傳感器筆記完整版本

傳感器筆記第一章傳感器的基礎(chǔ)理論傳感器：能夠感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換電路組成。敏感元件：傳感器中能直接感受或響應(yīng)被測(cè)量的部分。轉(zhuǎn)換元件：傳感器中能將敏感元件感受或響應(yīng)的被測(cè)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的部分。調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路：將非適合電量進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成適合電量的部分。傳感器的功能：1）信息收集2）信號(hào)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換傳感器的特性：指?jìng)鞲衅鞯妮斎肓亢洼敵隽恐g的對(duì)應(yīng)關(guān)系。包括靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。靜態(tài)特性：輸入不隨時(shí)間的變化而變化的特性。衡量傳感器靜態(tài)特性的重要指標(biāo)有：線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性、零點(diǎn)漂移和溫度漂移。線性度：傳感器的輸出與輸入之間的線性程度。（線性誤差：用最小二乘法求線性誤差）靈敏度：傳感器在穩(wěn)態(tài)下的輸出變化量與引起此變化的輸入變化量之比，用S表示：遲滯：傳感器在正（輸入量增大）反（輸入量減?。┬谐唐陂g，其輸出-輸入特性曲線不重合的現(xiàn)象。重復(fù)性：指在同一工作條件下，輸入量按同一方向做全量程連續(xù)多次變化時(shí)，所得特性曲線不一致的程度。零點(diǎn)漂移：當(dāng)傳感器無輸入時(shí)，每隔一段時(shí)間對(duì)傳感器的輸出進(jìn)行讀數(shù)，其輸出偏離零值的情況。為最大零點(diǎn)偏差。溫度漂移：溫度變化時(shí)傳感器輸出值偏離程度。動(dòng)態(tài)特性：輸入隨時(shí)間變化時(shí)傳感器的響應(yīng)特性。0t<=0階躍響應(yīng)：當(dāng)給靜止的傳感器輸入一個(gè)單位階躍函數(shù)信號(hào)時(shí)，即：u(t)=其輸出特性稱為階躍響應(yīng)特性。1t>0其指標(biāo)包括：最大超調(diào)量、延遲時(shí)間、上升時(shí)間、峰值時(shí)間、響應(yīng)時(shí)間。頻率響應(yīng)：就是在初始條件為零時(shí)，輸出的傅里葉變換與輸入的傅里葉變換之比，是在“頻域”對(duì)系統(tǒng)傳遞信息特性的表述。第二章應(yīng)變式傳感器應(yīng)變式傳感器：由彈性元件、電阻應(yīng)變片及外殼等主要部件組成的用來進(jìn)行測(cè)量的裝置，其中電阻應(yīng)變片是應(yīng)變式傳感器的核心部件。金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)：金屬絲的電阻隨其所受機(jī)械變形（拉伸或壓縮）的大小而變化。當(dāng)金屬電阻絲受外力作用時(shí)，其金屬絲電阻的相對(duì)變化與金屬的應(yīng)變成正比關(guān)系。電阻應(yīng)變片組成：電阻絲（敏感元件）、基片、覆蓋層（定位和保護(hù)電阻絲的作用）和引出線（連接測(cè)量導(dǎo)線）。應(yīng)變式傳感器的分類：1）、按應(yīng)變片敏感柵所用的材料不同：金屬應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片。、按應(yīng)變片的工作溫度不同：低溫應(yīng)變片（低于-30℃）、常溫應(yīng)變片（-30℃~60℃）、高溫應(yīng)變片（300℃以上）。、按應(yīng)變片的用途不同：一般用途應(yīng)變片和特殊用特應(yīng)變片。