其他新型传感器

1、长沙高新区 生物机电模块八 其他新型传感器 生物机电 湿度传感器湿度传感器生物机电湿度传感器依据使用材料分类：湿度传感器依据使用材料分类： 电解质型电解质型：以氯化锂为例，它在绝缘基板上制作一对：以氯化锂为例，它在绝缘基板上制作一对电极，涂上氯化锂盐胶膜。氯化锂极易潮解，并产生电极，涂上氯化锂盐胶膜。氯化锂极易潮解，并产生离子导电，随湿度升高而电阻减小。离子导电，随湿度升高而电阻减小。 陶瓷型陶瓷型：一般以金属氧化物为原料，通过陶瓷工艺，：一般以金属氧化物为原料，通过陶瓷工艺，制成一种多孔陶瓷。利用多孔陶瓷的阻值对空气中水制成一种多孔陶瓷。利用多孔陶瓷的阻值对空气中水蒸气的敏感特性而制成。蒸气

2、的敏感特性而制成。 高分子型高分子型：先在玻璃等绝缘基板上蒸发梳状电极：先在玻璃等绝缘基板上蒸发梳状电极,通通过浸渍或涂覆过浸渍或涂覆,使其在基板上附着一层有机高分子感使其在基板上附着一层有机高分子感湿膜。有机高分子的材料种类也很多湿膜。有机高分子的材料种类也很多,工作原理也各工作原理也各不相同。不相同。 单晶半导体型单晶半导体型：所用材料主要是硅单晶，利用半导体：所用材料主要是硅单晶，利用半导体工艺制成。制成二极管湿敏器件和工艺制成。制成二极管湿敏器件和MOSFET湿度敏湿度敏感器件等。其特点是易于和半导体电路集成在一起。感器件等。其特点是易于和半导体电路集成在一起。生物机电二、湿度传感器的

3、主要参数二、湿度传感器的主要参数 1、湿度量程、湿度量程指湿度传感器技术规范中所规定的感湿范围。全湿度指湿度传感器技术规范中所规定的感湿范围。全湿度范围用相对湿度范围用相对湿度(0100)RH表示，它是湿度传感器表示，它是湿度传感器工作性能的一项重要指标。工作性能的一项重要指标。 2、感湿特征量、感湿特征量相对湿度特性相对湿度特性 每种湿度传感器都有其感湿特征量，如电阻、电容等，每种湿度传感器都有其感湿特征量，如电阻、电容等，通常用电阻比较多。以电阻为例，在规定的工作湿度通常用电阻比较多。以电阻为例，在规定的工作湿度范围内，湿度传感器的电阻值随环境湿度变化的关系范围内，湿度传感器的电阻值随环境

4、湿度变化的关系特性曲线，简称特性曲线，简称阻湿特性阻湿特性。有的湿度传感器的电阻值。有的湿度传感器的电阻值随湿度的增加而增大，这种为随湿度的增加而增大，这种为正特性湿敏电阻器正特性湿敏电阻器，如，如Fe3O4湿敏电阻器。有的阻值随着湿度的增加而减小，湿敏电阻器。有的阻值随着湿度的增加而减小，这种为这种为负特性湿敏电阻器负特性湿敏电阻器，如，如TiO2SnO2陶瓷湿敏电陶瓷湿敏电阻器。对于这种湿敏电阻器，低湿时阻值不能太高，阻器。对于这种湿敏电阻器，低湿时阻值不能太高，否则不利于和测量系统或控制仪表相连接。否则不利于和测量系统或控制仪表相连接。生物机电3 3、感湿灵敏度、感湿灵敏度简称灵敏度，又

5、叫湿度系数。其定义是在某一简称灵敏度，又叫湿度系数。其定义是在某一相对湿度范围内，相对湿度改变相对湿度范围内，相对湿度改变1 1RHRH时，湿时，湿度传感器电参量的变化值或百分率。度传感器电参量的变化值或百分率。 各种不同的湿度传感器，对灵敏度的要求各种不同的湿度传感器，对灵敏度的要求各不相同，对于低湿型或高湿型的湿度传感器，各不相同，对于低湿型或高湿型的湿度传感器，它们的量程较窄，要求灵敏度要很高。但对于它们的量程较窄，要求灵敏度要很高。但对于全湿型湿度传感器，并非灵敏度越大越好，因全湿型湿度传感器，并非灵敏度越大越好，因为电阻值的动态范围很宽，给配制二次仪表带为电阻值的动态范围很宽，给配制

6、二次仪表带来不利，所以灵敏度的大小要适当。来不利，所以灵敏度的大小要适当。生物机电4、特征量温度系数、特征量温度系数5、感湿温度系数、感湿温度系数6、响应时间、响应时间7、电压特性、电压特性长 沙 国 家 高 新 区 生物机电三、电解质湿度传感器三、电解质湿度传感器电解质是以离子形式导电的物质，分为电解质是以离子形式导电的物质，分为固体电解质固体电解质和和液液体电解质体电解质。若物质溶于水中，在极性水分子作用下，能。若物质溶于水中，在极性水分子作用下，能全部或部分地离解为自由移动的正、负离子，称为液体全部或部分地离解为自由移动的正、负离子，称为液体电解质。电解质溶液的电导率与溶液的浓度有关，而

