第1章湘潭大學(xué)傳感器原理課件期末復(fù)習(xí)

1、授課老師授課老師: : 張張 勇勇聯(lián)系方式聯(lián)系方式: : - mail: 工作單位工作單位: : 物理與光電工程學(xué)院物理與光電工程學(xué)院2傳感器原理設(shè)計(jì)與應(yīng)用課程總體計(jì)劃n2 2、課程設(shè)計(jì)、課程設(shè)計(jì)n1 1、課堂教學(xué)、課堂教學(xué)3第一章：第一章：* *傳感器概述傳感器概述 第二章：第二章：* *傳感器的一般特性傳感器的一般特性 第三章：第三章：* *彈性敏感元件彈性敏感元件 第四章：第四章：* *電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器 第五章：第五章：* *電容傳感器電容傳感器 第六章：第六章：* *電感傳感器電感傳感器 第七章：第七章：* *壓電式傳感器壓電式傳感器 第八章：

2、第八章：* *磁電式傳感器磁電式傳感器 第九章：第九章：* *熱電式傳感器熱電式傳感器 一、課堂授課安排：一、課堂授課安排： 共共6464個(gè)課時(shí)，平均每周個(gè)課時(shí)，平均每周4 4課時(shí)左右。第課時(shí)左右。第1 16 6周結(jié)束課程。周結(jié)束課程。傳感器原理設(shè)計(jì)與應(yīng)用課程計(jì)劃傳感器原理設(shè)計(jì)與應(yīng)用課程計(jì)劃4第第 十十 章：章：* *光電式傳感器光電式傳感器 第十一章：智能傳感器第十一章：智能傳感器 第十二章：光導(dǎo)纖維傳感器第十二章：光導(dǎo)纖維傳感器 第十三章：第十三章：* *磁敏元件及其傳感器磁敏元件及其傳感器 第十四章：第十四章：* *氣體傳感器氣體傳感器 第十五章：第十五章：* *濕度傳感器濕度傳感器 第

3、十六章：第十六章：* *紅外傳感器紅外傳感器 第十七章：第十七章：* *固態(tài)壓阻式傳感器固態(tài)壓阻式傳感器 第十八章：新型傳感器第十八章：新型傳感器 總總 復(fù)復(fù) 習(xí)習(xí) 傳感器原理設(shè)計(jì)與應(yīng)用課程計(jì)劃傳感器原理設(shè)計(jì)與應(yīng)用課程計(jì)劃往年考試成績(jī)統(tǒng)計(jì)往年考試成績(jī)統(tǒng)計(jì)6二、課程設(shè)計(jì)二、課程設(shè)計(jì)1、總體安排、總體安排 穿插在課堂授課過(guò)程中進(jìn)行。結(jié)合課堂授課、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手，每穿插在課堂授課過(guò)程中進(jìn)行。結(jié)合課堂授課、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手，每組同學(xué)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題目。組同學(xué)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題目。2 2、預(yù)先給出的設(shè)計(jì)題目、預(yù)先給出的設(shè)計(jì)題目（1 1）溫度傳感報(bào)警器、熱電偶溫度采集器（）溫度傳感報(bào)警器、熱電偶溫度采集器（9 9章熱電傳感器

4、）章熱電傳感器）（2 2）差動(dòng)互感式位移傳感器）差動(dòng)互感式位移傳感器 （6 6章電感傳感器）章電感傳感器）（3 3） 煤氣、煙霧等氣敏傳感器報(bào)警器（煤氣、煙霧等氣敏傳感器報(bào)警器（1414章氣敏傳感器）章氣敏傳感器）（4 4）防盜報(bào)警器（）防盜報(bào)警器（1616章利用紅外傳感章利用紅外傳感熱釋電效應(yīng)）熱釋電效應(yīng)）（5 5）酒敏傳感報(bào)警器（）酒敏傳感報(bào)警器（1414章氣敏傳感器）章氣敏傳感器）7給出設(shè)計(jì)題目給出設(shè)計(jì)題目3-3-5 5個(gè)同學(xué)一個(gè)同學(xué)一組選題組選題各班長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)各組名各班長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)各組名單單自行設(shè)計(jì)題目自行設(shè)計(jì)題目組長(zhǎng)清理所需組長(zhǎng)清理所需元器件元器件分發(fā)并登記元分發(fā)并登記元器件到各班器件到各班以

5、組為單位設(shè)計(jì)以組為單位設(shè)計(jì)傳感器電路傳感器電路實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)調(diào)試調(diào)試交課程設(shè)計(jì)報(bào)告交課程設(shè)計(jì)報(bào)告審核審核1 1個(gè)月內(nèi)完成個(gè)月內(nèi)完成3、具體實(shí)施方法、具體實(shí)施方法開(kāi)題報(bào)告開(kāi)題報(bào)告中期檢查中期檢查課程設(shè)計(jì)成品驗(yàn)收及課程設(shè)計(jì)成品驗(yàn)收及報(bào)告撰寫(xiě)報(bào)告撰寫(xiě)所需元件統(tǒng)計(jì)、模擬仿真、所需元件統(tǒng)計(jì)、模擬仿真、實(shí)驗(yàn)進(jìn)展報(bào)告實(shí)驗(yàn)進(jìn)展報(bào)告軟件：程序編寫(xiě)軟件：程序編寫(xiě)硬件：元件采購(gòu)硬件：元件采購(gòu)硬件：硬件設(shè)計(jì)硬件：硬件設(shè)計(jì)打醬油？！打醬油？！標(biāo)定：數(shù)據(jù)分析標(biāo)定：數(shù)據(jù)分析9光敏傳感器溫度傳感器磁、氣、力敏傳感器超聲傳感器CCD傳感器101 1、劉迎春、葉湘濱、劉迎春、葉湘濱. .傳感器原理設(shè)計(jì)與應(yīng)用傳感器原理設(shè)計(jì)與應(yīng)用. .

