传感器与检测技术论文

传感器与检测技术论文（精选9篇）

传感器与检测技术论文 篇1

2.传感器的分类p1①按被测量对象分类②按工作机理分类③按被测物理量分类④按工作原理分类⑤按传感器能量源分类⑥按输出信号的性质分类p

2三、传感器的特性及主要性能指标p41、传感器的静态特性

2、传感器的动态特性

3、传感器的性能指标p4①高精度、低成本②高灵敏度③工作可靠④稳定性好⑤抗干扰能力强⑥动态特性良好⑦结构简单、小巧，使用维护方便，通用性强p4第二节：传感器检测技术的地位和作用p5第三节：1.测量范围及量程p62.灵敏度p63.线性度p74.重复性p75.稳定性：稳定性即在相同条件、相当长时间内，其输入/输出特性不发生变化的能力p76.精确度p77.动态特性：传感器的动态特性反映了传感器对于随时间变化的动态量的响应特性p88.环境参数p8第四节：传感器的标定与校准p91.传感器的静态标定p92.传感器的动态标定p10第五节：传感器与检测技术的发展方向。

1.开发新型传感器p112.传感检测技术的智能化p113.复合传感器：复合传感器是同时检测几种物理量具有复合检测功能的传感器p124.研究生物感官，开发仿生传感器p12

第二章第一节：参量型位移传感器p131.电阻式位移传感器p132.电阻应应变式位移传感器p153.电容式位移传感器p154.电感式位移传感器p20第二节：发电型位移传感器—压电位移传感器p25第三节：大位移传感器p261.磁栅式位移传感器p262.光栅式位移传感器p273.感应同步器p294.激光式位移传感器p31

第三章 力、扭矩和压力传感器p34第一节：测力传感器p341.电阻应变式测力传感器p342.压电式力传感器p41①压电效应p41②压电晶体及材料③压电式传感器的等效电路和前置放大器p423.压磁式力传感器p44①效应p44②工作原理p45③结构p45第二节：扭矩传感器p461.电阻应变式扭矩传感器p462.压磁式扭矩仪p483.电容式扭矩测量仪p494.光电式扭矩测量仪p495.钢弦式扭矩传感器p50

第三节：压力传感器p501.液柱式压力转换原理p502.活塞式压力转换原理p513.弹性式压力传感元件p514.电量式压力计p53①电容式压力传感器p53②应变式压力传感器p53③压阻式压力传感器p54④电感式压力传感器⑤涡流式压力传感器p55⑥霍尔式压力传感器p55⑦压电式压力传感器p55

第四章 速度、加速度传感器p57第一节：速度传感器p571.直流测速发电机p57

2.交流测速发电机p583.线振动速度传感器p594.变磁通式速度传感器p605.霍尔式和电涡流式转速传感器p616.陀螺式角速度传感器p627.流速风速传感器p64第二节：加速度传感器p661.压电式加速度传感器p672.应变式加速度传感器p693.磁致伸缩式振动加速度传感器p734.力平衡式伺服加速度传感器p735.单片微型平衡式伺服加速度传感器p756.惯性倾角加速度传感器p76

第五章 视觉、触觉传感器p77第一节：视觉传感器p771.光电式摄像机原理p77固体半导体摄像机原理p783.激光式视觉传感器原理p784.红外图像传感器原理p78

第二节：人工视觉p801.人工视觉系统的硬件构成p802.物体识别p81第三节：触觉传感器p851.接触觉传感器p862.压觉传感器p873.滑动觉传感器p88

第六章 第一节：热电偶式传感器p901.基本原理p902.热电偶组成、分类及其特点p91第二节：电阻式温度传感器p931.金属热电阻温度传感器p932.热敏电阻温度传感器p94第三节：非接触式温度传感器p951.全辐射温度传感器p952.高度式温度传感器p963.比色温度传感器p97第四节：半导体温度传感器p98

第七章 气敏、温度、水份传感器p100第一节：气敏传感器p1001.气敏元件工作机理p1002.常用气敏元件的种类p101①烧结型气敏元件p101②薄膜型气敏元件p101③厚膜气敏元件p1023.气敏元件的几种应用实例p102第二节：温度传感器p1051.相对湿度与绝对湿度p1062.氯化锂湿敏元件p1063.半导体陶瓷湿敏元件p1074.热敏电阻式湿敏元件p1085.高分子膜湿敏元件p1096.金属氧化物陶瓷湿敏元件p1117.结露传感器p112第三节：水份传感器p1131.水份传感器的工作原理与结构p1132.直流电阻式水份计的结构原理p114

第八章 传感检测系统的构成p116第一节：传感检测系统的组成p116第二节：电桥p1171.电桥工作原理p1172.电桥的分类与应用p1183.电桥的工作特性指标p1204.电桥调零p122第三节：调制与解调p1221.调制p1232.解调p124第四节：滤波器p1261.无源滤波器p1262.有源滤波器p1293.数字滤波p136第五节：数/模和模/数的转换p1371.数/模转换原理p1372.数/模转换器芯片介绍p1383.数/模转换器的技术指标p1394.模/数转换原理p1405.模/数转换器芯片介绍p1426.模/数转换器的技术指标p143第六节：传感器与模/数转换器的连接通道p1431.放大与滤波环节p1432.多路模拟开关环节p1453.采样保持环节p1464.模/数转换环节p148

第七节：传感检测信号的细分与辨向原理p1491.四倍细分原理p1492.辨向原理p151

3.细分、辨向常用电路p152第八节：传感检测系统中的抗干扰问题p1531.干扰与噪声p1532.抑制干扰的方法p1543.典型噪声干扰的抑制p156第九节：传感检测系统中的微机接口p1561.接口的基本方式p1572.A/D转换器与CPU连接需解决的技术问题p1573.数据转换接口的典型结构p1584.A/D转换器与CPU的接口示例p1595.传感检测系统的显示器及其接口p163第十节：传感器信号的温度补偿及线性化的计算机处理p1681.温度补偿的处理方法p1682.线性化处理方法p1683.线性化与温度补偿实例p170

第九章 信号分析及其在测试中的应用p173第一节：信号的分类p1731.确定性信号p1732.非确定性信号p1733.模拟信号与离散信号p174第二节：信号的幅值描述p1741.信号的均值u p1742.信号的方差p1753.信号的均方值p1754.信号的概率密度函数p（x）p175第三节：信号的相关描述p176第四节：信号的频域描述p178

1.周期信号与离散频谱—傅里叶级数p1782.非周期信号与连续频谱—傅里叶变换p182

3.傅里叶变换的基本性质p1834.非确定性信号的功率谱密度函数p184第五节：信号分析在振动测试中的应用p1881.振动的类型p1882.振动的激励方式p1893.激振器p190

传感器与检测技术论文 篇2

关键词：传感器与检测技术,实验教学,改革

传感器技术是信息技术的重要组成部分, 其应用遍及航天科技、智能交通、智能家居、公共安全、环境监测、结构健康监测、工业监控等众多领域。随着物联网产业的兴起, 各类传感器的大规模部署和应用构成了物联网不可或缺的基本条件, 各类信息传感设备相继得到研发, 并被广泛应用于对物体的智能化识别、精准定位、有效监控和科学管理。

