和特性完全相同的转换元件两个原理和特性完全相同的转换元件，并置于同一环境，并置于同一环境中。其中一个接受输入信号和环境影响，另一个只接受环境中。其中一个接受输入信号和环境影响，另一个只接受环境影响，通过电路，利用后者消除前者的环境干扰影响。影响，通过电路，利用后者消除前者的环境干扰影响。v这种构成法在应变式、固态压阻式等传感器中常被采用。这种构成法在应变式、固态压阻式等传感器中常被采用。相

17、同传感器的补偿型相同传感器的补偿型敏感元件敏感元件敏感元件敏感元件输入输入输出输出环境量环境量 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术23v它也采用了两个原理和特性完它也采用了两个原理和特性完全相同的转换元件，同时接收全相同的转换元件，同时接收被测输入量，并置于同一环境被测输入量，并置于同一环境中。中。v巧妙的是，两个转换元件对被巧妙的是，两个转换元件对被测输入量作反向转换，对环境测输入量作反向转换，对环境干扰量作同向转换，通过变换干扰量作同向转换，通过变换（测量）电路使有用输出量增（测量）电路使有用输出量增加，干扰量相消。加，干扰量相消。v如应变电桥如应变电桥差动结构补偿型差动结构补偿

18、型敏感元件敏感元件敏感元件敏感元件电源电源输出输出输入输入环境量环境量（转换电路）（转换电路） 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术24v采用两个原理和性质不相同的转换元件，且不一定置于同一环采用两个原理和性质不相同的转换元件，且不一定置于同一环境处。其中一个接受信号，并已知其受环境影响的特性，另一境处。其中一个接受信号，并已知其受环境影响的特性，另一个接受环境影响量，并通过电路向前者提供等效的抵消环境影个接受环境影响量，并通过电路向前者提供等效的抵消环境影响的补偿信号。响的补偿信号。v例：采用热敏元件的温度补偿；采用压电补偿片的温度和加速例：采用热敏元件的温度补偿；采用压电补偿片的温

19、度和加速度干扰补偿等。度干扰补偿等。不同传感器的补偿型不同传感器的补偿型敏感元件敏感元件敏感元件敏感元件电源电源输出输出输入输入环境量环境量转换电路转换电路 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术5. 5. 传感器的分类传感器的分类 传感器种类繁多，分类方式也有很多。目前最常用的分传感器种类繁多，分类方式也有很多。目前最常用的分类方式是如下两种。类方式是如下两种。 按按工作原理工作原理分类分类 电阻式、电容式、霍尔传感器、光电式（红外、光纤）、电阻式、电容式、霍尔传感器、光电式（红外、光纤）、超声波式、压电式、电化学式、谐振式，等等。超声波式、压电式、电化学式、谐振式，等等。 四川省精品

20、课程传感技术四川省精品课程传感技术 按按被测量被测量分类分类被测量类别被测量类别具体被测量具体被测量热工量热工量温度、热量、比热；压力、压差、真空度；流量、流速，温度、热量、比热；压力、压差、真空度；流量、流速，等。等。机械量机械量位移（线位移、角位移）；力、力矩；质量；速度、加速位移（线位移、角位移）；力、力矩；质量；速度、加速度；振幅、频率；噪声，等。度；振幅、频率；噪声，等。物性和成分物性和成分气体、液体、酸碱度、浓度、粘度；密度；颜色；材料内气体、液体、酸碱度、浓度、粘度；密度；颜色；材料内部缺陷，等。部缺陷，等。 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术6. 6. 传感器的应用传

21、感器的应用 目前，传感器已广泛应用于各个领域，例如：工目前，传感器已广泛应用于各个领域，例如：工业自动化、农业现代化、军事工程、航天技术、资业自动化、农业现代化、军事工程、航天技术、资源探测、海洋开发、环境监测、安全防卫、医疗诊源探测、海洋开发、环境监测、安全防卫、医疗诊断、家用电器等。断、家用电器等。 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术各国对传感器的重视程度各国对传感器的重视程度 传感器技术是国防武器装备的核心关键技术之一美国，29%西欧，21%中国，1%尤里卡计划尤里卡计划 八五十一五八五十一五白宫计划白宫计划日本，19.5% 先进技术计划先进技术计划未来的战争一定程度上可以称之

