智能传感与检测技术 教案 10-2 10.3 智能生物传感器10.4 模糊传感器10.5 多传感器数据融合系统10.6 微传感器.docx

《智能传感与检测技术》课程教案

授课章节

第10章智能传感器

10.3智能生物传感器

10.4模糊传感器

10.5多传感器数据融合系统

10.6微传感器

建议课时

2

授课方式

理论知识讲授+提问讨论+多媒体演示

所属专业

教学目标

1.掌握生物传感器和生物芯片

2.理解模糊传感器

3.理解多传感器数据融合系统

4.了解微传感器

教学重点

1.生物传感器和生物芯片

2.模糊传感器

3.多传感器数据融合系统

教学难点

1.生物传感器和生物芯片

2.模糊传感器

3.多传感器数据融合系统

参考教材

《智能传感与检测技术》徐小华主编机械工业出版社ISBN978-7-111-76072-6

教

学

内

容

『新课导入』

智能生物传感器、模糊传感器、微传感器在发酵工艺、环境监测、食品工程、临床医学、军事及军事医学等方面得到了深度重视和广泛应用。随着社会的进一步信息化，生物传感器必将获得越来越广泛的应用。

『授课内容』

10.3智能生物传感器

10.3.1生物传感器概述

生物传感器一般是在基础传感器上再耦合一个生物敏感膜，也就是说生物传感器是半导体技术与生物工程技术的结合。生物敏感物质附着于膜上或包含于膜之中，溶液中被测定的物质，经扩散作用进入生物敏感膜层，经分子识别，发生生物学反应，所产生的信息可通过相应的化学或物理换能器转变成可定量和可显示的电信号，就可知道被测物质的浓度。

1.葡萄糖传感器

2.酶传感器

3.微生物传感器

4.免疫传感器

5.半导体生物传感器

10.3.2生物芯片

生物芯片的模样五花八门，外观五彩斑斓。有的和计算机芯片一样规矩、方正，有的是一排排微米级圆点或一条条的蛇形细槽，还有的是一些不同形状头发粗细的管道和针孔大小的腔体。图10-26所示为一种生物芯片的外观结构图。

10.3.3智能生物传感器

1.智能生物传感器概述

近年来，受生物科学、信息科学和材料科学发展的推动，智能生物传感器技术飞速发展。未来的智能生物传感器将进一步应用在医疗保健、疾病诊断、食品检测、环境监测、发酵工业等各个领域。

2.智能生物传感器的应用

智能生物传感器的研究开发，已成为世界科技发展的新热点。

智能生物传感器在国民经济的各个部门如食品、制药、化工、临床检验、生物医学、环境监测等部门有广泛的应用前景。在科学技术快速发展的今天，分子生物学与微电子学、光电子学、微细加工技术及纳米技术等新学科、新技术结合，正改变着传统医学、环境科学动植物学的面貌。

1）智能生物传感器在食品分析中的应用

2）智能生物传感器在环境测量中的应用

3）智能智能生物传感器在发酵中的应用

4）智能生物传感器在医学与健康领域中的应用

10.4模糊传感器

10.4.1模糊传感器概述

模糊传感器是在20世纪80年代末出现的术语，当时有学者提出一种超声模糊传感器，

其描述距离测量结果为“远”、“近”等自然语言。传统传感器是数值传感器，它以定量数

值来描述被测量的状态。

10.4.2模糊传感器的结构

模糊传感器的逻辑结构如图10-30所示，主要由信号检测与处理单元、数值／符号转换

10.5多传感器数据融合系统

10.5.1多传感器数据融合系统概述

多传感器数据融合系统包含多传感器融合和数据融合。

多传感器融合是指多个基本传感器空间和时间上的复合设计和应用，常称多传感器复合。多传感器融合能在极短时间内获得大量数据，实现多路传感器的资源共享，提高系统的可靠性和宽容性。

10.5.2多传感器数据融合系统的流程

10.6微传感器

10.6.1微传感器概述

微机电系统(MicroElectro-MechanicalSystems，简称为MEMS)，专指外形轮廓尺寸在毫米级以下，构成它的机械零件和半导体元器件尺寸在微米至纳米级，可对声、光、热、磁、压力、运动等自然信息进行感知、识别、控制和处理的微型机电装置，是融合了硅微加工、光刻铸造成形和精密机械加工等多种微加工技术制作的系统。

10.6.2MEMS传感器的应用领域

【多媒体演示】

多媒体课件见教材配套教学PPT

『课堂小结』

微传感器具有空间占有率小、灵敏度高、响应速度快、便于集成化和多功能化、可靠性高、消耗电力小、价格低廉、适于批量化生产等优点。因此MEMS传感器已经非常广泛的应用于航空航天、汽车工程、生物医学与健康领域中。

『作业布置』

P101页

一、填空题4

二、综合题5、6、7、8、9

『教学后记』