传感器与检测技术是电气信息类专业的一门专业基础课程。按照传统教学方法, 学生在理论学习的基础上, 在实验教学环节通过操作实验平台来验证传感器原理, 使学生在传感器技术方面掌握一定的传感器检测电路及调节电路知识, 了解工程检测中常用传感器的原理、结构、特性、应用及发展方向, 具备初步应用传感器的能力。由于该门课程的实践应用综合性较强, 因此, 加强学生在实验、实践环节中的动手能力显得尤为重要, 它对培养学生的创造性思维和工程检测技术素质具有重要的意义。

本文在分析该门课程理论和实验教学现状的基础上, 针对实验教学环节中存在的不足之处, 提出增设开放实验项目让学生在实验课堂内外自主进行传感器的设计、制作、调试和检测, 并在实验教学过程中实施这一改革措施, 取得了较为明显的教学效果。

一、理论教学现状

在重庆交通大学, 电子信息工程、电气工程、自动化控制等电气信息类专业均开设传感器与检测技术这门课程。该门课程以传感器的工作原理为线索, 向学生详细介绍各类传感器的工作原理、基本结构、相应的测量及检测电路以及在各个领域中的应用。通过传感器与检测技术课程的学习, 要求学生能够比较全面地掌握信号传感、信号采集、信号转换、信号传输及信号处理的整个过程。

该门课程的理论教学方法通常首先是介绍某种功能传感器的基本工作原理, 其次讲解传感器的电路组成结构, 分析传感器的静、动态特性及稳定性影响因素, 最后介绍传感器的应用。教学内容涵盖了不同工作原理的主流传感器, 类种包括电阻式、电感式、电容式、磁电式、压电式、光电式、热电式等多种类型, 各章节的内容相对独立, 其中还涉及到电学、磁学、光学、化学、材料学等多个学科的知识。

电气信息类专业注重对知识的灵活运用, 对学生动手能力、实践应用能力的要求较高, 因此, 仅靠学习书本上的纯理论知识, 很难让学生真正理解这些传感器内部结构的组成, 以及如何实现特定功能, 只有依靠学生亲身参与实验实践, 动手操作, 才能达到融会贯通的效果。

二、实验教学现状

该门课程的实验是加深学生对理论知识的理解, 培养训练学生动手能力和理论联系实际能力的重要手段。据了解, 作为一门较为重要的专业基础课程, 虽然当前许多高校都开设了传感器原理与检测技术实验课, 但普遍反映实验教学效果不佳。造成这一现象的原因有多种因素, 例如, 实验教学模式按部就班, 缺乏创新;用于实验的专业仪器陈旧老化, 更新换代较慢;对实验环节的重视程度不足, 实验考核成绩在期末成绩中所占的比例较低。其中, 实验教学模式的单一化是造成实验教学效果不理想的一个重要因素。实验课上, 按照一贯的实验教学方式, 通常是学生在教师的指导下, 仅仅按照实验指导书罗列的实验步骤在实验台或实验箱上面进行外部电路连线操作, 或是组装构造简单的传感器材, 在输入端施加特定信号, 在信号探测端得到实验结果, 以此来验证各类传感器原理。最后还需要完成实验报告, 阐述实验目的、实验内容、实验步骤、实验结果以及分析传感原理、误差等。实验指导教师根据学生的实验操作情况、实验报告质量给予评分或评定等级。在重庆交通大学, 传感器原理与检测技术课程的实验教学根据不同专业对这门课程的要求来设置实验项目, 学生的实验成绩通常只占到该门课程期末成绩的20%。

这种实验教学模式较为固定, 主要因为许多高校设置实验项目时都是基于购置的专业实验台或实验箱来进行传感器原理的验证性实验, 实验内容和方案都不尽相同, 严重影响了教学质量的提高, 制约了学生创新能力的培养。在实验教学实践中, 学生普遍反映原本对理论知识的学习就感觉比较抽象、空洞, 在实验操作环节越发感觉无趣, 从而失去对该门课程学习的热情。

三、实验教学改革及措施

(一) 改革思路

对从事电气信息类专业的技术人员来说, 只有具备良好的综合实践能力和创新意识才能够在今后的生产实践中出类拔萃。因此, 理论学习固然重要, 加强实验教学环节对学生实践能力的培养更显得至关重要。在实验教学中, 一方面, 对基础的传感技术原理知识, 可按照传统的教学模式, 充分利用实验教学仪器设计验证性实验供学生操作, 这有助于加深学生对基础传感技术理论知识的理解;另一方面, 在实验教学及实验室条件允许的情况下, 增设一批可供学生在课内外操作的实验项目, 在每学期的实验教学环节中, 根据不同专业对该门课程掌握程度的要求, 合理选取其中难易程度不同的设计项目, 由学生自主选择题目并实现, 引导学生分析问题、拆分问题, 分模块来解决问题, 并且在这个过程中充分发挥学生的主观能动性, 充分尊重学生的创新精神, 从而提高学生的实践动手能力和学习积极性。对学生实验成绩的考核, 应该提高实验成绩在期末综合考评成绩中的比重, 让学生更加重视实验教学环节的锻炼。

根据这一思路, 在传感器原理与检测技术这门课程的实验教学改革中, 结合教学要求与本校实验室实际情况, 提出增设开放实验项目, 对实验教学内容、教学手段和考核方法进行新的探索与实践。

(二) 改革措施

在以往的实验教学中, 基于CSY2001B型传感器系统综合实验台, 根据不同专业对该门课程的要求, 选排8—16个验证性实验项目供学生操作。在新的实验教学探索中, 不仅对实验教学大纲进行重新修订, 丰富了实验教学内容, 而且精心设计10余个成本较为低廉、操作性强的开放实验项目, 同时鼓励学生自创实验项目, 每个实验项目可由两到三名学生共同合作完成。为保障开放实验项目的顺利实施, 每学期由现代电子实验中心提供开放实验项目所需要的电子元件和专业仪器以及实验场地。在考核形式上, 学生以电子作品和实验报告的形式提交成果, 开放实验项目成绩所占比例提高到该门课程期末成绩的30%—40%。

例如, 实验项目———电子温度计设计和制作, 要求学生根据所学温度传感器的知识以及电路知识, 利用实验室现有的工具和电子元件进行设计和制作。该实验项目对电气信息类专业的学生来说难度比较适中, 相较于在实验台上操作温度传感器的验证性实验, 该实验项目更加有趣。学生可以在实际设计和动手制作的过程中充分发挥各自的优势, 讨论设计方案, 自主设计测温传感电路。不仅如此, 为了实现测温的基本功能, 学生也会自发地去查阅资料, 深入分析不同类型温度传感器的原理, 理清各类型温度传感器输出数字信号值与温度变化的关系。这样一来, 让学生在具体实际操作中加深对传感器相关原理的理解和认识, 在设计制作过程中掌握不同类型传感器的结构和功能, 将抽象的传感器原理知识具体化。

四、实验教学实践及效果

在2010—2012年连续两个学年的传感器原理与检测技术课程的实验教学中, 分别在交通信息与控制专业、电子信息工程专业实施以上实验改革措施。学生的动手操作不仅限于课堂上的四十五分钟, 只要在现代电子实验中心的开放时间内 (现代电子实验中心全年对学生开放) , 学生都可以使用实验室的资源来进行自主设计和制作, 实验室充分满足学生在实践过程中对元件和器材的需求。针对该门课程进行实验教学改革, 取得的良好教学效果主要体现在以下五个方面。

