我所了解的傳感器

1、測(cè)試與檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)傳感器部分課程報(bào)告我所了解的傳感器傳感器技術(shù)漫談 班級(jí)：機(jī)械16班姓名：馬驥遙學(xué)號(hào)：20110105702014年4月24日我所了解得傳感器傳感器技術(shù)漫談馬驥遙 2011010570 指導(dǎo)教師：王雪（清華大學(xué) 精密儀器與機(jī)械學(xué)系，北京 100084）摘要傳感器是一種可以將感測(cè)到的被測(cè)量信息按一定規(guī)律轉(zhuǎn)化為電信號(hào)或其它所需信號(hào)的測(cè)試裝置，是目前用途最為廣泛，最有發(fā)展?jié)摿Φ臋z測(cè)裝置。它集信息的傳輸、處理、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)換等多功能與一身，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的首要環(huán)節(jié)。本文簡(jiǎn)要概述了傳感器的基本分類、基本原理，著重研究了視覺(jué)傳感器的相關(guān)問(wèn)題，探討了傳感器的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，并舉例介紹了傳感器科技

2、尖端的研究成果。關(guān)鍵詞 傳感器 視覺(jué)傳感器一、傳感器的基本分類和基本原理 傳感器的種類很多，常見(jiàn)的傳感器有電阻式傳感器、電容式傳感器、電感式傳感器、激光傳感器、霍爾傳感器、生物傳感器、化學(xué)傳感器等。1.1 電阻式傳感器 電阻式傳感器是將被測(cè)量，如位移、形變、力、加速度、濕度、溫度等這些物理量轉(zhuǎn)換成電阻值的一種測(cè)量裝置。電阻式傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、原理基礎(chǔ)、輸出精度較高、線性和穩(wěn)定性較好、成本較低等優(yōu)勢(shì)，使其成為廣泛應(yīng)用的傳感器。目前常見(jiàn)的電阻式傳感器的類型有如下幾種：1.1.1 電阻式應(yīng)變片電阻式應(yīng)變片電阻應(yīng)變式傳感器由彈性敏感元件、電阻應(yīng)變計(jì)、補(bǔ)償電阻和外殼組成，彈性敏感元件受到所測(cè)量的力而產(chǎn)

3、生變形，并使附著其上的電阻應(yīng)變計(jì)一起變形。電阻應(yīng)變計(jì)再將變形轉(zhuǎn)換為電阻值的變化，從而可以測(cè)量力、壓力、扭矩、位移、加速度和溫度等多種物理量。常用的電阻應(yīng)變式傳感器有應(yīng)變式測(cè)力傳感器、應(yīng)變式壓力傳感器、應(yīng)變式扭矩傳感器、應(yīng)變式位移傳感器、應(yīng)變式加速度傳感器和測(cè)溫應(yīng)變計(jì)等。電阻應(yīng)變式傳感器的優(yōu)點(diǎn)是精度高，測(cè)量范圍廣壽命長(zhǎng),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，頻響特性好，能在惡劣條件下工作，易于實(shí)現(xiàn)小型化、整體化和品種多樣化等。它的缺點(diǎn)是對(duì)于大應(yīng)變有較大的非線性、輸出信號(hào)較弱，一般需要采取一定的補(bǔ)償措施。 1.1.2 電位計(jì)式傳感器電位器式傳感器 電位器式傳感器是一種把機(jī)械的線位移和角位移輸入量轉(zhuǎn)換為與它成一定函數(shù)關(guān)系的電阻

