第八章　其他新型传感器　课件　广东2022年中职《传感器应用技术》

第八章 其他新型传感器 第一节 生物传感器 一、生物传感器的基本知识 将生物体的成分（酶、抗原、抗体、DNA、激素）或生物体本身（细胞、细胞器、组织）固定在一器件上作为敏感元件的传感器称为生物传感器。迄今大量研究的生物传感器其基本组成如图所示。生物敏感膜由敏感材料与膜基质组成。如表所示。 一、生物传感器的基本知识 敏感材料 基质材料 组织 细胞 生物大分子 常用的基质材料有乙酸纤维素、凝胶、海藻酸、聚氯乙烯、硅橡胶等。 动物组织，猪肾、肌肉等 细菌，大肠杆菌、枯草杆菌及某些霉菌等 酶、单克隆抗体 植物组织，香蕉、番茄等 细胞、细胞器及细胞膜等 受体、激素 一、生物传感器的基本知识 生物传感器的基本组成 一、生物传感器的基本知识 1.生物传感器的分类 （1）按敏感材料分 根据所用的敏感物质可将生物传感器分为酶传感器、微生物传感器、组织传感器、细胞传感器、免疫传感器、基因传感器等。 （2）根据转换器分 根据生物传感器的信号转换器不同又将生物传感器分为电化生物传感器、半导体生物传感器、测热型生物传感器、测光型生物传感器、测声型生物传感器等。 （3）按生物传感器的输出分 1）生物亲和型传感器 2）代谢型或催化型传感器 一、生物传感器的基本知识 2.生物传感器的特点 （1）生物传感器由选择性好的主题材料构成分子识别元件，因此，一般不需进行样品的预处理，它利用优异的选择性把样品中被测组分离和检测统一为一体。测定时一般不需另加其他试剂。 （2）体积小，可以实现连续在位检测。 （3）响应快、样品用量少，且由于敏感材料是固化的，所以可以反复多次使用。 （4）传感器连同测定仪的成本远低于大型的分析仪器，因而便于推广普及。 二、生物传感器的应用与发展 1.生物传感器的应用 （1）生物传感器在医学领域的应用 1）用于临床诊断的生物传感器 2）用于基因诊断的检测 3）用于生化指标的测定 4）用于遗传物质的测定 5）用于药物分析 二、生物传感器的应用与发展 2.生物传感器的发展 （1）功能多样化 （2）微型化 （3）智能化与集成化 （4）低成本、高灵敏度、高稳定性和高寿命 第八章 其他新型传感器 第二节 超声波传感器 一、超声波传感器的基本原理 超声波传感器利用超声波在气体、液体和固体介质中传播特性来工作的。超声波传感器中最主要的部分是超声波发生器和接收器。 按工作原理的不同，超声波传感器分为压电式、磁致伸缩式、电磁式等。在实际使用中，压电式超声波传感器最为常见。 a）发生器原理；b）接收器原理 超声波发生器和接收器原理 二、超声波传感器的应用 1.超声波穿透法探测 穿透法探伤是根据超声波穿透工件后的能量变化状况，来判别工件内部质量的方法。 穿透法探伤示意图 二、超声波传感器的应用 2.超声波反射法探测 反射法探伤是以超声波在不同工件反射情况的不同，来探测缺陷的方法。 反射法探伤示意图 三、超声波测距计 超声波发射出去后，遇到物体被反射回来，可以测得发射到接收的时间为t，然后利用公式S= 1/2vt，计算出超声波发射处到物体的距离，其中v为超声波在空气中的传播速度340m/s。 超声波测距计的电路方框图 四、测量液位 液位的测量原理与测距原理基本相同，如图所示。超声波位移传感器的发射探头向液面发射一束超声波，被其反射后，传感器的接收探头再接收此反射波。设声速一定，根据超声波往返的时间就可以计算出传感器到液面的距离，即得出液位的高度。 超声波传感器测液位原理图 第八章 其他新型传感器 第三节 微波传感器 一、微波传感器基础知识 1.微波的性质及特点 微波是指波长在1mm～1m之间的电磁波，它既具有电磁波的性质，又与普通的无线电波及光波有所不同。微波相对于波长较长的电磁波具有以下特点： （1）在空间能够直线传输，可定向辐射。 （2）遇到各种障碍物时易于反射。 （3）绕射能力差。 （4）传输特性好，传输过程中受烟雾、火焰、灰尘、强光等影响很小。 （5）介质对微波的吸收与介质的介电常数成比例，水对微波的吸收作用最强。 一、微波传感器基础知识 2.微波振荡器及微波天线 微波振荡器和微波天线是微波传感器的重要组成部分。 微波振荡器是产生微波的装置。。 微波振荡器产生的振荡信号需要用波导管（管长为10cm以上，可用同轴电缆）传输，并通过天线发射出去。 常用的微波天线 二、微波传感器及其分类 微波传感器是利用微波特性来检测某些物理量的器件或装置，它广泛应用于液位、物位、厚度及含水量的测量。 微波传感器可以分为反射式和遮断式两类。 （1）反射式微波传感器 反射式微波传感器是通过检测被测物反射回来的微波功率或经过的时间间隔来测量被测量的，通常它可以测量物体的位置、位移、厚度等参数。 二、微波传感器及其分类 （2）遮断