第5章 新型傳感器

傳感器與檢測(cè)技術(shù)

（第2版）電子工業(yè)出版社第5章新型傳感器內(nèi)容提要及學(xué)習(xí)要求：現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展使人類進(jìn)入了信息時(shí)代。計(jì)算機(jī)技術(shù)，通訊技術(shù)和傳感技術(shù)，是我國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱。傳感器處于自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)之首，是感知、獲取信息的窗口，是人類感覺(jué)器官的延伸。為了能夠與信息時(shí)代信息量激增、要求捕獲和處理信息的能力日益增強(qiáng)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)保持一致，對(duì)于傳感器性能指標(biāo)（包括精確性、可靠性、靈敏度等）的要求越來(lái)越嚴(yán)格。近年來(lái)，傳感器在朝著靈敏度高、精確度好、適應(yīng)性強(qiáng)、小巧和智能化的方向發(fā)展。在這一過(guò)程中，隨著材料科學(xué)、信息科學(xué)、生命科學(xué)等高科技技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了激光、生物分子、仿生學(xué)、機(jī)器人及各種智能技術(shù)為支撐的新型傳感器。如光纖傳感器、仿生傳感器、超聲波傳感器和生物分子傳感器等。本章主要介紹光纖傳感器、仿生傳感器和微型傳感器。傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第2版）

5.1仿生傳感器一般認(rèn)為，現(xiàn)代生物技術(shù)（Biotechnology）興起于20世紀(jì)的70年代，它是以生命科學(xué)為基礎(chǔ)，運(yùn)用先進(jìn)的工程技術(shù)手段與其他基礎(chǔ)科學(xué)的原理，利用生物或生物組織、細(xì)胞及其他組成部分的特性和功能，設(shè)計(jì)、構(gòu)建或?qū)⑸矬w改造為具有人類預(yù)期性狀的新物種或新品系，從而為社會(huì)提供產(chǎn)品和服務(wù)的綜合性技術(shù)體系。它主要包括基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程和仿生生物工程等。相對(duì)應(yīng)地形成了基因技術(shù)、生物生產(chǎn)技術(shù)、生物分子工程技術(shù)、定向發(fā)送技術(shù)、生物耦合技術(shù)、納米生物技術(shù)和仿生技術(shù)等。最初的生物傳感器，就是通過(guò)這些技術(shù)，采用固定化的細(xì)胞、酶或者其他生物活性物質(zhì)與換能器相配合組成的傳感器。如酶?jìng)鞲衅?、微生物傳感器、?xì)胞傳感器、組織傳感器等。利用仿生技術(shù)開(kāi)發(fā)出來(lái)的傳感器，就是仿生傳感器。在生物體模擬的傳感器中，尿素傳感器是最近開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種新型仿生傳感器。隨著現(xiàn)代仿生技術(shù)的進(jìn)步，人類已經(jīng)制造出仿視覺(jué)傳感器、仿聽(tīng)覺(jué)傳感器、仿嗅覺(jué)傳感器以及DNA芯片等仿生傳感器。這些傳感器能自動(dòng)捕獲信息、處理信息、模仿人類的行為。其最典型的代表是就是機(jī)器人所用的傳感器。下面就以機(jī)器人傳感器為例，介紹仿生傳感器。機(jī)器人傳感器一般分為機(jī)器人外部傳感器（感覺(jué)傳感器）和機(jī)器內(nèi)部傳感器兩種類型。5.1.1機(jī)器人內(nèi)部傳感器概述機(jī)器人內(nèi)部傳感器包括位移傳感器、力覺(jué)傳感器、溫度傳感器、速度傳感器、平衡傳感器等。主要用來(lái)檢測(cè)機(jī)器人內(nèi)部狀態(tài)的各種參量，掌握機(jī)器人的適時(shí)狀態(tài)，以便使機(jī)器人按規(guī)定的位置、軌跡、速度、加速度和受力大小進(jìn)行工作。這類傳感器用于機(jī)器人方面時(shí)，一方面要求其輸出穩(wěn)定，在惡劣環(huán)境下能連續(xù)使用，可靠性高，體積?。涣硪环矫嬉笃渚雀?，能使機(jī)器人的動(dòng)作靈敏等。1．機(jī)器人用位置檢測(cè)傳感器機(jī)器人用位置檢測(cè)傳感器主要有微型限位開(kāi)關(guān)、光電斷路器和電磁式接近開(kāi)關(guān)等。微型限位開(kāi)關(guān)的實(shí)現(xiàn)原理是在移動(dòng)體上安裝一擋塊，該物體移至一定位置后，擋塊碰上機(jī)械開(kāi)關(guān)，引起開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)的開(kāi)閉，從而通過(guò)控制電路，控制機(jī)器人的動(dòng)作。光電斷路器由發(fā)光二極管、光電三極管組成，當(dāng)被測(cè)物體移動(dòng)，隔斷其“光路”，引起光電三極管輸出電位的變化。電磁式接近開(kāi)關(guān)是利用感應(yīng)線圈靠近磁性物體，從而產(chǎn)生感應(yīng)信號(hào)。2．機(jī)器人用位移檢測(cè)傳感器機(jī)器人用位移檢測(cè)傳感器主要有直線電位器、可調(diào)變壓器、磁性傳感器和磁尺等?？烧{(diào)變壓器如圖5.1所示。它由連接于移動(dòng)物體的鐵芯3和線圈1、2所組成，u1為交流電源，u2為感應(yīng)電壓，其幅值大小隨鐵芯移動(dòng)而變化。磁性傳感器如圖5.2所示。它是將磁化為N、S的微小磁鐵固定于移動(dòng)物體上，磁鐵隨物體移動(dòng)，在帶有感應(yīng)磁頭的磁信號(hào)檢測(cè)器上將能得到相應(yīng)位置的輸出信號(hào)。圖5.1可調(diào)變壓器圖5.2磁性傳感器3．機(jī)器人用角位移檢測(cè)傳感器機(jī)器人用角位移檢測(cè)傳感器除了有旋轉(zhuǎn)式電位器、旋轉(zhuǎn)式可調(diào)變壓器外，還有鑒相器、光電式編碼器等。鑒相器由互相正交的兩個(gè)線圈組成定子和轉(zhuǎn)子，它們之間的磁耦合在互為平行時(shí)最大，垂直時(shí)為零，因而產(chǎn)生的電壓信號(hào)隨轉(zhuǎn)子和定子相對(duì)角度變化而變化。這種角度檢測(cè)器在激磁頻率為1～2kHz時(shí)，角分辨精度達(dá)0.12°～0.34°。4．機(jī)器人用速度檢測(cè)傳感器機(jī)器人用速度檢測(cè)傳感器常用的有測(cè)速電機(jī)及脈沖發(fā)生器兩類，它不僅可以測(cè)試速度，還可以測(cè)試動(dòng)態(tài)響應(yīng)補(bǔ)償。測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出是與轉(zhuǎn)速成正比的連續(xù)信號(hào)，脈沖發(fā)生器是一種數(shù)字型速度傳感器，其結(jié)構(gòu)與光電編碼器類似，同時(shí)檢測(cè)輸出脈沖數(shù)和脈沖頻率，便能確定旋轉(zhuǎn)速度值。5．機(jī)器人用加速度檢測(cè)傳感器機(jī)器人用加速度檢測(cè)傳感器主要有差動(dòng)變壓器型和應(yīng)變儀型。差動(dòng)變壓器型加速度傳感器，由彈簧支撐的鐵芯和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成，當(dāng)速度變化時(shí)，由于慣性，鐵芯產(chǎn)生位移，由于鐵芯處于差動(dòng)變壓器中，差動(dòng)變壓器線圈中將產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)，用以檢測(cè)加速度。應(yīng)變儀型加速度傳感器是由質(zhì)量塊和粘貼有應(yīng)變片的彈簧片構(gòu)成，加速度的變化將引起應(yīng)變片的直徑和長(zhǎng)度產(chǎn)生微小變化，因而可得到所需要的速度信號(hào)。6．機(jī)器人用力檢測(cè)傳感器機(jī)器人用力檢測(cè)傳感器主要有應(yīng)變電阻型、半導(dǎo)體體型、磁電型、光電式等等，可參看有關(guān)章節(jié)。5.1.2機(jī)器人外部傳感器機(jī)器人外部傳感器主要包括聽(tīng)覺(jué)傳感器、視覺(jué)傳感器、力覺(jué)傳感器、觸覺(jué)傳感器、壓覺(jué)傳感器、滑動(dòng)覺(jué)傳感器、距離傳感器、接近傳感器等，其主要功能是識(shí)別工作環(huán)境，為機(jī)器人提供信息，其目的是檢測(cè)機(jī)器人所處的對(duì)象物體以及環(huán)境周圍所具有的各種物理量，從而對(duì)這些對(duì)象和環(huán)境進(jìn)行認(rèn)識(shí)和處理，它們相對(duì)應(yīng)于人的視、聽(tīng)、味、嗅和觸覺(jué)等，常被稱為感覺(jué)傳感器。目前，主要分為視覺(jué)和廣義觸覺(jué)兩大類。廣義觸覺(jué)指的是與對(duì)象接觸的各種感覺(jué)，其又可分為接觸覺(jué)、壓覺(jué)、力覺(jué)、接近覺(jué)、滑覺(jué)等五種；而視覺(jué)傳感器也可細(xì)分為明暗覺(jué)、色覺(jué)、位置覺(jué)、形狀覺(jué)等幾類。如表5.1所示。