4、和電壓輸出的傳感元件。按其結(jié)構(gòu)形式不同，電位器式傳感器可分為線繞式、薄膜式和光電式等。按照輸入和輸出的特性不同，可分為線性電位器和非線性電位器。電位器式傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)有：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、精度高、重量輕、輸出信號(hào)大、性能穩(wěn)定。主要缺點(diǎn)是要求輸入能量大、電刷與電阻元件之間容易磨損。 1.1.3 壓阻式傳感器壓阻式壓力傳感器壓阻式加速度傳感器壓阻式壓力傳感器示意圖壓阻式傳感器是利用單晶硅材料的壓阻效應(yīng)和集成電路技術(shù)制成的傳感器。單晶硅材料的壓阻效應(yīng)是指，單晶硅材料在受到力的作用后，電阻率發(fā)生變化，通過(guò)測(cè)量電路就可得到正比于力變化的電信號(hào)輸出。壓阻式傳感器用于壓力、拉力、壓力差和可以轉(zhuǎn)變?yōu)榱Φ淖兓?/p>

5、的其他物理量，如液位、加速度、重量、應(yīng)變、流量、真空度等的測(cè)量和控制。傳感器采用集成工藝將電阻條集成在單晶硅膜片上,制成壓阻芯片,并將此芯片的周邊固定封裝于外殼之內(nèi)，引出電極引線而成。壓阻式壓力傳感器不同于粘貼式應(yīng)變計(jì)需通過(guò)彈性敏感元件間接感受外力，而是直接通過(guò)硅膜片感受被測(cè)壓力的。硅膜片的一面是與被測(cè)壓力連通的高壓腔，另一面是與大氣連通的低壓腔。硅膜片一般設(shè)計(jì)成周邊固支的圓形，直徑與厚度比約為2060。在圓形硅膜片(N型)定域擴(kuò)散4條P雜質(zhì)電阻條,并接成全橋，其中兩條位于壓應(yīng)力區(qū)，另兩條處于拉應(yīng)力區(qū)，相對(duì)于膜片中心對(duì)稱。此外，也有采用方形硅膜片和硅柱形敏感元件的。硅柱形敏感元件也是在硅柱面的

6、某一晶面的一定方向上擴(kuò)散制作電阻條，兩條受拉應(yīng)力的電阻條與另兩條受壓應(yīng)力的電阻條構(gòu)成全橋，從而可以測(cè)量應(yīng)力大小。 壓阻式傳感器廣泛地應(yīng)用于航天、航空、航海、石油化工、動(dòng)力機(jī)械、生物醫(yī)學(xué)工程、氣象、地質(zhì)、地震測(cè)量等各個(gè)領(lǐng)域。在航天和航空工業(yè)中壓力是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù),對(duì)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)壓力,局部壓力和整個(gè)壓力場(chǎng)的測(cè)量都要求很高的精度。壓阻式傳感器是用于這方面的較理想的傳感器。例如,用于測(cè)量直升飛機(jī)機(jī)翼的氣流壓力分布，測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口的動(dòng)態(tài)畸變、葉柵的脈動(dòng)壓力和機(jī)翼的抖動(dòng)等。在飛機(jī)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中心壓力的測(cè)量中，使用專門設(shè)計(jì)的硅壓力傳感器,其工作溫度達(dá)500以上。在波音客機(jī)的大氣數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)中采用了精度高達(dá)0.0

7、5%的配套硅壓力傳感器。在尺寸縮小的風(fēng)洞模型試驗(yàn)中，壓阻式傳感器能密集安裝在風(fēng)洞進(jìn)口處和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管道模型中。單個(gè)傳感器直徑僅2.36毫米，固有頻率高達(dá)300千赫,非線性和滯后均為全量程的±0.22%。在生物醫(yī)學(xué)方面,壓阻式傳感器也是理想的檢測(cè)工具。已制成擴(kuò)散硅膜薄到10微米,外徑僅0.5毫米的注射針型壓阻式壓力傳感器和能測(cè)量心血管、顱內(nèi)、尿道、子宮和眼球內(nèi)壓力的傳感器。此外壓阻式傳感器還有效地應(yīng)用于爆炸壓力和沖擊波的測(cè)量、真空測(cè)量、監(jiān)測(cè)和控制汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的性能以及諸如測(cè)量槍炮膛內(nèi)壓力、發(fā)射沖擊波等兵器方面的測(cè)量。在油井壓力測(cè)量、隨鉆測(cè)向和測(cè)位地下密封電纜故障點(diǎn)的檢測(cè)以及流量和液位測(cè)量

