北航-傳感器技術(shù)及應(yīng)用-002-to

1、傳感器技術(shù)及應(yīng)用,上課時(shí)間：周二，3、4節(jié)，1-15周 （10:00-） 周四，10、11節(jié)，2-14周，雙周 （18:55-）上課地點(diǎn)：主南210,特 別 通 知：,上課時(shí)間：周二，3、4節(jié)，1-15周 （10:00-） 周四，10、11節(jié)，2-14周，雙周 （18:55-）

2、上課地點(diǎn)：主南210,特 別 通 知：,1.3 課程的設(shè)置背景(重要性)：例子7,汽車(chē)電子系統(tǒng)需要大量的傳感器,2008年報(bào)價(jià)2500萬(wàn)元的頂級(jí)車(chē),石油化工領(lǐng)域 ！,1.3 課程的設(shè)置背景(重要性)：例子8,需要大量的傳感器,1.3 課程的設(shè)置背景(重要性)：例子8,需要大量的傳感器,1.3 課程的設(shè)置背景(重要性)：例子8,質(zhì)量流量傳感器 與 加氣機(jī)(加油機(jī)),探月首席科學(xué)家,1.3 課程的設(shè)置背景(重要性)：例子9,土衛(wèi)六，碳?xì)?/p>

3、化合物遠(yuǎn)超地球油氣儲(chǔ)量,1.3 課程的設(shè)置背景(重要性)：例子10,NASA公布黑洞攻擊星系實(shí)景照片,1.3 課程的設(shè)置背景(重要性)：例子11,技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)(總結(jié)),,與信息技術(shù)、信息鏈，傳感器密切相關(guān),,,,,,,,,7大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),1.3 課程的設(shè)置背景(重要性)：例子12,技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)(結(jié)論),信息的處理、信息的傳輸相對(duì)超前,計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)發(fā)展迅猛,傳感器是信息技術(shù)的源頭。沒(méi)有傳感器對(duì)原始參數(shù)的準(zhǔn)確、可靠、實(shí)時(shí)的測(cè)量，

4、信息處理與傳輸?shù)哪芰υ購(gòu)?qiáng)，都沒(méi)有任何實(shí)際意義。,信息獲取發(fā)展相對(duì)緩慢,傳感器技術(shù)嚴(yán)重制約了IT 的發(fā)展,IT 中的摩爾定律,—————,1.3 課程的設(shè)置背景(重要性),大力發(fā)展傳感器技術(shù)至關(guān)重要！,,傳感器的重要作用,學(xué)科專(zhuān)業(yè)的悠久發(fā)展歷史,,1.2 課程的設(shè)置背景(重要性),本課程重要！,基于技術(shù)內(nèi)涵的12個(gè)典型例子,,從技術(shù)層面論述,廣義學(xué)習(xí)“傳感器”！,1.2 課程的設(shè)置背景(拓展),傳感器意識(shí)/觀(guān)念,,信息社會(huì),1.2 課

5、程的設(shè)置背景(拓展1),2008雪災(zāi),獲取第一手信息,“廣義信息獲取”原則,1.2 課程的設(shè)置背景(拓展2),,1.2 課程的設(shè)置背景(拓展3),“廣義信息獲取”原則,“廣義信息獲取”原則,1.2 課程的設(shè)置背景(拓展4),1.2 課程的設(shè)置背景(拓展4),→推論：從信息獲取的角度優(yōu)化表征信息的途徑，描述系統(tǒng)的本質(zhì)?！畔ⅰ敖粨Q”很重要 (理解萬(wàn)歲、避免誤解),“廣義信息獲取”原則——信息解讀,“廣義信息獲取”原則——學(xué)術(shù)定位(職

6、業(yè)),1.2 課程的設(shè)置背景(拓展5),“廣義信息獲取”原則——信息的不同尺度,1.2 課程的設(shè)置背景(拓展5),國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要 (2010-2020年) 國(guó)家中長(zhǎng)期人才發(fā)展規(guī)劃綱要 (2010-2020年) 國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要 (2006-2020年),“廣義信息獲取”原則——獲得成功之路,1.2 課程的設(shè)置背景(拓展6),當(dāng)遇到“問(wèn)題”時(shí)，怎么辦？ 以“信息獲取—傳輸—處理”為

7、主線(xiàn)思考對(duì)策 以“國(guó)家重大政策—行業(yè)領(lǐng)域發(fā)展趨勢(shì)—國(guó)際政治經(jīng)濟(jì)形勢(shì)”為著眼點(diǎn)進(jìn)行決策 以“有所不為，有所為”為指導(dǎo)思想組織實(shí)踐,PASS=Problem+Analysis+Solution+Success,1.1 課程簡(jiǎn)要介紹1.2 課程的設(shè)置背景(重要性)1.3 課程的主要內(nèi)容1.4 課程的教學(xué)方法與方式1.5 課程教學(xué)的基本要求 1.6 課程的考核,第1講：緒 論,傳感器的定義,中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7665－20