類型檢測(cè)內(nèi)容應(yīng)用目的傳感器件明暗覺(jué)是否有光、亮度多少判斷有無(wú)對(duì)象，并檢測(cè)之光電管，光電斷流器色覺(jué)對(duì)象色彩及濃度利用顏色識(shí)別對(duì)象的場(chǎng)合彩色攝影機(jī)，濾色器，彩色光管位置覺(jué)物體的位置、角度、距離物體空間位置、檢測(cè)物體移動(dòng)攝像管形狀覺(jué)物體的外形提取物體輪廓及固有特征、識(shí)別物體光電晶體管陣列，CCD，圖像傳感器，SPD等接觸覺(jué)與對(duì)象是否接觸，接觸位置決定對(duì)象位置，識(shí)別對(duì)象形態(tài)，控制速度，安全保障，異常停止，尋徑電位計(jì)，光電傳感器，微型開(kāi)關(guān)，薄膜接點(diǎn)，針式接點(diǎn)壓覺(jué)對(duì)物體的壓力、握力、壓力分布控制握力，識(shí)別握持物，測(cè)量物體彈性壓電元件，導(dǎo)電橡膠，壓每半導(dǎo)體，感壓高分子材料，應(yīng)變針力覺(jué)機(jī)器人有關(guān)部件（如手指）所受外力及轉(zhuǎn)矩控制手腕移動(dòng)，伺服控制，正確完成作業(yè)應(yīng)變針，負(fù)載單元，轉(zhuǎn)矩檢測(cè)接近覺(jué)與對(duì)象物是否接近，接近距離對(duì)象面的傾斜控制位置，尋徑、安全保障，民常停止光傳感器，氣壓傳感器，超聲波傳感器，磁傳感器滑覺(jué)垂直于握持面方向物體的位移、旋轉(zhuǎn)重力引起的變形修正握力，防止打滑，測(cè)量物體的重量及表面，進(jìn)行多層作業(yè)球形接點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)傳感器，微型開(kāi)關(guān)，振動(dòng)檢測(cè)器，圓筒狀光電旋轉(zhuǎn)傳感器1．視覺(jué)傳感器視覺(jué)傳感器是機(jī)器人傳感器中最重要的一種外部傳感器，它包括信息獲取和信息處理兩部分，通過(guò)這兩部分，能把對(duì)象物體特征通過(guò)分析處理、描繪后識(shí)別出來(lái)。從一定意義上說(shuō)，一個(gè)典型視覺(jué)傳感器的組成原理可如圖5.3所示，它屬于智能傳感器的范疇。其工作過(guò)程可分為檢測(cè)、分析、描繪和識(shí)別四個(gè)過(guò)程。圖5.3視覺(jué)傳感器的典型結(jié)構(gòu)視覺(jué)檢測(cè)主要利用圖像信號(hào)輸入設(shè)備，將視覺(jué)信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；描繪是為了識(shí)別的目的而從圖像中提取特征；識(shí)別是根據(jù)描繪的結(jié)果為其賦一個(gè)標(biāo)志?，F(xiàn)在最常用的視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備是攝像管攝像機(jī)和固態(tài)攝像機(jī)，它們都是對(duì)景物進(jìn)行掃描，把一幅幅圖像變成電信號(hào)，再由計(jì)算機(jī)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)處理，提取所需信息，進(jìn)行識(shí)別。早期常用的是光導(dǎo)攝像機(jī)，由于固體攝像機(jī)具有重量輕、體積小、偏轉(zhuǎn)變形小、殘像少等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在幾乎都采用固體攝像機(jī)，但固體攝像機(jī)的清晰度低，成本高。一般的攝像機(jī)其工作原理簡(jiǎn)單：光線透過(guò)攝像管前的透鏡后，物體在光導(dǎo)電膜構(gòu)成的靶上成像，靶上各點(diǎn)的導(dǎo)電性能與該點(diǎn)所受光強(qiáng)成比例。因而可以看成是在靶上有一幅電子圖像，攝像管陰極發(fā)出的射線經(jīng)聚焦后射在靶上，然后通過(guò)靶及覆蓋于靶前的透明導(dǎo)電膜及限流電阻與電源陽(yáng)極閉合，從而產(chǎn)生與該聚焦點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的電流。通過(guò)攝像偏轉(zhuǎn)掃描系統(tǒng)，對(duì)靶逐點(diǎn)掃描，通過(guò)電容器取出各點(diǎn)變化電流，即得到該圖像的時(shí)間序列信號(hào)。視覺(jué)檢測(cè)主要利用圖像信號(hào)輸入設(shè)備，將視覺(jué)信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；描繪是為了識(shí)別的目的而從圖像中提取特征；識(shí)別是根據(jù)描繪的結(jié)果為其賦一個(gè)標(biāo)志?，F(xiàn)在最常用的視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備是攝像管攝像機(jī)和固態(tài)攝像機(jī)，它們都是對(duì)景物進(jìn)行掃描，把一幅幅圖像變成電信號(hào)，再由計(jì)算機(jī)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)處理，提取所需信息，進(jìn)行識(shí)別。早期常用的是光導(dǎo)攝像機(jī)，由于固體攝像機(jī)具有重量輕、體積小、偏轉(zhuǎn)變形小、殘像少等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在幾乎都采用固體攝像機(jī)，但固體攝像機(jī)的清晰度低，成本高。一般的攝像機(jī)其工作原理簡(jiǎn)單：光線透過(guò)攝像管前的透鏡后，物體在光導(dǎo)電膜構(gòu)成的靶上成像，靶上各點(diǎn)的導(dǎo)電性能與該點(diǎn)所受光強(qiáng)成比例。因而可以看成是在靶上有一幅電子圖像，攝像管陰極發(fā)出的射線經(jīng)聚焦后射在靶上，然后通過(guò)靶及覆蓋于靶前的透明導(dǎo)電膜及限流電阻與電源陽(yáng)極閉合，從而產(chǎn)生與該聚焦點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的電流。通過(guò)攝像偏轉(zhuǎn)掃描系統(tǒng)，對(duì)靶逐點(diǎn)掃描，通過(guò)電容器取出各點(diǎn)變化電流，即得到該圖像的時(shí)間序列信號(hào)。若將光電二極管構(gòu)成一維或二維陣列，外來(lái)光線同樣通過(guò)透鏡照在該陣列上，形成一幅圖像，每一只光電二極管即為一個(gè)像素，順序逐點(diǎn)取出各個(gè)光電二極管的信號(hào)，也能得到該圖像的時(shí)間序列信號(hào)。其取出信號(hào)的方法一般有MOS型和CCD型。MOS型的原理是：首先給光電二極管加一負(fù)脈沖，使光電二極管導(dǎo)通，隨后用一合適的負(fù)偏壓對(duì)其充電。充電結(jié)束后，入射光線以脈沖形式照至光電二極管，其電荷將與入射光量成比例減少，最后再次給光電二極管加負(fù)脈沖，使光電二極管再次導(dǎo)通，由于各光電二極管上電荷數(shù)由光照量決定，所以各點(diǎn)相應(yīng)補(bǔ)充電荷引起的充電電流將反映出各點(diǎn)光量的數(shù)值。順序?qū)Ω鞴怆姸O管進(jìn)行處理，可得到圖像的時(shí)間序列信號(hào)。CCD是電荷耦合器件的意思，它也是一種半導(dǎo)體器件，具有將電荷以耦合的方式逐次移動(dòng)至外部的功能。其具體的電荷移動(dòng)機(jī)理請(qǐng)讀者參閱有關(guān)書(shū)籍。由于各點(diǎn)光線不同，光電二極管上所具電荷也不同，我們可以把光電二極管上所具電荷移動(dòng)至CCD上，再通過(guò)移動(dòng)操作，將它作為圖像表示信號(hào)取出。線型CCD圖像傳感器，主要用來(lái)測(cè)量工作尺寸等一維量。具體的CCD圖像傳感器由一列光敏元件和一列CCD集成在一塊基片上構(gòu)成，光敏元件與CCD之間并行對(duì)應(yīng)，它們之間設(shè)有一個(gè)轉(zhuǎn)移控制柵，感光元件陣列具有一個(gè)梳狀公共電極呈高電壓時(shí)，入射光照在光敏元件實(shí)現(xiàn)光積分，各光敏元件實(shí)現(xiàn)光積分，各光敏元件中所積累電荷與光照強(qiáng)度成比例，光積分結(jié)束時(shí)，轉(zhuǎn)移柵電壓升高，CCD的電極也處于高電壓，然后降低梳狀電極電壓，光敏元件中積累的光電荷并行轉(zhuǎn)移至CCD中。轉(zhuǎn)移完畢，轉(zhuǎn)移柵電壓降低，梳狀電極電壓回升，以開(kāi)始下一次積分周期，同時(shí)在CCD上加時(shí)鐘脈沖，將存儲(chǔ)電荷串行移出，從而讀出電荷圖形。為獲取二維圖像，要采用面型CCD圖像傳感器，這種形式的傳感器需要在水平和垂直兩個(gè)方向上進(jìn)行電荷轉(zhuǎn)移，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)慕M合，可獲得一幅畫(huà)面的圖像信號(hào)。2．聽(tīng)覺(jué)傳感器聽(tīng)覺(jué)傳感器是機(jī)器人的耳朵，它是利用語(yǔ)音信息處理技術(shù)制成的。若僅要求它對(duì)聲音產(chǎn)生反應(yīng)，可選用一個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出形式的聽(tīng)覺(jué)傳感器。這種傳感器是比較簡(jiǎn)單的，只需用一個(gè)聲-電轉(zhuǎn)換器就能辦到。但一個(gè)高級(jí)的機(jī)器人不僅能夠聽(tīng)懂人的語(yǔ)言指令，而且能講出人能聽(tīng)懂的語(yǔ)言，前者為語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)，后者為語(yǔ)音合成技術(shù)。具有語(yǔ)音識(shí)別功能的傳感器稱為聽(tīng)覺(jué)傳感器。語(yǔ)音識(shí)別實(shí)質(zhì)上是通過(guò)模式識(shí)別技術(shù)識(shí)別未知的輸入聲音，通常分為特定話者和非特定話者兩種語(yǔ)音識(shí)別方式。后者為自然語(yǔ)音識(shí)別，比特定語(yǔ)音識(shí)別要困難得多。特定語(yǔ)音識(shí)別是預(yù)先提取特定說(shuō)話者發(fā)音的單詞或音節(jié)的各種特征參數(shù)并記錄在存儲(chǔ)器中，要識(shí)別的輸入聲音屬于哪一類，決定于待識(shí)別特征參數(shù)與存儲(chǔ)器中預(yù)先登錄的聲音特征參數(shù)之間的差。實(shí)現(xiàn)這種技術(shù)的大規(guī)模集成電路的聲音識(shí)別電路已經(jīng)在20世紀(jì)80年代末就商品化了，其代表型有：TMS320C25FNL、TMS320C25GBL和TMS320C25PQ等。由于人類的語(yǔ)言非常復(fù)雜，詞匯量相當(dāng)豐富，即使是同一個(gè)人，其發(fā)音也會(huì)隨環(huán)境及身體狀況變化而變化，因此，自然語(yǔ)音識(shí)別有相當(dāng)?shù)碾y度?，F(xiàn)在的研究水平只是通過(guò)語(yǔ)音處理及辨識(shí)技術(shù)識(shí)別講話人，還可以正確理解一些極簡(jiǎn)單的語(yǔ)句。如最近索尼公司推出了第三代機(jī)器玩具狗（LATTE和MACARON）。