8、等方面都廣泛應(yīng)用壓阻式傳感器。1.1.4 電阻式氣敏傳感器 電阻式氣敏傳感器 Arduino模擬氣體傳感器 氣敏傳感器是一種檢測(cè)特定氣體的傳感器，其中應(yīng)用最廣泛的是半導(dǎo)體氣敏傳感器。半導(dǎo)體氣敏傳感器將氣體種類及其與濃度有關(guān)的信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，根據(jù)這些電信號(hào)的強(qiáng)弱就可以獲得與待測(cè)氣體在環(huán)境中的存在情況有關(guān)的信息，從而可以進(jìn)行檢測(cè)、監(jiān)控、報(bào)警；還可以通過(guò)接口電路與計(jì)算機(jī)組成自動(dòng)檢測(cè)、控制和報(bào)警系統(tǒng)。 氣體敏感元件，大多是以金屬氧化物半導(dǎo)體為基礎(chǔ)材料。當(dāng)被測(cè)氣體在該半導(dǎo)體表面吸附后，引起其電學(xué)特性(例如電導(dǎo)率)發(fā)生變化。 某種半導(dǎo)體式氣敏傳感器的特性曲線 氣敏傳感器的應(yīng)用主要有：一氧化碳?xì)怏w的檢測(cè)、

9、瓦斯氣體的檢測(cè)、煤氣的檢測(cè)、氟利昂檢測(cè)、呼氣中乙醇的檢測(cè)、人體口腔口臭的檢測(cè)等等。它將氣體種類及其與濃度有關(guān)的信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)根據(jù)這些電信號(hào)的強(qiáng)弱就可以獲得與待測(cè)氣體在環(huán)境中的存在情況有關(guān)的信息從而可以進(jìn)行檢測(cè)、監(jiān)控、報(bào)警還可以通過(guò)接口電路與計(jì)算機(jī)組成自動(dòng)檢測(cè)、控制和報(bào)警系統(tǒng)。 1.1.5 電阻式熱敏傳感器熱敏電阻熱敏探頭熱敏傳感器是指能感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器。金屬隨著溫度變化，其電阻值也發(fā)生變化。對(duì)于不同金屬來(lái)說(shuō)，溫度每變化一度，電阻值變化是不同的，而電阻值又可以直接作為輸出信號(hào)。電阻共有兩種變化類型，正溫度系數(shù)即溫度升高阻值增加，以及負(fù)溫度系數(shù)即溫度升高阻值減少。根據(jù)不同的金

10、屬可以制作不同的熱敏傳感器，用來(lái)測(cè)量溫度的變化情況。近年來(lái)，我國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程和電子信息產(chǎn)業(yè)連續(xù)的高速增長(zhǎng)，帶動(dòng)了傳感器市場(chǎng)的、快速上升。熱敏傳感器作為傳感器中的重要一類，占整個(gè)傳感器總需求量的40%以上。溫度傳感器用途十分廣闊，可用作溫度測(cè)量與控制、溫度補(bǔ)償、流速、流量和風(fēng)速測(cè)定、液位指示、溫度測(cè)量、紫外光和紅外光測(cè)量、微波功率測(cè)量等而被廣泛的應(yīng)用于彩電、電腦彩色顯示器、切換式電源、熱水器、電冰箱、廚房設(shè)備、空調(diào)、汽車等領(lǐng)域。近年來(lái)汽車電子、消費(fèi)電子行業(yè)的快速增長(zhǎng)帶動(dòng)了我國(guó)溫度傳感器需求的快速增長(zhǎng)。1.1.6 電阻式濕敏電阻濕敏傳感器濕敏電阻是利用濕敏材料吸收空氣中的水分而導(dǎo)致本身電阻值發(fā)