6、國(guó)防科技大學(xué)出國(guó)防科技大學(xué)出版社版社. .2 2、單成祥、單成祥. .傳感器原理設(shè)計(jì)與應(yīng)用傳感器原理設(shè)計(jì)與應(yīng)用. . 國(guó)防工業(yè)出版社國(guó)防工業(yè)出版社3 3、程守洙，江之永、程守洙，江之永. .普通物理普通物理. . 高等教育出版社高等教育出版社4 4、王楚，湯俊雄、王楚，湯俊雄. . 光學(xué)光學(xué). . 北京出版社北京出版社5 5、李金鍔、李金鍔. . 大學(xué)物理大學(xué)物理. . 科學(xué)出版社科學(xué)出版社6 6、楊經(jīng)國(guó)，冉瑞江、楊經(jīng)國(guó)，冉瑞江. . 光電子技術(shù)光電子技術(shù). . 四川大學(xué)出版社四川大學(xué)出版社. . 7 7、李家澤、閻吉祥、李家澤、閻吉祥. . 光電子學(xué)基礎(chǔ)光電子學(xué)基礎(chǔ). . 北京理工大學(xué)出版社

7、北京理工大學(xué)出版社8 8、數(shù)學(xué)物理方程與特殊函數(shù)、數(shù)學(xué)物理方程與特殊函數(shù)9 9、童詩(shī)白、童詩(shī)白. . 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ). . 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社1010、雷肇隸雷肇隸. . 光纖通信基礎(chǔ)光纖通信基礎(chǔ). . 電子科技大學(xué)出版社電子科技大學(xué)出版社1111、王元慶、王元慶. . 新型傳感器原理及應(yīng)用新型傳感器原理及應(yīng)用. . 機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社.2002.200212 12 、 半導(dǎo)體物理半導(dǎo)體物理111傳感器課程傳感器課程 http:/2儀表技術(shù)與傳感器儀表技術(shù)與傳感器 http:/www.i-3傳感器世界傳感器世界 http:/4中國(guó)傳感器中國(guó)傳感器 http

8、:/5傳感器技術(shù)傳感器技術(shù) http:/www.sensor-621IC中國(guó)電子網(wǎng)中國(guó)電子網(wǎng) http:/7傳感技術(shù)學(xué)報(bào)網(wǎng)傳感技術(shù)學(xué)報(bào)網(wǎng) http:/8傳感器資訊網(wǎng)傳感器資訊網(wǎng) http:/121314v本章內(nèi)容本章內(nèi)容第一章第一章 傳傳 感感 器器 概概 述述1.1 傳感器定義、組成與分類(lèi)傳感器定義、組成與分類(lèi)1.2 傳感器的發(fā)展與科學(xué)的發(fā)展傳感器的發(fā)展與科學(xué)的發(fā)展1.3 傳感器的研究和發(fā)展方向傳感器的研究和發(fā)展方向1.4 傳感器物理定律基礎(chǔ)傳感器物理定律基礎(chǔ)1.5 機(jī)電模擬機(jī)電模擬15信息技術(shù)信息技術(shù)瓶頸技術(shù)瓶頸技術(shù)傳感器傳感器通通 信信計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)傳感器技術(shù)被我國(guó)列為國(guó)家重點(diǎn)攻傳感器技術(shù)

9、被我國(guó)列為國(guó)家重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目及中長(zhǎng)期科技發(fā)展重點(diǎn)技術(shù)關(guān)項(xiàng)目及中長(zhǎng)期科技發(fā)展重點(diǎn)技術(shù)之一，信息工作提高到了國(guó)家戰(zhàn)略之一，信息工作提高到了國(guó)家戰(zhàn)略的高度的高度1。1. 中共中央辦公廳文件. 中辦發(fā)200611號(hào), 2006-2020年國(guó)家信息化發(fā)展戰(zhàn)略. 2006年3月19日. 美國(guó)國(guó)防部也將傳感器技術(shù)認(rèn)為是美國(guó)國(guó)防部也將傳感器技術(shù)認(rèn)為是目前目前20項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)之一。項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)之一。 日本也將傳感器技術(shù)與計(jì)算機(jī)、通日本也將傳感器技術(shù)與計(jì)算機(jī)、通信、激光、半導(dǎo)體、超導(dǎo)并列為信、激光、半導(dǎo)體、超導(dǎo)并列為6大大核心技術(shù)。核心技術(shù)。 俄羅斯軍事航天計(jì)劃中也列有傳感俄羅斯軍事航天計(jì)劃中也列有傳感器技術(shù)的相關(guān)研發(fā)

10、。器技術(shù)的相關(guān)研發(fā)。信息既非物質(zhì)也非能信息既非物質(zhì)也非能量，但它卻是構(gòu)成世量，但它卻是構(gòu)成世界的要素。很多國(guó)家界的要素。很多國(guó)家尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家如今尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家如今都在制定信息高速公都在制定信息高速公路的發(fā)展計(jì)劃。路的發(fā)展計(jì)劃。 信息化時(shí)代信息化時(shí)代已經(jīng)到來(lái)已經(jīng)到來(lái)16 1.1 1.1 傳感器的定義、組成傳感器的定義、組成 1 1、定義、定義外外界界的的信信息息眼眼耳耳鼻鼻舌舌皮膚皮膚大大腦腦肌肌肉肉執(zhí)執(zhí)行行被被測(cè)測(cè)物物理理量量傳傳感感器器執(zhí)執(zhí)行行器器狹義地定義：狹義地定義：能把外界非電量信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出能把外界非電量信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出的器件。所以原來(lái)許多教材叫的器件。所以原來(lái)許多教材叫

11、“非電量檢測(cè)非電量檢測(cè)”。電電腦腦17國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB7665-87）中傳感器（）中傳感器（Transducer/Sensor）的定義：）的定義：能夠感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成能夠感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。可用輸出信號(hào)的器件或裝置。傳感器是測(cè)量裝置，能完成檢測(cè)任務(wù)；輸入量是某一被測(cè)量，可能是物理量，也可能是化學(xué)量、生物量等；輸出量是某種物理量，便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理、顯示等，可以是氣、光、電物理量，主要是電物理量；輸出輸入有對(duì)應(yīng)關(guān)系，且應(yīng)有一定的精確程度。 傳感器名稱(chēng)：發(fā)送器、傳送器、變送器、檢測(cè)器、探頭傳感器名稱(chēng)：發(fā)送器、傳送器、變送器、檢