就以前的機(jī)器玩具狗（AIBO）來(lái)說(shuō)，它的強(qiáng)項(xiàng)是肢體語(yǔ)言，而在這個(gè)新版本中，AIBO特別增強(qiáng)了他的聽(tīng)覺(jué)和回話功能，AIBO將能聽(tīng)懂更多的語(yǔ)言并且進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的、基本的回答或者做一些動(dòng)作。實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能需要記憶棒中的AIBO-ware來(lái)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)AIBO-ware還可以決定AIBO的性格。目前有兩種類型的AIBO-ware，分別是“AIBOPal”和“AIBOLife”。3．接觸覺(jué)傳感器接觸覺(jué)傳感器就是仿真人或動(dòng)物的接觸覺(jué)，感知被接觸物體的特性。現(xiàn)在常用的接觸覺(jué)傳感器有機(jī)械式（例如微動(dòng)開(kāi)關(guān)）、針式差動(dòng)變壓器、含碳海綿及導(dǎo)電橡膠等幾種。通過(guò)這些接觸覺(jué)傳感器，不僅可以對(duì)被接觸物體產(chǎn)生感性認(rèn)識(shí)，而且還可反映傳感器接觸對(duì)象物體后自身的狀況，如：是否握牢對(duì)象物體和對(duì)象物體在傳感器何部位等。圖5.4所示為針式變壓器矩陣接觸覺(jué)傳感器，它由若干個(gè)觸針式觸覺(jué)傳感器構(gòu)成矩陣形狀，每個(gè)觸針傳感器由鋼針、塑料套筒以及給每針桿加復(fù)位力的磷青銅彈簧等構(gòu)成，如圖5.4（a）所示，并在各觸針上繞著激勵(lì)線圈，用以將感知的信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由計(jì)算機(jī)判定接觸程度、接觸部位等。當(dāng)針桿與物體接觸而產(chǎn)生位移時(shí)，其根部的磁極將隨之運(yùn)動(dòng)，從而增強(qiáng)了兩個(gè)線圈間的耦合系數(shù)。通過(guò)控制電路使各行激勵(lì)線圈加上交流電壓，檢測(cè)線圈則有感應(yīng)電壓，該電壓隨針桿位移增加而增大。通過(guò)掃描電路輪流讀出各列檢測(cè)線圈上的感應(yīng)電壓（感應(yīng)電壓實(shí)際上標(biāo)明了針桿的位移量），電壓量通過(guò)計(jì)算機(jī)運(yùn)算判斷，即可知道對(duì)象物體的特征或傳感器自射的感知特性。最近，美國(guó)伊利諾斯大學(xué)的研究人員正在研制一種像頭發(fā)一樣的觸覺(jué)傳感器。眾所周知，許多動(dòng)物和昆蟲(chóng)都能用其毛發(fā)辨別不同事物，包括方向、平衡、速度、聲音和壓力等。這種人造毛發(fā)是利用性能很好的玻璃和多晶硅制造的，通過(guò)光刻工藝由硅基底刻蝕出來(lái)的。這種人造發(fā)毛的大型陣列可用于空間探測(cè)器上，其探測(cè)周圍環(huán)境的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出當(dāng)今已有的任何系統(tǒng)，美國(guó)宇航局目前正積極參與這項(xiàng)研究。這種傳感器面臨的最大挑戰(zhàn)是產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量太大。為避開(kāi)這一問(wèn)題，研究人員首先研究和模仿了我們自身觸覺(jué)系統(tǒng)的工作。他們知道每個(gè)手指大約有200根神經(jīng)，而且還有錯(cuò)綜復(fù)雜的表皮紋理，所以它產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量之多連大腦都難以處理。但是由于皮膚的彈性就像一個(gè)低通濾波器，它能濾掉一些細(xì)枝末節(jié)，所以才使大腦的這項(xiàng)處理簡(jiǎn)化可行。研究員正借鑒這一事實(shí)解決人造毛發(fā)數(shù)據(jù)量過(guò)大的問(wèn)題。圖5.4針式變壓器矩陣接觸傳感器4．接近覺(jué)傳感器接近覺(jué)傳感器是機(jī)器人用以探測(cè)自身與周圍物體之間相對(duì)位置和距離的傳感器。機(jī)器人安裝接近覺(jué)傳感器主要目的有以下三個(gè)：其一，在接觸對(duì)象物體之前，獲得必要的信息，為下一步運(yùn)動(dòng)做好準(zhǔn)備工作；其二，探測(cè)機(jī)器人手和足的運(yùn)動(dòng)空間中有無(wú)障礙物，如發(fā)現(xiàn)有障礙，則及時(shí)采取一定措施，避免發(fā)生碰撞；其三，為獲取對(duì)象物體表面形狀的大致信息。目前使用的接近覺(jué)傳感器主要有電磁感應(yīng)式（渦流式）、光電式、超聲波式三種。金屬型的對(duì)象物體一般采用渦流式傳感器，而塑料、木質(zhì)器物等可采用光電式、超聲波等。（1）光電式接近覺(jué)傳感器是一種比較簡(jiǎn)單有效的傳感器，把它裝在機(jī)器人手（或足）上，能夠檢測(cè)機(jī)器人手臂（或腿）運(yùn)動(dòng)路線上的各種物體。這種傳感器一般用紅外發(fā)光二極管作發(fā)送體，向物體發(fā)射一束紅外光，紅外光通過(guò)透鏡照射于物體上；物體反射紅外光，然后通過(guò)接收電路進(jìn)行接收和處理。（2）超聲波是人耳聽(tīng)不見(jiàn)的一種機(jī)械波，頻率在20kHz以上。人耳能聽(tīng)到的聲音，振動(dòng)頻率范圍只是20～20000Hz。超聲波因其波長(zhǎng)較短，繞射小，而能成為聲波射線并定向傳播。機(jī)器人采用超聲波傳感器的目的是用來(lái)探測(cè)周圍物體的存在與測(cè)量物體的距離。一般用來(lái)探測(cè)周圍環(huán)境中較大的物體，這種傳感器不能測(cè)量距離小于30mm的物體。超聲波傳感器包括超聲波發(fā)射器、超聲波接收器、定時(shí)電路和控制電路四個(gè)主要部分。它的工作原理大致是這樣的：首先由超聲波發(fā)射器向被測(cè)物體方向發(fā)射脈沖式的超聲波。發(fā)射器發(fā)出一連串超聲波后即自行關(guān)閉，停止發(fā)射，同時(shí)超聲波接收器開(kāi)始檢測(cè)回聲信號(hào)，定時(shí)電路也開(kāi)始計(jì)時(shí)。當(dāng)超聲波遇到物體后，就被反射回來(lái)。等到超聲波接收器收到回聲信號(hào)后，定時(shí)電路停止計(jì)時(shí)，此時(shí)定時(shí)電路所記錄的時(shí)間，是從發(fā)射超聲波開(kāi)始到收到回聲波信號(hào)的傳播時(shí)間。利用傳播時(shí)間值，可以換算出被測(cè)物體到超聲波傳感器之間的距離。這個(gè)換算的公式很簡(jiǎn)單，即聲波傳播時(shí)間的一半與聲波在介質(zhì)中傳播速度的乘積。超聲波傳感器整個(gè)工作過(guò)程都是在控制電路控制下按順序進(jìn)行的。（3）電渦流傳感器主要用于檢測(cè)由金屬材料制成的對(duì)象物體。它是利用一個(gè)導(dǎo)體在非均勻磁場(chǎng)中移動(dòng)或處在交變磁場(chǎng)內(nèi)，導(dǎo)體內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電流這一基本電學(xué)原理工作的。這種感應(yīng)電流稱為電渦流。通過(guò)電渦流的大小可以檢測(cè)物體的有無(wú)和距離，電渦流傳感器的尺寸小，檢測(cè)精度高，能檢測(cè)到0.02mm，工作可靠，價(jià)格便宜。缺點(diǎn)是作用距離小，一般不超過(guò)13mm。5．嗅覺(jué)傳感器人鼻是嗅覺(jué)器官，嗅覺(jué)傳感器就是仿真人鼻功能的一種傳感器。給機(jī)器人裝上嗅覺(jué)傳感器，它就能感受各種氣味，從而用來(lái)識(shí)別其所在環(huán)境中的有害氣體，并測(cè)定有害氣體的含量。目前還做不到讓機(jī)器人像人一樣聞出多種氣味的機(jī)器鼻子。常用的嗅覺(jué)傳感器是半導(dǎo)體氣體傳感器，它是利用半導(dǎo)體氣敏元件同氣體接觸，造成半導(dǎo)體的物理性質(zhì)變化，借以測(cè)定某種特定的氣體成分及其含量的。大氣中的氣味各種各樣，而目前研制出的氣體傳感器只能識(shí)別如H2、CO2、CO、NO等少數(shù)氣體。因此，除特殊需要安裝探測(cè)特定氣體的氣體傳感器外，一般的機(jī)器人基本上沒(méi)有嗅覺(jué)。嗅覺(jué)傳感器中開(kāi)發(fā)應(yīng)用最廣泛的當(dāng)屬電子鼻，它是由傳感器陣列構(gòu)成的。陣列中的每個(gè)傳感器覆蓋著不同的具有選擇性吸附化學(xué)物質(zhì)能力的導(dǎo)電聚合物。吸附作用將改變材料的電導(dǎo)率，從而產(chǎn)生一個(gè)能測(cè)量的電信號(hào)。陣列中所有不同傳感器產(chǎn)生的信號(hào)模式代表了特定的氣味圖譜，通過(guò)與已知?dú)馕稊?shù)據(jù)庫(kù)相比較可識(shí)別出各種氣味來(lái)。大多數(shù)嗅覺(jué)系統(tǒng)都使用類似的原理。英國(guó)一家公司推出一種在線實(shí)時(shí)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)標(biāo)志著電子鼻已經(jīng)走出實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)入了實(shí)際工作環(huán)境。它能適應(yīng)各種不同的傳感器技術(shù)，從導(dǎo)電聚合物到金屬氧化物半導(dǎo)體（MOS）技術(shù)以及體聲波和表面聲波器件等，除了可用于機(jī)器人外，還可應(yīng)用于食品加工發(fā)酵和釀造業(yè)，以及在線水質(zhì)監(jiān)測(cè)，醫(yī)學(xué)系統(tǒng)和火檢測(cè)等。英國(guó)諾丁漢大學(xué)食品科學(xué)系另僻蹊徑，研制了一種基于質(zhì)譜原理的新的電子嗅覺(jué)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)能分析人吃東西時(shí)鼻子中嗅到的香味，用于解決如何生產(chǎn)出不同種類的好食品。另一種最近開(kāi)發(fā)的電子鼻是由美國(guó)加里福尼亞工學(xué)院研制的，這是一種手持式的由32個(gè)傳感器組成的單元。經(jīng)過(guò)“培訓(xùn)”，它能嗅出特定種類的稻米，不但能說(shuō)出其種類，而且可指出其產(chǎn)地。5.2光纖傳感器光纖最早在光學(xué)行業(yè)中用于傳光和傳像，在20世紀(jì)70年代初生產(chǎn)出低損耗光纖后，光纖在通信技術(shù)中用于長(zhǎng)距離傳遞信息。由于光纖不僅可以作為光波的傳輸媒質(zhì)，而且光波在光纖中傳播時(shí)，表征光波的特征參量（振幅、相位、偏振態(tài)、波長(zhǎng)等）因外界因素（如溫度、壓力、磁場(chǎng)、電場(chǎng)和位移等）的作用而間接或直接地發(fā)生變化，從而可將光纖作為傳感器元件來(lái)探測(cè)各種待測(cè)量（物理量、化學(xué)量和生物量）。5.2.1光纖結(jié)構(gòu)光纖是一種多層介質(zhì)結(jié)構(gòu)的圓柱體，其結(jié)構(gòu)如圖5.5所示，該圓柱體由纖芯、包層和護(hù)層組成。圖5.5光纖結(jié)構(gòu)纖芯材料的主體是二氧化硅或塑料，制成很細(xì)的圓柱體，其直徑在5～75