第一, 避免传感器原理与检测技术实验课对实验设备、场地和时间的依赖性, 在实验课上, 学生可以在教师的指导下设计、制作、调试具有某种特定功能的传感器, 也可利用课余时间在开放实验室进行相关操作, 调动学生的学习积极性;第二, 放弃当前实验过程片面追求实验结果而导致与理论知识脱节、实验效果差的实验内容选择思路, 采用与理论知识紧密结合, 让学生加深对重要知识点的深入理解, 结合实际应用的实验内容选择思路;第三, 改进当前以连线为主的实验方式, 让学生进行设计、制作、分析、调试的综合性实验操作方式, 提高学生的实际动手能力和分析解决实际问题的能力;第四, 提高实验教学在课程考核中的比重, 在提高教学效果的同时, 激发学生的学习兴趣, 培养学生的学习能力和团队精神;第五, 发现并培养了一批专业技能较为突出的学生, 为他们专业技能的提高提供制度和物质支撑。这些学生在全国及省市的各类科技竞赛中, 取得了包括全国大学生电子设计竞赛二等奖在内的一系列优异成绩。

针对传感器与检测技术这门课程, 我们所探索的实验教学改革, 其目的是为了真正提高学生的学习积极性和理论联系实际的能力, 培养学生的实践动手能力和创新意识, 以及完善学生对所学知识掌握情况的科学评价。实践证明, 这些实验教学改革措施取得了一定的成效。然而, 教学改革是一项长期、复杂的系统工程, 需要不断地探索和实践, 才能有助于教学质量的提高, 有助于优秀人才的培养。

参考文献

[1]陈杰, 黄鸿.传感器与测技术[M].北京:高等教育出版社, 2010.

[2]蒋全胜, 吕家云.“传感器与检测技术”课程教学改革初探[J].巢湖学院学报, 2009, (3) .

传感器与检测技术论文 篇3

关键词：传感器与自动检测技术；教学内容；教学模式；工程思维

“传感器与自动检测技术”是电气信息类专业重要的主干专业课，是一门必修课，也是一门涉及电工电子技术、传感器技术、光电检测技术、控制技术、计算机技术、数据处理技术、精密机械设计技术等众多基础理论和技术的综合性技术，现代检测系统通常集光、机、电于一体，软硬件相结合。

“传感器与自动检测技术”课程于20世纪80年代开始在我国普通高校的本科阶段和研究生阶段开设。本课程侧重于传感器与自动检测技术理论的传授，重知识，轻技能；教师之间也缺乏沟通，教学资源不能得到充分利用，教学效果不理想，学生学习兴趣不高。

一、教学过程中发现的问题及改革必要性分析

笔者在独立学院讲授“传感器与自动检测技术”课程已有四年，最开始沿用了研究型大学的教学计划和教学大纲，由于研究型大学是以培养研究型人才为主，而独立学院是以培养应用型人才为主，在人才培养目标上有较大差异，在逐渐深入的过程中发现传统方案不太符合学院培养应用型人才的定位，存在以下几方面的问题。

1.重理论，轻实践

该课程是应用型课程，其中也有大量的理论知识、数学推导，而传统的研究型教学方法普遍都以理论教学为主，在课堂上大篇幅讲解传感器的原理，进行数学公式推导，相比而言传感器的应用通常只是通过一个实例简单介绍，导致最后大多数学生只是粗略地知道该传感器的结构，而不知道如何用，在哪里用。

2.教学模式单一

该课程传统上以讲授的教学方式为主，将现成的结论、公式和定理告诉学生，学生不能主动地思考和探索，过程枯燥乏味，导致学生产生了厌学情绪。同时理论教学与实训、实践教学脱节问题也很严重。

3.教学实验安排不合理

传统的实验课程安排，验证性实验比例高达80%，综合设计性实验极少，缺少实训、实践环节。然而应用型人才的培养应该以实践教学为核心，重点培养学生的工程思维和实践能力、动手能力，以在学生毕业时达到企业对技术水平与能力的要求，使学生毕业后能尽快适应工作岗位。

二、适合独立学院培养应用型人才的教学方案改革

传统的传感器与自动检测技术课程重理论、轻实践，教学模式单一，教学实验以验证性实验为主，这种方案能够培养研究型人才，但却无法培养合格的应用型人才。在教学过程中，笔者潜心研习，并反复实践，总结出以下几个可以改革的方面。

1.优化教学内容，注重工程思维

本课程一个很重要的内容是各种类型传感器的原理，传统的教学要讲清楚其中的来龙去脉，而本人则认为针对应用型人才培养，充分讲授清楚基本概念、基本原理和基本方法即可，涉及大额数学公式可以选择重要的进行讲解，其他则可作为学生的自学内容，让学生课余自学。同时应该重点讲解该传感器的工程应用实例；另一方面要结合最新实际工程讲解。这样才能激发学生的学习兴趣，培养学生应用型工程学习思维。

2.改革教学方法，改变教学模式

传统的教学是“灌输式”的方法，无论学生是否接受，直接把要讲的内容全部讲述给学生，而这也违背了培养学生分析问题和解决问题的能力以及创新能力的出发点和归宿。笔者认为应该应用工程案例教学，实行启发式、讨论式、研究式等与实践相结合的教学方法，发挥学生在教学活动中的主体地位。

3.与工程实际相结合，与其他课程相结合

教学过程中要从不同行业提取典型的工程应用实例，精简以后作为实例进行讲解。在进行教学时，要培养学生的系统观，让学生明白这不是一门独立的课程，而是与自动控制原理、智能控制理论等课程相融合的，以达到融会贯通的学习效果。

4.实验环节改革

实验教学主要是为了提高学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力，加深学生对课堂教学中理论、概念的感性认识。以往该课程的实验内容大部分为原理性、验证性的实验，学生容易感到枯燥无味，毫无学习积极性，很少有学生进行独立思考并发现问题，实验效果极不理想。为了改变这种模式化的教育，笔者将实验内容由传统的验证性实验调整为设计开发型实验。在实验教学中根据客观条件在适当减少验证性实验的基础上，增加了开拓性实验项目以及设计综合性实验。

5.改革教学评价方法，提高课堂教学效率

高效的学习成果反馈机制是促进教学相长的必要手段，目前该课程都是通过课程作业进行学习效果反馈，可以采用每一个章节布置一道设计型题目，让学生更加广泛地查阅资料，并在一定知识广度的基础上深入分析题目中用到的内容，进而从更深的层面分析解决问题，以达到深度、广度相结合的效果。

本文针对传感器与自动检测技术传统研究型大学的方案，提出了三个方面的问题，并根据四年的教学积累，在教学内容、教学模式、实验环节、教学评价及反馈等几个方面进行了探讨分析并提出了一套改革的方法和措施。本方案以实际工程应用实例为核心，在教学内容上侧重于传感器应用方面的讲解，以提出问题、分析问题、解决问题为主线调动学生的学习积极性和主动性，培养学生的工程思维和能力，重视实验环节，以设计性、综合性实验代替验证性实验培养学生将抽象的知识具体化、培养学生的实际应用能力、动手能力和创新能力。

参考文献：

[1]吴建平，甘媛.“传感器”课程实验教学研究[J].成都理工大学学报.

[2]曹良玉，赵堂春.传感器技术及其应用.课程改革初探[J].中国现代教育装备.

[3]李玉华，胡雪梅.传感器及应用.课程教学改革的探讨Ⅱ技术与市场.

