L06.传感器(基础电阻)整理完.ppt

自动检测技术及仪表,Test & Measurement Technology and Automatic Instrumentation,CISTBUCT 2011,第部分 基础知识,第二章 检测元件 与检测技术,传感技术基础原理 电阻型检测元件,M&T,AI 检测元件与检测技术,检测元件 检测元件的分类、命名和表示 传感技术 自然规律、基础效应,M&T,AI 检测元件与检测技术,检测元件 检测元件是指传感器中能直接感受（或响应）被 测量对象的部分。 在完成非电量到电量的变换时，并非所有的非电 量都能利用现有手段直接转换成电量，往往是将 被测量先变换为另一种易于变成电量的非电量， 然后再转换成电量。,M&T,AI 检测元件与检测技术,检测元件 检测元件是仪表、检测系统的关键，决定了可测参数、被测量的可测范围、测量准确度、仪表的使用条件等。 敏感性：对被测量的敏感性 适用范围：环境温度、压力、外加电源等 测量范围：被测量不超过敏感元件规定的测量范围 输出特性：输出与被测量之间有明确的单调关系 其它：价格、易复制性、安全性、易安装等,M&T,AI 检测元件与检测技术,检测元件 特性,M&T,AI 检测元件与检测技术,检测元件的分类 按输入量（被测对象）分类 按转换原理分类 按输出信号的形式分类 按输入和输出的特性分类 按能量转换的方式分类 按材料分类,M&T,AI 检测元件与检测技术,检测元件的分类 按输入量（被测对象）分类 物理量传感器、化学量传感器和生物量传感器 物理量传感器又可分为：温度传感器、压力传感器、 位移传感器、 等等。 这种分类方法给使用者提供了方便，容易根据被测 对象选择所需要的传感器。,M&T,AI 检测元件与检测技术,检测元件的分类 按转换原理分类 结构型传感器 利用机械构件（如金属膜片等）在动力场或电磁场的 作用下产生变形或位移，将外界被测参数转换成相应 的电阻、电感、电容等物理量，它是利用物理学运动 定律或电磁定律实现转换的。 物性型传感器 复合型传感器,M&T,AI 检测元件与检测技术,检测元件的分类 按转换原理分类 结构型传感器 物性型传感器 利用材料的固态物理特性及其各种物理、化学效应（即物质定律，如虎克定律、欧姆 定律等）来实现非电量转换的。 它是以半导体、电介质、铁电 体等作为敏感材料的固态器件。 复合型传感器,M&T,AI 检测元件与检测技术,检测元件的分类 按转换原理分类 结构型传感器 物性型传感器 复合型传感器 由结构型传感器和物性型传 感器组合而成的，兼有两者 的特征。例如，电阻式、电 感式、电容式、压电式、光 电式、热敏、气敏、湿敏、 磁敏传感器等等。,M&T,AI 检测元件与检测技术,检测元件的分类 按转换原理分类 结构型传感器 物性型传感器 复合型传感器 这种分类方法清楚地指明了传感器的原理，便于学习 和研究。,M&T,AI 检测元件与检测技术,检测元件的分类 按能量转换的方式分类 有源型和无源型 有源型：也称能量转换型或发电型，它把非电量直接 变成电压量、电流量、电荷量等，如磁电式、压电式、 光电池、热电偶等。 无源型：也称能量控制型、能量传输型或参数型，它 把非电量变成电抗（电阻、电容、电感）等，或将被 测电量传输至检测装置。,M&T,AI 检测元件与检测技术,检测元件的分类 按输出信号的形式分类 开关式、 模拟式和数字式 按输入和输出的特性分类 线性和非线性,M&T,AI 检测元件与检测技术,检测元件的分类 按材料分类 无机材料检测元件 半导体材料检测元件 陶瓷材料检测元件 高分子材料检测元件 纳米材料检测元件 智能材料检测元件,检测元件 无机材料检测元件,M&T,AI 检测元件与检测技术,M&T,AI 检测元件与检测技术,检测元件 半导体检测元件,M&T,AI 检测元件与检测技术,检测元件 半导体检测元件,M&T,AI 检测元件与检测技术,检测元件 陶瓷材料检测元件,M&T,AI 检测元件与检测技术,检测元件 陶瓷材料检测元件,M&T,AI 检测元件与检测技术,检测元件 高分子材料检测元件,M&T,AI 检测元件与检测技术,检测元件 高分子材料检测元件,M&T,AI 检测元件与检测技术,检测元件 高分子材料检测元件,M&T,AI 检测元件与检测技术,检测元件的分类 按材料分类 纳米材料检测元件 气敏材料,M&T,AI 检测元件与检测技术,检测元件 智能材料检测元件,M&T,AI 检测元件与检测技术,检测元件的分类 按材料分类 智能材料检测元件 记忆合金 压电材料,M&T,AI 检测元件与检测技术,检测元件的分类 按材料分类 智能材料检测元件 记忆合金 压电材料 光纤传感器 MEMS/MOEMS,M&T,AI 检测元件与检测技术,检测元件的命名 国标 GB7666 由“主题词四级修饰语”组成，即主题词传感器。 