m內(nèi)。有時(shí)在主體材料中摻入極微量的其他材料如二氧化鍺或五氧化二磷等，以便提高光的折射率。圍繞纖芯的是一層圓柱形套層（包層），包層可以是單層，也可以是多層結(jié)構(gòu)，層數(shù)取決于光纖的應(yīng)用場(chǎng)所，但總直徑控制在100～200

m范圍內(nèi)。包層材料一般為SiO2，也有的摻入極微量的三氧化二硼或四氧化硅，但包層摻雜的目的卻是為了降低其對(duì)光的折射率。包層外面還要涂上如硅銅或丙烯酸鹽等涂料，其作用是保護(hù)光纖不受外來(lái)的損害，增加光纖的機(jī)械強(qiáng)度。光纖最外層是一層塑料保護(hù)管，其顏色用以區(qū)分光纜中各種不同的光纖。光纜是由多根光纖組成，并在光纖間填入阻水油膏以此保證光纜傳光性能。光纜主要用于光纖通信。5.2.2光纖傳感器的工作原理光纖傳感器的基本工作原理是將來(lái)自光源的光經(jīng)過(guò)光纖送入調(diào)制器，使待測(cè)參數(shù)與進(jìn)入調(diào)制區(qū)的光相互作用后，導(dǎo)致光的光學(xué)性質(zhì)（如光的強(qiáng)度、波長(zhǎng)、頻率、相位和偏振態(tài)等）發(fā)生變化，成為被調(diào)制的信號(hào)光，再經(jīng)過(guò)光纖送入光探測(cè)器，經(jīng)解調(diào)器解調(diào)后，獲得被測(cè)參數(shù)。根據(jù)工作原理，光纖傳感器可以分為傳感型和傳光型兩大類。利用外界因素改變光纖中光的特征參量，從而對(duì)外界因素進(jìn)行計(jì)量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，稱為傳感型光纖傳感器，它具有傳、感合一的特點(diǎn)，信息的獲取和傳輸都在光纖之中。傳光型光纖傳感器是指利用其他敏感元件測(cè)得的特征量，由光纖進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，它的特點(diǎn)是充分利用現(xiàn)有的傳感器，便于推廣應(yīng)用。光纖對(duì)許多外界參數(shù)有一定的效應(yīng)，如電流、溫度、速度和射線等。光纖傳感器原理的核心是如何利用光纖的各種效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)外界被測(cè)參數(shù)的“傳”和“感”的功能。光纖傳感器的核心就是光被外界參數(shù)的調(diào)制原理，調(diào)制的原理就能代表光纖傳感器的機(jī)理。研究光纖傳感器的調(diào)制器就是研究光在調(diào)制區(qū)與外界被測(cè)參數(shù)的相互作用，外界信號(hào)可能引起光的特性（強(qiáng)度、波長(zhǎng)、頻率、相位、偏振態(tài)等）變化，從而構(gòu)成強(qiáng)度、波長(zhǎng)、頻率、相位和偏振態(tài)調(diào)制原理。利用被測(cè)量的因素改變光纖中光的強(qiáng)度，再通過(guò)光強(qiáng)的變化來(lái)測(cè)量外界物理量，稱為強(qiáng)度調(diào)制。強(qiáng)度調(diào)制是光纖傳感器使用最早的調(diào)制方法，其特點(diǎn)是技術(shù)簡(jiǎn)單、可靠，價(jià)格低，可采用多模光纖；光纖的連接器和耦合器均已商品化。光源可采用LED和高強(qiáng)度的白熾光等非相干光源。探測(cè)器一般用光電二極管、三極管和光電池等。利用外界因素改變光纖中光的波長(zhǎng)或頻率，然后通過(guò)檢測(cè)光纖中的波長(zhǎng)或頻率的變化來(lái)測(cè)量各種物理量的原理，分別稱為波長(zhǎng)調(diào)制和頻率調(diào)制。波長(zhǎng)調(diào)制技術(shù)的解調(diào)技術(shù)比較復(fù)雜，對(duì)引起光纖或連續(xù)損耗增加的某些器件的穩(wěn)定性不敏感，該調(diào)制技術(shù)主要用于液體濃度的化學(xué)分析、磷光和熒光現(xiàn)象分析、黑體輻射分析等方面。例如，利用熱色物質(zhì)的顏色變化進(jìn)行波長(zhǎng)調(diào)制，從而達(dá)到測(cè)量溫度以及其他物理量。頻率調(diào)制技術(shù)主要利用多普勒效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，光纖常采用傳光型光纖，當(dāng)光源發(fā)射出的光經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)物體后，觀察者所見(jiàn)到的光波頻率相對(duì)于原頻率發(fā)生了變化。根據(jù)此原理，可設(shè)計(jì)出多種測(cè)速光纖傳感器。如激光多普勒光纖流速測(cè)量系統(tǒng)，如圖5.6所示。

