《高传感器》翻译(P).doc

目录
第五章热传感器4
基本概念4
热学被测量4
应用考虑4
热传感器的分类5
热电偶5
热电效应5






热敏二极管的集成电路12
热敏晶体管12
基本原理12
完整的装置13





(导)纤维的感应器14
表面超声波器件15
第六章磁电式传感器15




霍尔器件17




磁性薄膜20





声磁场微传感器22
(超导量子干涉器件)22
第七章生物化学微传感器24






金属氧化物气体传感器25
有机气体传感器27





(MOSFET)气体传感器28
离子选择性场效应晶体管29


载体催化气体传感器30
质量敏感化学微传感器31
基本原则31
QMB和压电SAW器件32


第五章 热传感器
基本概念

热传感器用来测量许多与热有关的量,例如温度,热通量和热容。温度是可能的最基本的变量并提供热能的测量或是加热一个物体。物体的温度同时也与其他热量有关。
物体中的热量Q(单位是焦耳)与其绝对温度(在K氏温度里)成正比。
Q= mcT ()
其中比例系数mc是热容量,m是质量,c是每单位质量的热容或特定的热容(单位是J/kg K),它是材料的基本性质。物体的特定热容是一个物体储存热能量的能力,类似于电容的容积是储存电能的。
两个不同温度的相邻物体和区域像一个流动的电压以至于热量可以从高温区流向低温区。比率是当电流经过一个区域时由温度梯度和区域的热容κ决定的。
公式为:
Q==-κA 或者,更通常的,-kA ()
其中A是区域通过热流时的截面积,并且是三级梯度向量算子。
物体的热阻RT被定义为测量当热流经过时,物体阻碍热流的能力。热阻与材料的导热性和物体的几何形状有关:
R=( )
其中L是物体的长度。因此,温度和热流量是基本变量,相当于电气系统中的电压V和电流i。热容和热阻被描述成系统的基本性质,类似于电容C和电阻R。,展示了热系统和电系统的相似之处,过去常用来辅助了解热系统反应模型和特性。
这里,热不等同于电气电感L,当然热系统的实际行为是非线性的,因为热容和热阻总体上取决于温度。然而,热系统或热传感器的一个线性模型通常能有其特点行为的好评价。举例来说,一个实际热时间常数的有效估计是从第一阶系统中物体短暂响应的简单模型中获得的,例如一个指数函数。
应用考虑
温度可能是最重要的过程参数,在1987年被卖的所有固体传感器中的40%都是热传感器。例如,温度在绝大多数化学反应过程中是很重要的,当化学反应的速率是遵循阿累尼斯关系根据温度呈现指数倍增长的。所以温度在许多过程中需要被测量,并且都是重要的参数,甚至以某种方式被控制或者补偿。许多材料加工工艺的范围从传统的钢和其他金属的烧铸到单晶硅的微加工都需要温度的测量。温度不仅被测量在植物,汽车(如发动机),家电应用(如电冰箱),医学(如人体温度)和环境(如大气温度)中。还用在非热传感器中的次要传感变量,例如气体传感器或机械风流量传感器。
温度传感器常用来补偿由成分或手段或一部分控制电路(如自动调温器)引起的温度变化所造成的误差。这样热