传感器设计与试验技术研究

第1章绪论

1.1传感器概述

1.2传感器与物理基本定律

1.3传感器与物理基础效应

1.4传感器的主要敏感材料

1.5传感器的信息传递

1.6传感器的静态特性第2章生物医学——光纤式呼吸传感器

2.1光纤式呼吸传感器的应用背景和现状

2.2光纤式呼吸传感器的设计与制造工艺

2.3光纤式呼吸传感器的调试

2.4光纤式呼吸传感器的数据处理

2.5光纤式呼吸传感器的相关试验

第3章海洋水文——四电极海水电导率检测传感器

3.1海水电导率测量的基本原理和现状

3.2四电极电导池的设计与制造工艺

3.3电导率检测仪的电路设计

3.4四电极电导率检测仪的测试平台搭建与试验

3.5二维敏感单元数据处理

第4章环境安全——气体传感器

4.1气体传感器

4.2气体传感器的设计与制造工艺

4.3气体传感器的测试

4.4气体传感器的性能评估

第5章工业流程控制——厚膜式压力传感器

5.1压力传感器

5.2压力传感器的设计与制造工艺

5.3压力传感器的测试·

5.4压力传感器的性能评估

第6章交通汽车——润滑油质量检测传感器

6.1润滑油含水量检测的基本原理和研究现状

6.2含水传感器的设计与制造工艺

6.3含水传感器的测量电路

6.4正弦波发生电路·6.5传感器系统试验

6.6传感器的数据处理分析

第7章基于LabVIEW的传感器数据监测

7.1 基于LabVIEW的传感器数据监测系统的应用背景

7.2虚拟数据采集系统的设计

7.3虚拟数据采集系统的软件设计与实现

7.4虚拟数据采集系统的仿真对比验证

7.5虚拟数据采集系统的应用验证试验

参考文献

第1章绪论

今天，世界已经进入万物互联的信息时代，传感器技术、通信技术和计算机技术作为构成信息技术的三大支柱技术受到了全人类前所未有的重视。传感器作为获取各类信息的终端，具有将各种非电变量转换成能以多种形式传输并被计算机使用的电变量的能力，因此，传感器已经成为现代自动检测和自动控制系统的核心装置，在当代科技发展中发挥着越来越重要的作用。随着科技的进步，新原理、新效应、新材料、新结构、新工艺飞速发展，传感器技术也从单一的物性型传感器阶段发展至功能更强大、技术高度集成的新型传感器阶段。目前，传感器技术已经成为当今世界发展最为活跃的领域之一，是现代科技前沿技术中的关键一环。其水平的高低是衡量一个国家科技发展水平的重要标志，这也是我国打破发达国家技术封锁的关键之一。

自古以来，人类借助视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉从外界直接获取信息，再通过大脑分析和判断后做出相应反应，但随着科学技术的发展和人类社会的进步，人类应用自身感官获取到的信息结构和数量，都已经远远不能满足人类认识和改造自然的需求。因此，一系列代替、加强和补充人类感觉器官功能的方法和手段应运而生，出现了被称为电五官的各类传感器。传感器是人类在信息时代准确、可靠地获取自然和生产领域相关信息的重要工具，它在工农业生产、航空航天、海洋探测与开发、资源环境的保护与利用，以及生物医学工程等诸多领域有着广泛的应用，在提高基础科学研究水平、发展经济和推动社会进步方面发挥着重要的作用。从某种程度上说，机械延伸了人类的体力，计算机延伸了人类的智力，而传感器则延伸了人类的感知力。

1.1传感器概述

1.1.1传感器的定义

传感器技术不是一门独立存在的学科，它是根据检测对象的不同，在各个行业领域中相对独立地发展起来的。从机械制造、化工生产、航空航天、生物工程、医疗医药和信息产业等生产应用领域到各种基础科学研究领域，不同功能和类别的传感器被广泛地研究、开发和使用。传感器在不同的行业和领域中有着不同的称谓，表1-1给出了传感器在国内外的一些标准名称。

因此，综合考虑传感器在不同领域中的名称及其所体现出的应用特点，可以将传感器讲行如下定义，即传感器是一种以一定的精确度，把被测量的信息量转换为与之有确定关系的、便于应用的某种物理量的测量器件或装置。

上述定义包含了以下含义：

①传感器是测量装置，能完成检测任务；

②其输入量是某种被测量，可能是物理量，也可能是化学量、生物量等；

③其输出量是某种便于传输、转换、处理和显示的物理量，如气、光、电量等，目前主要指电量；

④输出量与输入量有单值确定的对应关系，并且具有一定的精确度。

1.1.2传感器的组成

传感器一般由敏感元件和转换元件两部分组成，但由于传感器输出信号的数量级一般都很小，需要相应转换电路将其变为易于传输、转换、处理和显示的物理量形式，因此，通常需要为能量转换型传感器添加转换电路和辅助电源。传感器的组成框图如图1-1所示.

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