传感器技术教材.ppt

* 1.一个设备或单位需求，2. 90年代我国需求，3.世界各应用领域需求 * 80年代热，日本80年代（10项），美国90年代（22项），英国90/80（24倍）中国（863）无损特种传感器 * 静态特性：被测输入量为不随时间变化的常量时，传感器输入输出之间呈现的关系 动态特性：被测输入量为随时间变化的动态信号时，传感器输入输出之间呈现的函数关系，随频率变化 测控系统输入端使用传感器、测试仪器、测试系统 * 智能传感器系统16，刘君华，变送器（4-20mA）量程 * 智能传感器系统，刘君华，编码器的分辨率，CCD，A/D * 智能传感器系统，刘君华 * 智能传感器系统，刘君华 * 适用于瞬态信号测量、频率响应是考虑重点，如示波器50M~100M * 传感器种类有十万种之多，我国仅3000种 * 无损检测4页， * 郁有文117页，具备很高的灵敏度和分辨率 * 70年代发展起来新技术， * 波长范围为：0.76～1000μm ,白色框频率称为大气窗口。物体温度低于1000度时的辐射不是可见光而是红外光 大气窗口：2～2.6 μm ，3～5 μm ，8～14 μm * 高于2×10000Hz的机械波为超声波 * ，， 视力为人的 8～50倍 ， 预警800kM ， ，10－13cm的粒子 ， 光纤微弯曲位移（压力）传感器 当活动板受到位移或压力干扰作用时，光纤会发生周期性微弯曲，使一部分光进入包层。位移或压力增大时，泄漏到包层的光强随之增大，同时纤芯的输出光强减小。通过测量泄漏到包层的散射光强度或纤芯输出光强度就能够测出位移或压力信号。 光纤微弯曲位移（压力）传感器原理图 光纤线性位移传感器 利用光纤传输光信号的功能，根据探测到的反射光强度来测量被测物与反射表面的距离。当光纤探头顶端紧贴被测物时，发射光纤中的光不能反射到接收光纤中去，因而光敏元件输出电信号为零；当被测物逐渐远离光纤探头时，发射光纤的光照亮被测物表面，并有一部分光被反射到接收光纤中。 光纤线性位移传感器 红外传感器：红外辐射——电能 1．红外辐射：红光以外的光线，波长0.76～1000μm。 2．热探测器原理：利用红外辐射的热效应，探测器敏感元件吸收辐射能后引起温度升高，进而引起有关物理参数变化，通过测试物理参数的变化，确定探测器所吸收的红外辐射。 应用：红外辐射测量计、红外目标搜索跟踪系统、红外热象仪、多光谱扫描仪、红外测距系统 特点：响应波段宽、范围大 红 外 传 感 系 统 组 成 滤光片采用允许在8～14μm的红外辐射能通过的材料，步进电机带动调制盘转动，将被测的红外辐射调制成交变的红外辐射线，透镜焦点落在红外光敏面上，被测目标的红外辐射通过透镜聚焦在红外探测器上，并将红外辐射变换为电信号。 3.红外测温 4. 红外图像传感器 由于红外光是人的肉眼看不到的，因此不能采用普通相机摄取红外图像。红外图像传感器可以利用红外热成像技术将红外辐射转换成可见光进行显示，还可以利用计算机系统对红外热图像进行分析处理，完成存储和打印输出。广泛用于工业、医疗诊断等领域。 （a）示出了某一场景的可见光图像，图像背景是山和烟雾，从中可以清晰地看出一部卡车。图（b）示出该场景的红外图像，红外图像能够穿透烟雾拍摄，从图中可以看出卡车和直升飞机的部分成像。 5. 被动式热释电红外探测器 在电子防盗、人体探测器领域中，被动式热释电红外探测器的应用非常广泛。人体都有恒定的体温，一般在37℃，所以会发出特定的波长为10μm左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的红外线而进行工作的。这种红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射后，温度发生变化，会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。 3.声敏传感器 机械振动——电信号 超声波传感器原理：声波从一种介质传播到另一种介质时，在介质分解面上形成反射和折射。逆压电效应将电振动转换成机械振动产生超声波，可作为发射探头；正压电效应将超声波转换成电信号，可作为接收探头。 种类：压电式、磁致伸缩式、电磁式；物位、流速、流量等 应用：超声探测、超声清洗、超声焊接、超声检测、超声医疗等 特点：精度高，流速测量精度达百万分之几，被测流体不受影响 举例： 超声波无损探伤 穿透法探伤是根据超声波穿透工件后能量的变化状况来判断工件内部质量的方法。当工件内有缺陷时，因部分能量被反射，接收能量将变小，根据这个变化可以把工件内部的缺陷检测出来。 SAW（表面波）传感器 英国物理学家瑞利（Rayleigh）于19世纪末期在研究地震波的过程中发现的一种集中在地表面传播的声波。后来发现，任何固体表面都存在这种现象。20世纪80年代后，人们发现