傳感器技術(shù)

前言

信息技術(shù)是一個復(fù)雜的多層次多專業(yè)的技術(shù)體系，粗略地可以分為系統(tǒng)和基礎(chǔ)兩個層次。屬于系統(tǒng)層的一般按功能分，如信息獲取、通信、處理、控制、對抗（簡稱為5c技術(shù)，即Collection，Communication，Computing，Contr01，Countermeasure五個詞的第一個字母）等；基礎(chǔ)層技術(shù)一般按專業(yè)分，如微電子、光電子、微波真空電子等。信息技術(shù)革命的火炬是由微電子技術(shù)革命點燃的，它促進了計算機技術(shù)、通信技術(shù)及其他電子信息技術(shù)的更新?lián)Q代，迄今，尚未有盡期。信息技術(shù)革命推動產(chǎn)業(yè)革命，使人類社會經(jīng)歷了農(nóng)業(yè)、工業(yè)社會后進入了信息社會。大規(guī)模集成電路的集成度是微電子技術(shù)革命的重要標(biāo)志，它遵循摩爾（Moore）定律，每18個月翻一番，預(yù)計可延伸到2010年。屆時，每個芯片可包含100億（10）個元件，面積可達到10cm，作為動態(tài)存儲器的存儲量可達64Gb（吉比特），接近理論極限10“個元件和256Gb存儲量。微處理器芯片的運算速度每5年提高一個數(shù)量級，到本世紀末，每個芯片運算速度可達10～100億次每秒，有人認為，實現(xiàn)2000億次的單片微處理器在技術(shù)上是可能的。與此相適應(yīng)，每芯片比特存儲量與每MIPS（兆指令每秒）運算量的成本將呈指數(shù)式下降，現(xiàn)在一個100兆指令／s專用數(shù)字信號處理芯片只售5美元。如果飛機的價格也像微電子那樣呈指數(shù)式下降的話，70年代初買1塊比薩餅的費用在90年代就可以買1架波音747客機。3年內(nèi)l部電話機將只用1塊芯片，5年內(nèi)1臺PC機的全部功能可在1個芯片上實現(xiàn)，6年內(nèi)1部ATM交換機的核心功能也可用1個單片完成。由于微處理器芯片價格持續(xù)不斷地下降，構(gòu)成了它廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)?，F(xiàn)在，在一般家庭、汽車和辦公室中，就有100多個微處理器在工作，不僅是PC機，而且在電話機、移動電話機、電視機、洗衣機、烘干機、立體聲音響、家庭影院中也有。1輛高檔汽車中包含20多種可編程微處理器，1架波音777客機含有100多萬行的計算機程序代碼。

內(nèi)容概要

本書重點介紹現(xiàn)代武器裝備中應(yīng)用的傳感器。第1章傳感器技術(shù)基礎(chǔ)，介紹了傳感器在武器裝備中的地位與作用、傳感器的概念及定義、傳感器分類、傳感器在軍事上的應(yīng)用、傳感器的結(jié)構(gòu)原理、傳感器的性能及其評價方法，以及傳感器技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢；其他章分別介紹了加速度傳感器和位移傳感器，力傳感器，壓力傳感器，觸覺傳感器，液體參數(shù)傳感器，毒氣傳感器，特種用途傳感器、模塊與系統(tǒng)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，微機電系統(tǒng)傳感器，智能傳感器，并結(jié)合具體實例，對每一種傳感器的應(yīng)用，進行了比較詳細的介紹和分析。　　讀者對象：從事電子信息、特別是傳感器技術(shù)研制和應(yīng)用的工程技術(shù)人員、研究人員及高等學(xué)校的師生。

作者簡介

范茂軍，男，1954年11月出生，安徽全椒縣人。1993年畢業(yè)于華東工學(xué)院“振動、沖擊、噪聲”專業(yè)，獲工學(xué)碩士學(xué)位；1999年6月畢業(yè)于華東理工大學(xué)“火炮、自動武器與彈藥工程”專業(yè)，獲博士學(xué)位。現(xiàn)為中國電子科技集團公司第四十九研究所所長，研究員級高級工程師，黑龍江大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師。哈爾濱工業(yè)大學(xué)兼職教授、博士生導(dǎo)師。