12、測(cè)器、探頭V、I、F、P18在我們身邊有很多傳感器的例子：在我們身邊有很多傳感器的例子：聲控電燈聲控電燈觸摸式開(kāi)關(guān)觸摸式開(kāi)關(guān)電子稱(chēng)電子稱(chēng)遙控開(kāi)關(guān)遙控開(kāi)關(guān)條形碼的讀取條形碼的讀取紅外自動(dòng)洗手開(kāi)關(guān)紅外自動(dòng)洗手開(kāi)關(guān)賓館煙霧火光自動(dòng)檢測(cè)器賓館煙霧火光自動(dòng)檢測(cè)器自動(dòng)電飯煲自動(dòng)電飯煲溫度濕度監(jiān)控器溫度濕度監(jiān)控器數(shù)碼相機(jī)等等。數(shù)碼相機(jī)等等。192 2、傳感器的組成、傳感器的組成圖圖 1-1-2 1-1-2敏感元件是直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的某一物理量的元件。轉(zhuǎn)換元件：敏感元件的輸出就是它的輸入，它把輸入轉(zhuǎn)換成電路參量?；巨D(zhuǎn)換電路：上述電路參數(shù)接入基本轉(zhuǎn)換電路（簡(jiǎn)稱(chēng)轉(zhuǎn)換電路），便可轉(zhuǎn)換成電量

13、輸出。被測(cè)物理量被測(cè)物理量敏感敏感元件元件轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換元件元件信號(hào)調(diào)節(jié)電路信號(hào)調(diào)節(jié)電路傳感器傳感器圖圖 1-1-2 1-1-220 模擬模擬傳感傳感器器A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器器數(shù)字?jǐn)?shù)字計(jì)算計(jì)算機(jī)機(jī)D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器器模擬模擬控制控制器器b）控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)傳感器傳感器電子測(cè)量電子測(cè)量線(xiàn)路線(xiàn)路顯示裝置顯示裝置電電 源源a a）測(cè)量裝置測(cè)量裝置被被測(cè)測(cè)物物理理量量傳感器傳感器電子測(cè)量電子測(cè)量線(xiàn)路線(xiàn)路顯示裝置顯示裝置電電 源源a a）測(cè)量裝置測(cè)量裝置被被測(cè)測(cè)物物理理量量21最簡(jiǎn)單的傳感器由一個(gè)敏感元件最簡(jiǎn)單的傳感器由一個(gè)敏感元件(兼轉(zhuǎn)換元件兼轉(zhuǎn)換元件)組成，它組成，它感受被測(cè)量時(shí)直接輸出電量，如熱電偶。有些傳感

14、器由感受被測(cè)量時(shí)直接輸出電量，如熱電偶。有些傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，沒(méi)有轉(zhuǎn)換電路，如壓電式加敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，沒(méi)有轉(zhuǎn)換電路，如壓電式加速度傳感器，其中質(zhì)量塊速度傳感器，其中質(zhì)量塊m是敏感元件，壓電片（塊）是敏感元件，壓電片（塊）是轉(zhuǎn)換元件。有些傳感器，轉(zhuǎn)換元件不只一個(gè)，要經(jīng)過(guò)是轉(zhuǎn)換元件。有些傳感器，轉(zhuǎn)換元件不只一個(gè)，要經(jīng)過(guò)若干次轉(zhuǎn)換。若干次轉(zhuǎn)換。熱電偶?jí)弘娂铀俣葌鞲衅鲏弘娂铀俣葌鞲衅鹘Y(jié)構(gòu)示意圖223 3、傳感器的分類(lèi)、傳感器的分類(lèi)1、按輸入量的分類(lèi)、按輸入量的分類(lèi) 壓力傳感器、位移傳感器、濕度傳感器、溫度傳感器。壓力傳感器、位移傳感器、濕度傳感器、溫度傳感器。2、按傳感器工作原理

15、分類(lèi)、按傳感器工作原理分類(lèi) 應(yīng)變式傳感器、電阻式傳感器、電容式傳感器、壓電式傳感器、應(yīng)變式傳感器、電阻式傳感器、電容式傳感器、壓電式傳感器、霍爾式傳感器。霍爾式傳感器。233、按能量轉(zhuǎn)換關(guān)系分類(lèi)、按能量轉(zhuǎn)換關(guān)系分類(lèi)4、按輸出電量的形式分類(lèi)、按輸出電量的形式分類(lèi) 模擬式傳感器模擬式傳感器 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器241 1、傳感器技術(shù)的發(fā)展是隨著科學(xué)的發(fā)展而發(fā)展、傳感器技術(shù)的發(fā)展是隨著科學(xué)的發(fā)展而發(fā)展 古代人們用感覺(jué)器官來(lái)取得信息，借助于動(dòng)物的特古代人們用感覺(jué)器官來(lái)取得信息，借助于動(dòng)物的特性來(lái)取得信息，犬、鴿等。借他們的氣敏特點(diǎn)感知環(huán)境性來(lái)取得信息，犬、鴿等。借他們的氣敏特點(diǎn)感知環(huán)境的氣體。如：

16、用鴿子感知毒性氣體，用軍犬感知人的氣的氣體。如：用鴿子感知毒性氣體，用軍犬感知人的氣味破案等。但隨著人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步，到現(xiàn)代那是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不味破案等。但隨著人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步，到現(xiàn)代那是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因此代替感覺(jué)器官功能作為輔助器具的傳感器就夠的。因此代替感覺(jué)器官功能作為輔助器具的傳感器就產(chǎn)生了。產(chǎn)生了。 從從1616世紀(jì)開(kāi)始，隨著各種物理定律的不斷出現(xiàn)，新世紀(jì)開(kāi)始，隨著各種物理定律的不斷出現(xiàn)，新型的傳感器不斷出現(xiàn)。如型的傳感器不斷出現(xiàn)。如1919世紀(jì)的電磁基礎(chǔ)理論為法拉世紀(jì)的電磁基礎(chǔ)理論為法拉第進(jìn)行巧妙的實(shí)驗(yàn)提供依據(jù)，而法拉第發(fā)現(xiàn)的物理定律第進(jìn)行巧妙的實(shí)驗(yàn)提供依據(jù)，而法拉第發(fā)現(xiàn)的物理定律又成為傳感器的原理