幾種常用的應(yīng)變片：電阻絲式應(yīng)變片箔式應(yīng)變片優(yōu)點(diǎn)：可根據(jù)需要制成任意形狀的敏感柵；表面積大，散熱性能好，可以允許通過比較大的電流；蠕變小，壽命高；便于成批生產(chǎn)且生產(chǎn)效率比較高。薄膜應(yīng)變片半導(dǎo)體應(yīng)變片半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理是基于半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)，壓阻效應(yīng)是指對(duì)半導(dǎo)體施加應(yīng)力時(shí)，半導(dǎo)體的電阻率發(fā)生改變的現(xiàn)象。應(yīng)變片的主要參數(shù)：應(yīng)變片電阻值R2）靈敏度系數(shù)K3）橫向效應(yīng)4）線性度5）應(yīng)變極限零漂和蠕變7）最大工作電流8）絕緣電阻9）電阻應(yīng)變片的動(dòng)態(tài)特性應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償零漂：恒定溫度下，黏貼在試件上的應(yīng)變片，在不承受載荷的條件下，電阻隨時(shí)間變化的特性；蠕變：已黏貼的應(yīng)變片，在溫度保持恒定時(shí)，承受某一恒定的機(jī)械應(yīng)變并在長(zhǎng)時(shí)間的作用下，應(yīng)變片的指示應(yīng)變會(huì)隨時(shí)間而變化。應(yīng)變片的溫度誤差：由于測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度的改變而給測(cè)量帶來的附加誤差。產(chǎn)生應(yīng)變片溫度誤差的主要因素：敏感柵金屬絲店主本身隨溫度發(fā)生變化試件材料和電阻絲材料的線膨脹系數(shù)的影響電阻應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償方法：線路補(bǔ)償電橋補(bǔ)償法是最常用的且效果較好的線路補(bǔ)償法應(yīng)變片自補(bǔ)償1、選擇式自補(bǔ)償應(yīng)變片2、雙金屬敏感柵自補(bǔ)償應(yīng)變片單臂電橋；雙臂電橋：全橋：應(yīng)變式傳感器的主要部件是：電阻應(yīng)變片；電阻應(yīng)變片主要由四個(gè)部分組成：電阻絲、基片、覆蓋層和引出線。應(yīng)變式傳感器的工作原理是基于電阻應(yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)。金屬應(yīng)變片主要是：由于導(dǎo)體的長(zhǎng)度和半徑發(fā)生改變而引起電阻變化；而半導(dǎo)體應(yīng)變片是：由于其電阻率發(fā)生變化而引起電阻變化（即壓阻效應(yīng)），完全與金屬應(yīng)變效應(yīng)不同。全橋形式具有溫度自補(bǔ)償功能第三章電感式傳感器電感式傳感器：基于電磁感應(yīng)原理，利用磁路磁阻變化引起傳感器線圈（或繞組）的電感（自感或互感）變化來檢測(cè)非電量的一種機(jī)電轉(zhuǎn)換裝置。自感式電感傳感器的轉(zhuǎn)換電路：1、交流電橋式轉(zhuǎn)換電路2、變壓器式電橋電路3、諧振式轉(zhuǎn)換電路互感式電感傳感器本身是一個(gè)變壓器，一次繞組輸入交流電壓，二次繞組感應(yīng)輸出電信號(hào)，當(dāng)互感受外界影響變化時(shí)，其感應(yīng)電壓也隨之起相應(yīng)的變化，由于它的二次繞組接成差動(dòng)形式，故又稱差動(dòng)變壓器式電感傳感器?；ジ惺诫姼袀鞲衅鹘M成：一、二次繞組，鐵心，銜鐵三部分組成。電渦流式傳感器：利用金屬導(dǎo)體中的渦流與激勵(lì)磁場(chǎng)之間進(jìn)行電磁能量傳遞而實(shí)現(xiàn)的，因此也必須有一個(gè)交變磁場(chǎng)的激勵(lì)源。電渦流式傳感器的工作原理基于電渦流效應(yīng)。電感線圈產(chǎn)生的磁力線經(jīng)過金屬導(dǎo)體時(shí)，金屬導(dǎo)體就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流的流線呈閉合回線，類似水渦形狀，故稱之為電渦流，這種現(xiàn)象稱為電渦流效應(yīng)。