圖5.6光纖多普勒流速測(cè)量系統(tǒng)設(shè)激光光源頻率為f0，經(jīng)分束器分成兩束光，其中被聲光調(diào)制器調(diào)制成頻率為f0-f1的一束光，射入探測(cè)器中；另一束頻率為f0的光經(jīng)光纖射到被測(cè)物體流，如血流里的紅血球以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)多普勒效應(yīng)，其反射光的光譜產(chǎn)生頻率為的光，它與f0-f1的光在光電探測(cè)器中混頻后，形成的振蕩信號(hào)，通過(guò)測(cè)量，從而換算出血流速度v。聲光調(diào)制頻率f1一般取40MHz。在頻譜分析儀上，除有40MHz的調(diào)制頻率的一個(gè)峰外，還有移動(dòng)的次峰，根據(jù)次峰可確定血流等流體的速度。光纖傳感器的調(diào)制方法除了上面介紹的，還有利用外界因素改變光纖中光波的相位，通過(guò)檢測(cè)光波相位變化來(lái)測(cè)量物理量的相位調(diào)制；利用外界因素調(diào)制返回信號(hào)的基帶頻譜，通過(guò)檢測(cè)基帶的延遲時(shí)間、幅度大小的變化來(lái)測(cè)量各種物理量的大小和空間分布的時(shí)分調(diào)制；利用電光、磁光、光彈等物理效應(yīng)進(jìn)行的偏振調(diào)制等調(diào)制方法。5.2.3光纖傳感器的特點(diǎn)與傳統(tǒng)的傳感器相比，光纖傳感器具有以下獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。（1）抗電磁干擾，電絕緣，耐腐蝕。由于光纖傳感器是利用光波傳輸信息，而光纖又是電絕緣、耐腐蝕的傳輸媒質(zhì)，并且安全可靠，這使它可以方便有效地用于各種大型機(jī)電，石油化工、礦井等強(qiáng)電磁干擾和易燃易爆等惡劣環(huán)境中。（2）靈敏度高。光纖傳感器的靈敏度優(yōu)于一般的傳感器，如測(cè)量水聲、加速度、輻射、磁場(chǎng)等物理量的光纖傳感器，測(cè)量各種氣體濃度的光纖化學(xué)傳感器和測(cè)量各種生物量的光纖生物傳感器等。（3）重量輕，體積小，可彎曲。光纖除具有重量輕、體積小的特點(diǎn)外還有可撓的優(yōu)點(diǎn)，因此可以利用光纖制成不同外形、不同尺寸的各種傳感器，這有利于航空航天以及狹窄空間的應(yīng)用。（4）測(cè)量對(duì)象廣泛。光纖傳感器是最近幾年出現(xiàn)的新技術(shù)，可以用來(lái)測(cè)量多種物理量，比如聲場(chǎng)、電場(chǎng)、壓力、溫度、角速度和加速度等，還可以完成現(xiàn)有測(cè)量技術(shù)難以完成的測(cè)量任務(wù)。目前已有性能不同的測(cè)量各種物理量、化學(xué)量的光纖傳感器在現(xiàn)場(chǎng)使用。（5）對(duì)被測(cè)介質(zhì)影響小。光纖傳感器與其他傳感器相比具有很多優(yōu)異的性能，例如，具有抗電磁干擾和原子輻射的性能；徑細(xì)、質(zhì)軟、重量輕的機(jī)械性能；絕緣、無(wú)感應(yīng)的電氣性能；耐水、耐高溫、耐腐蝕的化學(xué)性能等。這些性能對(duì)被測(cè)介質(zhì)的影響較小。它能夠在人達(dá)不到的地方（如高溫區(qū)），或者對(duì)人有害的地區(qū)（如核輻射區(qū)），起到人的耳目的作用。而且還能超越人的生理界限，接收人的感官所感受不到的外界信息。有利于在醫(yī)藥衛(wèi)生等具有復(fù)雜環(huán)境的領(lǐng)域中應(yīng)用。（6）便于復(fù)用，便于成網(wǎng)。有利于與現(xiàn)有光通信技術(shù)組成遙測(cè)網(wǎng)和光纖傳感網(wǎng)絡(luò)。（7）成本低。有些種類的光纖傳感器的成本大大低于現(xiàn)有同類傳感器。5.2.4光纖傳感器的應(yīng)用舉例光纖傳感器是最近幾年出現(xiàn)的新技術(shù)，可以用來(lái)測(cè)量多種物理量，比如聲場(chǎng)、電場(chǎng)、壓力、溫度、角速度、加速度、流量等，還可以完成現(xiàn)有測(cè)量技術(shù)難以完成的測(cè)量任務(wù)。在狹小的空間里，在強(qiáng)電磁干擾和高電壓的環(huán)境里，光纖傳感器都顯示出了獨(dú)特的能力。1．光纖傳感器渦輪流量計(jì)渦輪流量計(jì)在工業(yè)上已有五十多年的歷史，它是通過(guò)內(nèi)磁式傳感器檢測(cè)渦輪的轉(zhuǎn)速而實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量，是一種用途廣泛的流量測(cè)量?jī)x表。隨著光纖傳感器技術(shù)的發(fā)展，可將反射型光纖傳感器與傳統(tǒng)的渦輪流量測(cè)量原理相結(jié)合，制造出具有雙光纖傳感器的渦輪流量計(jì)。與傳統(tǒng)的內(nèi)磁式渦輪流量計(jì)相比，光纖傳感器渦輪流量計(jì)具備了正反流量測(cè)量的性能。在檢測(cè)原理上，光纖傳感器克服了內(nèi)磁式傳感器磁性引力帶來(lái)的影響，有效地?cái)U(kuò)大了渦輪流量計(jì)的量程比。光纖傳感器渦輪流量計(jì)，就是把渦輪葉片進(jìn)行改進(jìn)使其葉片端面適宜反射光線，利用反射型光纖傳感器及光電轉(zhuǎn)換電路檢測(cè)渦輪葉片的旋轉(zhuǎn)，從而測(cè)量出流量。其原理如圖5.7所示。反射型光纖傳感器一般用多模玻璃光纖，單根芯纖直徑200

m，孔徑為0.3mm，由兩根光纖組成，包括光發(fā)射纖和光接收纖，檢測(cè)端固化在一鋁合金護(hù)套內(nèi)，可替代內(nèi)磁式傳感器安裝在渦輪流量計(jì)上。為了提高反射型光纖傳感器的信噪比，保證接收反射信號(hào)的分辨率，光電轉(zhuǎn)換器中的光源發(fā)射電路設(shè)計(jì)為10～12kHz的調(diào)制光輸出，通過(guò)發(fā)射纖經(jīng)渦輪葉片反射從接收纖接收調(diào)制光的反射信號(hào)，經(jīng)濾波后轉(zhuǎn)換為流量脈沖信號(hào)，信號(hào)響應(yīng)時(shí)間小于0.2ms，檢測(cè)范圍為1mm。