传感器与检测技术论文 篇4

一、单项选择题（本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分）

(密封线外不要写姓名、学号、班级、密封线内不准答题，违者按零分计)

1．下列不是电感式传感器的是（

）。

A 变磁阻式自感传感器 器

B 电涡流式传感器

C 变压器式互感传感器

D 霍尔式传感

学号

2．传感器在不考虑迟滞蠕变等因素的影响下，其静态特性方程
y = a 0 + a1 x + a 2 x 2 + LL a n x n

中，定义为理论灵敏度的量为（an

）。

姓名

A

a0

B

a1

C

a2

D

3．下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是（

）

A．压力

B．力矩

C．温度

D．厚度

4．属于传感器动态特性指标的是（

）

专业班级

A．重复性

B．线性度

C．灵敏度

D．固有频率

5．按照工作原理分类，压电式传感器属于（

）

A．光电式传感器

B．阻抗式传感器

C．电势式传感器

D．电阻式传感器

6．测量范围大的电容式位移传感器的类型为（

）

A．变极板面积型

B．变极距型

C．变介质型

D．容栅型

（B）

7．利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小（

）

A．两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片

B．两个桥臂都应当用两个工作应变片串联

C．两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片

D．两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片

8．影响压电式加速度传感器低频响应能力的是（

）

A．电缆的安装与固定方式

B．电缆的长度

C．前置放大器的输出阻抗

D．前置放大器的输入阻抗

9．固体半导体摄像元件 CCD 是一种（

）

A．PN 结光电二极管电路

B．PNP 型晶体管集成电路

C．MOS 型晶体管开关集成电路

D．NPN 型晶体管集成电路

10．下列器件中是基于外光电效应制成的是

。

A

光敏电阻

B

光电池

C

光电倍增管

D

光敏晶体管

二、填空题：(每空 1 分，共 25 分)1.测量系统的静态特性指标主要有迟滞、______、______、灵敏度、稳定性、精度等。

2.电容式传感器可分为________、________、________三种基本类型。

3.要使直流电桥平衡，必须使电桥相对臂电阻值的________相等。

4.在热电偶中，当引入（B）

无影响。这一结论被称为热电偶的________定律。

…………………………………………密…………………………封……………………………………线…………………………………

5.测量误差可分为___________、___________和_________三种误差。

6.工业上压力计常使用的弹性元件有________、_________、_________。

7.工业上流量的单位有_________和__________。

学号

8.差压式流量计由__________、___________、___________组成。

(密封线外不要写姓名、学号、班级、密封线内不准答题，违者按零分计)

9.非接触式测温计的种类有__________、__________、__________。

10.机械量包括_________、_________、_________、__________。

姓名

三、简答题：(每题 4 分，共 24 分)1.简述传感器定义和组成。

系 专业班级

2.

写出工业用热电阻的分度号、材料及测量温度范围？

学院

（B）

3.

质量流量计有哪几种类型？

4.

简述电磁流量仪组成及特点？

5.

简述色谱仪的分析原理和工作流程。

6.

有那些非接触式测温方法？。

（B）

四、简述热电偶测温原理，说明热电偶测温时为何要冷端补偿，冷端补偿有那几种方法？（10 分）
…………………………………………密…………………………封……………………………………线…………………………………

学号(密封线外不要写姓名、学号、班级、密封线内不准答题，违者按零分计)姓名

五、测量某电路电流共五次，测得数据分别为： 168.41、168.54、168.59、168.40、168.50，试用 3σ准则检查测量之中是否有坏值，如有坏值，求出去掉坏值后的算术平均值标 准误差。（10 分）

学院

系 专业班级

（B）

传感器与检测技术论文 篇5

多传感器信息融合技术的研究与进展

本文通过对多传感器信息融合技术近年来国内外研究成果的总结,阐述了信息融合技术研究的.发展历程.首先对信息融合的概念和通用处理模型进行了介绍,然后按照信息融合技术研究的三个主要方面,即信息融合的系统结构、信息融合的应用领域和信息融合的算法,分别探讨了信息融合技术的发展现状和面临的问题,最后对信息融合的未来研究趋势进行了展望.

作 者：郭惠勇 作者单位：西安交通大学建筑工程和力学学院,西安,710049刊 名：中国科学基金 ISTIC PKU英文刊名：BULLETIN OF NATIONAL NATURAL SCIENCE FOUNDATION OF CHINA年，卷(期)：19(1)分类号：N1关键词：多传感器 信息融合 系统结构

传感器与检测技术论文 篇6

学校名称

学生姓名 班 级

《传感器与测试技术》课程

按照《传感器与测试技术》课程教学设计方案的要求，本课程的平时作业共布置4次积分作业，每次作业满分15分，共60分。第1次作业：

1.画出测试系统的组成框图，并说明各组成部分的作用。

2.为满足测试需要，对传感器的一般要求有哪些？

3.传感器的动态特性的评价指标有哪些？

4.提高传感器性能的方法有哪些？

5.简述应变式电阻传感器的工作原理。

6.简述压阻式传感器电桥采用恒压源供电和恒流源供电各自的特点。

7.在网络上查找出有介绍电阻应变式、压阻式和热阻式传感器产品的网站各一个，打印（或记录）其结构简图、工作原理、特性、主要型号及技术参数等有关信息。

第二次作业：

1.电容式传感器的工作原理和主要性能是什么？

2.简述电容式传感器的主要优缺点。

3.电感式传感器的测量电路主要形式是什么？

4.简述压磁式传感器的工作原理？

5.磁电式传感器可分为几类？各有什么性能特点？

6.请画出两种霍尔元件的驱动电路，并简述其优缺点。

7.磁栅式传感器的误差是那些因素引起的？可应用于那些场合？

8.在网络上查找出有介绍电容式，电感式和磁电式传感器产品的网站各一个，打印（或 记录）其结构简图，工作原理，特性，主要型号，技术参数和应用等有关信息。

第三次作业：

1.能否用压电传感器测量变化比较缓慢的力信号？试说明其理由。

2.比较各种压电材料的优缺点。

3.为什么压电式传感器要高阻抗输出？压电放大器与电荷放大器的实质是什么？

4.光线在光纤中传播的原理是什么？

5.为什么采用循环码码盘可以消除二进制码盘的那种粗误差？

6.迈克尔逊干涉仪的原理是什么？

7.简述PSD光学三角法测距原理。

第四次作业：

1．超声波在界面上发生波型转换后会产生哪些波型？这些波型要遵循什么规律？

2．常用的超声波探伤方法有哪些？各有什么特点？

3．探头和工件的耦合方式有哪些？简述其工作原理及特点。

4．影响测试系统正常工作的干扰有哪些？如何防护？

5．速度测量方法有哪几种？分别介绍其工作原理。

6．机器人视觉是如何实现的？

传感器与检测技术教学改革探索 篇7

感测技术以信息的获取、转换和处理为主要内容与计算机技术、通信技术等一起,成为信息技术的支柱学科,为生产发展和科技进步做出了重要贡献。这门课程是对已学课程知识的综合应用,也为后续课程夯实了基础。

1 感测技术教学现状以及存在的问题

感测技术课程教学一些问题不容忽视,存在学校传授的相关知识体系与社会要求不符的矛盾,课本内容陈旧与新技术、新应用发展速度快的矛盾,内容多与学时少的矛盾,理论多与实践少的矛盾等。

