2012年吉林宏泰第一城·荣域定价分析报告.ppt

第2章传感器的理论基础
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传感器涉及的基础理论
传感技术
关于传感器设计、制造及开发应用综合技术
传感技术正在成为多学科交汇点
涉及物理、化学、电子、计算机、机械、材料、生物、医学、仪器、测量等学科
自然规律是传感技术的理论依据
自然界物质运动变化都遵循各自特定的自然规律,存在着各种各样的因果关系
这些自然规律都可以作为传感器设计依据
凡是物理、化学、生物理论中不可能实现的关系,传感器也不可能实现
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传感理论基础
(1)自然界普遍适用的自然规律
守恒定律、场的定律、物质定律、统计物理学法则
(2)物质相互作用的效应原理及功能材料
功能材料:利用物理、化学、生物效应制作敏感元件基体材料
材料科学研究进展迅速,在制造各种材料时控制其成分,设计与制造出用于传感器的功能材料
传感器性能、质量很大程度上取决于传感器功能材料
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传感理论基础
(3)测量及误差理论
传感器是一种测量器件,在测量系统中,其误差将直接影响测量系统的测量精度
(4)信息论、系统论与控制论
信息论:用概率论和数理统计方法,从量的方面研究系统的信息获取、加工、处理、传输和控制的一门科学
系统论:研究系统的模式、性能、行为和规律的一门科学
控制论:对系统管理和控制提供方法论指导
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传感理论基础
(5)非线性科学理论
研究各类系统中非线性现象共同规律的一门科学
六个主要研究领域:混沌、分形、模式形成、孤立子、元胞自动机、复杂系统
在传感器方面应用:混沌传感、模糊传感
(6)相关学科的定理、方法及其最新成果
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自然规律与传感器
传感器:能感受被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置
利用了自然规律中的各种定律、法则和效应,自然规律是信息转换的基础。
守恒定律、场的定律、物质定律和统计法则。
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(1)守恒定律
守恒定律是自然界最基本的定律,是自然界普遍遵守的定律之一
某一种物理量,它既不会自己产生,也不会自行消失,其问题守恒
包括质量、能量、动量和电荷量等守恒定律。
利用守恒定律可以构成传感器
例如,在流量检测方法中,比托管流量计、节流式流量计和均速管流量计等都利用了能量守恒定律。
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伯努利方程(能量守恒)
流体在忽略粘性损失的流动中,流线上任意两点的压力势能、动能与位势能之和保持不变。
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图是一个比托管测速原理图,根据流体的总压与静压之间的差来测量流体的流速。
测量时,比托管的内管口正对流体流动方向。当流体流至比托管管口点2处,因管内充满被测流体,故流速变为零,动能转化为静压能,使静压增加。因此在点2内管所测得的为静压能和动能之和,即
外管只在壁面周围开孔,孔的轴向与流体流动方向垂直,因此由外管上测压孔测得的只是流体的静压p1
当比托管的内管和外管的另一末端分别接到差压计的正负压室,通过差压计的读数
可计算出流体的流速
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