17、。（法拉第又成為傳感器的原理。（法拉第1791179118671867，鐵匠之子，鐵匠之子，18311831年發(fā)現(xiàn)感應(yīng)定律，即法拉第電磁定律）。年發(fā)現(xiàn)感應(yīng)定律，即法拉第電磁定律）。1.2 傳感器的發(fā)展與科學(xué)的發(fā)展傳感器的發(fā)展與科學(xué)的發(fā)展 紙紙 品品 木材烘干木材烘干 芯片生產(chǎn)要求最高的濕度穩(wěn)定性芯片生產(chǎn)要求最高的濕度穩(wěn)定性 精確的 煙草烘干煙草烘干 紡紡 織織 品品 濕度傳感器濕度傳感器 上海盧浦大橋上海盧浦大橋通車(chē)應(yīng)力試驗(yàn)通車(chē)應(yīng)力試驗(yàn) 35 傳感器的應(yīng)用，幾乎是無(wú)孔不入，不論在傳感器的應(yīng)用，幾乎是無(wú)孔不入，不論在科技領(lǐng)域，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，人民生活，都得到大科技領(lǐng)域，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，人民生活，都得到大

18、量的應(yīng)用（如冰箱、空調(diào)、電飯鍋、微波爐量的應(yīng)用（如冰箱、空調(diào)、電飯鍋、微波爐等）等）. .科研等工作中的需要促使人們?nèi)パ芯總骺蒲械裙ぷ髦械男枰偈谷藗內(nèi)パ芯總鞲衅?，發(fā)現(xiàn)新的傳感器感器，發(fā)現(xiàn)新的傳感器. .反過(guò)來(lái)傳感器會(huì)促進(jìn)反過(guò)來(lái)傳感器會(huì)促進(jìn)科研的發(fā)展，瓦特蒸汽機(jī)的發(fā)明就是利用了把科研的發(fā)展，瓦特蒸汽機(jī)的發(fā)明就是利用了把回轉(zhuǎn)速度轉(zhuǎn)換成位移的傳感器，發(fā)明了離心調(diào)回轉(zhuǎn)速度轉(zhuǎn)換成位移的傳感器，發(fā)明了離心調(diào)速器。速器。 2、反過(guò)來(lái)，傳感器的發(fā)展也極大的促進(jìn)了科學(xué)的發(fā)展、反過(guò)來(lái)，傳感器的發(fā)展也極大的促進(jìn)了科學(xué)的發(fā)展36一、發(fā)展方向：一、發(fā)展方向： 1 1、首先是改進(jìn)和提高原有傳感器的穩(wěn)定性，提高靈敏度；、

19、首先是改進(jìn)和提高原有傳感器的穩(wěn)定性，提高靈敏度； 2 2、發(fā)現(xiàn)新性能、新材料開(kāi)發(fā)新型傳感器；、發(fā)現(xiàn)新性能、新材料開(kāi)發(fā)新型傳感器； 3 3、實(shí)現(xiàn)傳感器的集成化、智能化、與計(jì)算機(jī)一體化、實(shí)現(xiàn)傳感器的集成化、智能化、與計(jì)算機(jī)一體化 二、二、 研究方向：研究方向： 1.3 傳感器的研究和發(fā)展方向傳感器的研究和發(fā)展方向v 開(kāi)發(fā)新型傳感器開(kāi)發(fā)新型傳感器v 開(kāi)發(fā)新材料開(kāi)發(fā)新材料 v 新工藝的采用新工藝的采用v 集成化、多功能化集成化、多功能化v 智能化智能化37傳感器的工作機(jī)理是基于各種效應(yīng)和定律，由此啟發(fā)傳感器的工作機(jī)理是基于各種效應(yīng)和定律，由此啟發(fā)人們進(jìn)一步探索具有新效應(yīng)的敏感功能材料，并以此人們進(jìn)一步

20、探索具有新效應(yīng)的敏感功能材料，并以此研制出具有新原理的新型研制出具有新原理的新型物性型傳感器件物性型傳感器件，這是發(fā)展這是發(fā)展高性能、多功能、低成本和小型化高性能、多功能、低成本和小型化傳感器的重要途徑。傳感器的重要途徑。結(jié)構(gòu)型傳感器發(fā)展得較早，目前日趨成熟。結(jié)構(gòu)型傳感器發(fā)展得較早，目前日趨成熟。結(jié)構(gòu)型傳結(jié)構(gòu)型傳感器感器，一般說(shuō)它的一般說(shuō)它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積偏大，價(jià)格偏高結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積偏大，價(jià)格偏高。物性型傳感器大致與之相反，世界各國(guó)都在物性型傳物性型傳感器大致與之相反，世界各國(guó)都在物性型傳感器方面投入大量人力、物力加強(qiáng)研究，從而使它成感器方面投入大量人力、物力加強(qiáng)研究，從而使它成為一個(gè)值得注意

21、的發(fā)展動(dòng)向。如超導(dǎo)材料（電磁傳感為一個(gè)值得注意的發(fā)展動(dòng)向。如超導(dǎo)材料（電磁傳感器方面）、納米材料特性等。器方面）、納米材料特性等。1 1開(kāi)發(fā)新型傳感器開(kāi)發(fā)新型傳感器新型傳感器包括：采用新原理；發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象；新型傳感器包括：采用新原理；發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象；仿生傳感器等方面。它們之間是互相聯(lián)系的。仿生傳感器等方面。它們之間是互相聯(lián)系的。38多功能材料多功能材料多功能一體化多功能一體化器件器件Focus信息獲取信息獲取技術(shù)技術(shù)信息儲(chǔ)存信息儲(chǔ)存技術(shù)技術(shù)信息處理信息處理技術(shù)技術(shù)信息傳遞信息傳遞技術(shù)技術(shù)信息顯示信息顯示技術(shù)技術(shù) 智能化智能化 集成化集成化 微型化微型化下一代電子產(chǎn)下一代電子產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì)品發(fā)展趨勢(shì)多功