一级修饰语被测量， 包括修饰被测量的定语。 二级修饰语转换原理， 一般可后续以“式”字。 三级修饰语特征描述，指必须强调的传感器结构、性能、材料特征、敏感元件以及其它必要的性能特征，一般可后续以“型”字。 四级修饰语主要技术指标，如量程、精确度、灵敏度范围等。,M&T,AI 检测元件与检测技术,检测元件的命名 运用命名法时应注意 使用场合不同，修饰语的排序亦不同 在有关传感器的统计报表、图书检索及计算机文字 处理等场合，传感器名称应采用正序排列。 传感器一级修饰语二级修饰语三级修饰语 四级修饰语。 示例：“传感器、位移、应变计式、100 mm”,M&T,AI 检测元件与检测技术,检测元件的命名 运用命名法时应注意 使用场合不同，修饰语的排序亦不同 在技术文件、产品说明书、学术论文、教材、书刊 等的陈述句中，传感器名称应采用反序排列 四级修饰语三级修饰语二级修饰语一级修饰 语传感器 示例：“100mm应变计式位移传感器” “100160dB电容式声压传感器”,M&T,AI 检测元件与检测技术,检测元件的命名 运用命名法时应注意 使用场合不同，修饰语的排序亦不同 传感器（主称） 四级修饰语组成全称。 在实际运用中，可根据产品具体情况省略任何一级 修饰语。但国标规定，传感器作为商品出售时，第 一级修饰语不得省略。,M&T,AI 检测元件与检测技术,检测元件的表示 从电路角度考虑，敏感元件就是信号(或信息)源。 对于大多数传感器，它都可以用具有两端口或四端口特征的电气元件足够精确地进行描述。,M&T,AI 检测元件与检测技术,检测元件的表示 与传统的信息技术中常见的两端口或四端口元件相比，唯一的区别是敏感元件的特性依赖于物理的或化学的环境变量。,M&T,AI 检测元件与检测技术,传感技术基础 自然规律 守恒定律、场的定律、物质定律、统计法则 基础效应 热电效应、光磁电效应、磁效应、压电效应、应变 效应、电涡流效应、超导效应、集肤效应、多普勒 效应、物理现象等,M&T,AI 检测元件与检测技术,传感技术基础 自然规律 守恒定律 包括能量、动量、电荷量等守恒定律。 这些定律是分析、研制新型传感 器时必须严格遵守的基本法则。,M&T,AI 检测元件与检测技术,传感技术基础 自然规律 场的定律 动力场的运动定律、电磁场的感应定律等，其作 用与物体在空间的位置及分布状态有关。 一般可由物理方程给出，这些方程可作为许多传 感器工作的数学模型。例如，利用静电场制成的 电容式传感器，利用电磁感应定律可制成的电感 （自感或互感）式传感器等等。 利用场的定律制成，可统称为结构型传感器。,M&T,AI 检测元件与检测技术,传感技术基础 自然规律 物质定律 表示各种物质本身内在性质的定律（如虎克定律、 欧姆定律），通常以这种物质所固有的物理常数 加以描述，其大小决定着传感器的主要性能。 半导体物质法则：压阻、热阻、光阻、湿阻等效 应，可分别制成压敏、热敏、光敏、湿敏等传感 器件； 压电晶体物质法则：压电效应，可制成压电式传 感器等等。,M&T,AI 检测元件与检测技术,传感技术基础 自然规律 统计法则 将微观系统与宏观系统联系起来的物理法则，这 些法则常常与传感器的工作状态有关。,M&T,AI 检测元件与检测技术,传感技术基础 基础效应 热电效应 塞贝克效应：热电势（温度电），热电偶 珀尔帖效应：接触电势（温度电），半导体制冷 汤姆逊效应：温差电势（温差电） 热电子发射效应：热电子，红外成像,M&T,AI 检测元件与检测技术,传感技术基础 基础效应 光磁电效应 光电子发射效应：外光电效应 （光电），光电二极管、光 电倍增管及紫外线传感器等。 光