其它傳感器類型和作用

1、其它傳感器類型和作用一、磁敏傳感器 金屬或半導(dǎo)體薄片置于磁場(chǎng)中，當(dāng)有電流流過(guò)時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種物理現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。 1、霍爾元件 第九章 其他傳感器第九章 其他傳感器測(cè)轉(zhuǎn)角：第九章 其他傳感器 電流傳感器： 當(dāng)電流流過(guò)導(dǎo)線時(shí)，將在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)大小與流過(guò)導(dǎo)線的電流大小成正比，這一磁場(chǎng)可以通過(guò)軟磁材料來(lái)聚集，然后用霍爾器件進(jìn)行檢測(cè)。第九章 其他傳感器霍爾元件型號(hào)命名方法：第九章 其他傳感器霍爾元件基本測(cè)量電路：第九章 其他傳感器汽車速度測(cè)量：第九章 其他傳感器霍爾傳感器在旋轉(zhuǎn)舵機(jī)用于定子轉(zhuǎn)子相對(duì)位置檢測(cè)二、氣體傳感器 氣體與人類日常生活密切相關(guān)，對(duì)氣體的檢

2、測(cè)已經(jīng)是保護(hù)和改善生態(tài)居住環(huán)境不可缺少手段，氣敏傳感器發(fā)揮著極其重要的作用。 如生活環(huán)境中一氧化碳濃度達(dá)1.15 ml/L時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)呼吸急促，脈搏加快，甚至?xí)炟?。還有易燃、易爆氣體、酒精等的探測(cè)。煙霧報(bào)警器酒精傳感器二氧化碳傳感器第九章 其他傳感器氣體傳感器的主要類型名稱檢測(cè)原理、現(xiàn)象具有代表性的氣敏元件及材料檢測(cè)氣體半導(dǎo)體氣敏元件電阻表面控制型SnO2、ZnO、In2O3、WO3、V2O5有機(jī)半導(dǎo)體、金屬、酞菁、蒽等可燃性氣體、CO、C-Cl2-F2、NO2等體控制型-Fe2O3、-Fe2O3、CoC3、Co3O4、In1-xSrx、SrSnO3、TiO2、CoO、CoO-MgO、Nb2O

3、5等可燃性氣體O2(空燃比)二極管整流作用Pb/CdS、Pb/TiO2、Pd/ZnO、Pt/TiO2、Au/TiO2、Pd/MoSH2、CO、SiH4等FET氣敏元件二極管柵極以Pd、Pt、SnO2為柵極的MOSFETH2、CO、H2S、NH3靜電電容高分子感濕膜MOSFETH2O第九章 其他傳感器氣體傳感器的主要類型固態(tài)電解質(zhì)氣敏元件電池、電動(dòng)勢(shì)CaO-ZrO2、Y2O3-ZrO2、Y2O3-TiO2、LaF3、KAg4I5、PbCl2、PbBr2、K2SO4、Na2SO4、-Al2O3、LiSO4-Ag2SO4、K2CO3、Ba(NH3)2、SrCe0.95、Yb0.05O3O2、鹵素、S

4、O2、SO3、CO、NOx、H2O、H2混合電位CaO-ZrO2、Zr(HPO4)2nH2O，有機(jī)電解質(zhì)CO、H2電解電流CaO-ZrO2、YF6、LaF3O2電流Sb2O3nH2OH2第九章 其他傳感器氣體傳感器的主要類型接觸燃燒式燃燒熱(電阻)Pt絲+催化劑(Pd、PtAl2O3、CuO)可燃性氣體電化學(xué)式恒電位電解電流氣體透過(guò)膜+貴金屬陰極+貴金屬陽(yáng)極CO、NO、SO2、O2伽伐尼電池式氣體透過(guò)膜+貴金屬陰極+賤金屬陽(yáng)極O2、NH3第九章 其他傳感器1 接觸燃燒式 可燃性氣體(H2、CO、CH4等)與空氣中的氧接觸，發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生反應(yīng)熱(無(wú)焰接觸燃燒熱)，使得作為敏感材料的鉑絲溫度升

5、高，電阻值相應(yīng)增大，因此，只要測(cè)定作為敏感件的鉑絲的電阻變化值(R)，就可以檢測(cè)空氣中可燃性氣體的濃度。 第九章 其他傳感器2 半導(dǎo)體氣敏式目前，半導(dǎo)體氣體敏感元件，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。第九章 其他傳感器第九章 其他傳感器實(shí)驗(yàn)室中的傳感器第九章 其他傳感器煙霧報(bào)警器燃?xì)鈭?bào)警器第九章 其他傳感器酒精傳感器第九章 其他傳感器三、濕度傳感器 濕度傳感器依據(jù)所使用的材料不同，分為電解質(zhì)型、陶瓷型、高分子型和半導(dǎo)體型等濕度傳感器。從性能的總體來(lái)看，無(wú)論哪一種材料制成的傳感器，都有它各自的特點(diǎn)，既有長(zhǎng)處，也有短處，它們分