22、能一體化多功能一體化微型化微型化智能化智能化傳感器傳感器各種基礎(chǔ)各種基礎(chǔ)功能效應(yīng)功能效應(yīng)2 2開(kāi)發(fā)新材料開(kāi)發(fā)新材料39傳感器材料是傳感器技術(shù)的重要基礎(chǔ)，由于材料科學(xué)的傳感器材料是傳感器技術(shù)的重要基礎(chǔ)，由于材料科學(xué)的進(jìn)步，人們?cè)谥圃鞎r(shí)，可任意控制它們的成分，從而設(shè)進(jìn)步，人們?cè)谥圃鞎r(shí)，可任意控制它們的成分，從而設(shè)計(jì)制造出用于各種傳感器的功能材料。用復(fù)雜材料來(lái)制計(jì)制造出用于各種傳感器的功能材料。用復(fù)雜材料來(lái)制造性能更加良好的傳感器是今后的發(fā)展方向之一。造性能更加良好的傳感器是今后的發(fā)展方向之一。（1）半導(dǎo)體敏感材料）半導(dǎo)體敏感材料（2）陶瓷材料）陶瓷材料 （3）磁性材料）磁性材料 （4）智能材料）智

23、能材料如，半導(dǎo)體氧化物可以制造各種氣體傳感器，而陶瓷傳如，半導(dǎo)體氧化物可以制造各種氣體傳感器，而陶瓷傳感器工作溫度遠(yuǎn)高于半導(dǎo)體，光導(dǎo)纖維的應(yīng)用是傳感器感器工作溫度遠(yuǎn)高于半導(dǎo)體，光導(dǎo)纖維的應(yīng)用是傳感器材料的重大突破，用它研制的傳感器與傳統(tǒng)的相比有突材料的重大突破，用它研制的傳感器與傳統(tǒng)的相比有突出的特點(diǎn)。有機(jī)材料作為傳感器材料的研究，引起國(guó)內(nèi)出的特點(diǎn)。有機(jī)材料作為傳感器材料的研究，引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者的極大興趣。外學(xué)者的極大興趣。40在發(fā)展新型傳感器中，離不開(kāi)新工藝的采用。新工藝的含在發(fā)展新型傳感器中，離不開(kāi)新工藝的采用。新工藝的含義范圍很廣，這里主要指與發(fā)展新型傳感器聯(lián)系特別密切義范圍很廣，這里主要

24、指與發(fā)展新型傳感器聯(lián)系特別密切的的微細(xì)加工技術(shù)微細(xì)加工技術(shù)。該技術(shù)又稱(chēng)。該技術(shù)又稱(chēng)微機(jī)械加工技術(shù)，微機(jī)械加工技術(shù)，是近年來(lái)是近年來(lái)隨著隨著集成電路工藝發(fā)展集成電路工藝發(fā)展起來(lái)的，它是起來(lái)的，它是離子束、電子束、分離子束、電子束、分子束、激光束和化學(xué)刻蝕等用于微電子加工的技術(shù)，目前子束、激光束和化學(xué)刻蝕等用于微電子加工的技術(shù)，目前已越來(lái)越多地用于傳感器領(lǐng)域。已越來(lái)越多地用于傳感器領(lǐng)域。 3 3新工藝的采用新工藝的采用例如利用例如利用半導(dǎo)體技術(shù)半導(dǎo)體技術(shù)制造出制造出壓阻式壓阻式傳感器，利用傳感器，利用薄膜工藝薄膜工藝制造出快速響應(yīng)的制造出快速響應(yīng)的氣敏、濕敏傳感器氣敏、濕敏傳感器，日本橫河公司利用

25、，日本橫河公司利用各向異性腐蝕技術(shù)進(jìn)行高精度三維加工，在硅片上構(gòu)成孔、各向異性腐蝕技術(shù)進(jìn)行高精度三維加工，在硅片上構(gòu)成孔、溝棱錐、半球等各種開(kāi)頭，制作出全硅諧振式壓力傳感器。溝棱錐、半球等各種開(kāi)頭，制作出全硅諧振式壓力傳感器。氧化、光刻、擴(kuò)散、沉積注入、平面電子工藝、各向異性氧化、光刻、擴(kuò)散、沉積注入、平面電子工藝、各向異性腐蝕、蒸鍍、濺射薄膜工藝都可用于開(kāi)發(fā)新的傳感器。腐蝕、蒸鍍、濺射薄膜工藝都可用于開(kāi)發(fā)新的傳感器。MEMS41TiO2photoelectric-gas device 1,2 1 H.Y. Liu, L. Gao, J. Am. Ceram. Soc. 88 (2005) 1

26、020. 2 J.Y. Park, S.J. Song, E.D. Wachsman, J. Am. Ceram. Soc. 93 (2010) 1062.3 W.J. Dong, et al., Thin Solid Films 515 (2007) 8544. 4 H. Takao, et al., Sens. Actuators A 160 (2010) 69. PZT thin film sensor and actuator 3A multifunctional integrated silicon tactile imager with arrays of strain andte

27、mperature sensors 442MEMS將微電機(jī)、微電路、微傳感器、微執(zhí)行器將微電機(jī)、微電路、微傳感器、微執(zhí)行器等微型裝置和器件集成在硅片上。主要特點(diǎn)是：等微型裝置和器件集成在硅片上。主要特點(diǎn)是： 微型化微型化以硅為主要材料。以硅為主要材料。機(jī)械和電氣性能優(yōu)良，硅的強(qiáng)度、硬機(jī)械和電氣性能優(yōu)良，硅的強(qiáng)度、硬度和彈性模量與鐵相當(dāng)，密度類(lèi)似鋁，熱傳導(dǎo)率接近鉬和度和彈性模量與鐵相當(dāng)，密度類(lèi)似鋁，熱傳導(dǎo)率接近鉬和鎢。鎢。批量生產(chǎn)。批量生產(chǎn)。用硅微加工工藝在一片硅片上可同時(shí)制造成用硅微加工工藝在一片硅片上可同時(shí)制造成百上千個(gè)微型機(jī)電裝置。百上千個(gè)微型機(jī)電裝置。集成化。集成化。把不同功能的多個(gè)傳感

28、器執(zhí)行器集成于一體把不同功能的多個(gè)傳感器執(zhí)行器集成于一體多學(xué)科交叉。多學(xué)科交叉。涉及到微電子、機(jī)械、材料、制造、信息涉及到微電子、機(jī)械、材料、制造、信息與自動(dòng)控制、物理、化學(xué)和生物等多種學(xué)科與自動(dòng)控制、物理、化學(xué)和生物等多種學(xué)科43Fig. 1. Schematic diagram of electrodes preparation process.Fig. 2. The micrograph of Pt interdigital electrodes. 441mm45 4集成化、多功能化集成化、多功能化同一功能的多元件并列化，即將同一類(lèi)型的單個(gè)傳感元件同一功能的多元件并列化，即將同一類(lèi)型的單