22、为传感器战争传感器战争！ 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术29v足够的容量足够的容量传感器的工作范围或量程足够大，且传感器的工作范围或量程足够大，且具有一定的过载能力具有一定的过载能力v灵敏度高，精度适当，响应速度快灵敏度高，精度适当，响应速度快v稳定性高，可靠性好稳定性高，可靠性好v实用性和适用性强实用性和适用性强体积小，重量轻，对被测对象体积小，重量轻，对被测对象影响小；其输出力求采用通用或标准形式影响小；其输出力求采用通用或标准形式v使用经济使用经济成本低，寿命长，便于维护和校准成本低，寿命长，便于维护和校准7. 7. 对传感器的一般要求对传感器的一般要求 四川省精品课程传感

23、技术四川省精品课程传感技术30温度传感器温度传感器8 8、传感器实例、传感器实例 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术31离子感烟器离子感烟器传感器实例传感器实例 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术32明火探测器明火探测器传感器实例传感器实例 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术33气体传感器气体传感器传感器实例传感器实例 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术34温湿度传感器温湿度传感器 传感器实例传感器实例 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术35非致冷红外传感器非致冷红外传感器(1)(1)传感器实例传感器实例 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传

24、感技术36非致冷红外传感器非致冷红外传感器(2)(2)传感器实例传感器实例 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术371. 1.涉及多学科与技术，包括材料科学、精密机械、微涉及多学科与技术，包括材料科学、精密机械、微电子、微机械加工工艺、材料力学、弹性力学、计电子、微机械加工工艺、材料力学、弹性力学、计算机技术、物理学、生物化学、测试技术等。算机技术、物理学、生物化学、测试技术等。2. 2.品种繁多，被测参数包括热工量、电工量、化学量、品种繁多，被测参数包括热工量、电工量、化学量、物理量、机械量、生物量、状态量等。物理量、机械量、生物量、状态量等。3. 3.应具有高稳定性、高可靠性、高重

25、复性、低迟滞、应具有高稳定性、高可靠性、高重复性、低迟滞、快响应和良好的环境适应性。快响应和良好的环境适应性。9 9、传感器的技术特点、传感器的技术特点 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术4. 4.应用领域广泛，无论是高新技术，还是传统产业，都应用领域广泛，无论是高新技术，还是传统产业，都需要应用大量的传感器。需要应用大量的传感器。5. 5.应用要求千差万别，有的量大面广，有的专业性很强；应用要求千差万别，有的量大面广，有的专业性很强；有的要求高精度，有的要求高稳定性，有的要求高可有的要求高精度，有的要求高稳定性，有的要求高可靠性；有的要求耐振动，有的要求防爆，等。靠性；有的要求耐振

26、动，有的要求防爆，等。6. 6.发展相对缓慢。但一旦成熟，其生命力强，如应变式发展相对缓慢。但一旦成熟，其生命力强，如应变式传感技术已有传感技术已有7070年的历史，目前仍然占有重要的地位。年的历史，目前仍然占有重要的地位。 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术You have to believe in yourself. Thats the secret of success. Charles Chaplin（卓别林）（卓别林） 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术二、传感器技术二、传感器技术 1. 1. 什么是传感（器）技术什么是传感（器）技术 传感器技术是一个汇聚物理、

27、化学、材料、器传感器技术是一个汇聚物理、化学、材料、器件、机械、电子、生物工程等多类型交叉学科，涉件、机械、电子、生物工程等多类型交叉学科，涉及传感检测原理、传感器件设计、传感器开发和应及传感检测原理、传感器件设计、传感器开发和应用的综合技术。用的综合技术。 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术41材料学材料学物理化学物理化学生物学生物学电子学电子学电路与系统电路与系统机械机械传感器技术传感器技术传感检测原理传感器件设计传感器开发和应用 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术422. 2. 传感器技术的重要性传感器技术的重要性 传感器是自动化系统和信息系统的关键性基传感器是自动化

28、系统和信息系统的关键性基础器件，础器件， 是获取自然和科学领域中信息的主要是获取自然和科学领域中信息的主要途径与手段。途径与手段。 传感器技术是信息技术的三大核心技术之一。传感器技术是信息技术的三大核心技术之一。 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术43传感器技术采集信息通信技术计算机技术传输信息处理信息 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术 传感器技术的发展制约着现代社会的发展。传感器技术的发展制约着现代社会的发展。 目前，作为人脑模拟的计算机技术发展极为目前，作为人脑模拟的计算机技术发展极为迅速，然而模拟人感官的传感器发展相对较慢。迅速，然而模拟人感官的传感器发展相对较慢。

29、没有信息的获取，信息传输和处理就无从谈起；没有信息的获取，信息传输和处理就无从谈起；现代社会要求传感器、计算机、通信三者相互协现代社会要求传感器、计算机、通信三者相互协调发展。调发展。 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术451. 1. 新材料、新功能的开发应用新材料、新功能的开发应用2. 2. 微机械加工工艺的发展微机械加工工艺的发展3. 3. 传感器的多功能化发展传感器的多功能化发展4. 4. 传感器的智能化发展传感器的智能化发展3 3. .传感器技术的发展动向传感器技术的发展动向 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术1.新材料、新功能的开发应用v此外，一些化合物半导体材料

