1、第 11章 前沿传感技术v11.1 概述v11.2 微机电传感器 v11.3 软测量与软传感器 v11.4 模糊传感器 v11.5 混沌测量 v11.6 仿生学传感器2018/5/7 111.1 概述v 1.什么叫前沿根据科学的思维方法，一般认为：人类的某些先进的思维、思想、概念、观点、理论、模式、方式、学科、专业、技能、产品、服务、技巧、心理体验等的信息综合，称为前沿。v 2. 前沿传感技术 传感技术是前沿技术，传感技术学科属前沿学科； 本章内容主要介绍其他章节较少涉及的内容； 只作常识介绍2018/5/7 2v 单一微传感器 。 显著特点是尺寸小 (从微米级到毫米级、有的甚至达到纳米级 )
2、，主要采用精密加工、微电子技术以及 MEMS技术，使尺寸大大减小。v 集成微传感器 。 将微小的敏感元件、信号处理器、数据处理装置封装在一块芯片上，形成集成的传感器。v 微传感器系统 。 包括微传感器、微执行器，可以独立工作。此外，还可以由多个微传感器组成传感器 网络或者通过其他网络实现异地联网。11.2 微机电传感器 11.2.1 微传感器2018/5/7 31 力 微传感器：（ 1）工作 原理v 由于力的作用，能够引起物体的变形，因此只要能够测得变形量，就能够测到力。v 在这种通过物体变形来测量力的系统中，一般由弹性元件来感受力的作用，产生弹性变形，再由敏感元件将这种变形转换成另一种信号输
3、出。 11.2.3 几种典型微机电传感器2018/5/7 41 力 微传感器：（ 2）电容式硅微加速度计v 该加速度计由一个与两端固定的梁带动中央的质量块构成，质量块的位移由其上下金属电极的电容信号读出。2018/5/7 52微陀螺：（ 1）工作原理v 微机械振动陀螺：利用振动元件来测出角速度，振动陀螺的工作原理是基于哥氏效应，通过一定形式的装置产生并检测哥氏加速度。 2018/5/7 62微陀螺：（ 2）微陀螺示例v 微机械振动陀螺：利用振动元件来测出角速度。 2018/5/7 711.3.1 软测量概述11.3.2 软测量技术基本原理11.3.3 软测量技术的应用 11.3 软测量与软传感
4、器2018/5/7 8v 软测量技术一般是根据某种最优准则，通过选择一些容易测量且与 主导变量 密切联系的 二次变量 (辅助变量 )来预测主导变量，它所建立的软测量模型可以完成一些实际硬件检测仪器所不能完成的测量任务。v 在测量中不存在直接的物理传感器或仪器实体，而是利用其他由直接物理传感器实体得到的信息，通过数学模型计算手段得到所需检测信息的一种功能实体。 11.3.1 软测量概述2018/5/7 91软测量技术的 数学描述 和结构v 软测量的目的就是利用所有可以获得的信息求取主导变量的最佳估计值，即构造从可测信息集 到 的映射。可测信息集 包括所有的可测主导变量 y(y可能部分可测 )、辅助变量 、 控制变量 u和可测扰动 d1。 f为估计函数关系，即软测量模型。v 在这样的框架结构下，软测量的性能主要取决于过程的描述、噪声和扰动的特性、辅助变量的选取以及最优准则。11.3.2 软测量技术基本原理2018/5/7 10