8、05，對(duì)傳感器（Transducer/Sensor）的定義是：能感受被測(cè)量并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。其中，敏感元件（Sensing element）是指?jìng)鞲衅髦心苤苯痈惺芑蝽憫?yīng)被測(cè)量的部分；轉(zhuǎn)換元件（Transducing element）是指?jìng)鞲衅髦心軐⒚舾性惺芑蝽憫?yīng)的被測(cè)量轉(zhuǎn)換成適于傳輸或測(cè)量的電信號(hào)部分。,1.3 課程的主要內(nèi)容,2. 工作機(jī)理——敏感元件，傳感器技術(shù)的 核

9、心，研究、設(shè)計(jì)、制作傳感器的關(guān)鍵；,1. 作用——測(cè)量，應(yīng)用傳感器的目的；,3. 輸出信號(hào)——適于測(cè)量的電信號(hào)。,從三個(gè)方面來(lái)理解與把握：,關(guān)鍵詞？,1.3 課程的主要內(nèi)容,傳感器的定義與理解,,1.3 課程的主要內(nèi)容,按工作原理分類(lèi)：物理型、化學(xué)型和生物型,傳感器的分類(lèi),按被測(cè)參數(shù)分類(lèi)：溫度、壓力、流量、物位、加速度、速度、位移、轉(zhuǎn)速、力矩、濕度、粘度、濃度等傳感器,1.3 課程的主要內(nèi)容,傳感器的定義與理解,涉及多學(xué)科與技術(shù)品種繁

10、多，個(gè)性化應(yīng)用 要求具有高的穩(wěn)定性、高的可靠性、高的重復(fù)性、低的遲滯和快的響應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛 應(yīng)用要求千差萬(wàn)別 傳感器技術(shù)發(fā)展緩慢,傳感器的特點(diǎn),1.3 課程的主要內(nèi)容,傳感器的定義與理解,新材料、新功能的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用 微機(jī)械加工工藝的發(fā)展傳感器的多功能化發(fā)展 傳感器的智能化發(fā)展 傳感器模型及其仿真技術(shù),傳感器的發(fā)展,1.3 課程的主要內(nèi)容,傳感器的定義與理解,【生化傳感器】,【仿生傳感技術(shù)】,新材料、新功能的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

11、 微機(jī)械加工工藝的發(fā)展傳感器的多功能化發(fā)展 傳感器的智能化發(fā)展 傳感器模型及其仿真技術(shù),傳感器的發(fā)展,1.3 課程的主要內(nèi)容,傳感器的定義與理解,【仿生傳感技術(shù)】,具有標(biāo)準(zhǔn)量值及單位輸出的測(cè)量裝置，有時(shí)對(duì)輸入也有一定約束,利用某種裝置對(duì)可觀(guān)測(cè)量(或稱(chēng)被測(cè)參數(shù))進(jìn)行定性或定量的過(guò)程,具有分析、處理功能的測(cè)量裝置,被測(cè)量(measurand)：,與傳感器相關(guān)的一些基本概念,測(cè)量(measurement)：,儀表(meter)：,儀器

12、(instrument)：,變送器(transmitter)：,作為測(cè)量對(duì)象的特定量,具有目視輸出的測(cè)量裝置,1.3 課程的主要內(nèi)容,1.1 課程簡(jiǎn)要介紹1.2 課程的設(shè)置背景(重要性)1.3 課程的主要內(nèi)容1.4 課程的教學(xué)方法與方式1.5 課程教學(xué)的基本要求 1.6 課程的考核,第1講：緒 論,1.4 課程的教學(xué)方法與方式,按課程內(nèi)容分為 7 “講”,第1講：緒 論第2講：傳感器的輸入輸出特性第3講：傳感器敏感結(jié)構(gòu)的力

13、學(xué)特性第4講：幾種典型的模擬式傳感器第5講：諧振式傳感器第6講：發(fā)展中的傳感器新技術(shù)第7講：總 結(jié),1.4 課程的教學(xué)方法與方式,按課程內(nèi)容分為 7“講”,第1講：緒 論第2講：傳感器的輸入輸出特性第3講：傳感器敏感結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性第4講：幾種典型的模擬式傳感器第5講：諧振式傳感器第6講：發(fā)展中的傳感器新技術(shù)第7講：總 結(jié),?,1.4 課程的教學(xué)方法與方式,按課程內(nèi)容分為 7“講”,課堂教學(xué)基本原則：一、二、三、多,一

