智能传感与检测技术 教案 6-2 6.2 红外传感器6.3 光纤传感器6.4激光传感器

《智能传感与检测技术》课程教案授课章节6.2红外传感器6.3光纤传感器6.4激光传感器建议课时2授课方式理论知识讲授+讨论课+多媒体演示所属专业教学目标1.了解红外线与红外传感器2.掌握热释电红外传感器结构原理3.了解光纤传感器及其应用4.了解激光传感器及其应用教学重点红外线与红外传感器热释电红外传感器结构原理教学难点热释电红外传感器结构原理参考教材《智能传感与检测技术》徐小华主编机械工业出版社ISBN978-7-111-76072-6教学内容『新课导入』自然界的物体，例如：人体、火焰甚至于冰都会放射出红外线，只是其发射的红外线的波长不同而已。用红外线作为检测媒介，来测量某些非电量，比可见光作为媒介的检测方法要好。其优越性很多。『授课内容』6.2红外传感器6.2.1红外传感器概述人体的温度为36～37℃，所放射的红外线波长为9～10（属于远红外线区），加热到400～700℃的物体，其放射出的红外线波长为3～5。（属于中红外线区）。红外线传感器可以检测到这些物体发射出的红外线，用于测量、成像或控制。图6-14为电磁波谱中的红外线。6.2.2热释电红外传感器热释电效应热释电红外传感器的结构探测元件（2）场效应管匹配器（3）干涉滤光片菲涅尔透镜6.3光纤传感器光纤自60年代问世以来，就在传递图像和检测技术等方面得到了应用。利用光导纤维作为传感器的研究始于70年代中期。由于光纤传感器具有不受电磁场干扰、传输信号安全、可实现非接触测量，而且具有高灵敏度、高精度、高速度、高密度、适应各种恶劣环境下使用以及非破坏性和使用简便等等一些优点。无论是在电量(电流、电压、磁场)的测量，还是在非电物理量(位移、温度、压力、速度、加速度、液位、流量等)的测量方面，都取得了惊人的进展。6.3.1光纤的结构实用的光纤是比人的头发丝稍粗的玻璃丝，通信用光纤的外径一般为125～140µm。一般所说的光纤是由纤芯和包层组成，纤芯完成信号的传输，包层与纤芯的折射率不同，将光信号封闭在纤芯中传输并起到保护纤芯的作用。工程中一般将多条光纤固定在一起构成光缆，如图6-18所示。6.3.2光纤传感器1.光纤传感器的原理光纤传感器一般由三个环节组成，即信号的转换、信号的传输、信号的接收与处理。信号的转换环节，将被测参数转换成为便于传输的光信号。信号的传输环节，利用光导纤维的特性将转换的光信号进行传输。信号的接收与处理环节，将来自光导纤维的信号送入测量电路，由测量电路进行处理并输出。2.光纤传感器的特点1）灵敏度较高2）几何形状具有多方面的适应性，可以制成任意形状的光纤传感器3）可以制造传感各种不同物理信息（声、磁、温度、旋转等）的器件；4）可以用于高压、电气噪声、高温、腐蚀、或其它的恶劣环境；5）而且具有与光纤遥测技术的内在相容性。6.3.3光纤传感器及其应用光纤位移传感器光纤液位传感器6.4激光传感器利用激光技术进行测量的传感器。它由激光器、激光检测器和测量电路组成。激光传感器的优点是能实现无接触远距离测量，速度快，精度高，量程大，抗光、电干扰能力强等。【多媒体演示】多媒体课件见教材配套教学PPT『课堂小结』红外线检测技术广泛应用于工业、农业、水产、医学、土木建筑、海洋、气象、航空、宇航等各个领域。红外线应用技术从无源传感发展到有源传感（利用红外激光器）。红外图像技术，从以宇宙为观察