11、生變化這一原理而制成的。工業(yè)上流行的濕敏電阻主要有氯化鋰濕敏電阻以及有機(jī)高分子膜濕敏電阻。氯化鋰濕敏電阻結(jié)構(gòu)氯化鋰濕敏器件屬于電解質(zhì)感濕性材料，是在眾多的感濕材料之中，首先被人們所注意并應(yīng)用于制造濕敏器件。氯化鋰電解質(zhì)感濕液當(dāng)量電導(dǎo)隨著溶液濃度的增加而下降，電解質(zhì)溶解于水中降低水面上的水蒸氣壓，從而實(shí)現(xiàn)感濕。多片電阻組合式氯化鋰濕敏傳感器是利用濕敏元件的電阻值隨濕度的變化而變化的原理進(jìn)行濕度測(cè)量的傳感器。濕敏元件一般是在絕緣物上浸漬吸濕性物質(zhì)，或者通過(guò)蒸發(fā)、涂覆等工藝制各一層金屬、半導(dǎo)體、高分子薄膜和粉末狀顆粒而制作的，在濕敏元件的吸濕和脫濕的過(guò)程中，水分子分解出的離子H+的傳導(dǎo)狀態(tài)發(fā)生變化，

12、從而使元件的電阻值隨濕度而變化。氯化鋰感濕基片的結(jié)構(gòu)為選用絕緣材料的襯底，在上方制作一對(duì)金屬電極，涂覆一層電解質(zhì)溶液感濕膜，氯化鋰感濕膜由氯化鋰和聚乙烯醇混合制作，其可在120度高溫環(huán)境中穩(wěn)定工作。氯化鋰是典型的離子晶體，屬于非親合型電解質(zhì)，氯化鋰溶液中，Li+對(duì)極性水分子的吸引力極強(qiáng)，離子水分程度最高。氯化鋰濕度傳感器具有穩(wěn)定性、耐溫性和使用壽命長(zhǎng)多項(xiàng)重要的優(yōu)點(diǎn)，氯化鋰濕敏傳感器已有了五十年以上的生產(chǎn)和研究的歷史，有著多種多樣的產(chǎn)品型式和制作方法，都應(yīng)用了氯化鋰所具備的各種特點(diǎn)，尤其是穩(wěn)定性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。此外氯化鋰濕敏元件線性測(cè)濕量程較窄大約在20%RH左右，在該測(cè)量范圍內(nèi)，其線性誤差小于2%R

13、H，測(cè)量精度很高。 1.2 電容式傳感器將被測(cè)的力學(xué)量（如位移、力、速度等）轉(zhuǎn)換成電容變化的傳感器稱為電容傳感器。電容傳感器演示電容式溫度濕度模擬傳感器電容式稱重傳感器電容式位移傳感器電容式轉(zhuǎn)速傳感器手機(jī)觸屏中的電容式傳感器從能量轉(zhuǎn)換的角度而言，電容變換器為無(wú)源變換器，需要將所測(cè)的力學(xué)量轉(zhuǎn)換成電壓或電流后進(jìn)行放大和處理。力學(xué)量中的線位移、角位移、間隔、距離、厚度、拉伸、壓縮、膨脹、變形等無(wú)不與長(zhǎng)度有著密切聯(lián)系的量，這些量又都是通過(guò)長(zhǎng)度或者長(zhǎng)度比值進(jìn)行測(cè)量的量，而其測(cè)量方法的相互關(guān)系也很密切。另外，在有些條件下，這些力學(xué)量變化相當(dāng)緩慢，而且變化范圍極小，如果要求測(cè)量極小距離或位移時(shí)要有較高的分辨