圖5.7光纖傳感器流量計(jì)原理圖5.8雙向流量測(cè)量原理圖傳統(tǒng)的內(nèi)磁式傳感器受其結(jié)構(gòu)限制只能檢測(cè)葉片的轉(zhuǎn)速，由于反射型光纖傳感器體積細(xì)小，因而將兩個(gè)反射型光纖傳感器并列裝配在渦輪流量計(jì)上，這樣兩個(gè)傳感器可檢測(cè)同一渦輪葉片不同位置的反射信號(hào)，而兩個(gè)傳感器信號(hào)互不干擾，如圖5.8所示。傳感器輸出的f01信號(hào)和f02信號(hào)經(jīng)相位鑒別電路后可輸出流量計(jì)正向流動(dòng)計(jì)量信號(hào)和反向流動(dòng)計(jì)量信號(hào)。由于光纖傳感器不存在內(nèi)磁式傳感器在低流速時(shí)與渦輪葉片產(chǎn)生磁阻而引起的誤差，也克服了內(nèi)磁式傳感器在高流量區(qū)信號(hào)產(chǎn)生飽和的問(wèn)題，其調(diào)制光參數(shù)還可以隨總體設(shè)計(jì)的要求而變化，為渦輪的設(shè)計(jì)創(chuàng)造了方便條件。另外，光纖傳感器具有防爆、無(wú)電氣信號(hào)直接與流量計(jì)接觸的特點(diǎn)，因而適宜煤氣、輕質(zhì)油料等透明介質(zhì)的流量測(cè)量。2．光纖溫度傳感器光纖用在溫度測(cè)量中是近幾年發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，按照其調(diào)制原理有相干型和非相干型兩類。在相干型中有偏振干涉、分布式溫度傳感器等；在非相干型中，有輻射式溫度計(jì)、半導(dǎo)體吸收式溫度計(jì)和熒光溫度計(jì)等。下面介紹光纖輻射溫度傳感器的測(cè)量原理與結(jié)構(gòu)。輻射溫度傳感器屬于被動(dòng)式溫度測(cè)量，即無(wú)需光源，其測(cè)量原理是黑體輻射定律。單波長(zhǎng)測(cè)溫框圖如圖5.9所示。被測(cè)輻射熱能由探頭中物鏡會(huì)聚，經(jīng)濾色鏡限制工作光譜范圍后，將光經(jīng)光纖送到探測(cè)器，由探測(cè)器把光強(qiáng)信號(hào)變換成電信號(hào)，再經(jīng)線性化、V/I轉(zhuǎn)換、A/D轉(zhuǎn)換，就可由數(shù)字儀器讀出溫度。光纖輻射溫度計(jì)是非接觸測(cè)量，可用于瞬時(shí)高溫測(cè)量，且響應(yīng)快，它在冶金、窯爐、高頻淬火、渦輪發(fā)電機(jī)、電站、油庫(kù)等方面得到廣泛的應(yīng)用。圖5.9單波長(zhǎng)測(cè)溫框圖5.3微型傳感器MEMS（MicroElectro-MechanicalSystem）通常稱為微機(jī)電系統(tǒng)，是當(dāng)今高科技發(fā)展的熱點(diǎn)之一。隨著MEMS技術(shù)的發(fā)展，作為微機(jī)電系統(tǒng)的一個(gè)構(gòu)成部分，微型傳感器也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。顧名思義，微型傳感器就是尺寸微型化了的傳感器，但正如一個(gè)微機(jī)電系統(tǒng)一樣，隨著系統(tǒng)尺寸的變化，它的結(jié)構(gòu)、材料、特性乃至所依據(jù)的作用原理均可能發(fā)生變化。與各種類型的常規(guī)傳感器一樣，微型傳感器根據(jù)不同的作用原理也可被制成不同的種類，具有不同的用途，如電容式微型傳感器、電感式微型傳感器、壓阻式微型傳感器和熱敏電阻式微型傳感器等。5.3.1電容式微型傳感器電容式微型傳感器是采用蝕刻法制成的硅傳感器，它的優(yōu)點(diǎn)是耗能少、靈敏度高以及輸出信號(hào)受溫度影響小，常用于壓力、流量和加速度的測(cè)量。1．電容式微型壓力傳感器電容式微型壓力傳感器利用膜片產(chǎn)生的位移使電容量發(fā)生變化的效應(yīng)，由于它所產(chǎn)生的電容量和電容變化量很小，因而常要求用蝕刻法集成與之相連的信號(hào)處理電路。圖5.10為一種集成電容式微型傳感器的結(jié)構(gòu)，整個(gè)傳感器采用體硅工藝制造而成，其中金屬化膜片層形成一個(gè)活動(dòng)電極，敏感被測(cè)壓力，并與金屬化固定電極形成一電容器。2．電容式微型流量傳感器電容式微型流量傳感器一般利用流體流動(dòng)過(guò)程中形成的壓力差促使電容傳感器極板間距的改變來(lái)達(dá)到測(cè)量流量。圖5.11是基于壓差作用的電容式微型流量計(jì)的原理圖。在傳感器殼體的基底和上膜片上分別有一金屬電極，兩者形成電容器的兩極板。由于流體流入的作用，入流和出流端會(huì)形成壓差，該壓差會(huì)改變膜片電極相對(duì)于固定電極的位置，從而改變電容器的電容。通過(guò)測(cè)量電容量或極板間距的變化便可知道流體的流速和流量。圖5.10電容式微型壓力傳感器的結(jié)構(gòu)5.3.2電感式微型傳感器電感式微型傳感器的典型應(yīng)用是微型磁通門(mén)式磁強(qiáng)計(jì)，其作用原理如圖5.12所示。磁通門(mén)式磁強(qiáng)計(jì)由繞向相反的一對(duì)激勵(lì)線圈和檢測(cè)線圈組成，磁芯工作在飽合狀態(tài)。被測(cè)磁場(chǎng)為零時(shí)，在激勵(lì)線圈中通以正弦交變電流，由于兩磁芯上的線圈繞向相反，故在磁芯中的磁通量大小相等，方向相反，在檢測(cè)線圈中無(wú)電壓被檢測(cè)到。而被測(cè)磁場(chǎng)不為零時(shí)，由于磁場(chǎng)疊加的結(jié)果，使兩個(gè)磁芯中的磁場(chǎng)對(duì)稱性受到破壞，從而在檢測(cè)線圈中檢測(cè)到產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。圖5.11電容式微型流量計(jì)圖5.12磁通門(mén)式磁強(qiáng)計(jì)工作原理微型磁通門(mén)式磁強(qiáng)計(jì)的制作方法主要有兩種，一種是使用各異性腐蝕法在硅片上制作一凹槽，并用電子束光刻直接在槽內(nèi)制作金屬線圈，然后用電鍍工藝制作棒狀磁芯。另一種工藝并不刻蝕凹槽結(jié)構(gòu)，而是將整個(gè)螺線管線圈制作在襯底上，因此工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，而且也可將傳感器的接口電路與線圈集成在一塊芯片上。5.3.3壓阻式微型傳感器壓阻式微型傳感器的作用原理是半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)。所謂半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)是指單晶半導(dǎo)體材料沿一軸向受外力作用時(shí)，其電阻率

發(fā)生變化的現(xiàn)象，其靈敏度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于金屬絲應(yīng)變片的靈敏度。壓阻式微型傳感器的典型應(yīng)用是用來(lái)測(cè)量壓力，如圖5.13所示。在硅基框架上形成硅薄膜層，通過(guò)擴(kuò)散工藝在該膜層上形成半導(dǎo)體壓敏電阻。膜片受壓力作用時(shí)，引起壓敏電阻的阻值變化，經(jīng)與之相連的電路可將這種阻抗的變化轉(zhuǎn)換為電壓值的變化。圖5.13壓阻式微型傳感器作用原理圖5.14所示為專用于管道和容器中測(cè)壓的微傳感器測(cè)量單元。其中硅片微型傳感器被置于一油室中，被測(cè)壓力經(jīng)一彈性鋼膜片傳至內(nèi)室中，由微型傳感器來(lái)加以測(cè)量。該配置方式可以消除硅片上應(yīng)力集中的影響。這種壓阻式傳感器適合用于壓力或差壓的測(cè)量，測(cè)量范圍從幾Mpa到幾百Pa。5.3.4熱敏電阻式微型傳感器熱敏電阻式微型傳感器主要用來(lái)測(cè)量氣體的流量和流速，其工作原理和結(jié)構(gòu)如圖5.15所示，其中的薄膜片用導(dǎo)熱性能差的材料（如氮化硅或二氧化硅）組成，在膜片上配置有兩個(gè)加熱電阻和兩個(gè)熱敏測(cè)量電阻，流經(jīng)膜片的被測(cè)氣體在流過(guò)測(cè)量電阻時(shí)，會(huì)給兩個(gè)電阻帶來(lái)熱量（加熱）或帶走熱量（冷卻），測(cè)量電阻上的溫度差即是氣體流速或流量的一個(gè)度量。1—鋼膜片；2—油室；3—硅片；4—電連接密封裝置圖5.14壓阻式微型傳感器結(jié)構(gòu)圖5.16所示為一種測(cè)量氣體熱導(dǎo)率的微型傳感器。該傳感器由熱源、溫度探頭所組成，圖中的熱源由絕熱材料膜片（如Si3N4）所形成，沉熱槽則用MEMS工藝制成的微結(jié)構(gòu)硅片組成。操作時(shí)可加恒定的加熱電壓或加熱功率，也可使膜片具有恒定的溫度。在后者的情況下，加熱功率隨熱導(dǎo)率的增加而增加，這樣加熱功率便是熱導(dǎo)率的一個(gè)度量。在硅片上開(kāi)有多個(gè)孔形成沉熱槽，基片上則設(shè)有通道讓被分析氣體進(jìn)入。

