Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Саратовский государственный технический университет

Факультет ____Электронной техники и приборостроения________________

Направление ________Электроника и микроэлектроника________________

Кафедра __________Электронные приборы и устройства_________________

Магистерская диссертация

Разработка электронной поддержки по дисциплине

«Датчики в электронных устройствах»

Выполнил студент группы М-ЭЛМЭ-21

Солодкий А.В.

Руководитель диссертации Захаров А.А.

Консультант по ____________________________________________________

Консультант по ____________________________________________________

Консультант по ____________________________________________________

Допущен к защите 18 июня 2011 г.

Протокол № 40 от 21 июня 2011 г.

Зав. кафедрой Захаров А.А.

Саратов 2011

Министерство образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Электронные приборы и устройства»

На правах рукописи

Солодкий Андрей Васильевич

Разработка электронной поддержки по дисциплине «Датчики в электронных устройствах»

Направление 21.01.00.68

«Электроника и микроэлектроника»

Программа «Электронные приборы и устройства»

Диссертация

(выпускная квалификационная работа)

на соискание степени магистра техники и технологий

Научный руководитель –

Захаров Александр Александрович,

Профессор кафедры ЭПУ, д.т.н.

САРАТОВ 2011

Реферат

Диссертация содержит: 206 листов; 148 иллюстраций; 9 таблиц; 244 формулы; 4 части отчета; 31 использованный источник.

Ключевые слова: температура, гигрометр, влажность, полупроводниковый материал, оптический пирометр, психрометр, датчик давления, эффект Холла, пьезоэлектрик, керамика, чувствительность, классификация, ядерное излучение, расход, емкость, индукция, химические датчики, биосенсоры, каталитический, бесконтактный, сопротивление, анемометр.

Объектом разработки и целью работы является электронная поддержка курса «Датчики в электронных устройствах», включающая в себя учебное пособие для проведения аудиторных занятий, доступ и перечень первичных источником, предлагаемый цикл лабораторных работ, курс лекций в электронном виде для преподавателя.

Результатом работы стало учебное полноценное учебное пособие для проведения аудиторных занятий, содержащее краткую и достаточную информацию о физических основах создания датчиков и основных типах и конструкциях измерителей. Предложен цикл лабораторных работ с учетом материально-технического оснащения кафедры.

Электронная поддержка является готовым набором документов и рекомендаций для любого преподавателя, который планирует проводить аудиторные занятия с магистрантами первого года обучения по данной дисциплине.

Abstract

The thesis contains: 206 pages, 148 illustrations, 9 tables, 244 formulas, 4 parts of the report, 31 sources used.

Docuterm: temperature, humidity sensor, humidity, semiconductor material, an optical pyrometer, psychrometer, pressure sensor, Hall effect, piezoelectric, ceramics, sensitivity, classification, nuclear radiation, flow, capacity, induction, chemical sensors, biosensors, catalytic, non-contact, resistance , anemometer.

The object of design and purpose is the e-course support "The sensors in electronic devices, which includes the textbook for classroom teaching, access and a list of primary sources, the proposed series of laboratory work, lectures in electronic form for teachers.

Result of the work is the full training manual for the classroom, containing a brief and sufficient information about the physical basics of creating sensors and the main types and designs of the probes. Proposed a series of laboratory operations, taking into account the material and technical equipment of the department.

Electronic support is a ready set of documents and recommendations for any teacher who is planning to conduct classroom training with the masters of the first year of training in the discipline.

Оглавление

1. Введение…………………………………………………………………...5

2. Основные физические явления, эффекты и принципы, применяемые при создании датчиков……………………………………………….…..8

   1. Электрические заряды, поля, потенциалы………………….8

   2. Емкость………………………………………………….…...14

   3. Магнетизм……………………………………………….......18

   4. Индукция…………………………………………………….22

   5. Сопротивление………………………………………………25

   6. Пьезо- и пироэлектрический эффекты………………….…29

   7. Эффекты Холла, Зеебека и Пельтье……………………….36

   8. Акустические эффекты…………………………………..…43

   9. Температурные, теплопередающие и тепловые свойства материалов……………………………………………….….46

   10. Световое и оптическое излучения…………………………59

3. Основные типы и конструкции современных датчиков…………...…64

   1. Классификация датчиков…………………………………...64

   2. Оптические датчики…………………………………….…..66

   3. Датчики температуры…………………………………….…89

   4. Датчики скорости, расхода и уровня жидкости и газа…..107

   5. Датчики давления жидкости и газа……………………….125

   6. Датчики ядерного излучения……………………………...140

   7. Датчики влажности и содержания воды……………........153

   8. Химические датчики………………………………………164

   9. Биосенсоры…………………………………………………189

4. Характеристики датчиков……………………………………………..197

5. Список рекомендуемых к проведению лабораторных работ……….202

6. Заключение……………………………………………………………..204

7. Библиографический список…………………………………………...205