14、率，其他傳感器很難做到實(shí)現(xiàn)高分辨率要求，在精密測(cè)量中所普遍使用的差動(dòng)變壓器傳感器的分辨率僅達(dá)到15 m數(shù)量級(jí)；而有一種電容測(cè)微儀，他的分辨率為0.1nm，比前者提高了四個(gè)數(shù)量級(jí)，最大量程為1250 m，而且為零磁滯，因此他在精密小位移測(cè)量中受到青睞。電容式傳感器最常用的形式是由兩個(gè)平行電極組成、極間以空氣為介質(zhì)的電容器若。忽略邊緣效應(yīng)，平板電容器的電容為A/，式中為極間介質(zhì)的介電常數(shù)，A為兩電極互相覆蓋的有效面積,為兩電極之間的距離。、A、 三個(gè)參數(shù)中任一個(gè)的變化都將引起電容量變化，并可用于測(cè)量。因此電容式傳感器可分為極距變化型、面積變化型、介質(zhì)變化型三類。極距變化型一般用來(lái)測(cè)量微小的線位移或

15、由于力、壓力、振動(dòng)等引起的極距變化（見(jiàn)電容式壓力傳感器）。面積變化型一般用于測(cè)量角位移或較大的線位移。介質(zhì)變化型常用于物位測(cè)量和各種介質(zhì)的溫度、密度、濕度的測(cè)定。70年代末以來(lái),隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了與微型測(cè)量?jī)x表封裝在一起的電容式傳感器。這種新型的傳感器能使分布電容的影響大為減小，使其固有的缺點(diǎn)得到克服。電容式傳感器是一種用途極廣，很有發(fā)展?jié)摿Φ膫鞲衅鳌?duì)于上述這些力學(xué)量，尤其是緩慢變化或微小量的測(cè)量，一般來(lái)說(shuō)采用電容式傳感器進(jìn)行檢測(cè)比較適宜。電容式傳感器的突出優(yōu)點(diǎn)有測(cè)量范圍大、靈敏度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、穩(wěn)定性好等。1.3 電感式傳感器電感式接近傳感器電感式浮球液位傳感器電感式位移傳感器

16、電感式水位傳感器 電感傳感器是將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為線圈的自感或互感的變化來(lái)測(cè)量的裝置，是鐵心和線圈構(gòu)成的將直線或角位移的變化轉(zhuǎn)換為線圈電感量變化的傳感器。這種傳感器的線圈匝數(shù)和材料導(dǎo)磁系數(shù)都是一定的，其電感量的變化是由于位移輸入量導(dǎo)致線圈磁路的幾何尺寸變化而引起的。當(dāng)把線圈接入測(cè)量電路并接通激勵(lì)電源時(shí)，就可獲得正比于位移輸入量的電壓或電流輸出。 電感傳感器主要包括自感式、互感式和電渦流式傳感器。 電感式傳感器具有以下特點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳感器無(wú)活動(dòng)電觸點(diǎn)，因此工作可靠壽命長(zhǎng)。（2）輸出信號(hào)強(qiáng)，電壓靈敏度一般每毫米的位移可達(dá)數(shù)百毫伏的輸出。（3）線性度和重復(fù)性都比較好，在一定位移范圍（幾十微米至數(shù)毫

17、米）內(nèi)，傳感器非線性誤差可達(dá)0.05%0.1%。同時(shí)，這種傳感器能實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)距離傳輸、記錄、顯示和控制，它在工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中廣泛被采用。電感傳感器的缺點(diǎn)是，它的頻率響應(yīng)較低，不宜快速動(dòng)態(tài)測(cè)控等。電感傳感器的使用要求較多，具體如下：（1）檢測(cè)距離的衰減性?；N為鐵質(zhì)，適合電感式傳感器檢測(cè)；而滑翹被測(cè)部分的尺寸略小于標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)物尺寸（標(biāo)準(zhǔn)被測(cè)物尺寸為3倍額定檢測(cè)距離，此應(yīng)用中，標(biāo)準(zhǔn)尺寸應(yīng)為120*120mm），這樣的話就會(huì)有一定的衰減。（2）現(xiàn)場(chǎng)抗干擾能力。這個(gè)是不容忽視的問(wèn)題，普通電感式傳感器容易被電機(jī)或變頻器干擾，很多技術(shù)人員只對(duì)在此附近的應(yīng)用選擇相應(yīng)強(qiáng)抗電磁干擾的傳感器。但在汽車制造車間，