影響電渦流式傳感器靈敏度的因素：1）被測(cè)體材料對(duì)測(cè)量的影響2）被測(cè)體大小和形狀對(duì)測(cè)量的影響3）傳感器形狀和大小對(duì)傳感器靈敏度的影響用于電渦流式傳感器的轉(zhuǎn)換電路：1）調(diào)頻式電路2）調(diào)幅式電路電渦流傳感器的應(yīng)用：位移測(cè)量振幅測(cè)量轉(zhuǎn)速測(cè)量電渦流探傷電感式傳感器主要有自感式、互感式、渦流式三種形式。自感式電感傳感器：是將非電量轉(zhuǎn)換成自感系數(shù)變化的傳感器，主要有變間隙式、變面積式和螺旋管式三種。其主要用于位移測(cè)量，優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單可靠、輸出功率大?；ジ惺絺鞲衅魇前褱y(cè)量變化轉(zhuǎn)換成繞組的互感變化來進(jìn)行檢測(cè)的，它也有變間隙式、變面積式和螺旋管式三種形式。主要用于加速度測(cè)量和液位測(cè)量。電渦流式傳感器：基于電渦流效應(yīng)，除了有變間隙式、變面積式和螺旋式三種形式外，還有低頻透射式和高頻反射式。主要用于位移、厚度、轉(zhuǎn)速、振動(dòng)、溫度等多參數(shù)的測(cè)量。電容式傳感器電容式傳感器是某些非電量的變化通過一個(gè)可變電容器轉(zhuǎn)換成電容變化的裝置。電容式傳感器：一個(gè)具有可變參數(shù)的電容器，組成：由絕緣介質(zhì)分開的兩個(gè)平行金屬板組成。電容（不考慮邊緣效應(yīng)）電容式傳感器類型（根據(jù)工作原理）：變極距型、變面積型和變介質(zhì)型。變極距型電容式傳感器初始電容靈敏度要提高靈敏度，應(yīng)減小起始間隙，但非線性誤差卻隨著的減小而增大。同時(shí)過小，容易引起電容器擊穿或短路。為此，極板間距可采用高介電常數(shù)的材料（云母。塑料膜等）作為介質(zhì)。差動(dòng)電容式傳感器的靈敏度變面積型電容式傳感器：1、線位移式變面積型2、角位移式變面積型變介質(zhì)型電容式傳感：兩電容極板之間的介質(zhì)變化引起電容變化。常見的有兩種情況：一、兩電容極板之間只有一種介質(zhì)，介質(zhì)的介電常數(shù)隨被測(cè)非電量（溫度、濕度）的變化而變化（如：電容式溫度傳感器和電容式濕度傳感器）。二、兩電容極板之間有兩種介質(zhì)，兩介質(zhì)的位置或厚度變化而引起電容的變化（如：電容式位移傳感器、電容式厚度傳感器、電容式物（液）位傳感器）。電容轉(zhuǎn)換電路有：調(diào)頻轉(zhuǎn)換電路、運(yùn)算放大器式電路、二極管雙T型交流電橋、脈沖寬度調(diào)制電路等。調(diào)頻電容式傳感器轉(zhuǎn)換電路：具有較高靈敏度，可以測(cè)至0.01um級(jí)位移變化量。電容式傳感器的應(yīng)用：1）電容式壓力傳感器2）差動(dòng)式電容測(cè)厚傳感器3）電容式料位傳感器4）電容式位移傳感器測(cè)距電路第五章電壓式傳感器壓電式傳感器是有源傳感器。壓電式傳感器的工作原理是基于某些介質(zhì)材料的壓電效應(yīng)。壓電效應(yīng)：指當(dāng)沿著一定方向?qū)δ承╇娊橘|(zhì)施力而使它變形時(shí)，在它的兩個(gè)表面上便產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷現(xiàn)象。壓電材料：壓電陶瓷、壓電晶體、還有新型材料壓電半導(dǎo)體材料壓電式傳感器：內(nèi)阻抗高，輸出能量小，因此其轉(zhuǎn)換電路通常需要接入一個(gè)高輸入阻抗的前置放大器，其作用為：一、把它的高輸出阻抗變換為低輸出阻抗；二、放大傳感器輸出的微弱信號(hào)。（前置放大器的形式有兩種：電壓放大器和電荷放大器）橫向壓電效應(yīng)：這種沿Y軸施加力，而在垂直于X軸的晶體表面上產(chǎn)生電荷的現(xiàn)象?？v向壓電效應(yīng)：這種沿X軸施加力，而在垂直于X軸的晶體表面上產(chǎn)生電荷的現(xiàn)象。