29、個(gè)傳感元件用集成工藝在同一平面上排列起來(lái)，如用集成工藝在同一平面上排列起來(lái)，如CCD圖像傳感器。圖像傳感器。電子鼻等電子鼻等.多功能一體化，即將傳感器與放大、運(yùn)算以及溫度補(bǔ)償?shù)燃磳鞲衅髋c放大、運(yùn)算以及溫度補(bǔ)償?shù)拳h(huán)節(jié)一體化，組裝成一個(gè)器件環(huán)節(jié)一體化，組裝成一個(gè)器件。把多個(gè)功能不同的傳感元件集成在一起，除可同時(shí)進(jìn)行多把多個(gè)功能不同的傳感元件集成在一起，除可同時(shí)進(jìn)行多種參數(shù)的測(cè)量外，還可對(duì)這些參數(shù)的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行綜合處種參數(shù)的測(cè)量外，還可對(duì)這些參數(shù)的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行綜合處理和評(píng)價(jià)，可反映出被測(cè)系統(tǒng)的整體狀態(tài)。理和評(píng)價(jià)，可反映出被測(cè)系統(tǒng)的整體狀態(tài)。 為同時(shí)測(cè)量幾種不同被測(cè)參數(shù)，可將幾種不同的傳感為同時(shí)測(cè)量

30、幾種不同被測(cè)參數(shù)，可將幾種不同的傳感器元件復(fù)合在一起，作成集成塊。例如一種溫、氣、濕三器元件復(fù)合在一起，作成集成塊。例如一種溫、氣、濕三功能陶瓷傳感器已經(jīng)研制成功。功能陶瓷傳感器已經(jīng)研制成功。465 5智能化智能化對(duì)外界信息具有檢測(cè)檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理、邏輯判斷邏輯判斷、自診斷自診斷和自自適應(yīng)適應(yīng)能力的集成一體化多功能傳感器，這種傳感器具有與主機(jī)互相對(duì)話(huà)的功能，可以自行選擇最佳方案，能將已獲得的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分割處理，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、高速度、高精度傳輸?shù)?。智能傳感器是傳感器技術(shù)與大規(guī)模集成電路技術(shù)相結(jié)合的智能傳感器是傳感器技術(shù)與大規(guī)模集成電路技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它的實(shí)現(xiàn)取決于傳感技術(shù)與半導(dǎo)體集成化工

31、藝水平產(chǎn)物，它的實(shí)現(xiàn)取決于傳感技術(shù)與半導(dǎo)體集成化工藝水平的提高與發(fā)展。這類(lèi)傳感器具有多功能、高性能、體積小、的提高與發(fā)展。這類(lèi)傳感器具有多功能、高性能、體積小、適宜大批量生產(chǎn)和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，是傳感器重要的發(fā)展適宜大批量生產(chǎn)和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，是傳感器重要的發(fā)展方向之一。方向之一。如，如，DS18B20DS18B20、傳感器測(cè)量系統(tǒng)、傳感器測(cè)量系統(tǒng)47傳感器的基礎(chǔ)是各種物理定律、化學(xué)定律、生物定律。傳感器的基礎(chǔ)是各種物理定律、化學(xué)定律、生物定律。也就是說(shuō)所有傳感器的原理都是以各種定律為基礎(chǔ)的。也就是說(shuō)所有傳感器的原理都是以各種定律為基礎(chǔ)的。歸納有以下幾類(lèi)定律：歸納有以下幾類(lèi)定律： 1.4 傳感器

32、物理定律基礎(chǔ)傳感器物理定律基礎(chǔ)v守恒定律守恒定律: :包括能量、動(dòng)量、電荷量等守恒特性定律包括能量、動(dòng)量、電荷量等守恒特性定律v場(chǎng)的定律場(chǎng)的定律: :動(dòng)力場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)定律、電磁場(chǎng)的感應(yīng)定律等動(dòng)力場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)定律、電磁場(chǎng)的感應(yīng)定律等v物質(zhì)定律物質(zhì)定律: :虎克定律、歐姆定律、霍爾效應(yīng)，壓電效應(yīng)虎克定律、歐姆定律、霍爾效應(yīng)，壓電效應(yīng)v統(tǒng)計(jì)定律統(tǒng)計(jì)定律: :微觀(guān)與宏觀(guān)聯(lián)系的物理法則。微觀(guān)與宏觀(guān)聯(lián)系的物理法則。48上述效應(yīng)和定律有助于我們對(duì)傳感器工作原理本質(zhì)的理解上述效應(yīng)和定律有助于我們對(duì)傳感器工作原理本質(zhì)的理解和對(duì)新效應(yīng)傳感器的開(kāi)發(fā)。本書(shū)論述的范圍內(nèi)作為傳感器和對(duì)新效應(yīng)傳感器的開(kāi)發(fā)。本書(shū)論述的范圍內(nèi)作為傳感

33、器工作的物理基礎(chǔ)的基本定律，概括起來(lái)有以下四種類(lèi)型：工作的物理基礎(chǔ)的基本定律，概括起來(lái)有以下四種類(lèi)型：(1)(1)守恒定律守恒定律 包括能量、動(dòng)量、電荷量等守恒定律。這包括能量、動(dòng)量、電荷量等守恒定律。這些定律，是我們探索、研制新型傳感器時(shí)，或在分析、綜些定律，是我們探索、研制新型傳感器時(shí)，或在分析、綜合現(xiàn)有傳感器時(shí)，都必須嚴(yán)格通守的基本法則。合現(xiàn)有傳感器時(shí)，都必須嚴(yán)格通守的基本法則。(2)(2)場(chǎng)的定律場(chǎng)的定律 包括動(dòng)力場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)定律、電磁場(chǎng)的感應(yīng)定包括動(dòng)力場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)定律、電磁場(chǎng)的感應(yīng)定律等，其作用與物體在空間的位置及分布狀態(tài)有關(guān)。一般律等，其作用與物體在空間的位置及分布狀態(tài)有關(guān)。一般可由物理方