18、廠房大，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員習(xí)慣使用對(duì)講機(jī)溝通，尤其是邊走邊用對(duì)講機(jī)對(duì)話時(shí)，會(huì)不經(jīng)意的靠近傳感器，導(dǎo)致短暫失效。（3）安裝方面。隨著電感式傳感器的普及，傳感器不僅僅在電氣性能方面有所提升，其機(jī)械方面的設(shè)計(jì)也越來(lái)越人性化。要在最大程度的實(shí)現(xiàn)人性化安裝。減少了多種近似產(chǎn)品的備貨和減少了安裝、維護(hù)的時(shí)間。（4）穩(wěn)定運(yùn)行的保障。在車廠的使用中，要杜絕任何油污、塵污的侵蝕。另外，滑翹經(jīng)過(guò)軌道時(shí)，震動(dòng)是長(zhǎng)期存在的，優(yōu)異的抗震動(dòng)性同樣是有著非常重要的作用。電感式傳感器特別適合用于酸類，堿類，氯化物，有機(jī)溶劑，液態(tài)CO2，氨水，PVC粉料，灰料，油水界面等液位測(cè)量，目前在冶金、石油、化工、煤炭、水泥、糧食等行業(yè)中應(yīng)用

19、廣泛。1.4 激光傳感器激光測(cè)距傳感器 激光傳感器：利用激光技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的傳感器。它由激光器、激光檢測(cè)器和測(cè)量電路組成。激光傳感器是新型測(cè)量?jī)x表，它的優(yōu)點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸遠(yuǎn)距離測(cè)量，速度快，精度高，量程大，抗光、電干擾能力強(qiáng)等。激光傳感器工作時(shí)，先由激光發(fā)射二極管對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射激光脈沖。經(jīng)目標(biāo)反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到傳感器接收器，被光學(xué)系統(tǒng)接收后成像到雪崩光電二極管上。雪崩光電二極管是一種內(nèi)部具有放大功能的光學(xué)傳感器，因此它能檢測(cè)極其微弱的光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)。 利用激光的高方向性、高單色性和高亮度等特點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸遠(yuǎn)距離測(cè)量。激光傳感器常用于長(zhǎng)度、距離、振動(dòng)

20、、速度、方位等物理量的測(cè)量，還可用于探傷和大氣污染物的監(jiān)測(cè)等。激光位移傳感器激光測(cè)速儀1.5 霍爾傳感器霍爾傳感器霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場(chǎng)傳感器?；魻栃?yīng)是磁電效應(yīng)的一種，這一現(xiàn)象是霍爾于1879年在研究金屬的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。后來(lái)發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體、導(dǎo)電流體等也有這種效應(yīng)，而半導(dǎo)體的霍爾效應(yīng)比金屬?gòu)?qiáng)得多，利用這現(xiàn)象制成的各種霍爾元件，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)及信息處理等方面?；魻栃?yīng)是研究半導(dǎo)體材料性能的基本方法。通過(guò)霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的霍爾系數(shù)，能夠判斷半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數(shù)?；魻栃?yīng) 由霍爾效應(yīng)的原理知，霍爾電勢(shì)的大小取決于如下參量：Rh