沿Z軸方向施加力，石英晶體不會(huì)產(chǎn)生壓電效應(yīng)。壓電材料：1）壓電晶體（石英、電氣石、磷酸銨、硫酸鋰等）石英晶體的突出優(yōu)點(diǎn)是：性能非常穩(wěn)定；缺點(diǎn)是壓電常數(shù)小2）壓電陶瓷壓電陶瓷的特點(diǎn)是：壓電常數(shù)打，靈敏度高；制造工藝成熟，可通過合理配方和摻雜等人工控制方法來達(dá)到所要求的性能；成形工藝性好，成本低廉，利于廣泛應(yīng)用。3）新型壓電材料1、壓電半導(dǎo)體材料2、有機(jī)高分子壓電材料。第六章磁電式傳感器磁電式傳感器又稱感應(yīng)式傳感器或電動(dòng)式傳感器，它是利用磁電感應(yīng)原理將運(yùn)動(dòng)速度轉(zhuǎn)換成感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)輸出的傳感器。它是直接從被測(cè)物體吸取機(jī)械能量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，是一種有源傳感器。磁電式傳感器：如磁電感應(yīng)式、霍爾式傳感器、磁敏電阻、磁敏二極管、磁敏晶體管等。磁電感應(yīng)式傳感器：是利用導(dǎo)體和磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的原理而制作的。該傳感器可用于轉(zhuǎn)速測(cè)量和轉(zhuǎn)矩測(cè)量等。磁電感應(yīng)式傳感器的結(jié)構(gòu)：磁路系統(tǒng)、線圈、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)通常使用的磁電式傳感器有：恒磁通式和變磁通式磁電感應(yīng)式傳感器的基本特性：1）非線性誤差2）溫度誤差磁電感應(yīng)式傳感器產(chǎn)生非線性誤差的主要原因：由于傳感器線圈內(nèi)有電流I流過時(shí)，將產(chǎn)生一定的交變磁通，此交變磁通疊加在永久磁鐵所產(chǎn)生的工作磁通上，使恒定的氣隙磁通變化。當(dāng)傳感器線圈相對(duì)于永久磁鐵磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)速度增大時(shí)，將產(chǎn)生較大的感生電動(dòng)勢(shì)E和較大的電流I，由此而產(chǎn)生的附加磁場(chǎng)方向與原工作磁場(chǎng)方向相反，減弱了工作磁場(chǎng)的作用，從而使得傳感器的靈敏度隨著被測(cè)速度的增大而降低。霍爾傳感器的工作原理：基于霍爾元件的霍爾效應(yīng)。霍爾效應(yīng)：就是把一塊金屬半導(dǎo)體薄片垂直放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中，沿著垂直于磁場(chǎng)方向通一電流，那么就會(huì)在薄片的另一對(duì)側(cè)面間產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象?；魻栐趯?shí)際應(yīng)用時(shí)，存在多種因素影響其測(cè)量精度，造成測(cè)量誤差的主要原因有兩類：半導(dǎo)體固有特性及半導(dǎo)體制造工藝的缺陷。其主要表現(xiàn)在溫度誤差和零位誤差。溫度誤差及其補(bǔ)償：a、采用恒流源供電和輸入回路并聯(lián)電阻b、選取合適的負(fù)載電阻c、采用恒壓源和輸入回路串聯(lián)電阻d、采用溫度補(bǔ)償元件零位誤差主要由于不等位電動(dòng)勢(shì)引起的。產(chǎn)生的原因：一、是由于制造工藝不可能保證兩個(gè)霍爾電極絕對(duì)對(duì)稱地焊在霍爾片的兩側(cè)，致使兩電極電不能完全位于同一等位面上；此外霍爾片電阻率不均勻或片厚薄不均勻或控制電流極接觸不良將使等位面歪斜，致使兩霍爾電極不在同一等位面上而產(chǎn)生不等為電動(dòng)勢(shì)。磁敏電阻的工作原理：基于磁阻效應(yīng)。磁敏二極管利用磁阻效應(yīng)進(jìn)行磁電轉(zhuǎn)換。這些傳感器輸出功率較大，性能穩(wěn)定。磁敏電阻的工作原理：基于磁阻效應(yīng)。