智能傳感與檢測技術(shù) 教案 10-2 10.3 智能生物傳感器10.4 模糊傳感器10.5 多傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)10.6 微傳感器

《智能傳感與檢測技術(shù)》課程教案授課章節(jié)第10章智能傳感器10.3智能生物傳感器10.4模糊傳感器10.5多傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)10.6微傳感器建議課時2授課方式理論知識講授+提問討論+多媒體演示所屬專業(yè)教學(xué)目標1.掌握生物傳感器和生物芯片2.理解模糊傳感器3.理解多傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)4.了解微傳感器教學(xué)重點1.生物傳感器和生物芯片2.模糊傳感器3.多傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)教學(xué)難點1.生物傳感器和生物芯片2.模糊傳感器3.多傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)參考教材《智能傳感與檢測技術(shù)》徐小華主編機械工業(yè)出版社ISBN978-7-111-76072-6教學(xué)內(nèi)容『新課導(dǎo)入』智能生物傳感器、模糊傳感器、微傳感器在發(fā)酵工藝、環(huán)境監(jiān)測、食品工程、臨床醫(yī)學(xué)、軍事及軍事醫(yī)學(xué)等方面得到了深度重視和廣泛應(yīng)用。隨著社會的進一步信息化，生物傳感器必將獲得越來越廣泛的應(yīng)用?！菏谡n內(nèi)容』10.3智能生物傳感器10.3.1生物傳感器概述生物傳感器一般是在基礎(chǔ)傳感器上再耦合一個生物敏感膜，也就是說生物傳感器是半導(dǎo)體技術(shù)與生物工程技術(shù)的結(jié)合。生物敏感物質(zhì)附著于膜上或包含于膜之中，溶液中被測定的物質(zhì)，經(jīng)擴散作用進入生物敏感膜層，經(jīng)分子識別，發(fā)生生物學(xué)反應(yīng)，所產(chǎn)生的信息可通過相應(yīng)的化學(xué)或物理換能器轉(zhuǎn)變成可定量和可顯示的電信號，就可知道被測物質(zhì)的濃度。1.葡萄糖傳感器2.酶傳感器3.微生物傳感器4.免疫傳感器5.半導(dǎo)體生物傳感器10.3.2生物芯片生物芯片的模樣五花八門，外觀五彩斑斕。有的和計算機芯片一樣規(guī)矩、方正，有的是一排排微米級圓點或一條條的蛇形細槽，還有的是一些不同形狀頭發(fā)粗細的管道和針孔大小的腔體。圖10-26所示為一種生物芯片的外觀結(jié)構(gòu)圖。10.3.3智能生物傳感器1.智能生物傳感器概述近年來，受生物科學(xué)、信息科學(xué)和材料科學(xué)發(fā)展的推動，智能生物傳感器技術(shù)飛速發(fā)展。未來的智能生物傳感器將進一步應(yīng)用在醫(yī)療保健、疾病診斷、食品檢測、環(huán)境監(jiān)測、發(fā)酵工業(yè)等各個領(lǐng)域。2.智能生物傳感器的應(yīng)用智能生物傳感器的研究開發(fā)，已成為世界科技發(fā)展的新熱點。智能生物傳感器在國民經(jīng)濟的各個部門如食品、制藥、化工、臨床檢驗、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測等部門有廣泛的應(yīng)用前景。在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的今天，分子生物學(xué)與微電子學(xué)、光電子學(xué)、微細加工技術(shù)及納米技術(shù)等新學(xué)科、新技術(shù)結(jié)合，正改變著傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)、環(huán)境科學(xué)動植物學(xué)的面貌。1）智能生物傳感器在食品分析中的應(yīng)用2）智能生物傳感器在環(huán)境測量中的應(yīng)用3）智能智能生物傳感器在發(fā)酵中的應(yīng)用4）智能生物傳感器在醫(yī)學(xué)與健康領(lǐng)域中的應(yīng)用10.4模糊傳感器10.4.1模糊傳感器概述模糊傳感器是在20世紀80年代末出現(xiàn)的術(shù)語，當時有學(xué)者提出一種超聲模糊傳感器，其描述距離測量結(jié)果為“遠”、“近”等自然語言。傳統(tǒng)傳感器是數(shù)值傳感器，它以定量數(shù)值來描述被測量的狀態(tài)。10.4.2模糊傳感器的結(jié)構(gòu)模糊傳感器的邏輯結(jié)構(gòu)如圖10-30所示，主要由信號檢測與處理單元、數(shù)值／符號轉(zhuǎn)換10.5多傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)10.5.1多傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)概述多傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)包含多傳感器融合和數(shù)據(jù)融合。多傳感器融合是指多個基本傳感器空間和時間上的復(fù)合設(shè)計和應(yīng)用，常稱多傳感器復(fù)合。多傳感器融合能在極短時間內(nèi)獲得大量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)多路傳感器的資源共享，提高系統(tǒng)的可靠性和寬容性。10.5.2多傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)的流程10.6微傳感器10.6.1微傳感器概述微機電系統(tǒng)(MicroElectro-MechanicalSystems，簡稱為MEMS)，專指外形輪廓尺寸在毫米級以下，構(gòu)成它的機械零件和半導(dǎo)體元器件尺寸在微米至納米級，可對聲、光、熱、磁、壓力、運動等自然信息進行感知、識別、控制和處理的微型機電裝置，是融合了硅微加工、光刻鑄造成形和精密機械加工等多種微加工技術(shù)制作的系統(tǒng)。10.6.2MEMS傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域【多媒體演示】多媒體課件見教材配套教學(xué)PPT『課堂小結(jié)』微傳感器具有空間占有率小、靈敏度高、響應(yīng)速度快、便于集成化和多功能化、可靠性高、消耗電力小、價格低