14、：一條主線(xiàn)(信息獲取、測(cè)量),二：兩個(gè)基礎(chǔ)(傳感器的敏感機(jī)理，傳感器的特性),三：三個(gè)重點(diǎn)(物理效應(yīng)、變換原理、應(yīng)用特點(diǎn)),多：多個(gè)模塊(不同的傳感器模塊),一條主線(xiàn)，兩個(gè)基礎(chǔ)，三個(gè)重點(diǎn)，多個(gè)獨(dú)立模塊,1.4 課程的教學(xué)方法與方式,2個(gè)必做實(shí)驗(yàn)，2個(gè)自主選擇,查閱相關(guān)文獻(xiàn)，個(gè)性化學(xué)習(xí)，分組提供一定科研環(huán)境,1.4 課程的教學(xué)方法與方式,1.1 課程簡(jiǎn)要介紹1.2 課程的設(shè)置背景(重要性)1.3 課程的主要內(nèi)容1.4 課程的教學(xué)方

15、法與方式1.5 課程教學(xué)的基本要求 1.6 課程的考核,第1講：緒 論,傳感器的核心—敏感機(jī)理(細(xì)),傳感器的敏感元件—彈性敏感元件(會(huì)),幾種典型的傳感器(熟),傳感器的設(shè)計(jì)(初),傳感器的評(píng)估、特點(diǎn)與應(yīng)用(綜),1.5 課程教學(xué)的基本要求,1.5 課程教學(xué)的基本要求,注重 產(chǎn)學(xué)研用注重 與行業(yè)掛鉤，面向行業(yè)注重 傳感器本身，特別是一次敏感機(jī)理注重 與系統(tǒng)，自動(dòng)化、智能化系統(tǒng)相結(jié)合,如何學(xué)好傳感器 ？,要尊重科學(xué)、注意積累！

16、,1.5 課程教學(xué)的基本要求,耐得住寂寞,電位計(jì)式壓力、空速傳感器,1970年，電位計(jì)式壓力、空速傳感器在我校研制的飛機(jī)上使用。,注重 產(chǎn)學(xué)研用注重 與行業(yè)掛鉤，面向行業(yè)注重 傳感器本身，特別是一次敏感機(jī)理注重 與系統(tǒng)，自動(dòng)化、智能化系統(tǒng)相結(jié)合,如何學(xué)好傳感器 ？,要尊重科學(xué)、注意積累！,廣義上學(xué)習(xí)“傳感器”！,1.5 課程教學(xué)的基本要求,耐得住寂寞,注重向自然界學(xué)習(xí),新材料、新功能的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用 微機(jī)械加工工藝的發(fā)展傳感器的

17、多功能化發(fā)展 傳感器的智能化發(fā)展 傳感器模型及其仿真技術(shù),傳感器的發(fā)展,1.3 課程的主要內(nèi)容,傳感器的定義與理解,【仿生傳感技術(shù)】,1.1 課程簡(jiǎn)要介紹1.2 課程的設(shè)置背景(重要性)1.3 課程的主要內(nèi)容1.4 課程的教學(xué)方法與方式1.5 課程教學(xué)的基本要求 1.6 課程的考核,第1講：緒 論,期末閉卷考試 平時(shí)作業(yè)情況 課堂及其討論,1.6 課程的考核,1.1 課程簡(jiǎn)要介紹1.2 課程的設(shè)置背景(重要性)1.

18、3 課程的主要內(nèi)容1.4 課程的教學(xué)方法與方式1.5 課程教學(xué)的基本要求 1.6 課程的考核,第1講：緒 論(小結(jié)),第一講作業(yè)：所提出的思考題,思考題(第1講：緒 論),1. 如何理解傳感器?2. 舉例說(shuō)明傳感器在信息技術(shù)中的重要性(3個(gè))。,第一講作業(yè)：所提出的思考題,,思考：1.畫(huà)出該傳感器的原理方框圖2.彈簧起什么作用？,第一講作業(yè)：所提出的思考題,第1講：緒 論第2講：傳感器的輸入輸出特性第3講：傳感器敏感結(jié)構(gòu)

19、的力學(xué)特性第4講：幾種典型的模擬式傳感器第5講：諧振式傳感器第6講：發(fā)展中的傳感器新技術(shù)第7講：總 結(jié),?,課 程 內(nèi) 容,第1講：緒 論第2講：傳感器的輸入輸出特性第3講：傳感器敏感結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性第4講：幾種典型的模擬式傳感器第5講：諧振式傳感器第6講：發(fā)展中的傳感器新技術(shù)第7講：總 結(jié),?,課 程 內(nèi) 容,思考題(第2講),1. 如何獲得傳感器的靜態(tài)特性？2. 怎樣評(píng)價(jià)其靜態(tài)性能指標(biāo)？3. 傳感器靜態(tài)校準(zhǔn)的條