智能傳感與檢測技術(shù) 教案 6-2 6.2 紅外傳感器6.3 光纖傳感器6.4激光傳感器

《智能傳感與檢測技術(shù)》課程教案授課章節(jié)6.2紅外傳感器6.3光纖傳感器6.4激光傳感器建議課時(shí)2授課方式理論知識(shí)講授+討論課+多媒體演示所屬專業(yè)教學(xué)目標(biāo)1.了解紅外線與紅外傳感器2.掌握熱釋電紅外傳感器結(jié)構(gòu)原理3.了解光纖傳感器及其應(yīng)用4.了解激光傳感器及其應(yīng)用教學(xué)重點(diǎn)紅外線與紅外傳感器熱釋電紅外傳感器結(jié)構(gòu)原理教學(xué)難點(diǎn)熱釋電紅外傳感器結(jié)構(gòu)原理參考教材《智能傳感與檢測技術(shù)》徐小華主編機(jī)械工業(yè)出版社ISBN978-7-111-76072-6教學(xué)內(nèi)容『新課導(dǎo)入』自然界的物體，例如：人體、火焰甚至于冰都會(huì)放射出紅外線，只是其發(fā)射的紅外線的波長不同而已。用紅外線作為檢測媒介，來測量某些非電量，比可見光作為媒介的檢測方法要好。其優(yōu)越性很多。『授課內(nèi)容』6.2紅外傳感器6.2.1紅外傳感器概述人體的溫度為36～37℃，所放射的紅外線波長為9～10（屬于遠(yuǎn)紅外線區(qū)），加熱到400～700℃的物體，其放射出的紅外線波長為3～5。（屬于中紅外線區(qū)）。紅外線傳感器可以檢測到這些物體發(fā)射出的紅外線，用于測量、成像或控制。圖6-14為電磁波譜中的紅外線。6.2.2熱釋電紅外傳感器熱釋電效應(yīng)熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)探測元件（2）場效應(yīng)管匹配器（3）干涉濾光片菲涅爾透鏡6.3光纖傳感器光纖自60年代問世以來，就在傳遞圖像和檢測技術(shù)等方面得到了應(yīng)用。利用光導(dǎo)纖維作為傳感器的研究始于70年代中期。由于光纖傳感器具有不受電磁場干擾、傳輸信號(hào)安全、可實(shí)現(xiàn)非接觸測量，而且具有高靈敏度、高精度、高速度、高密度、適應(yīng)各種惡劣環(huán)境下使用以及非破壞性和使用簡便等等一些優(yōu)點(diǎn)。無論是在電量(電流、電壓、磁場)的測量，還是在非電物理量(位移、溫度、壓力、速度、加速度、液位、流量等)的測量方面，都取得了驚人的進(jìn)展。6.3.1光纖的結(jié)構(gòu)實(shí)用的光纖是比人的頭發(fā)絲稍粗的玻璃絲，通信用光纖的外徑一般為125～140μm。一般所說的光纖是由纖芯和包層組成，纖芯完成信號(hào)的傳輸，包層與纖芯的折射率不同，將光信號(hào)封閉在纖芯中傳輸并起到保護(hù)纖芯的作用。工程中一般將多條光纖固定在一起構(gòu)成光纜，如圖6-18所示。6.3.2光纖傳感器1.光纖傳感器的原理光纖傳感器一般由三個(gè)環(huán)節(jié)組成，即信號(hào)的轉(zhuǎn)換、信號(hào)的傳輸、信號(hào)的接收與處理。信號(hào)的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，將被測參數(shù)轉(zhuǎn)換成為便于傳輸?shù)墓庑盘?hào)。信號(hào)的傳輸環(huán)節(jié)，利用光導(dǎo)纖維的特性將轉(zhuǎn)換的光信號(hào)進(jìn)行傳輸。信號(hào)的接收與處理環(huán)節(jié)，將來自光導(dǎo)纖維的信號(hào)送入測量電路，由測量電路進(jìn)行處理并輸出。2.光纖傳感器的特點(diǎn)1）靈敏度較高2）幾何形狀具有多方面的適應(yīng)性，可以制成任意形狀的光纖傳感器3）可以制造傳感各種不同物理信息（聲、磁、溫度、旋轉(zhuǎn)等）的器件；4）可以用于高壓、電氣噪聲、高溫、腐蝕、或其它的惡劣環(huán)境；5）而且具有與光纖遙測技術(shù)的內(nèi)在相容性。6.3.3光纖傳感器及其應(yīng)用光纖位移傳感器光纖液位傳感器6.4激光傳感器利用激光技術(shù)進(jìn)行測量的傳感器。它由激光器、激光檢測器和測量電路組成。激光傳感器的優(yōu)點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)無接觸遠(yuǎn)距離測量，速度快，精度高，量程大，抗光、電干擾能力強(qiáng)等?！径嗝襟w演示】多媒體課件見教材配套教學(xué)PPT『課堂小結(jié)』紅外線檢測技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、水產(chǎn)、醫(yī)學(xué)、土木建筑、海洋、氣象、航空、宇航等各個(gè)領(lǐng)域。紅外線應(yīng)用技術(shù)從無源傳感發(fā)展到有源傳感（利用紅外激光器）。紅外圖像技術(shù)，從以宇宙為觀察