21、為霍爾常數(shù)，它與半導(dǎo)體材質(zhì)有關(guān)；IC為霍爾元件的偏置電流；B為磁場(chǎng)強(qiáng)度；d為半導(dǎo)體材料的厚度。對(duì)于一個(gè)給定的霍爾器件，當(dāng)偏置電流Ic固定時(shí)，Vh將完全取決于被測(cè)的磁場(chǎng)強(qiáng)度B。在半導(dǎo)體薄片兩端通以控制電流I，并在薄片的垂直方向施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上，將產(chǎn)生電勢(shì)差為UH的霍爾電壓。一個(gè)霍爾元件一般有四個(gè)引出端子，其中兩根是霍爾元件的偏置電流IC的輸入端，另兩根是霍爾電壓的輸出端。如果兩輸出端構(gòu)成外回路，就會(huì)產(chǎn)生霍爾電流。一般地說(shuō)，偏置電流的設(shè)定通常由外部的基準(zhǔn)電壓源給出；若精度要求高，則基準(zhǔn)電壓源均用恒流源取代。為了達(dá)到高的靈敏度，有的霍爾元件的傳感面上裝有高導(dǎo)

22、磁系數(shù)的坡莫合金；這類傳感器的霍爾電勢(shì)較大，但在0.05T左右出現(xiàn)飽和，僅適用在低量限、小量程下使用?；魻栯娏鱾鞲衅骰魻杺鞲衅鞯膬?yōu)點(diǎn)有：霍爾傳感器可以測(cè)量任意波形的電流和電壓，如：直流、交流、脈沖波形等，甚至對(duì)瞬態(tài)峰值的測(cè)量。副邊電流忠實(shí)地反應(yīng)原邊電流的波形；原邊電路與副邊電路之間有良好的電氣隔離，隔離電壓可達(dá)9600Vrms；精度高：在工作溫度區(qū)內(nèi)精度優(yōu)于1%，該精度適合于任何波形的測(cè)量； 線性度好：優(yōu)于0.1%；寬帶寬：高帶寬的電流傳感器上升時(shí)間可小于1s；1.6 生物傳感器活體指紋傳感器光線生物傳感器細(xì)胞傳感器生物芯片生物傳感器(biosensor)對(duì)生物物質(zhì)敏感并將其濃度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)

23、行檢測(cè)的儀器。是由固定化的生物敏感材料作識(shí)別元件（包括酶、抗體、抗原、微生物、細(xì)胞、組織、核酸等生物活性物質(zhì)）與適當(dāng)?shù)睦砘瘬Q能器（如氧電極、光敏管、場(chǎng)效應(yīng)管、壓電晶體等等）及信號(hào)放大裝置構(gòu)成的分析工具或系統(tǒng)。生物傳感器具有接受器與轉(zhuǎn)換器的功能。生物傳感器在食品分析中的應(yīng)用包括食品成分、食品添加劑、有害毒物及食品鮮度等的測(cè)定分析。環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，人們迫切希望擁有一種能對(duì)污染物進(jìn)行連續(xù)、快速、在線監(jiān)測(cè)的儀器，生物傳感器滿足了人們的要求。已有相當(dāng)部分的生物傳感器應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)中。在各種生物傳感器中，微生物傳感器具有成本低、設(shè)備簡(jiǎn)單、不受發(fā)酵液混濁程度的限制、可能消除發(fā)酵過(guò)程中干擾物質(zhì)的干擾等特

24、點(diǎn)。因此，在發(fā)酵工業(yè)中廣泛地采用微生物傳感器作為一種有效的測(cè)量工具。醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的生物傳感器發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。生物傳感技術(shù)不僅為基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究及臨床診斷提供了一種快速簡(jiǎn)便的新型方法，而且因?yàn)槠鋵Ｒ弧㈧`敏、響應(yīng)快等特點(diǎn)，在軍事醫(yī)學(xué)方面，也具有廣的應(yīng)用前景。1.7 化學(xué)傳感器 化學(xué)傳感器是對(duì)各種化學(xué)物質(zhì)敏感并將其濃度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)的儀器。二氧化氮傳感器按檢測(cè)對(duì)象，化學(xué)傳感器分為氣體傳感器、濕度傳感器、離子傳感器和生物傳感器。氣體傳感器的傳感元件多為氧化物半導(dǎo)體，有時(shí)在其中加入微量貴金屬作增敏劑，增加對(duì)氣體的活化作用。對(duì)于電子給予性的還原性氣體如氫、一氧化碳、烴等，用N型半導(dǎo)體，對(duì)接受電子性的氧