1.1 传统教学内容

目前感测技术课程内容包括传感器和检测技术两部分,主要内容是传感器部分,检测技术内容较少。

教材传感器部分主要内容是介绍传感器的工作原理、内部结构、转换电路,甚至是敏感元件的制作材料和工作原理等,内容多而繁杂,不仅涉及电学、磁学、力学、光学、声学、化学、生物学、数学、材料、机械原理、计算机技术等多门学科,还涉及工业现场的一些实际情况及制作工艺学等。其中很多内容学生都不甚了解,过多篇幅阐述这部分内容容易增加学生的畏难情绪,降低学生学习的积极性。

现行教材传感器部分没有涉及新型传感器技术的理论知识及其应用,不利于学生拓宽知识面,不符合宽口径人才培养模式。

课程中,检测技术内容仅限于检测的基本概念,检测的一般方法。

1.2 传统教学手段

传统教学手段是理论教学加实验,而且以理论教学为主。以我校为例,大纲规定总课时为44学时,其中,理论教学36学时,实验8学时。理论教学,教师讲得费力,学生听得茫然,学生积极性不高。实验也基本是对着实验报告验证数据,收效甚微。

1.3 传统考核方法

课程考核方法一般是以考试为主,辅以作业、考勤评价学生学习状况,这种考核方法无法激发学生学习的积极性和主动性,不能真实反映学生的学习能力、对知识的掌握程度及其专业应用能力。

2 教学改革的思路及实现

2.1 优化教学内容体系

2.1.1 归纳整理,淡化理论

目前,本科毕业生中从事理论研究和传感器设计的比较少,只需要他们粗线条地掌握常用传感器的工作原理以满足后续课程需求,并能依据有关产品手册选用传感器以适应未来工作的要求。因此,只需概略性地介绍传感器的基本理论和基本结构,而不必深究其内部的结构和原理。

2.1.2 增加新型传感器和传感器的新应用

针对教材中新传感器、传感器新应用内容少这一问题,我们在教学过程中增加了许多新型传感器,如:智能传感器、网络传感器、无线传感器、虚拟仪器等。结合中国和世界重大科技活动,引导学生关注传感器新的应用领域,如:传感器在嫦娥探月、神舟飞船等工程中的应用,在物联网、智能电网中的应用等。

2.1.3 增加新的检测技术和分析、处理技术

在传统的检测技术基础之上,我们增加了多传感器融合技术、数据驱动技术等较为前沿的数据分析和处理技术,测量不确定度与回归分析。增加了感测数据的传输,传感器网络等内容。

2.2 多样化教学手段

理念决定方法。教师是主导,学生是主体,在教学中,学生作为学习和吸收知识的主体,教师要引导学生去学习,激发学生的学习兴趣,发挥学生的学习主动性提高学生的学习能力。教学手段的改进也是基于这样的理念。

对于整合后的教学内容,根据不同内容的特点,相应地我们也采取了多样化的教学手段。

2.2.1“模块化”教学模式

传感器这部分内容中各种传感器除了工作原理不同外,其知识结构基本相同。根据其特点,我们采用了“模块式”的教学模式,将学生根据其兴趣分成若干小组,每小组负责一类他们感兴趣的传感器,让他们自己以教材为基础,参考、查阅相关资料,做出所负责部分内容的PPT课件,在课前给学生20分钟时间让他们自己讲解,然后其他组点评。课堂上教师只要做一些补充就行了。刚开始我们担心的问题很多,如学生的自学能力等。实际教学效果远比我们设想的要好。每组同学都很认真,查阅的资料也很丰富,PPT做得也十分漂亮。由于增加了点评这一环节,同学们除了关注本组内容,也很热心其他组的内容,竞争氛围浓厚。

2.2.2“开放型”教学模式

讲完每一类传感器理论内容后,我们在原来的实验内容基础上,设计了拓展实训。在规定课外时间内,开放学校的实验室,让学生在实验室平台上做些修改去完成实训任务。由于实验室开放时间和实验仪器的限制刚开始时,实训任务完成得并不理想。后来我们借助虚拟仪器和Matlab仿真,设计了一些拓展实训任务,效果很好,也符合学生的口味。

由于采用了“模块化”“开放型”教学模式,传感器这部分内容所用时间相对以前大大减少,而且教学效果尤为突出。

2.2.3“启发式”教学模式

新型传感器、传感器的新应用和新的检测技术也基本上以学生为主体,限于学生的知识面,一般都是教师给出范围,在课堂上针对不同问题,给学生一定的信息,启发学生。由学生小组去查找资料,以小论文的形式上交,详细摘要做成PPT在课堂上讲解。当然也有不少同学有自己的新发现。

以上模式中,都是以学生小组为一个学习单位,而且每一次小组成员都不同,这样既加强了学生的团队观念,又激发了他们的竞争意识。

2.3 改革考核方法

针对上述整合后的内容和多样化的教学手段,我们改革了考核方法,制订了相应的考核评价体系。其主要内容由4部分组成:传感器部分的资料查阅和PPT的制作;拓展实训部分的完成情况;新知识的资料查阅情况和PPT的制作;期末考试,当然还要考虑出勤等因素。考试已经不是我们考核的唯一方式了。

3 结束语

教学内容、教学手段和考核方法是一体的,它们之间相辅相成,相互促进。整合后的教学内容需要与之相应的教学手段和考核方式来实现,多样化的教学手段能使教学任务事半功倍,设置合理的考核评价体系不仅考核学生的学习内容,也应该能评价学生的学习能力。通过传感器与检测技术课程教学的改进,激发了学生学习的积极性和主动性,加深了学生对这门课程的理解,提高了学生的学习能力,融知识传授、能力培养、素质教育为一体。

参考文献

[1]胡向东,刘京诚,余成波.传感器与检测技术[M].北京:机械工业出版社,2009

[2]朱成杰,欧阳名三,陈静.感测技术课程教学方法的探讨与改革[J].中国科技信息,2009,5

传感器与检测技术论文 篇8

【关键词】OBE 传感器与检测技术 教学改革 课程建设

【基金项目】广东省高等教育教学研究和改革项目（2015）；（东莞理工学院教育教学改革与研究项目（2015））。

【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）24-0016-02

传感器及检测技术是一门内容繁杂的交叉学科，涉及电磁学、力学、光学、声学、化学、计算机技术等，但这门课程只有48学时，所以长期以来，只能在教学内容上侧重于传感器定义的讲解、原理的分析等，使得学生对传感器相关理论知识掌握较好，但对于实际工程中传感器的运用了解不多[1]。实验方面，大部分内容是在实验台上进行，学生只需对实验电路进行连接，没有很好地理解测量电路与传感器原理的融合，导致学生做毕业设计时，无从下手，不能很好的实现课程的教学目标[2]。因此，对传感器与检测技术课程进行教学改革是非常必要的。

东莞理工学院已在2012年明确提出了建设“特色鲜明的高水平应用型地方大学”目标，致力于培养高素质创新型、应用型人才。近几年来根据学校的人才培养定位，多次对教学内容、实验开设、教学评价等方面进行探索与实践，并取得了一定成绩。但也遇到一些问题，如部分学生态度不认真，学生的创新能力不够等。针对存在的问题，我们首次引入OBE（Outcomes Based Education）教学模式[3]，并根据OBE的基本内容与主要特征，重点探讨了该方法在传感器与检测技术教学中的实施与应用。使学生既能在学习传感器相关理论知识，同时掌握传感器的应用技术，提高学生的工程实践能力，满足“应用型”本科对人才培养的要求。