將一載流體置于外磁場(chǎng)中，除了產(chǎn)生霍爾效應(yīng)外，其電阻也會(huì)隨磁場(chǎng)而變化，這種現(xiàn)象稱為磁阻效應(yīng)。磁敏電阻有：?jiǎn)尉?、薄膜型和共晶型。磁敏電阻的主要特性：磁電特性，溫度特性（受溫度影響極大），頻率特性（工作頻率一般在1~10MHz）。磁敏電阻的應(yīng)用：位移測(cè)量、無觸點(diǎn)開關(guān)、轉(zhuǎn)速測(cè)量、計(jì)數(shù)器等電路中。磁敏二極管:利用磁阻效應(yīng)進(jìn)行磁電轉(zhuǎn)換的。磁敏二極管的基本特性：1）磁電特性在給定條件下，磁敏二極管輸出的電壓變化與外加磁場(chǎng)的關(guān)系稱為磁敏二極管的磁電特性。（單只使用和互補(bǔ)使用兩種方式）2）伏安特性3）溫度特性常用的溫度補(bǔ)償電路有互補(bǔ)式、熱名電阻溫度補(bǔ)償電路等。磁敏晶體管的基本特性：1）磁電特性2）福安特性3）溫度特性第七章光電式傳感器光電式傳感器：利用光電器件把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置。光電式傳感器的工作原理：先將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換為光量的變化，然后通過光電器件再把光量的變化轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電量變化，從而實(shí)現(xiàn)非電量的測(cè)量。光電器件：光電式傳感器中能夠?qū)⒐庑盘?hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出的器件。外光電效應(yīng)（光電發(fā)射效應(yīng)）：在光照射下，電子逸出物體表面向外發(fā)射的現(xiàn)象。功函數(shù)：一個(gè)電子從金屬或半導(dǎo)體表面逸出時(shí)客服表面勢(shì)壘所需作的功。紅限頻率：能使光電元件產(chǎn)生光電子發(fā)射的光的最低頻率。內(nèi)光電效應(yīng)：通過入射光子引起物質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生光生載流子，這些光生載流子引起物質(zhì)電學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化的現(xiàn)象。（分類：光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)）光電導(dǎo)效應(yīng)：絕大多數(shù)的高阻率半導(dǎo)體，受光照射吸收光子能量后，產(chǎn)生電阻率降低而易于導(dǎo)電的現(xiàn)象。光生伏特效應(yīng)：光照射引起PN結(jié)兩端產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。基于外光電效應(yīng)原理工作的光電式傳感器有：光電管和光電倍增管光電管基本特性：1）伏安特性2）光照特性3）光譜特性光電倍增管的基本特性：1）伏安特性2）光照特性3）光譜特性基于內(nèi)光電效應(yīng)的光電式傳感器：光敏電阻光敏二極管光敏晶體管光電池光敏電阻的基本特性：1）伏安特性2）光照特性3）光譜特性4）響應(yīng)時(shí)間5）溫度特性實(shí)際光敏電阻的暗電阻值一般在兆歐級(jí)，亮點(diǎn)阻在幾千歐以下。光敏二極管和光敏晶體管的基本特性：1）伏安特性2）光照特性3）光譜特性4）溫度特性光電池的基本特性：1）伏安特性2）光照特性3）光譜特性4）頻率特性5）溫度特性溫度對(duì)光電池的工作有很大影響，所以最好采取溫度補(bǔ)償措施。光電池的頻率特性就是反應(yīng)光的交變頻率和光電池輸出電流的關(guān)系。光電流的短路電流：反應(yīng)負(fù)載電阻相對(duì)于光電池內(nèi)阻很小時(shí)的光電流。其他光電器件：光電耦合器、光電開關(guān)、電荷耦合器件、光電式傳感器的應(yīng)用：火焰探測(cè)報(bào)警器光電轉(zhuǎn)速計(jì)光電式緯線探測(cè)器煙塵濁度連續(xù)檢測(cè)儀燃?xì)鉄崴髦械拿}沖點(diǎn)火控制器條形碼掃描筆紅外線：位于可見光中紅色光以外的光線。