書籍目錄

第1章  傳感器技術(shù)基礎(chǔ)　1.1　傳感器在武器裝備中的地位與作用    1.1.1  傳感器的概念    1.1.2  傳感器的定義    1.1.3  傳感器的分類　1.2　傳感器在軍事上的應(yīng)用    1.2.1  傳感器在航天、航空中的應(yīng)用    1.2.2  傳感器在火控系統(tǒng)中的應(yīng)用    1.2.3  傳感器在軍用智能機器人中的應(yīng)用　1.3　傳感器中的物理定律　1.4　傳感器的結(jié)構(gòu)原理    1.4.1  傳感器的基本功能單元    1.4.2  傳感器的信號轉(zhuǎn)換方式　1.5　傳感器的性能及其評價方法    1.5.1  傳感器數(shù)學(xué)模型的一般形式    1.5.2  傳感器的靜態(tài)特性及其評價    1.5.3  傳感器的動態(tài)特性及其評價    1.5.4  傳感器的標(biāo)定　1.6　國內(nèi)外傳感器的發(fā)展趨勢　　1.6.1  傳感器的重要地位和作用　　1.6.2  傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢　1.7　傳感器的選用原則　　1.7.1  傳感器的選擇方法　　1.7.2  傳感器應(yīng)用中的注意事項　參考文獻第2章  加速度、速度、位移傳感器　2.1　加速度傳感器    2.1.1  壓電石英加速度傳感器    2.1.2  壓電陶瓷加速度傳感器    2.1.3  硅微壓阻式加速度傳感器    2.1.4  硅微電容式加速度傳感器    2.1.5  氣體擺式線性加速度傳感器　2.2　角加速度傳感器    2.2.1  壓阻式角加聲度傳感器    2.2.2  壓電射流角加速度傳感器　2.3　速度傳感器    2.3.1  振動速度傳感器    2.3.2  角速度傳感器　2.4　轉(zhuǎn)速傳感器    2 4.1  磁電式轉(zhuǎn)速傳感器    2.4.2  光電式轉(zhuǎn)速傳感器    2.4.3  霍耳元件轉(zhuǎn)速傳感器　2.5　位移傳感器    2.5.1  線位移傳感器    2.5.2  角位移傳感器　2.6　傾角儀及水平傳感器    2.6.1  氣體擺式傾角傳感器    2.6.2  水平姿態(tài)傳感器    2.6.3  變面積式電容傾角傳感器　參考文獻第3章  力、壓力與觸覺傳感器　3.1　力傳感器    3.1.1  電阻應(yīng)變式荷重傳感器    3.1.2  光纖式荷重傳感器　3.2　壓力傳感器    3.2.1  硅壓阻式壓力傳感器    3.2.2  電容式壓力傳感器　3.3　差壓傳感器　3.4　高溫壓力傳感器    3.4.1  多晶硅壓力傳感器　　……第4章　磁與聲、光傳感器第5章　液體參數(shù)、流量傳感器第6章　可燃氣體、毒氣和氣象傳感器第7章　特種用途傳感器、模塊與系統(tǒng)第8章　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)第9章　微楊電系統(tǒng)傳感器及器件第10章　智能傳感器縮略語

章節(jié)摘錄

插圖：差壓傳感器是指傳感器的參考壓力具有一定的壓力值，測量量為兩種不同壓力之差的壓力傳感器。差壓力傳感器不同于壓力傳感器之處在于差壓傳感器所測量的差壓值比較小，而在傳感器感壓膜片兩側(cè)有很高的靜壓值，所以差壓傳感器應(yīng)具有過壓保護裝置。差壓傳感器常采用E形或EI形膜片。1）工作原理差壓傳感器與單晶硅壓力傳感器工作原理基本相同，只是在結(jié)構(gòu)上差異較大。壓力轉(zhuǎn)換部分的結(jié)構(gòu)圖如圖3.5 所示，它是由力敏器件、中心膜片、主體膜、密封膜片組成，空間充滿的硅油起到傳遞外界壓力、保護半導(dǎo)體敏感器件和散熱的作用。由于硅油不可壓縮性，可無損失地把力傳遞給力敏器件。由高壓端和低壓端引入的壓力通過密封膜片經(jīng)硅油傳遞到敏感膜片的正、反兩面，在此壓力差同時作用下，有一個電壓或電流信號輸出傳送到信號處理部分。如果在單方向加壓或壓力差過大，容易導(dǎo)致敏感膜片的破碎，因此設(shè)置了中央膜片。當(dāng)壓力超過一定值時中央膜片開始位移。假設(shè)左邊沒有加壓而只有右邊存在壓力被部分地隔離，已加過來的壓力通過硅油傳遞到中央膜片上，使中央膜片向左位移，左部硅油受到中央膜片的擠壓力，立即將壓力傳送到敏感膜片的反面，起到力平衡的作用。壓力隔離及壓力平衡過程都是在瞬間完成的。差壓傳感器與壓力傳感器的差別在于差壓傳感器壓力敏感膜片正、反兩面上同時施加了很高的靜壓值，其值可以是感壓膜片上承受的壓力差的幾十倍到幾千倍。這樣，在應(yīng)用中要求兩側(cè)靜壓必須同時加到感壓膜片上。為避免單向過壓造成損壞，差壓傳感器必須要有過壓保護裝置。

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