1.OBE教学模式

在OBE教育系统中，教育模式由“内容为本”向“学生为本”转变，教育者必须对学生毕业时应达到的能力及其水平有清楚的构想，然后寻求设计适宜的教育结构来保证学生达到这些预期目标。在传统教学中，教学内容先于教学目标而存在并占据核心位置，而在OBE教育模式中，教学目标（学生预期学习产出）先于教学内容而存在，课程资源开发、学生管理和辅导等活动都要围绕预期目标而展开。

2.基于OBE的教学改革

将有地方特色的应用型人才培养方案的需求和教学资源建设的特点相结合，将教学改革和教学资源应用相结合，从“课程内容教育为主”转变为以“学生掌握知识为主”。

2.1 探索传感器与检测技术课程的预期“学习产出”

通过对学生、用人单位等相关者调查，探索传感器与检测技术课程的目标以及实施这些目标所需要的知识、学生能力和素质，制定可测评的预期“学习产出”。要求学生掌握传感器的工作原理、基本结构、测量电路及各种应用，熟悉测量的基本知识及误差处理方法，了解传感器的发展趋势及在工业生产和科学技术方面的广泛应用，具有正确应用传感器的能力，为毕业设计做准备，为毕业后的工作打下良好的基础。

2.2 确定课程层面的预期“学习产出”及实现策略

根据“学习产出”类型，使用多样化的教学方法，创设丰富的教育环境，调动学生积极地参与到教学过程，有效实现预期学习产出。在课程层面，采用测验、问卷、项目、作业、报告等多样化评价方法[4]，设计传感器与检测技术的“学习产出”。

2.3 建立明确的、可实施的《传感器与检测技术》课程标准

根据本课程国内外发展趋势和人才培养模式改革的需求、学校定位、专业培养目标，重新编制明确的、可实施的《传感器与检测技术》课程标准。为教学内容安排、教学策略设计、教材编写、教学评价与考核确立依据。

2.4 课程研究与改革内容

在理论教学中，从以往先讲原理，再讲应用的模式，改为先讲应用，再讲原理，从具体的科研项目中，选取部分内容并将其融入到授课内容中。通过实实在在的案例，让学生知道这些理论知识有何用处、如何用，提高了学生对传感器知识学习的兴趣，这样对理论的理解也会更加深刻。比如讲传感器静态特性时，先与学生互动，以聊天的形式，结合正在进行的不锈钢支撑架应力测量科研项目，介绍测量应力的传感器选择及静态参数的测量过程，测量数据的整理等。课程讲完后，把科研项目中的实验数据，作为课后作业，让学生进行误差分析，计算相关的参数，如线性度、灵敏性、迟滞、重复性等，然后对传感器进行评价，从而将所学知识应用到实际工作中，对所学知识进一步巩固。

在实验教学中，提高综合设计实验比例，重点建立“传感器与检测技术”设计性项目案例库以及相应的实训教材，以应用案例为基础，建设以学习产出为目标的课程学习环境。首先，开发一些电路简单、实用、易于完成的项目。例如火灾报警器、楼宇声控灯及光控灯、酒精浓度测试仪、电子体重秤等；其次，开发一些综合运用单片机技术、自动控制技术、电子技术等多学科知识交叉融合的实验项目，例如DS18B20或Cu50数字显示温度计、温度控制系统、水位控制系统等。案例当中所涉及的信息的收集、方案的设计、项目实施等工作，均由学生自己负责，培养学生的思考、质疑、研究、决定和呈现的能力。学生通过项目的实施，了解并把握项目实施过程中每一个环节的基本要求，在运用已有知识、技能的同时，学习新的知识和技能，解决过去从未遇到过的实际问题，同时学习掌握教学大纲中规定的教学内容，调动学生学习的主动性和积极探究的态度、独立解决问题能力和创新能力以及推理和预测的习惯[5]。实验时，只给学生提高基本思路及最终达到的目标，由学生自行设计方案、购买元器件、搭建电路等，老师随时指导，了解学生思考问题及解决问题的方法。评价成绩不仅检查作品完成情况，还需考查处理问题的能力。

2.5 设计学习成果的评估体系

课程教学的改革必须要有合理的考核方式相配合才能发挥效力，再好的方案没有学生的积极参与也不会有什么效果，在课程考核中主要衡量的是学生学习过程表现综合应用能力。现有的考核方式是期末及平时成绩占85%，实验成绩占15%。评估体系改革的主要内容是降低试卷成绩在总体成绩中所占的比例，注重知识学习及综合能力的培养。在项目考核中，对学生实践动手能力、解决问题的能力和独立设计能力作综合评估。第一，每位同学都必须进行设计性和综合性实验，实验结束后对其成果进行验收，基本完成设计要求并达到考核标准才能通过。第二，学生在分组实验中的参与度应作为考核的一个重要标准，考勤也作为一个考核指标。第三，在实验过程中进行考核，规定时间节点，分阶段检查实验进度，如进行单元验收、仿真验收和系统验收等[6]，这样也便于老师和学生间的沟通。这部分成绩占学生总成绩的比例从原来的15%提高到30%。

2.6 积极开展问卷调查，完成计划、实施、检查、行动的闭环管理

在每学年课程结束之前都要求学生对本课程写一个心得和感受，以及问卷调查。心得主要是针对本课程教学方法和教学效果的评价以，及有哪些改进的地方，了解学生的需求和本课程在实际教学过程中的不足，以便在下一学年教学过程中有所改进，使本课程教学效果变得更加良好。

3.课程改革成果

经过近两年的改革实践，基于OBE教学理念的传感器与检测技术改革，学生进行与传感器有关的电子产品设计能力、分析问题和解决问题的能力以及创新能力得到很好的提高，项目案例库的建设为学生能力的培养提供了很好的平台，并确实取得了实际的效果。基于课程改革与建设，使得学生对传感器与检测技术知识的学习兴趣增加，期末考试（教考分离，采用其他学校试卷）卷面平均成绩比以往提高10分左右。通过课程训练，提高学生电子设计能力的同时，也提高了他们的自信心，参加电子设计竞赛更加活跃，并取得了较好的成绩。

4.结束语

将OBE教学模式应用到传感器与检测技术的教学中以提升教学质量，有效地调动了学生的积极性，也端正了学生的学习态度，提高学习效果，取得了较好的预期成效。但是在应用OBE教学模式时，应尽可能避免将教学简化为可观察的，低层次的具体任务，把本科教育与高职教育区别开来，注重学生综合能力的培养，只有这样，才有可能形成良好的互动循环，学生素质才能真正得到了提升。

参考文献：

[1]姚克明，罗印升，王小兰. “传感器与检测技术”课程教学改革探讨[J].职教通讯，2013（36）：15-16.

[2]张红. 传感器课程教学现状分析与改革对策[J].中国现代教育装备， 2010，（23）：115～117.

[3] 顾佩华，胡文龙，林鹏，等.基于“学习产出”（OBE）工程教育模式：汕大学的实践与探索[J].高等工程教育研究，2014（1）：28-37.

[4]张鹏，吴东艳，张凌志. 项目教学法与传感器课程改革探索[J].中国电力教育，2014（5）：78-79.

[5]徐小玲，刘美. 基于CDIO模式的传感器技术课程改革[J]. 黑龙江生态工程职业学院学报，2012（25）：108-110.

