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检测与转换技术贵州师范大学机电工程学院主讲:张利琼课程内容本课程的性质属于专业技术基础课,其任务是使学生获得信号检测及信号处理的基本知识、基本理论和基本应用技术,培养学生组织科学实验、分析误差与数据处理的能力。通过检测技术的基本概念,检测装置的基本特性,误差理论知识的介绍,学会误差分析与数据处理的方法。通过对各类传感器原理、结构以及相关测量电路的介绍,学会非电量检测技术及相关测量方法。学时安排理论教学实验教学30学时6学时成绩评定平时成绩10%;实验成绩20%;期末考试70%。课程性质:专业基础课自制非晶合金磁敏传感器电阻式远传压力表感应式流量表称重传感器CCD传感器质子旋进式磁敏传感器压阻式液位传感器光敏传感器温度传感器风力参数传感器地震检波器反射式光敏传感器磁、气、力敏传感器超声传感器参考网站传感器课程http://仪表技术与传感器传感器世界http://中国传感器http://传感器技术21IC中国电子网传感技术学报网http://传感器资讯网http://基础知识定义、分类发展趋势选用原则一般特性传感器原理检测技术压电传感器温度传感器光电传感器应变传感器电感传感器电容传感器磁敏传感器其他传感器多传感器融合检测电路现代检测系统课程主要内容传感器的工作原理、结构、主要参数、检测电路及其典型应用0绪论检测技术作为信息科学的一个重要分支,与计算机技术、自动控制技术和通信技术等一起构成了信息技术的完整学科。在人类进入信息时代的今天,人们的一切社会活动都是以信息获取与信息转换为中心,传感器作为信息获取与信息转换的重要手段,是信息科学最前端的一个阵地,是实现信息化的基础技术之一。“没有传感器就没有现代科学技术”的观点已为全世界所公认。以传感器为核心的检测系统就像神经和感官一样,源源不断地向人类提供宏观与微观世界的种种信息,成为人们认识自然、改造自然的有利工具。一、传感器的地位和作用传感器是人类五官的延长,又称之为电五官。传感器是获取信息的主要途径与手段。没有传感器,现代化生产就失去了基础。传感器是边缘学科开发的先驱。传感器已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其广泛的领域。从茫茫的太空到浩瀚的海洋,以至各种复杂的工程系统,几乎每一个现代化项目,都离不开各种各样的传感器。据有关资料统计,大型发电机组需要3000台传感器及配套仪表;大型石油化工厂需要6000台;一个钢铁厂需要20000台;一个电站需要5000台;阿波罗宇宙飞船用了1218个传感器,运载火箭部分用了2077个传感器;一辆现代化汽车装备的传感器也有几十种。可见,传感器技术在发展经济、推动社会进步等方面起着重要作用。传感器技术是现代科技的前沿技术,是现代信息技术的三大支柱之一。传感器技术的水平高低是衡量一个国家科技发展水平的主要标志之一。二、国内外传感器的现状2000年2万多种先军事后民用,先提高后普及先民用后军事,先普及后提高1300多家企业,品种多,水平不断提高目前,全世界大约有3万多种传感器,总产值大约506亿美元。品种产值243亿美元美国:产值占全世界的1/2日本:引进/仿制/创新处于领先水平中国:某些军用传感器达到国际先进水平三、传感器的发展趋势差动技术差动技术是传感器中普遍采用的技术。它的应用可显著地减小温度变化、电源波动、外界干扰等对传感器精度的影响,抵消了共模误差,减小非线性误差等。不少传感器由于采用了差动技术,还可使灵敏度增大。改善传感器的性能的技术途径传感技术的发展分为两个方面:提高与改善传感器的技术性能;寻找新原理、新材料、新工艺及新功能等。(2)平均技术在传感器中普遍采用平均技术可产生平均效应,其原理是利用若干个传感单元同时感受被测量,其输出则是这些单元输出的平均值,若将每个单元可能带来的误差均可看作随机误差且服从正态分布,根据误差理论,总的误差将减小为δΣ=±δ/√n式中n—传感单元数。可见,在传感器中利用平均技术不仅可使传感器误差减小,且可增大信号量,即增大传感器灵敏度。(3)补偿与修正技术补偿与修正技术的运用大致针对两种情况:★针对传感器本身特性★针对传感器的工作条件或外界环境补偿与修正,可以利用电子线路(硬件)来解决,也可以采用微型计算机通过软件来实现。对于