紅外線分成四個(gè)區(qū)：近紅外區(qū)、中紅外區(qū)、遠(yuǎn)紅外區(qū)和極遠(yuǎn)紅外區(qū)。紅外線的熱效應(yīng)：指物體的溫度越高，輻射出來的紅外線越多，紅外輻射的能量就越強(qiáng)。波長(zhǎng)為2~2.6um、3~5um、8~14um的三個(gè)波段紅外線，被大氣很少吸收，所以稱這三個(gè)波段為“大氣窗口”，使用與遙感技術(shù)。熱釋電效應(yīng)：是指出于熱變化而引起在某些晶體及高分子薄膜兩側(cè)產(chǎn)生電極化的現(xiàn)象。濾光片的作用：是對(duì)太陽光、熒光燈光等波長(zhǎng)較短（<5um）的光具有高反射性，而對(duì)波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅外線光（>6um）具有良好的透射性。紅外線傳感器的主要特性：靈敏度為紅外線傳感器的輸出電壓；P為照射到紅外線傳感器單位面積上的紅外輻射功率；為紅外線傳感器的紅外光敏器件受光面積。噪聲等效功率NEP為紅外線傳感器輸出的噪聲電平；NEP值越小，紅外線傳感器的光敏器件越靈敏。檢測(cè)度D檢測(cè)度是靈敏度與噪聲輸出電平之比紅外線傳感器的應(yīng)用：紅外雷達(dá)2）紅外溫度計(jì)3）紅外檢測(cè)器4）紅外線警戒報(bào)警器5）紅外自動(dòng)干手器光纖傳感器優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，不收電磁波干擾，傳輸頻帶寬，絕緣性能好，耐水抗腐蝕性好，體積小，柔軟等，可用于位移、速度、加速度、液位、壓力、流量、振動(dòng)、水聲、溫度、電壓、電流、磁場(chǎng)、核輻射等方面的測(cè)量。光纖傳感器：利用光纖將待測(cè)量在光纖內(nèi)傳輸?shù)墓獠▍⒘窟M(jìn)行調(diào)制，并對(duì)被調(diào)制過的光信號(hào)進(jìn)行解調(diào)檢測(cè)，從而獲得待測(cè)量值的一種裝置。光纖傳感器的基礎(chǔ)是：光纖的傳光原理和光的調(diào)制解調(diào)技術(shù)。光纖傳感器的調(diào)制形式主要由：強(qiáng)度調(diào)制、偏振調(diào)制、頻率調(diào)制、波長(zhǎng)調(diào)制和相位調(diào)制。強(qiáng)度調(diào)制利用被測(cè)對(duì)象的變化引起敏感元件的折射率、吸收和反射等參數(shù)的變化導(dǎo)致光強(qiáng)度發(fā)生變化來實(shí)現(xiàn)敏感測(cè)量的。偏振調(diào)制利用光偏振態(tài)的變化來傳遞被測(cè)對(duì)象的信息。a)普克爾效應(yīng)當(dāng)壓電晶體受光照射并在其正交方向上加以高壓，晶體將呈現(xiàn)折射現(xiàn)象。b)法拉第磁光效應(yīng)平面偏振光通過帶磁性的物體時(shí)，其偏振光面將發(fā)生偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。c)光彈效應(yīng)在垂直于光波傳播方向施加壓力，材料將會(huì)產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象，其強(qiáng)弱正比于應(yīng)力。頻率調(diào)制利用單色光射到被測(cè)物體上散射的光的頻率發(fā)生變化來進(jìn)行檢測(cè)的。相位調(diào)制利用被測(cè)對(duì)象對(duì)敏感元件的作用，使敏感元件的折射率或傳播常數(shù)發(fā)生變化，而導(dǎo)致光的相位變化，使兩束單色光所產(chǎn)生的干涉條紋發(fā)生變化，通過檢測(cè)干涉條紋的變化量來確定光的相位變化量，從而得到被測(cè)對(duì)象的信息。波長(zhǎng)調(diào)制利用被測(cè)量改變光纖中光的波長(zhǎng)，再通過檢測(cè)光波長(zhǎng)的變化來測(cè)量各種被測(cè)量。