[6]王根平， 易灵芝， 吴志敏， 等. 基于CDIO 的《检测与传感器原理》课程设计研究与实践[J].计量与测试技术，2011，38（1）：17～20.

作者简介：

新型传感器技术 篇9

言

传感器工作原理的分类：

物理传感器应用的是物理效应

化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象

以其输出信号为标准可将传感器分为：

模拟传感器——将被测量的非电学量转换成模拟电信号。

数字传感器——将被测量的非电学量转换成数字输出信号(包括直接和间接转换)。

开关传感器——当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时，传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。

应用的材料观点出发可将传感器分成下列几类：

(1)按照其所用材料的类别分 金属 聚合物 陶瓷 混合物

(2)按材料的物理性质分  导体 绝缘体 半导体 磁性材料

(3)按材料的晶体结构分 单晶 多晶 非晶材料

按照其制造工艺，可以将传感器区分为：

集成传感器薄膜传感器厚膜传感器陶瓷传感器

集成传感器是用标准的生产硅基半导体集成电路的工艺技术制造的。通常还将用于初步处理被测信号的部分电路也集成在同一芯片上。

薄膜传感器则是通过沉积在介质衬底(基板)上的，相应敏感材料的薄膜形成的。使用混合工艺时，同样可将部分电路制造在此基板上。

厚膜传感器是利用相应材料的浆料，涂覆在陶瓷基片上制成的，基片通常是Al2O3制成的，然后进行热处理，使厚膜成形。

第1章 传感器敏感材料

1半导体硅材料

1.1 单晶硅：固态传感器的材料，优点：

优良的机械、物理性质，材质纯，内耗低、功耗小。机械品质因数高达106数量级，滞后和蠕变极小，机械稳定性好。

各向异性，具有很好的热导性，应变灵敏系数高。

1.2 多晶硅：是许多单晶的聚合物。晶粒的排列是无序的，不同的晶粒有不同的单晶取向，而每一晶粒内部具有单晶的特征。晶粒与晶粒之间的部位称为晶界，其对压阻效应的影响可通过控制掺杂浓度来降低。晶粒越大，压阻效应越大。

1.3 非晶体硅：在光电器件、传感器中应用。与晶体材料相比，非晶体硅具有：

（1）在可见光范围内具有高的光吸收系数。（2）淀积温度低（200-300ºC），可用多种材料作衬底，感受大面积淀积。（3）材料性能稳定，具有较高的机械强度。（4）具有高的塞贝克系数

（5）纯非晶硅没有压阻效应，利用微晶相与非晶相混合可产生压阻效应，灵敏系数高。（6）非晶硅的弹性模量和多晶硅一样，取决于制备和热处理，一般为（150—170）×103MPa。

可制成多种传感器，如光传感器，成象传感器，高灵敏度温度传感器，微波功率传感器，触觉传感器等。

1.4 硅蓝宝石：是在蓝宝石衬底上应用外延生长技术形成的硅薄膜。衬底是绝缘体，可实现元件之间的分离，且寄生电容小。

蠕变极小，优于单晶硅；耐辐射能力强；化学稳定性好，耐腐蚀性强。具有耐环境性强的优势。

2化合物半导体材料

先进的成象传感器材料。如碲镉汞、锑化铟、砷化镓等。开发长波段的应用。

无源探测的红外光敏技术，广泛应用。如红外夜视、火控、跟踪定位、精确制导

3石英敏感材料

3.1石英晶体 晶态sio2 特点：各向异性，具有压电特性；绝缘体；和单晶硅一样，具有优良的机械物理性质。

工作温度为２００℃－２５０℃

3.2 石英玻璃：非晶态SIO2，物理特性与方向无关。机械物理性能和化学性能极优。在７００ ℃－８００ ℃以前，弹性模量随温度的增高而增大，以后随温度的升高而下降。

最高使用温度为1100 ℃。适宜制造高精度传感器

4精密陶瓷材料

以化学合成的物质为原料，控制其中的组分比，经过精密的成型烧结，可制成适合传感器需要的多种精密陶瓷材料----功能陶瓷材料。

特点：耐热性，耐腐蚀性，多孔性，光电性，压电性等独特的性能。新开发陶瓷温度、气体、温度、光电、离子、加速度、陀螺等传感器 ZnO薄膜

作为压电体、光导体、光波导和半导体的多用途材料； 六角晶结构，各向异性体，有大的压电常数，大的声光、电光和非线性光学系数。淀积ZnO膜技术最广泛的方法是磁控溅射方法，可获得压电性能、光学性能优良，表面平坦而透明的致密薄膜层。6 铁电聚合物

是指含有铁电晶体组织的特殊高分子聚合物，如聚氯乙烯、聚偏二佛乙烯（PVF2)。

PVF2优良，具有压电、热释电特性。

应用在电-声和机-电传感器，如声频、超声波等。非晶态磁性合金

结构为长程无序，短程有序；

在旋转磁场中的各个方向的相对磁导率较高；

电阻率高，在交变磁场作用下，涡流损耗小，响应快，高频特性好； 磁致伸缩效应大；

机械强度高，高达2000-3500MPa。

根据传感器的具体特性要求确定这类材料的组分和形状。

8形状记忆合金

新的传感器材料，具有热弹性和超弹性；

过程：把某种记忆合金在高温下定形后，若冷却到低温产生形变，只要温度稍微升高就可以使形变迅速消失，并回到高温下所具有的形状。代表性材料有：NiTi ,CuZnAl,CuAlNi。复合材料

原子合成法通过控制材料的特性可以合成理想传感器材料;晶体合成法:多层结构,材料的混合在原子级上进行控制,合成的材料也叫人造晶格或超晶格;超晶格结构具有全新的材料特性;超晶格结构可随意控制物理常数,具有很大的发展前景。

硅材料的质量轻,密度为不锈钢的1/3,而弯曲强度为不锈钢得3.5倍,具有高强度比和高密度比;热导性为不锈钢7倍,而热膨胀系数不到不锈钢的1/7;

第2章 微机械加工技术

分为三类：硅微机械加工技术、超精密机械加工技术和X射线深层光刻电铸成型（LIGA)技术。

2.1硅微机械加工技术 硅微机械加工技术是硅集成电路工艺的扩展技术。主要用于制造以硅材料为基底、层与层之间有很大差别的三维微结构，包括膜片、悬臂梁、探针等微结构与特殊薄膜和高性能的电路相结合，成功制造出固态传感器 1.刻蚀技术

（１）体型结构腐蚀加工

腐蚀加工是形成微型传感器结构的关键技术，分为化学腐蚀（湿法）和离子刻蚀（干法）两种。

（2）表面腐蚀加工---牺牲层技术 利用硅表面微机械加工技术，开发、研制出尺寸小的悬式结构 工艺过程:

通过淀积法（溅射、蒸发）

在Si基片表面上生成SiO2牺牲层(微米级)