圖5.15微型流量計(jì)結(jié)構(gòu)截面圖圖5.16微型熱導(dǎo)率測(cè)量傳感器5.4集成傳感器集成傳感器是將傳感元件、測(cè)量電路以及各種補(bǔ)償元件等集成在一塊芯片上，它體積小，重量輕，功能強(qiáng)，性能好。例如，由于敏感元件與放大電路之間沒(méi)有了傳輸導(dǎo)線，減小了外來(lái)干擾，提高了信噪比；溫度補(bǔ)償元件與敏感元件處在同一溫度下，可取得良好的補(bǔ)償效果；信號(hào)發(fā)送和接收電路與敏感元件集成在一起，使得遙測(cè)傳感器非常小巧，可置于狹小、封閉空間甚至置入生物體內(nèi)而進(jìn)行遙測(cè)和控制。目前廣泛應(yīng)用的集成傳感器有集成溫度傳感器、集成壓力傳感器、集成霍爾傳感器等。將若干種不相同的敏感元件集成在一塊芯片上，制成多功能傳感器，可以同時(shí)測(cè)量多種參數(shù)。智能傳感器（SmartSensor）是在集成傳感器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它是指那些裝有微處理器的，不但能夠進(jìn)行信息處理和信息存儲(chǔ)，而且還能夠進(jìn)行邏輯分析和結(jié)論判斷的傳感器系統(tǒng)。智能化傳感器利用集成或混合集成的方式將傳感器、信號(hào)處理電路和微處理器集成為一個(gè)整體，一般具有自補(bǔ)償、自校準(zhǔn)和自診斷能力以及數(shù)值處理、信息存儲(chǔ)和雙向通信功能。5.4.1集成溫度傳感器集成溫度傳感器是將溫度傳感器、放大電路、溫度補(bǔ)償?shù)裙δ芗稍谕粔K極小的芯片上而制成的，可以完成溫度測(cè)量及信號(hào)輸出功能的專用IC。按輸出的信號(hào)可以分為模擬集成溫度傳感器和數(shù)字集成溫度傳感器。集成模擬溫度傳感器是最簡(jiǎn)單的一種專用于測(cè)量溫度的集成化傳感器。按照其輸出方式的不同，集成模擬溫度傳感器可分為電流輸出型和電壓輸出型，它們輸出電壓（電流）與攝氏溫度成正比。電流輸出型的輸出阻抗極高，可以簡(jiǎn)單地使用雙股膠線進(jìn)行數(shù)百米遠(yuǎn)的精密溫度遙感或遙測(cè)（不必考慮長(zhǎng)線上引起的信號(hào)損失和噪聲），也可以用于多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)中且不必考慮選擇開(kāi)關(guān)或多路轉(zhuǎn)換器引入的接觸電阻造成的誤差。常見(jiàn)的電流輸出型集成模擬溫度傳感器有AD590,AD592,LM334等類型。電壓輸出型的優(yōu)點(diǎn)是直接輸出電壓，且輸出阻抗低，容易讀出、控制電路接口，因而設(shè)計(jì)電路相對(duì)簡(jiǎn)單。常見(jiàn)的電壓輸出型有TMP35/36/37,LM35系列，LM135系列等。近幾年還研制出了周期輸出型集成溫度傳感器，頻率輸出式集成模擬溫度傳感器和比率輸出式集成模擬溫度傳感器，這三種亦稱為增強(qiáng)型集成模擬溫度傳感器型。集成數(shù)字溫度傳感器也叫智能溫度傳感器，它是在集成模擬溫度傳感器的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的。它將溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、寄存器、接口電路集成在一個(gè)芯片中，功能強(qiáng)大的還包含中央處理器、只讀存儲(chǔ)器、隨機(jī)存儲(chǔ)器的形式輸出被測(cè)數(shù)值。其測(cè)量誤差小，分辨率高，阻抗高，抗干擾能力強(qiáng)，能遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)。用戶可以根據(jù)需要設(shè)定溫度的上限和下限，設(shè)置自動(dòng)報(bào)警功能并自帶串行總線接口，適配各種微控制器，以及溫度控制、報(bào)警裝置等。與模擬式最大的不同是它采用了數(shù)字化技術(shù)，能遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)。智能溫度傳感器廣泛用于溫度測(cè)量、多路溫度測(cè)控、計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代辦公設(shè)備及家用電器中。下面以AD590傳感器為例介紹集成溫度傳感器1．AD590傳感器性能特點(diǎn)AD590傳感器是由美國(guó)哈里斯（Harris）與模擬器件公司（ADI）等生產(chǎn)的恒流源式集成溫度傳感器。具有測(cè)溫誤差小，動(dòng)態(tài)阻抗高，響應(yīng)速度快，傳輸距離遠(yuǎn)，體積小，微功耗等優(yōu)點(diǎn)。適合遠(yuǎn)距離測(cè)溫控溫，不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn)。不同公司產(chǎn)品的分檔情況及技術(shù)指標(biāo)可能會(huì)有差異。由ADI公司生產(chǎn)的AD590，有AD590J/K/L/M四檔。這類器件的外形與小功率晶體管相仿，共有3個(gè)管腳：1腳為正極，2腳為負(fù)極，3腳接管殼。使用時(shí)將3腳接地，可以起到屏蔽作用。表5.2為AD590的主要技術(shù)參數(shù)。2．AD590的測(cè)溫誤差A(yù)D590的測(cè)溫誤差主要有校準(zhǔn)誤差和非線性誤差。其中校準(zhǔn)誤差是系統(tǒng)誤差，可以通過(guò)硬件或軟件處理加以消除。如果配合可調(diào)零與調(diào)滿度（兩點(diǎn)可調(diào)）的電路，可以使上述兩項(xiàng)誤差降到最低。常用的補(bǔ)償方法有兩種：?jiǎn)吸c(diǎn)調(diào)整和雙點(diǎn)調(diào)整。

參數(shù)IJKLM工作電壓+4～+30V25℃電流輸出298.2

A溫度系數(shù)1

A/K25℃可校正誤差

10℃

5.0℃

2.5℃

1.0℃

0.5℃非線性誤差

3.0℃

1.5℃

0.8℃

0.4℃

0.3℃長(zhǎng)期漂移

0.1℃輸出阻抗＞10M

+4～+5V0.5

A/V+5～+15V0.2

A/V+15～+30V0.1

A/V最大正向電源+44V最大反向電源-20V表5.2AD590主要電氣參數(shù)表單點(diǎn)調(diào)整的方法如圖5.17所示，這是一種最簡(jiǎn)單的方法，只要在外接電阻中串聯(lián)一個(gè)可變電阻RW即可。在25℃時(shí)，調(diào)節(jié)可變電阻，使電路輸出電壓值為298.2mV。由于一點(diǎn)調(diào)整僅僅是對(duì)某一溫度點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，所以在整個(gè)溫度泛圍內(nèi)仍然存在誤差。至于這一調(diào)整點(diǎn)選在什么溫度值好，要看使用范圍來(lái)定。雙點(diǎn)調(diào)整法如圖5.18所示，它不僅能調(diào)整校正誤差的大小，而且還能調(diào)整斜率誤差，提高測(cè)量精度。圖中AD581是10V的基準(zhǔn)電壓源，在0℃和100℃兩點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，通過(guò)運(yùn)算放大器，使輸出電壓的溫度系數(shù)為100mV/℃。先使AD590處在0℃，調(diào)節(jié)RW1使輸出V，再使AD590處入100℃中，調(diào)節(jié)RW2使輸出V。

圖5.17單點(diǎn)調(diào)整電路圖5.18雙點(diǎn)調(diào)整電路3．AD590的應(yīng)用把AD590與一個(gè)阻值為1k

的電阻串聯(lián)，即得基本溫度檢測(cè)電路。在1k

的電阻上得到正比于絕對(duì)溫度值的電壓輸出Uo，其靈敏度為1mV/k。由于AD590的動(dòng)態(tài)電阻值高，因而這種電路可用一般雙膠合線進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)量。另外還可用多支AD590進(jìn)行溫度測(cè)量，如圖5.19所示。圖5.19AD590應(yīng)用電路（1）串聯(lián)測(cè)量與并聯(lián)測(cè)量。圖5.19（a）是串聯(lián)測(cè)量，這時(shí)電阻R上的電流是三個(gè)中最小的，可以測(cè)出最低溫度值；圖5.19（b）是并聯(lián)測(cè)量，可以測(cè)出三個(gè)器件溫度的平均值。（2）溫差測(cè)量。利用兩塊AD590，按照?qǐng)D5.19（c）所示的電路可組成溫差測(cè)量電路。兩塊AD590分別處于兩個(gè)被測(cè)點(diǎn)，其溫度分別是T1、T2，由圖可知：（5-1）這里假設(shè)兩AD590有相同的標(biāo)度因子KT，則運(yùn)放的輸出電壓U0為：（5-2）式中，KT