光纖傳感器組成：光發(fā)送器、敏感元件、光接收器、信號(hào)處理系統(tǒng)以及光纖。光纖傳感器的類型：一、功能型傳感器二、非功能型傳感器功能型傳感器：利用光纖本身特性，把光纖作為敏感元件，所以又稱傳感型光纖傳感器。非功能型光纖傳感器：利用其他敏感元件感受被測(cè)量的變化，光纖僅作為光的傳輸介質(zhì)，所以傳輸來自遠(yuǎn)處或難以接近場(chǎng)所的光信號(hào)。光纖傳感器的應(yīng)用：1）測(cè)量壓力或溫度的相位調(diào)制型光纖傳感器2）調(diào)制強(qiáng)度的光線微彎傳感器3）光纖溫度傳感器光柵傳感器：利用莫爾條紋原理制成的，它主要用于線位移和角位移的測(cè)量。莫爾條紋：是把光柵常數(shù)相等的主光柵和指示光柵相對(duì)疊合在一起，并使兩者柵線之間保持很小的夾角，由于擋光效應(yīng)或光的衍射，這時(shí)在與光柵線紋大致垂直的方向上出現(xiàn)明暗相間的條紋，這種明暗相間的條紋就是莫爾條紋。橫向莫爾條紋（亮帶與暗帶）之間的距離為：氣敏與濕敏傳感器氣敏傳感器：用來測(cè)量氣體的類別、體積分?jǐn)?shù)和成分的傳感器。氣敏傳感器通常用來檢測(cè)一氧化碳、二氧化碳、氧氣、甲烷等氣態(tài)物質(zhì)。它由“識(shí)別”與“放大”兩部分組成，其中對(duì)被測(cè)氣體的識(shí)別是氣敏傳感器的關(guān)鍵。任何一個(gè)完美的氣敏傳感器都應(yīng)該滿足下列條件：能選擇性地檢測(cè)某種單一氣體，而對(duì)共存的其他氣體不響應(yīng)對(duì)被測(cè)氣體應(yīng)具有高的靈敏度，能檢測(cè)規(guī)定范圍以內(nèi)的氣體的體積分?jǐn)?shù)信號(hào)響應(yīng)速度快，再現(xiàn)性高長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性好制造成本和使用價(jià)格低廉維護(hù)方便電阻型半導(dǎo)體氣敏傳感器：是利用氣體在半導(dǎo)體表面的氧化和還原反應(yīng)導(dǎo)致敏感元件阻值變化而制成的。非電阻型氣敏器件也是半導(dǎo)體氣敏傳感器之一。它是利用MOS二極管的電容——電壓特性的變化以及MOS場(chǎng)效應(yīng)管的閥值電壓的變化等物性而制成的氣敏元件。電阻型半導(dǎo)體氣敏傳感器N材料主要有：SnO2，ZnO，TiO等；P型材料有MnO2,CrO3等。其典型結(jié)構(gòu)通常由氣體敏感元件、加熱器、封裝3部分組成。氣敏元件是氣敏傳感器的核心，有三種結(jié)構(gòu)類型：燒結(jié)體型、薄膜型和厚膜型。加熱方式：直熱式和旁熱式兩種。直熱式氣敏傳感器：優(yōu)點(diǎn)：制造工藝簡(jiǎn)單、成本低、功耗小，可以在高電壓回路中使用。缺點(diǎn)：熱容量小、易受環(huán)境氣流影響，測(cè)量回路和加熱回路間沒有隔離而相互影響。旁熱式氣敏傳感器：優(yōu)點(diǎn)：客服了直熱式結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，使測(cè)量極和加熱極分離，而且加熱絲不與氣敏材料接觸，避免了測(cè)量回路和加熱回路的相互影響；器件熱容量打，降低了環(huán)境溫度對(duì)器件加熱溫度的影響，所以這類結(jié)構(gòu)器件的熱穩(wěn)定性、可靠性比直熱式好。二極管整流作用：在金屬半導(dǎo)體二極管中附加正偏壓時(shí)，從半導(dǎo)體劉翔金屬的電子流將增加；如果附加負(fù)偏壓，從金屬流向半導(dǎo)體的電子流幾乎沒有變化的現(xiàn)象。氣敏傳感器的應(yīng)用：家用煤氣、液化石油氣泄露報(bào)警器酒精及煙霧報(bào)警器廚房自動(dòng)排油煙機(jī)氣體分析儀：熱導(dǎo)式氣體分析儀光學(xué)吸收式氣體分析儀：紅外線氣體分析儀光電比色計(jì)濕敏傳感器的主要參數(shù)：溫度量程2）感濕特性曲線3）響應(yīng)時(shí)間4）濕度溫度系數(shù)5）濕滯回線和濕滯回差熱電式傳感器熱電偶：將溫度量轉(zhuǎn)換為電動(dòng)勢(shì)大小的熱電式傳感器。熱電偶的測(cè)溫原理是基于熱點(diǎn)效應(yīng)。