根据要求的形状刻蚀一部分SiO2

再剩下的SiO2层上通过淀积生成Si层

用刻蚀法刻蚀淀积的Si层

溶解SiO2牺牲层,获得与Si基片略连接或完全分离的悬臂式结构 2.薄膜技术

多晶硅膜、二氧化硅膜、金属膜等作为微型传感器结构的复合材料。制作方法：物理气相淀积和化学气相淀积。物理气相淀积是利用蒸镀和溅射。

化学气相淀积是让气体与衬底材料在加热的表面进行化学反应，使另一种物质在表面上形成膜。

(1)真空蒸镀：用蒸发铝和金的方法来获得电极的欧姆接触区，可直接制造敏感元件的薄膜。

(2)溅射成膜工艺,最流行工艺,设备较复杂,成膜速度慢,但形成的膜牢固,制出高熔点的金属膜和化合物膜,且化学成分不变。溅射方式有射频溅射、直流溅射和反应溅射等，射频溅射应用广泛。(3)化学气相淀积(CVD)：是使含有待淀积物质的化合物升华成气体，与另一种气体化合物在一个反应室中进行反应，生成固态的淀积物质，使之淀积在基底上而生成薄膜。

(4)等离子化学气相淀积(PECVD):在温度３５０－４００ ℃利用等离子体的活性。

过程：在反应过程中，为了产生等离子体，可加上直流或射频高电压，反应室通入一定量气体，使之发光放电，反应室内的气体将被电离而等离子化。3.固相键合工艺

把两个固态部件直接键合在一起的加工工艺，也就是把微机械部件装配在一起的一种技术。

典型例子就是硅－玻璃或金属－玻璃间的静电键合。

过程：把表面抛光的硅和热膨胀系数相近的玻璃紧密接触，在４００℃高温下，接上硅为正、玻璃为负的直流电压（５００－１５００伏）；在静电力作用下，使硅与玻璃在界面处接近到分子级的距离而形成牢固的、永久性的分子键合

2.2 传感器用石英、陶瓷、高分子聚合物和金属材料为基底时，用到超精密机械加工技术，如激光精密加工等。

2.3X射线深层光刻电铸成型技术

是深层同步辐射X射线光刻与电铸工艺相结合的制造技术。与牺牲层技术结合可制造出微型悬式结构。

工艺过程如下：

在硅基片上溅射牺牲层

用紫外光通过掩膜照射牺牲层，制作平面图形

在牺牲层上涂一层钛、镍组成的薄膜作为电铸的金属基底 在金属基底上淀积光致抗蚀剂层，覆盖掩膜

利用深层同步辐射X射线光刻技术对光致抗蚀剂层进行曝光 用化学蚀刻法蚀刻光致抗蚀剂层，制成电铸用的初级模板

在金属基底上，以初级模板为模型进行电铸，形成了与模板形状互为凹凸的三维结构

用化学溶剂溶解掉初级模板、金属基底和牺牲层，获得悬式结构

第3章 传感器的建模

3.1原因和过程

建立传感器的模型,在原理分析、结构设计、样机研制中有重要作用。

建模过程：（1）根据本质特征建立传感器的物理模型；（2）建立传感器的数学模型；（3）求解数学模型。

建模的方法：主要有能量法、概率法、状态法等

3.2受轴向力两端固支梁

建模步骤：１）几何方程；

２）物理方程；

３）弹性势能、弹性方程（对体积）；

４）动能；

５）梁上的任一点横截面处的初始应力；

６）由初始应力引起的初始弹性势能；

７）建立总的弹性势能；

８）建立泛函；

９）利用泛函原理；

１０）求解微分方程。

3.3改进悬臂梁

改进型悬臂梁的特征是：

在载荷F的作用下，梁的根部区域和端部区域的应力状态是相反的； 梁的根部受力情况优于典型悬臂梁，测力范围增大； 梁上布置测力元件优于典型悬臂梁。

第4章 硅电容式集成传感器

灵敏度高，稳定性好，量程宽

平行板式

C=ε0εA/d 通过改变极板间距d ,极板相对面积A（或长度L）和介电常数ε，可以使电容器的电容发生变化。

基于阻抗测量技术的电容信号检测，其测量线路有：（１）交流电桥式；（２）充放电式；（３）调频式；（４）谐振式。

硅电容式集成压力传感器的接口电路

1.开关-电容接口电路：由差动积分器和循环运行的A/D变换器组成。电路的工作过程：复位、检测、换算和转换。2.电容—频率变换电路

采用电容—频率变换电路，可将电容输出的电压变换为频率 信号输出。可直接接入计算机。

第5章 谐振式传感器

由ERD组成的电—机—电谐振子环节，是谐振式传感器的核心。适当地选择激励和拾振手段，构成一个理想的ERD，对设计谐振式传感器至关重要。由ERDA组成的闭环自激环节，是构成谐振式传感器的条件。

由RDO(C)组成的信号检测、输出环节，是实现检测被测量的手段。

每周平均储存的能量Q每周由阻尼损耗的能量值反映了谐振子振动中阻尼比的大小及消耗能量快慢的程度。同时也反映了幅频特性曲线谐振峰的陡峭的程度，即谐振敏感元件选频能力的强弱。

双激单拾

单激双拾

稳定的自激振荡：

1、幅度平衡条件|AF|=1

2、相位平衡条件φA+φF=(2n+1)π（n=0,1,2,3···）

采用电磁方式作为激励、拾振手段最突出的优点是与壳体无接触，但也有一些不足。如电磁转换效率低，激励信号中需引入较大的直流分量，磁性材料的长期稳定性差，易于产生电磁耦合等。

第6章 声表面波传感器

特点：高精度；与微处理器连接，简单；可批量生产等。纵波是质点的振动方向与传播方向同轴的波

横波 质点的振动方向与波的传播方向垂直

声表面波的衰减

波束偏离和衍射效应引起的． 原因：

材料固有的衰减；

材料表面粗糙引起散射； 向外辐射声波．

叉指换能器

功能是激励瑞利表面波（１）基本特性：

基本结构：叉指电极、叉指周期、换能器孔径。物理过程：压电效应和逆压电效应。

基本性能：频率高、对称性、带宽取决于指对数、互易性、内加权、制造简单，重复性、一致性好。

第7章 薄膜传感器

薄膜与传感器特性的关系: 1)选择性;2)可靠性;3)响应时间;4)分辨率;5)其它特性

厚膜与薄膜：区别不在于膜的厚度，而是制备工艺的不同。薄膜（真空蒸镀，溅射，气相淀积）

第8章 气体传感器

主要参数与特性

响应时间 选择性 稳定性 温度特性 湿度特性

电源电压特性

应变效应：导体或半导体电阻随其机械变形而变化的物理现象。

光纤数值孔径：入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输，只是在某个角度范围内的入射光才可以。这个角度α的正弦值就称为光纤的数值孔径（NA = sinα）

SAW模式转换：针对瑞利波，其质点作椭圆振动，有横振动又有纵振动，遇到阻抗不连续时，入射波一部分以瑞利波形式反射回来，还有一部分能量在反射时转换为体波

压电效应：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。

逆压电效应是指对晶体施加交变电场引起晶体机械变形的现象。

单模光纤芯径小（10m m左右），仅允许一个模式传输，色散小，工作在长波长（1310nm和1550nm），与光器件的耦合相对困难

多模光纤芯径大（62.5m m或50m m），允许上百个模式传输，色散大，工作在850nm或1310nm。与光器件的耦合相对容易

压阻效应，是指当半导体受到应力作用时，由于载流子迁移率的变化，使其电阻率发生变化的现象

速度劲化：压电晶体，由于压电效应，在声波传播过程中，将有一个电势随同传播，且使声波速度变快。

与频率无关--非色散波

金属赛贝克效应：在两种不同导电材料构成的闭合回路中，当两个接点温度不同时，回路中产生的电势使热能转变为电能的一种现象。