34、程結(jié)出，這些方程可作為許多傳感器的工作的可由物理方程結(jié)出，這些方程可作為許多傳感器的工作的數(shù)學(xué)模型。例如：利用靜電場(chǎng)制成的電容式傳感器；利用數(shù)學(xué)模型。例如：利用靜電場(chǎng)制成的電容式傳感器；利用電磁感應(yīng)定律制成的電感電磁感應(yīng)定律制成的電感( (自感或互感自感或互感) )式傳感器等等。利式傳感器等等。利用場(chǎng)的定律構(gòu)成的傳感器，可統(tǒng)稱(chēng)為用場(chǎng)的定律構(gòu)成的傳感器，可統(tǒng)稱(chēng)為“結(jié)構(gòu)型傳感器結(jié)構(gòu)型傳感器”。 49(3)物質(zhì)定律物質(zhì)定律 它是表示各種物質(zhì)本身內(nèi)在性質(zhì)的定律它是表示各種物質(zhì)本身內(nèi)在性質(zhì)的定律(如虎如虎克定律、歐姆定律克定律、歐姆定律)通常以這種物質(zhì)所固有的物理常數(shù)加通常以這種物質(zhì)所固有的物理常數(shù)加以

35、描述。因此，這些常數(shù)的大小決定著傳感器的主要性能。以描述。因此，這些常數(shù)的大小決定著傳感器的主要性能。如：利用半導(dǎo)體物質(zhì)法則如：利用半導(dǎo)體物質(zhì)法則壓阻、熱阻、光阻、濕阻等效壓阻、熱阻、光阻、濕阻等效應(yīng)，可分別制成壓敏、熱敏、光敏、濕敏等傳感器件；利應(yīng)，可分別制成壓敏、熱敏、光敏、濕敏等傳感器件；利用壓電晶體物質(zhì)法則用壓電晶體物質(zhì)法則壓電效應(yīng)，可制成壓電式傳感器等壓電效應(yīng)，可制成壓電式傳感器等等。這種基于物質(zhì)定律的傳感器，可統(tǒng)稱(chēng)為等。這種基于物質(zhì)定律的傳感器，可統(tǒng)稱(chēng)為“物性型傳感物性型傳感器器”。這是當(dāng)代傳感器技術(shù)領(lǐng)域中具有廣闊發(fā)展前景的傳。這是當(dāng)代傳感器技術(shù)領(lǐng)域中具有廣闊發(fā)展前景的傳感器。感器

36、。(4)統(tǒng)計(jì)法則統(tǒng)計(jì)法則 它是把微觀(guān)系統(tǒng)與宏觀(guān)系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)的物理它是把微觀(guān)系統(tǒng)與宏觀(guān)系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)的物理法則。這些法則，常常與傳感器的工作狀態(tài)有關(guān)，它是分法則。這些法則，常常與傳感器的工作狀態(tài)有關(guān)，它是分析某些傳感器的理論基礎(chǔ)。這些方面的研究尚待進(jìn)一步深析某些傳感器的理論基礎(chǔ)。這些方面的研究尚待進(jìn)一步深入。入。50要討論的問(wèn)題包括：要討論的問(wèn)題包括：A A）什么是機(jī)電模擬什么是機(jī)電模擬B B）為什么要講機(jī)電模擬為什么要講機(jī)電模擬C C）機(jī)電模擬舉列機(jī)電模擬舉列D D）結(jié)論結(jié)論 1.5 機(jī)電模擬機(jī)電模擬5151如圖所示：在機(jī)械系統(tǒng)中，如圖所示：在機(jī)械系統(tǒng)中，除了激勵(lì)力除了激勵(lì)力f外，作用在質(zhì)外，作

37、用在質(zhì)量塊量塊m上的力還有上的力還有： 、慣性力：、慣性力： 、阻尼力：、阻尼力： 、彈簧力：、彈簧力：總方程：總方程： 22dtxdmdtdvmmafmadtcdtdxccvfckfKxK vdtfvdtkcvdtdvmfvdtkcvdtdvmuidtCRidtdiL152uidtcRidtdiL1)(1電容CkRcLmQxivufdtDBdtdAyxxx53 相似不僅存在于幾何空間現(xiàn)象中，而且也存在相似不僅存在于幾何空間現(xiàn)象中，而且也存在于不同物理現(xiàn)象之間。由于電路中用來(lái)描述電參量的于不同物理現(xiàn)象之間。由于電路中用來(lái)描述電參量的數(shù)字表達(dá)式與線(xiàn)性機(jī)械系統(tǒng)中的表達(dá)式兩者極其相似。數(shù)字表達(dá)式與線(xiàn)

38、性機(jī)械系統(tǒng)中的表達(dá)式兩者極其相似。盡管微分方程的解所代表的物理含義不同，但其解的盡管微分方程的解所代表的物理含義不同，但其解的數(shù)學(xué)形式不依賴(lài)于方程所代表的物理系統(tǒng)，因此任何數(shù)學(xué)形式不依賴(lài)于方程所代表的物理系統(tǒng)，因此任何物理系統(tǒng)對(duì)給定激勵(lì)函數(shù)的響應(yīng)特性也是相同的。物理系統(tǒng)對(duì)給定激勵(lì)函數(shù)的響應(yīng)特性也是相同的。 定義：定義：能用同一類(lèi)型的微分方程描述的不同系統(tǒng)能用同一類(lèi)型的微分方程描述的不同系統(tǒng) 稱(chēng)為相似系統(tǒng)稱(chēng)為相似系統(tǒng)。1、什么是機(jī)電模擬、什么是機(jī)電模擬fvdtkcvdtdvmuidtcRidtdiL1542、為什么要講機(jī)電模擬、為什么要講機(jī)電模擬 將復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)變成便于分析系統(tǒng)狀態(tài)的電路圖和將

39、復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)變成便于分析系統(tǒng)狀態(tài)的電路圖和符號(hào)。只要確定了相似的電系統(tǒng)的電路圖和參數(shù)，就可以符號(hào)。只要確定了相似的電系統(tǒng)的電路圖和參數(shù)，就可以充分利用電路的理論等開(kāi)分析機(jī)械系統(tǒng)。此外，電系統(tǒng)的充分利用電路的理論等開(kāi)分析機(jī)械系統(tǒng)。此外，電系統(tǒng)的電路元件易于更換，測(cè)量電壓、電流都較容易，這為模擬電路元件易于更換，測(cè)量電壓、電流都較容易，這為模擬和實(shí)驗(yàn)提供了變量和實(shí)驗(yàn)提供了變量55在機(jī)械力學(xué)系統(tǒng)與等效電路微分方程相似的基礎(chǔ)上其模擬方案可在機(jī)械力學(xué)系統(tǒng)與等效電路微分方程相似的基礎(chǔ)上其模擬方案可有多種。對(duì)應(yīng)量模擬關(guān)系是：力有多種。對(duì)應(yīng)量模擬關(guān)系是：力-電壓，力電壓，力-電流。電流。1 1）、力）、力-