30、此外，一些化合物半导体材料、复合材料、薄膜材料、形状、复合材料、薄膜材料、形状记忆合金材料等在传感器技术记忆合金材料等在传感器技术中得到了成功地应用。中得到了成功地应用。半导体硅材料半导体硅材料石英晶体材料石英晶体材料功能陶瓷材料功能陶瓷材料其他材料其他材料 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术 敏感元件是基于敏感材料的各种物理、化学、生物效应和敏感元件是基于敏感材料的各种物理、化学、生物效应和现象的。新效应的发现，新型敏感材料的开发是新型传感器问现象的。新效应的发现，新型敏感材料的开发是新型传感器问世的重要基础。世的重要基础。 如利用直流如利用直流JosephsonJosephson

31、效应（一种超导体超导电流的量子干效应（一种超导体超导电流的量子干涉效应）研制成的超导量子干涉仪（涉效应）研制成的超导量子干涉仪（SQUIDSQUID），可用于测量人），可用于测量人体心脏和脑活动时的微磁场变化，分辨力高达体心脏和脑活动时的微磁场变化，分辨力高达1010-13-13T T。 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术482. 微机械加工工艺的发展平面电子加工工艺技术平面电子加工工艺技术固相键合工艺技术固相键合工艺技术机械切割技术机械切割技术整体封装工艺技术整体封装工艺技术微机械加工工艺微机械加工工艺 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术 传感器的集成化、微型化和多功能化

32、传感器的集成化、微型化和多功能化 微纳米技术和微机械加工技术的发展，为传感器的微型化、微纳米技术和微机械加工技术的发展，为传感器的微型化、集成化和多功能化铺平了道路。微型传感器（或微传感器）的集成化和多功能化铺平了道路。微型传感器（或微传感器）的显著特征是体积微小，集成度高，可在同一芯片上实现多个传显著特征是体积微小，集成度高，可在同一芯片上实现多个传感器功能。感器功能。 如日本研制出如日本研制出2.5mm2.5mm0.5mm0.5mm的微传感器，可用导管直接送的微传感器，可用导管直接送入心脏，可同时检测入心脏，可同时检测NaNa、K K和和H H离子浓度；又如目前国外积极开离子浓度；又如目前

33、国外积极开展的纳米机器人的研发工作，也是基于微纳米技术。展的纳米机器人的研发工作，也是基于微纳米技术。 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术513. 传感器的多功能化发展一种同时检测一种同时检测NaNa+ +、K K+ +和和H H+ +离子的传感器离子的传感器一种多功能气体传感器一种多功能气体传感器能够同时测量能够同时测量H H2 2S S、C C8 8H H1818、C C1010H H2020O O、NHNH3 3四种气体四种气体 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术524.传感器的智能化发展传感器传感器微处理器微处理器+智能

34、化传感器智能化传感器有线智能传感器及网络有线智能传感器及网络无线智能传感器及网络无线智能传感器及网络 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术 传感器的智能化传感器的智能化 智能传感器是指具有判断和学习能力的传感器，其开发已智能传感器是指具有判断和学习能力的传感器，其开发已在众多国家蓬勃开展。它不仅能实现信息的探测、处理、逻辑在众多国家蓬勃开展。它不仅能实现信息的探测、处理、逻辑判断和双向通讯，而且具有自我检测、校正、补偿等多种功能。判断和双向通讯，而且具有自我检测、校正、补偿等多种功能。 预计未来预计未来1010年，传感器智能化将首先发展成由

35、微传感器、年，传感器智能化将首先发展成由微传感器、微处理器、微执行器和接口电路等模块组成的闭环传感系统。微处理器、微执行器和接口电路等模块组成的闭环传感系统。这些模块都可以集成到同一块芯片上。这些模块都可以集成到同一块芯片上。 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术 仿生传感器仿生传感器 大自然是生物传感器的优秀设计师。它经过漫长的岁月，大自然是生物传感器的优秀设计师。它经过漫长的岁月，不仅造就了集多种感官于一身的人类本身，而且还涉及了许许不仅造就了集多种感官于一身的人类本身，而且还涉及了许许多多