熱電效應(yīng)：在兩種不同的導(dǎo)體A和B組成的閉合回路中，如果兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫度不同，則回路中產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢(shì)，通常稱這種電動(dòng)勢(shì)為熱電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象就是熱點(diǎn)效應(yīng)。熱電偶產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)由接觸電動(dòng)勢(shì)和溫差電動(dòng)勢(shì)兩部分組成。熱電式傳感器：是將溫度變化轉(zhuǎn)化為電量變化的裝置，常用的電熱式傳感器主要有：熱電偶、熱電阻、熱敏原件。接觸電動(dòng)勢(shì)：由于兩種不同導(dǎo)體的自由電子密度不同而在接觸處形成的電動(dòng)勢(shì)。溫差電動(dòng)勢(shì)：在同一導(dǎo)體的兩端因其溫度不同而產(chǎn)生的一種熱電動(dòng)勢(shì)?！緹犭妱?dòng)勢(shì)的幾個(gè)注意問題】：熱電偶必須采用兩種不同材料作為電極，否則無論熱電偶兩端溫度如何，熱電偶回路總熱電動(dòng)勢(shì)為零。盡管采用兩種不同的金屬，若熱電偶兩節(jié)點(diǎn)溫度相等，回路總電動(dòng)勢(shì)為零。熱電偶AB的熱電動(dòng)勢(shì)只與結(jié)點(diǎn)溫度有關(guān)，與材料A、B的中間各處溫度無關(guān)。熱電偶傳感器：將溫度變化轉(zhuǎn)化為熱電動(dòng)勢(shì)變化。熱電偶的基本定律：中間溫度定律熱電偶AB的熱電動(dòng)勢(shì)僅取決于熱電偶的材料和兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫度，而與溫度沿?zé)犭姌O的分布以及熱電極的尺寸和形狀無關(guān)。中間導(dǎo)體定律在熱電偶回路中接入中間導(dǎo)體，只要中間導(dǎo)體兩端的溫度相同，就不會(huì)影響回路的總熱電動(dòng)勢(shì)。若在回路中接入多種導(dǎo)體，只要每種導(dǎo)體兩端溫度相同，也可以得到同樣的結(jié)論。標(biāo)準(zhǔn)電極定律當(dāng)熱電偶回路的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)溫度為T、T0時(shí)，用導(dǎo)體AB組成熱電偶的電動(dòng)勢(shì)等于熱電偶AC和熱電偶CB的熱電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和。熱電偶的結(jié)構(gòu)形式有：普通型熱電偶、鎧裝熱電偶和薄膜熱電偶。熱電偶冷端溫度補(bǔ)償：熱電偶電動(dòng)勢(shì)的大小不僅與測(cè)量端的溫度有關(guān)，而且與冷端的溫度有關(guān)。導(dǎo)線補(bǔ)償法2）計(jì)算法3）電橋補(bǔ)償法4）冰浴法5）軟件處理法熱電阻：利用物質(zhì)的電阻率隨溫度變化的特性制成的電阻式測(cè)溫系統(tǒng)，主要用于對(duì)溫度和與溫度有關(guān)的參量進(jìn)行檢測(cè)。熱電阻傳感器：將溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻變化。熱電阻分類：金屬熱電阻（熱電阻）和半導(dǎo)體熱電阻（熱敏電阻）。熱電阻效應(yīng)：物質(zhì)的電阻率隨溫度變化而變化的物理現(xiàn)象。常用的熱電阻：鉑熱電阻、銅熱電阻、鎳熱電阻。鉑熱電阻為100℃的電阻值；為0℃的電阻值。銅熱電阻銅熱電阻的溫度系數(shù)比鉑大價(jià)格低。缺點(diǎn)是電阻率小。傳感器的測(cè)量電路：電橋，自動(dòng)電橋（三相四線制）熱敏電阻：用以一種半導(dǎo)體材料制成的敏感元件，其特點(diǎn)是電阻隨溫度變化而顯著變化，能直接將溫度的變化轉(zhuǎn)換為能量的