40、電壓模擬：電壓模擬：微分方程：微分方程： 如圖所示：在機(jī)械系統(tǒng)中，除如圖所示：在機(jī)械系統(tǒng)中，除了激勵(lì)力了激勵(lì)力f外，作用在質(zhì)量塊外，作用在質(zhì)量塊m上的力還有上的力還有： 、慣性力：、慣性力： 、阻尼力：、阻尼力： 、彈簧力：、彈簧力：總方程：總方程： 22dtxdmdtdvmmafmadtcdtdxccvfckfKxK vdtfvdtkcvdtdvm3、機(jī)電模擬舉列：、機(jī)電模擬舉列：56由此可見(jiàn)兩系統(tǒng)的物理性質(zhì)不同，但有相同的數(shù)學(xué)模由此可見(jiàn)兩系統(tǒng)的物理性質(zhì)不同，但有相同的數(shù)學(xué)模型。即有相似的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。對(duì)應(yīng)關(guān)系為：型。即有相似的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。對(duì)應(yīng)關(guān)系為：uidtcRidtdiL1)(1電容CKRcL

41、mQxivuffvdtkcvdtdvmdtDBdtdAxxxyuidtcRidtdiL1fvdtkcvdtdvm57fvdtkcvdtdvmuidtCRidtdiL1)(1電容CkRcLmQxivuf這種相似方法的特點(diǎn)是：這種相似方法的特點(diǎn)是：、機(jī)械系統(tǒng)的一個(gè)、機(jī)械系統(tǒng)的一個(gè)質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)用一個(gè)用一個(gè)串聯(lián)回路串聯(lián)回路去模擬；去模擬；、機(jī)械系統(tǒng)質(zhì)點(diǎn)上的、機(jī)械系統(tǒng)質(zhì)點(diǎn)上的激勵(lì)力激勵(lì)力用串聯(lián)電路的用串聯(lián)電路的激勵(lì)電壓激勵(lì)電壓模擬。模擬。所有與機(jī)械系統(tǒng)的一個(gè)質(zhì)點(diǎn)連接的機(jī)械元件（所有與機(jī)械系統(tǒng)的一個(gè)質(zhì)點(diǎn)連接的機(jī)械元件（m.c.k）與串聯(lián)回路的各電器元件與串聯(lián)回路的各電器元件（L，R，C）相模擬。相模擬。58例

42、：為了測(cè)量結(jié)構(gòu)物的振動(dòng)速度例：為了測(cè)量結(jié)構(gòu)物的振動(dòng)速度Vx （相對(duì)于大地）常將磁電式傳（相對(duì)于大地）常將磁電式傳感器固定在結(jié)構(gòu)物上如圖（感器固定在結(jié)構(gòu)物上如圖（1-5-3）（）（a）所示。傳感器外殼質(zhì)所示。傳感器外殼質(zhì)量為量為m2，通過(guò)，通過(guò)C2、K2與結(jié)構(gòu)物相連，傳感器的質(zhì)量塊與結(jié)構(gòu)物相連，傳感器的質(zhì)量塊m1通過(guò)通過(guò)C1、K1與與 外殼外殼m2相連。因此有兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，而結(jié)構(gòu)物的速度作相連。因此有兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，而結(jié)構(gòu)物的速度作為傳感器的輸入量，將不必考慮結(jié)構(gòu)物這個(gè)質(zhì)點(diǎn)。為傳感器的輸入量，將不必考慮結(jié)構(gòu)物這個(gè)質(zhì)點(diǎn)。圖圖(1-5-3) （a）59 因此對(duì)應(yīng)相似電路就應(yīng)具有兩個(gè)回路。如圖因此對(duì)應(yīng)相似電路就

43、應(yīng)具有兩個(gè)回路。如圖(1-5-3)(b)，機(jī)械機(jī)械系統(tǒng)的輸入速度系統(tǒng)的輸入速度 Vx對(duì)應(yīng)于該模擬電路的輸入電流，對(duì)應(yīng)于該模擬電路的輸入電流，K2或或C2兩兩端的相對(duì)速度端的相對(duì)速度 V2 是輸入速度是輸入速度 Vx與質(zhì)量與質(zhì)量 m2相對(duì)于大地相對(duì)于大地 的速的速度度Vm2之差之差V2=Vx-Vm2。由質(zhì)量。由質(zhì)量 m2所決定的電路所決定的電路M2中的模擬元中的模擬元件包括與質(zhì)量件包括與質(zhì)量m2相接的所有元件是相接的所有元件是C2、K2、C1、K1、m2、同、同樣在彈簧樣在彈簧K1 或或C1兩端中兩端中m2相對(duì)相對(duì)m1的相對(duì)速度的相對(duì)速度V1為為V1=Vm2-Vm1，Vm1為質(zhì)量為質(zhì)量m1相對(duì)于大地的速度。模擬相對(duì)于大地的速度。模擬m1這一質(zhì)點(diǎn)的串聯(lián)回路這一質(zhì)點(diǎn)的串聯(lián)回路元件應(yīng)包括元件應(yīng)包括C1、K1、m1三個(gè)元件，回路為三個(gè)元件，回路為M1。由于。由于C1、K1同同時(shí)與時(shí)與m1相連，則他們是兩個(gè)回路的公共部分，這樣就很容易相連，則他們是兩個(gè)回路的公共部分，這樣就很容易畫(huà)出模擬電路。畫(huà)出模擬電路。 (a) (b)圖圖(1-5-3)60為了便于計(jì)算，在模擬電路中的電阻、電容、電感可直接為了便于計(jì)算，在模擬電路中的電阻、電容、電感可直接用機(jī)械參量表示。質(zhì)量用機(jī)械參量表示。質(zhì)量 相對(duì)于大地的速度將由相應(yīng)相對(duì)于大地的速度將由相應(yīng)的電感元件的電感