25、化性氣體如氧，用P型半導(dǎo)體。將半導(dǎo)體以膜狀固定于絕緣基片或多孔燒結(jié)體上做成傳感元件。氣體傳感器又分為半導(dǎo)體氣體傳感器、固體電解質(zhì)氣體傳感器、接觸燃燒式氣體傳感器、晶體振蕩式氣體傳感器和電化學(xué)式氣體傳感器。濕度傳感器是測(cè)定氣氛中水氣含量的傳感器，又分為電解質(zhì)式、高分子式、陶瓷式和半導(dǎo)體式濕度傳感器。離子傳感器是對(duì)離子具有選擇響應(yīng)的離子選擇性電極。它基于對(duì)離子選擇性響應(yīng)的膜產(chǎn)生的膜電位。離子傳感器的感應(yīng)膜有玻璃膜、溶有活性物質(zhì)的液體膜及高分子膜，使用較多是聚氯乙烯膜（見(jiàn)離子選擇性電極）。生物傳感器是對(duì)生物物質(zhì)敏感并將其濃度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)的儀器。生物傳感器的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)生物物質(zhì)具有分子結(jié)構(gòu)的選擇功

26、能（見(jiàn)生物傳感器）。化學(xué)傳感器在礦產(chǎn)資源的探測(cè)、氣象觀測(cè)和遙測(cè)、工業(yè)自動(dòng)化、醫(yī)學(xué)上遠(yuǎn)距離診斷和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、農(nóng)業(yè)上生鮮保存和魚(yú)群探測(cè)、防盜、安全報(bào)警和節(jié)能等各方面都有重要的應(yīng)用。氧氣傳感器氯化氫氣體傳感器二、視覺(jué)傳感器研究 視覺(jué)傳感器是指：具有從一整幅圖像捕獲光線的數(shù)以萬(wàn)計(jì)像素的能力，圖像的清晰和細(xì)膩程度常用分辨率來(lái)衡量，以像素?cái)?shù)量表示。 視覺(jué)傳感器2.1 視覺(jué)傳感器的基本原理視覺(jué)傳感器具有從一整幅圖像捕獲光線的數(shù)以千計(jì)的像素。圖像的清晰和細(xì)膩程度通常用分辨率來(lái)衡量，以像素?cái)?shù)量表示。無(wú)論距離目標(biāo)數(shù)米或數(shù)厘米遠(yuǎn)，傳感器都能“看到”十分細(xì)膩的目標(biāo)圖像。在捕獲圖像之后，視覺(jué)傳感器將其與內(nèi)存中存儲(chǔ)的基準(zhǔn)圖像進(jìn)行比較，以做出分析。例如，若視覺(jué)傳感器被設(shè)定為辨別正確地插有八顆螺栓的機(jī)器部件，則傳感器知道應(yīng)該拒收只有七顆螺栓的部件，或者螺栓未對(duì)準(zhǔn)的部件。此外，無(wú)論該機(jī)器部件位于視場(chǎng)中的哪個(gè)位置，無(wú)論該部件是否在 360 度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，視覺(jué)傳感器都能做出判斷。2.2 視覺(jué)傳感器的應(yīng)用視覺(jué)傳感器的低成本和易用性已吸引機(jī)器設(shè)計(jì)師和工藝工程師將其集成入各類曾經(jīng)依賴人工、多個(gè)光電傳感器，或根本不檢驗(yàn)的應(yīng)用。視覺(jué)傳感器的工業(yè)應(yīng)用包括檢驗(yàn)、計(jì)量、測(cè)量、定向、瑕疵檢測(cè)和分撿。以下只是一些應(yīng)用范例：在汽車組裝廠，檢驗(yàn)由機(jī)器人涂抹到車門邊框的膠珠是否連續(xù)，是否有正確的寬度。 在瓶裝廠，校驗(yàn)瓶蓋是否正