第1章 传感器概述.ppt

传感器原理及工程应用第1 章传感器检测技术概论 1 JIANG HAN UNI JIANG HAN UNI JIANG HAN UNI 第1 章传感器检测技术概论本章要求: ?传感器的组成及分类?传感器的静态特性:线性度、灵敏度、迟滞、重复性和漂移。?传感器的动态特性:时间常数τ对一阶传感器动态性能的影响,固有频率ωn和阻尼比ξ对二阶传感器动态性能的影响; 2 JIANG HAN UNI JIANG HAN UNI JIANG HAN UNI 第1 章传感器检测技术概论 传感器的基本概论 传感器的基本特征 传感器的技术性能指标及改善途径 3 JIANG HAN UNI JIANG HAN UNI JIANG HAN UNI 传感器的定义及组成?传感器定义:感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置?传感器输出信号:通常是电量,它便于传输、转换、处理、显示等。电量有很多形式,如电压、电流、电容、电阻等,输出信号的形式由传感器的原理确定。 4 JIANG HAN UNI JIANG HAN UNI JIANG HAN UNI 传感器的定义及组成传感器组成: 敏感元件+转换元件?敏感元件:是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分?转换元件:是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分?传感器输出信号一般都很微弱,需要有信号调理与转换电路敏感元件转换元件信号调理转换电路辅助电源被测量 5 JIANG HAN UNI JIANG HAN UNI JIANG HAN UNI (5)传感器的基础效应传感器利用了诸多的效应(物理效应、化学效应和生物效应)将被测量变换成电量。检测对象类型所利用的效应输出信号传感器或敏感元件举例主要材料光量子型光导效应电阻光敏电阻可见光: CdS ,CdSe , α-Si:H 红外: PbS ,InSb 光生伏特效应电流、电压光敏二极管、光敏三极管、光电池 Si,Ge,InSb( 红外) 肖特基光敏二极管 Pt-Si 光电子发射效应电流光电管,光电倍增管 Ag-O-Cs,Cs-Sb 约瑟夫逊效应电压红外传感器超导体热型热释电效应电荷红外传感器,红外摄像管 BaTiO 36 JIANG HAN UNI JIANG HAN UNI JIANG HAN UNI (5)传感器的基础效应机械量电阻式电阻应变效应电阻金属应变片康铜,卡玛合金压阻效应半导体应变片 Si,Ge,GaP ,InSb 压电式压电效应电压压电元件石英,压电陶瓷,PVDF 正、逆压电效应频率声表面波传感器石英, ZnO+Si 压磁式磁致伸缩效应, 压磁效应感抗, 电压压磁元件;力、扭矩、转矩传感器硅钢片,铁氧体,坡莫合金磁电式霍耳效应电压霍耳元件;力、压力、位移传感器 Si,Ge,GaAs ,InAs 光电式光电效应电流电压各种光电器件;位移、振动、转速传感器 Si,CdS 等,参见光电式传感器光弹性效应折射率压力、振动传感器温度热电式塞贝克效应电压热电偶 Pt-PtRh 10,NiCr-NiCu , Fe-NiCu 约瑟夫逊效应噪声电压绝对温度计超导体热释电效应电荷驻极体温敏元件 PbTiO 3,PVF2,TGS,LiTaO 3 压电式正、逆压电效应电压频率声表面波温度传感器石英热型热磁效应电场 Nernst 红外探测器热敏铁氧体,磁钢 7 JIANG HAN UNI JIANG HAN UNI JIANG HAN UNI (5)传感器的基础效应磁磁电式霍耳效应电压霍耳元件 Si, ,InAs 霍耳 IC,MOS 霍耳 ICSi 磁阻效应电阻磁阻元件 Ni-Co 合金, InSb , lnAs ; 电流 PIN 二极管,磁敏晶体管 Ge 约瑟夫逊效应噪声电压超导量子干涉器件(SQUID) Pb,Sn,Nb-Ti 光电式磁光法拉第效应偏振光面偏转光纤传感器 YAG ,EuO,MnBi 磁光克尔效应 MnBi 放射线光电式放射性效应光强电流光纤射线传感器加钛石英量子型 PN结光生伏特效应电脉冲射线敏二极管, PIN 二极管 Si,Ge,渗 Li的Ge,Si 肖特基效应电流肖特基二极管 Au-Si 湿度电阻型吸附效应电阻,电导率金属氧化物湿敏传感器 LiCl ,MgCr 2O 4-TiO 2, 电容型吸附效应电容,电压有机,高分子湿敏传感器醋酸丁酸,聚苯乙烯、聚酰亚*** 8 JIANG HAN UNI JIANG HAN UNI JIANG HAN UNI 传感器的分类传感器的分类方法: ?按照工作机理: 物理效应、化学效应、生物效应?按照构成原理:结构型、物性型?按照能量转换: 能量转