6、別能滿足某些方面的要求。電解質(zhì)型：以氯化鋰為例，它在絕緣基板上制作一對(duì)電極，涂上氯化鋰鹽膠膜。氯化鋰極易潮解，并產(chǎn)生離子電導(dǎo)，隨濕度升高而電阻減小。第九章 其他傳感器三、濕度傳感器陶瓷型：一般以金屬氧化物為原料，通過(guò)陶瓷工藝，制成一種多孔陶瓷。利用多孔陶瓷的阻值對(duì)空氣中水蒸氣的敏感特性而制成。高分子型：先在玻璃等絕緣基板上蒸發(fā)梳狀電極，通過(guò)浸漬或涂覆，使其在基板上附著一層有機(jī)高分子感濕膜。有機(jī)高分子的材料種類也很多，工作原理也各不相同。單晶半導(dǎo)體型：所用材料主要是硅單晶，利用半導(dǎo)體工藝制成。制成二極管濕敏器件和MOSFET濕度敏感器件等。其特點(diǎn)是易于和半導(dǎo)體電路集成在一起。第九章 其他傳感器三

7、、濕度傳感器氯化鋰濕度傳感器的結(jié)構(gòu)A涂有聚苯乙烯薄膜的圓筒 B鈀絲第九章 其他傳感器三、濕度傳感器 陶瓷濕度傳感器 單片氯化鋰濕度傳感器測(cè)濕范圍窄，而多片組合體積大、成本高，怕結(jié)露，不抗污染，難于在高濕和低濕的環(huán)境中使用。而且工作溫度不高、壽命短、響應(yīng)時(shí)間也比較慢。 陶瓷濕度傳感器的優(yōu)點(diǎn)：測(cè)濕范圍寬；工作溫度高，工作溫度在150 以下，而高溫濕度傳感器的工作溫度可達(dá)800 ，響應(yīng)時(shí)間比較短，精度高，抗污染能力強(qiáng)，工藝簡(jiǎn)單，成本低廉。第九章 其他傳感器三、濕度傳感器陶瓷濕敏元件結(jié)構(gòu)圖第九章 其他傳感器三、濕度傳感器 高分子濕度傳感器 某些高分子電介質(zhì)吸濕后，介電常數(shù)明顯改變，制成了電 容式濕度傳

8、感器。某些高分子電介質(zhì)吸濕后，電阻明顯變 化，制成了電阻式濕度傳感器；利用脹縮性高分子(如樹(shù) 脂)材料和導(dǎo)電粒子在吸濕之后的開(kāi)關(guān)特性，制成了結(jié)露 傳感器。第九章 其他傳感器三、濕度傳感器電容式高分子薄膜濕度傳感器的基本結(jié)構(gòu)第九章 其他傳感器四、超聲波檢測(cè)傳感器 1）聲波及其分類(1)次聲波：振動(dòng)頻率低于l6Hz的機(jī)械波。(2)聲波：振動(dòng)頻率在16Hz20kHz之間的機(jī)械波。(3)超聲波：高于20kHz的機(jī)械波。 2）超聲波的物理性質(zhì) 超聲波與聲波比，振動(dòng)頻率高，波長(zhǎng)短，具有束射特性，方向性強(qiáng)，可以定向傳播，其能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于振幅相同的聲波，并具有很高的穿透能力。 第九章 其他傳感器所謂聲壓，是指某

9、點(diǎn)上各瞬間的壓力與大氣壓力之差值，單位為Pa，1Pa =1N/m2。所謂聲強(qiáng)，是指聲波在傳播方向上單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的能量，單位為W/m2。所謂聲功率，是指聲源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射出的總能量，單位是W。第九章 其他傳感器超聲波傳感器原理 超聲波發(fā)射原理是把鐵磁材料置于交變磁場(chǎng)中，產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，發(fā)射出超聲波。 接收原理是當(dāng)超聲波作用在磁致材料上時(shí)，使磁致材料磁場(chǎng)變化，使線圈產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)輸出。第九章 其他傳感器超聲波傳感器應(yīng)用超聲波探傷/測(cè)距/測(cè)物第九章 其他傳感器輸油管檢測(cè)檢測(cè)機(jī)器人第九章 其他傳感器倒車?yán)走_(dá)第九章 其他傳感器魚群探測(cè)器第九章 其他傳感器五、光纖型傳感器光纖傳光原理斯乃爾定理第九