、R3可看成整個(gè)電路的標(biāo)度因子，可見(jiàn)R3對(duì)Uo有很大的影響。但是由于感溫元件的制作工藝使得其不能完全滿足相同的溫度標(biāo)度因子，為此電路中引入了電位器Rw，通過(guò)電阻R1注入一個(gè)電流予以校正。5.4.2智能壓力傳感器智能壓力傳感器也稱為數(shù)字式壓力測(cè)量?jī)x，它是把敏感元件（常用的壓力傳感器）和信號(hào)處理電路集成在一起，并把被測(cè)壓力以數(shù)字的形式輸出或顯示的儀器。例如，可選用摩托羅拉MPX700DP壓差傳感器作為敏感元件，設(shè)計(jì)成測(cè)量并顯示壓力的測(cè)量裝置。圖5.20傳感器的結(jié)構(gòu)及外部連接1．壓力傳感器的基本結(jié)構(gòu)和特性圖5.20所示為壓力傳感器硅片的俯視圖，應(yīng)變電阻成對(duì)角狀置于膜片邊緣，電源電壓由交叉管腳l和3接入，敏感電阻（其阻值隨被測(cè)壓力大小的變化而變化）上形成的電壓由交叉的2、4腳輸出。MPX700DP傳感器的電源電壓為3V，在任何情況下不要超過(guò)6V。當(dāng)壓力端口的壓力高于真空端口的壓力時(shí)，出現(xiàn)在2、4腳的壓差電壓為正。當(dāng)采用3V電源供電時(shí)，滿量程時(shí)電壓輸出為60mV。當(dāng)零壓力加于傳感器上時(shí)，仍存在一些輸出電壓，這個(gè)電壓稱為零點(diǎn)偏差。對(duì)于MPX700系列傳感器，零點(diǎn)偏差電壓在0～35mV范圍內(nèi)，零點(diǎn)偏差電壓可由合適的儀表放大器通過(guò)調(diào)零解決。輸出電壓隨輸入壓力而線性變化。2．溫度補(bǔ)償MPX700DP傳感器的輸出電壓受環(huán)境溫度影響，為此需進(jìn)行一定補(bǔ)償。溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄝ^多，最簡(jiǎn)單的方法是在傳感器與電源之間串聯(lián)電阻，如圖5.20中的外接電阻R就可起到溫度補(bǔ)償?shù)淖饔谩?shí)際使用時(shí)，可采用如圖5.21所示的電路，圖中R5和R13為溫度補(bǔ)償電阻，在0℃～80℃的溫度范圍內(nèi)可獲得滿意的補(bǔ)償效果。由于傳感器的橋驅(qū)動(dòng)電壓要求為3V左右，而提供的一般穩(wěn)壓電源為15V，所以在電路串聯(lián)電阻后，既起到溫度補(bǔ)償?shù)男Ч?，又可?duì)電源電壓降壓，以滿足傳感器的電壓要求。圖5.21數(shù)字壓力測(cè)量?jī)x電路圖需要注意的是，由于傳感器的輸出電壓與電源電壓具有比例關(guān)系，所以15V的電壓務(wù)必要求穩(wěn)定。在很多應(yīng)用中，一般15V穩(wěn)壓芯片均可提供所需的穩(wěn)定電源電壓。用串聯(lián)電阻法進(jìn)行溫度補(bǔ)償時(shí)，其中一個(gè)電阻的值須為傳感器電橋輸入電阻的3.577倍（25℃），而傳感器的電橋輸入電阻為400～500

，這樣補(bǔ)償電阻將為1431～1967

。如果需要補(bǔ)償?shù)牧看笥凇?.5%或使用溫度低于80℃，那么400～500

中的任何一個(gè)值都可用于對(duì)補(bǔ)償電阻的換算。3．傳感器放大電路由于MPX700DP傳感器的輸出電壓為mV級(jí)，為了將傳感器的輸出電壓進(jìn)行放大以驅(qū)動(dòng)后續(xù)的電路，在測(cè)量電路中必須使用放大器。放大器除了放大傳感器的輸出電壓外，還提供零壓力情況下傳感器零點(diǎn)偏差電壓。整個(gè)電路如圖5.21所示。為達(dá)上述目的，電路采用了3個(gè)運(yùn)算放大器（均采用LM324），具有高輸入阻抗的運(yùn)放和可保證不會(huì)增加基本傳感器的負(fù)載。放大器的增益可通過(guò)電位器R6進(jìn)行調(diào)節(jié)，以滿足滿量程時(shí)應(yīng)達(dá)到的輸出。圖5.21中放大器的增益可表示為：

(5-3)式中，A為電路的增益；R為R6、R7之和；B為電路中R9、R10和R12的具體阻值。由上式可知，當(dāng)R為無(wú)窮大時(shí)，增益的最小值為2。放大器可提供100或更高增益（通過(guò)調(diào)整R6），但在本測(cè)試儀中，放大器增益需限制在2.4～5.3之間，以適應(yīng)傳感器的滿量程范圍。分壓器由電阻R15，R16和R17構(gòu)成，以提供IC1B的反向輸入端的可調(diào)電壓。由于IC1B的增益小于1，故此電壓經(jīng)IC1B后，幅度減小。然后再將其加到A/D轉(zhuǎn)換器上，這樣可減小由于傳感器誤差電壓帶來(lái)的不良影響．同時(shí)也可以使當(dāng)壓力為零時(shí)，顯示裝置相應(yīng)顯示為零。放大器的差分輸出取自LM324的7腳和8腳，輸出信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器后形成相應(yīng)的數(shù)字輸出。4．A/D轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器采用一塊高性能的ICL7106CPL型A/D轉(zhuǎn)換器芯片（IC2），將運(yùn)算放大器差分輸出的模擬電壓轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量。顯示部分采用2塊LCD顯示器。IC2內(nèi)有7段數(shù)字譯碼器、顯示驅(qū)動(dòng)電路、頻率產(chǎn)生器、參考電壓和時(shí)鐘。芯片可直接驅(qū)動(dòng)3位半的LCD，而不需要多路選擇式的顯示方式。只是在本測(cè)試儀中，LCD的最高位和最低位數(shù)字未全被利用。但如果需要較大的范圍或較高的分辨率時(shí)，未使用的芯片端口可再連接一位半的附加數(shù)字顯示位。如果IC2的30腳和3l腳的模擬差分輸入等于35腳和36腳參考電壓兩倍的話，IC2可達(dá)到滿量程輸出。在本測(cè)試儀中，分壓網(wǎng)絡(luò)由R2、R3和R4組成，通過(guò)對(duì)5V電壓分壓以提供合適的參考電壓（238mV）。當(dāng)壓力為100Pa時(shí)，應(yīng)出現(xiàn)最大數(shù)字顯示，所以IC2最大模擬輸入電壓為238mV，這樣放大電路的增益必須為238/60，即大約為4。當(dāng)壓力超過(guò)100Pa時(shí)，低兩位數(shù)字被讀出并予顯示。IC2還可以對(duì)模擬輸入的正和負(fù)做出響應(yīng)，由20腳產(chǎn)生相應(yīng)的極性指示。如果需要的話，電路可用于正、負(fù)不同的壓力測(cè)量，用20腳的極性輸出指示負(fù)壓力。5．電路裝調(diào)及壓力連接壓力傳感器需小心安裝于PC板上（有缺口的管腳為1管腳），并使用合適的工具和螺釘緊固傳感器。注意不要過(guò)緊，以免損壞塑殼。為了保證穩(wěn)定，除R5、R11和R8外，均應(yīng)采用金屬膜電阻。用于壓力測(cè)量時(shí)，最靠近4腳的端口接入待測(cè)壓力，即為如圖5.22所示的Pl口，其余端口開(kāi)放（即接入大氣壓）；真空測(cè)量時(shí)，則使用端口P2，同時(shí)相反的端口開(kāi)放（即接入大氣壓）。當(dāng)該裝置用于測(cè)量壓差時(shí)，兩個(gè)端口均要用到。當(dāng)端口P1的壓力高于端口P2的壓力時(shí)，壓力讀數(shù)為正，其值為兩端口壓力差。同時(shí)A/D轉(zhuǎn)換器的20腳將輸出其極性指示。端口與端口的連接須用夾子夾緊壓力管，如果夾具不可靠，則壓力管有可能會(huì)突然脫落。圖5.22測(cè)量?jī)x的連接方式6．校準(zhǔn)電路的校準(zhǔn)包括零點(diǎn)校準(zhǔn)（R16）和滿量程校準(zhǔn)（R6）兩個(gè)方面。校準(zhǔn)時(shí)，需要壓力可達(dá)100Pa的壓力源和精確的壓力表。由于傳感器的輸出電壓與電源電壓的大小密切相關(guān)，所以電路校準(zhǔn)必須使用標(biāo)準(zhǔn)15V電源。任何電源的變化都會(huì)引起校準(zhǔn)誤差。當(dāng)啟動(dòng)測(cè)量裝置后，在零壓力時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)R16使輸出顯示值為零。注意：當(dāng)R16調(diào)過(guò)零的任何一邊時(shí)，讀數(shù)都會(huì)偏離零。將傳感器接入壓力源。使用已知精度的壓力儀表，調(diào)節(jié)壓力源使其指向100Pa。調(diào)節(jié)R6