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现代传感技术15讲 薄第四节薄膜传感器的应用 一、概述液晶显示器（ 一、概述液晶显示器（LCD）特点优点）特点优点功耗低、平面、体轻、无辐射。 缺点。 缺点低温特性差（反应时间长）。 反应时间与液晶盒两端电压以及材料的粘度有关，而二者又与温度有关。 在有关，而二者又与温度有关。 在0度以下，反应时间会大大降低，使显示迟缓。 度以下，反应时间会大大降低，使显示迟缓。 最佳解决方法控制液晶盒的温度恒定。 ?反应时间与温度的关系 二、温度的测量?控制液晶盒的温度恒定-热加固?测温方法选用测温方法选用Pt薄膜热电阻为传感器，其特点1）体积小2）动态响应好，精度高，稳定性好。 测量电路采用）动态响应好，精度高，稳定性好。 测量电路采用电流放大型电桥电路。 若R1=R2=R3=R；电阻相对变化率=R/R0则Uo=RfU/2R（1，RRf）（）（8-34）Pt100的参数见下表在(-2020)以外,较大,则:非线性测量误差:Rf U2Uo=-(8-35)2R(+2)e1=Uo/Uo100%=/(+2)100%例:R=100;Rf=1k;U=1.5V;则:在(-4040)内,非线性误差小于0.07V.实际系统中,根据式8-34计算结果列表,存在计算机内存中存在计算机内存中,根据测量的结果Uo查表得到温度值查表得到温度值. 三、数据融合?测量结果具有等精度的正态分布特性。 ?一般的提高测量结果准确性的方法1）中值滤波平2）平均值滤波3）递推滤波这里介绍基于多）递推滤波这里介绍基于多传感器测量的算术平均值与递推估计的数据融合方法。 ?设6支传感器（S1S6），测量温度对应的电压值为），测量温度对应的电压值为U1U6。 ?分为两组1组U1，U2，U3平均值?1=（U1+U2+U3）/3（8-37）2组U4，U5，U6平均值?2=（U4+U5+U6）/3（8-38）则各组的均方根误差分别为）则各组的均方根误差分别为1和2，见书中式，见书中式8-39，8-40。 测量结果的数据融合值。 测量结果的数据融合值Uo为2212Uo=-?1+-?2（8-41）12+2212+22基于上述数据融合的测量结果，可达到较精确的测量结果。 结合控制理论（如。 结合控制理论（如PID、模糊控制），可以对液晶屏的温度进行很好的控制。 ），可以对液晶屏的温度进行很好的控制。 控制结果曲线?作业1.薄膜传感器的特点及制造工艺?2.薄膜热传感器种类?3.影响薄膜应变片稳定性的两个主要因素影响薄膜应变片稳定性的两个主要因素.?4.影响薄膜气敏传感器特性的两个主要因素.第十章新型传感器在几何量测量中的应用第十章新型传感器在几何量测量中的应用?尺寸、面型、位置等。 ?本章介绍3个例子。 第三节光学表面疵病度的测量对于光滑表面，疵病是影响质量的重要因素（如是影响质量的重要因素（如硅片、光盘、光学元件）。 国家标准）。 国家标准10级。 检测方法分三类1）肉眼检测最常用，但有缺陷。 2）散射法利用疵病自身光散射特性，但不能很好反映疵病的面积尺寸。 利用疵病自身光散射特性，但不能很好反映疵病的面积尺寸。 频利3）频普法利用疵病反向衍射的能量测量，同样受到疵病深层结构的影响，同样受到疵病深层结构的影响。 这里介绍“。 这里介绍“斜入射”检测方法，可以很好地测量疵病的面积。 检测方法，可以很好地测量疵病的面积。 一、测量原理?斜入射的光学特性见图10-15?对于圆柱形疵病麻点，其光照明形态如下图对于圆柱形疵病麻点，其光照明形态如下图10-16所示（2arctan（r/h）。 测量光学系统如图10-17所示 二、疵病等级的衡量?两方面面积及分布?例图10-18所示疵病图像?设光斑图像的每个像点坐标为（xi、yi），灰度值为），灰度值为P（xi、yi）；像素个数为n；每个像素面积为；每个像素面积为dS；则光斑图像面积S=ndS（10-31）若显微镜放大倍数为）若显微镜放大倍数为，则疵病实际面积S0=ndS/（10-32）疵病的平均直径）疵病的平均直径D=（x max+y max）/2（10-33）光斑的质心坐标计算方法 (1034)?nn1ii)P(iyi)xiP(xi,x(10-34)?(10-35)?1iyi)P(xi,?n1in1iyi)P(xi,yi)yiP(xi,y 三、光电系统结构?疵病实际尺寸1?m,显微镜横向分辨率:=0.5/NA(10-36)若He-Ne激光源,=0.6238?m;则:NA=0.312NA=;=.:实际选择NA0.4;25X的显微镜.则:1?m的疵病成像25?m.选取TCD132D型CCD,1024像素;像元物理尺寸:14选取TCD132D型CCD,1024像素;像元物理尺寸:14?mX14?m;则CCD感光长度:L=1024X14?m=14.33mm.工件被测长度:14.33/25=0.57mm.?数据采集后,进行二值化处理,确定结果信号采集系统见图10-19.?