10、章 其他傳感器五、光纖型傳感器光纖傳感器結(jié)構(gòu)原理傳統(tǒng)傳感器與光纖傳感器示意圖(a)傳統(tǒng)傳感器 (b)光纖傳感器第九章 其他傳感器五、光纖型傳感器光纖傳感器優(yōu)點(diǎn) 電絕緣。因?yàn)楣饫w本身是電介質(zhì)，而且敏感元件也可用電介質(zhì)材料制作，因此光纖傳感器具有良好的電絕緣性，特別適用于高壓供電系統(tǒng)及大容量電機(jī)的測(cè)試。 抗電磁干擾。這是光纖測(cè)量及光纖傳感器的極其獨(dú)特的性能特征，因此光纖傳感器特別適用于高壓大電流、強(qiáng)磁場(chǎng)噪聲、強(qiáng)輻射等惡劣環(huán)境中，能解決許多傳統(tǒng)傳感器無(wú)法解決的問(wèn)題。 第九章 其他傳感器光纖傳感器優(yōu)點(diǎn) 非侵入性。由于傳感頭可做成電絕緣的，而且其體積可以做得最小，因此，對(duì)于弱電磁場(chǎng)及小管道內(nèi)流速、流量等

11、的監(jiān)測(cè)特別具有實(shí)用價(jià)值。 高靈敏度。高靈敏度是光學(xué)測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)之一。利用光作為信息載體的光纖傳感器的靈敏度很高，它是某些精密測(cè)量與控制的必不可少的工具。 容易實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)信號(hào)的遠(yuǎn)距離監(jiān)控。由于光纖的傳輸損耗很小(目前石英玻璃系光纖的最小光損耗，可低達(dá)0.16 dB/km)。第九章 其他傳感器五、光纖型傳感器光纖傳感器類型1.功能型(全光纖型)光纖傳感器2.非功能型(傳光型)光纖傳感器3.拾光型光纖傳感器第九章 其他傳感器 光纖傳感器關(guān)鍵元件光源2 檢測(cè)器第九章 其他傳感器利用光纖對(duì)環(huán)境變化的敏感性，輸入物理量變換為調(diào)制的光信號(hào)。 光纖傳感器應(yīng)用功能型光纖傳感器第九章 其他傳感器 光纖傳感器應(yīng)用拾光

12、型光纖傳感器第九章 其他傳感器光纖檢測(cè)型光電傳感器作業(yè)件檢測(cè)顏色檢測(cè)第九章 其他傳感器六、生物傳感器熱/光電量微生物/酶等敏感元件 生物傳感器與其它傳感器是檢測(cè)對(duì)象中含生命物質(zhì)。根據(jù)敏感物質(zhì)不同，生物傳感器分酶?jìng)鞲衅?、微生物傳感器、組織傳感器、細(xì)胞器傳感器、免疫傳感器等。第九章 其他傳感器血糖乳酸測(cè)定流程體育上耐力訓(xùn)練第九章 其他傳感器德國(guó)研發(fā)的環(huán)境廢水BOD(生化需氧量）分析儀第九章 其他傳感器手掌型葡萄糖(glucose)分析儀第九章 其他傳感器發(fā)酵工廠谷氨酸-葡萄糖分析工廠發(fā)酵車間化驗(yàn)員正在分析樣品第九章 其他傳感器七、智能傳感器 智能傳感器是將傳感器與微型計(jì)算機(jī)集成在一塊芯片上，其主要特征是將敏感技術(shù)和信息處理技術(shù)相結(jié)合，使其除了具有感知的本能外，還具有認(rèn)知能力。第九章 其他傳感器嵌入式計(jì)算機(jī)智能傾角RS232傳感器IC總線數(shù)字溫度傳感器第九章 其他傳感器振動(dòng)網(wǎng)絡(luò)傳感器智能壓力網(wǎng)絡(luò)傳感器第九章 其他傳感器第十章 傳感器選用原則 選擇傳感器主要考慮靈敏度、響應(yīng)特性、線性范圍、穩(wěn)定性、精確度、測(cè)量方式等六個(gè)方面的問(wèn)題。 1、靈敏度 一般說(shuō)來(lái)，傳感器靈敏度越高越好，但在確定靈敏度時(shí)，要考慮以下幾個(gè)問(wèn)題。 a）靈敏度過(guò)高引起的干擾問(wèn)題；