36、功能奇特、高超的生物传感器。如狗的嗅觉（灵敏度为人多多功能奇特、高超的生物传感器。如狗的嗅觉（灵敏度为人的一百万倍），鸟的视觉（为人类的一百万倍），鸟的视觉（为人类8-508-50倍），蝙蝠、海豚的听觉倍），蝙蝠、海豚的听觉（超声波传感器），蛇的接近觉（可分辨（超声波传感器），蛇的接近觉（可分辨0.0010.001），等等。），等等。 这些动物的感官性能是当今传感技术所企及的目标。这些动物的感官性能是当今传感技术所企及的目标。 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术58敏感机理敏感材料选择结构设计工艺优化三、传感器研究方法与研究思路三、传感器研究方法与研究思路 四川省精品课程传感技术四川

37、省精品课程传感技术59传感器研究思路1.研究传感器，首先得从研究敏感材料入手，研究敏感材料对外界物理、化学变化的敏感特性，包括响应时间，变化规律，以及外界其他物理、化学环境变化对敏感材料敏感特性得影响2.设计合适的传感功能结构。考虑将敏感材料镀在什么样的器件结构上才使得敏感材料能够发挥好其敏感特性3.制备工艺的研究4.后端对信号的处理电路，包括放大电路、滤波电路等。 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术微叉指电极阵列微叉指电极阵列OTFT（有机薄膜晶体管）（有机薄膜晶体管） 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术61四、课程组传感技术研究成果四、课程组传感技术研究成果 四川省精品

38、课程传感技术四川省精品课程传感技术62研究方向动态研究方向动态有机敏感有机敏感电子电子学学 有机材料有机材料敏感电子学敏感电子学 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术63重点研究领域重点研究领域化化学学传传感感器器线性湿敏传感器线性湿敏传感器非线性湿敏传感器非线性湿敏传感器电子聚合物电子聚合物湿度传感器湿度传感器电子聚合物电子聚合物气体传感器气体传感器二氧化氮气体传感器二氧化氮气体传感器氨气敏传感器氨气敏传感器生化毒剂传感器生化毒剂传感器 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术64创新性成果创新性成果1v建立了聚酰亚胺（PI）膜对H2O物理吸附的H键模型v确立了PI基耐高温线性湿

39、敏传感器的应用技术依据v提出了基本型电容式器件结构机电部科技进步二等奖 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术65创新性成果创新性成果2l 通过分子设计，确定了非线性湿敏通过分子设计，确定了非线性湿敏 传感器的电阻传感复合模式；传感器的电阻传感复合模式；l 优化了复合膜组分与成膜工艺技优化了复合膜组分与成膜工艺技 术；术；l 提出了电子电导与尺寸效应相结合提出了电子电导与尺寸效应相结合 的机理，并建立了相应的数学模的机理，并建立了相应的数学模 型。型。率 先 在 国 际 上 研 制 出 具 有 高 湿率 先 在 国 际 上 研 制 出 具 有 高 湿(80100%RH)(80100%RH

40、)突变开关点可调、响突变开关点可调、响应快、耐污染的非线性湿敏传感器。应快、耐污染的非线性湿敏传感器。国家技术发明四等奖国家技术发明四等奖 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术66创新性成果创新性成果3 l采用化学氧化聚合和电化学聚合法合采用化学氧化聚合和电化学聚合法合 成了聚苯胺自组装所需原材料成了聚苯胺自组装所需原材料l提出了采用掺杂诱导沉积法制备聚苯提出了采用掺杂诱导沉积法制备聚苯 胺自组装超薄复合敏感膜胺自组装超薄复合敏感膜l设计了平面梳状电极结构设计了平面梳状电极结构l研究了研究了NONO2 2气体传感器敏感特性及机理气体传感器敏感特性及机理研制出了具有体积小、响应快、常温研

41、制出了具有体积小、响应快、常温下使用的下使用的 NONO2 2 气体传感器。气体传感器。四川省科技进步二等奖四川省科技进步二等奖 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术67创新性成果创新性成果4l确定了双酞菁有机物作为敏感材料确定了双酞菁有机物作为敏感材料l采用微机械加工技术、设计和制备了气体传感器阵列器件结构采用微机械加工技术、设计和制备了气体传感器阵列器件结构l采用模糊神经网络分析技术进行数据采集和处理采用模糊神经网络分析技术进行数据采集和处理 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术68创新性成果创新性成果5研制出了响应快、灵敏度高、常温下使用的氨气敏传感器研制出了响应快、灵敏度高、常温下使用的氨气敏传感器 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术精品课件！ 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术精品课件！ 四川省精品课程传感技术四川省精品课程传感技术71本章小结本章小结v概念概念: : 传感器传感器、传感器技术传感器技术v问题问题1:1:传感器的基本构成型式有哪几传感器的基本构成型式有哪几种？试画图并简要说明各自的特点。种？试画图并简要说明各自的特点。