7、溶电解质。电解质溶液的电导率与溶液的浓度有关，而溶液的浓度，在一定的温度下又是环境相对湿度的函数。液的浓度，在一定的温度下又是环境相对湿度的函数。 氯化锂湿度传感器的结构AB B 钯丝 A 涂有聚苯乙烯薄膜的圆筒电解质氯化锂湿度传感器最为典型电解质氯化锂湿度传感器最为典型03060900.010.1110R/108相对湿度/% 1.0 % LiCl 2.2%LiCl 0.5% LiCl 0.25% LiCl PVAC氯化锂湿度传感器的阻湿特性组合式氯化锂的阻湿特性030 60 900.010.1110相对湿度/%R/108把不同感湿范围的单片湿把不同感湿范围的单片湿度传感器组合起来度传感器组合

8、起来, ,可制成可制成相对湿度工作量程为相对湿度工作量程为2090RH的湿度传感器的湿度传感器生物机电四、陶瓷湿度传感器四、陶瓷湿度传感器1 1、结构、结构该湿度传感器的感湿体是该湿度传感器的感湿体是MgCr2O4-TiO2系多孔陶瓷。这种多系多孔陶瓷。这种多孔陶瓷的气孔大部分为粒间气孔孔陶瓷的气孔大部分为粒间气孔, ,气孔直径随气孔直径随TiO2添加量的增添加量的增加而增大。粒间气孔与颗粒大小无关加而增大。粒间气孔与颗粒大小无关, , 相当于一种开口毛细管相当于一种开口毛细管, ,容易吸附水分。材料的主晶相是容易吸附水分。材料的主晶相是MgCr2O4相相, ,此外此外, ,还有还有TiO2相

9、相等等, ,感湿体是一个多晶多相的混合物。感湿体是一个多晶多相的混合物。陶瓷湿敏元件结构图护圈电极感湿陶瓷氧化钌电极加热器基板电极引线生物机电 2 2、主要特性与性能、主要特性与性能 （1 1）电阻一湿度特性）电阻一湿度特性 MgCr2O4TiO2系陶瓷湿度传感器的电阻一湿度特系陶瓷湿度传感器的电阻一湿度特性，随着相对湿度的增加，电阻值急骤下降，基本按指性，随着相对湿度的增加，电阻值急骤下降，基本按指数规律下降。在单对数的坐标中，电阻数规律下降。在单对数的坐标中，电阻湿度特性近似湿度特性近似呈线性关系。当相对湿度由呈线性关系。当相对湿度由0变为变为100RH时，阻值从时，阻值从107下降到下降

10、到104，即变化了三个数量级。，即变化了三个数量级。20406080100103104105106107108相对湿度/%R/生物机电 （2 2）电阻）电阻温度特性温度特性是在不同的温度环境下，测量陶瓷湿度传感器的电阻是在不同的温度环境下，测量陶瓷湿度传感器的电阻湿度特性。从图可见，从湿度特性。从图可见，从20到到80各条曲线的变化规各条曲线的变化规律基本一致，具有负温度系数，其感湿负温度系数为律基本一致，具有负温度系数，其感湿负温度系数为0.38RH。如果要求精确的湿度测量，需要对湿。如果要求精确的湿度测量，需要对湿度传感器进行温度补偿。度传感器进行温度补偿。 204060801001031

11、04105106107108相对湿度/%20406080R/MgCr2O4-TiO2系湿度传感器的电阻温度特性生物机电MgCr2O4-TiO2系湿度传感器的时间响应特性20406080100010203094%RH 50%RH1%RH 50%RH t /s%RH （3 3）响应时间）响应时间 响应时间特性如图。根据响应时间的规定，从图中响应时间特性如图。根据响应时间的规定，从图中可知，响应时间小于可知，响应时间小于10s。生物机电五、高分子湿度传感器五、高分子湿度传感器用有机高分子材料制成的湿度传感器，主要是利用其吸用有机高分子材料制成的湿度传感器，主要是利用其吸湿性与胀缩性。某些高分子电介质

12、吸湿后，湿性与胀缩性。某些高分子电介质吸湿后，介电常数介电常数明明显改变，制成了电容式湿度传感器；某些高分子电解质显改变，制成了电容式湿度传感器；某些高分子电解质吸湿后，吸湿后，电阻电阻明显变化，制成了电阻式湿度传感器；利明显变化，制成了电阻式湿度传感器；利用胀缩性高分子（如树脂）材料和导电粒子，在吸湿之用胀缩性高分子（如树脂）材料和导电粒子，在吸湿之后的后的开关特性开关特性，制成了结露传感器。，制成了结露传感器。 （一）电容式湿度传感器（一）电容式湿度传感器 1 1、结构、结构高分子薄膜电介质电容式湿高分子薄膜电介质电容式湿度传感器的基本结构。度传感器的基本结构。高分子薄膜上部电极下部电极2

13、 2、感湿机理与性能、感湿机理与性能生物机电 （二）电阻式高分子膜湿度传感器（二）电阻式高分子膜湿度传感器1、结构 聚苯乙烯磺酸锂湿度传感器的结构。 引线端感湿膜聚苯乙烯磺酸锂湿度传感器的结构梳状电极基片生物机电 2 2、主要特性、主要特性 （1 1）电阻）电阻湿度特性湿度特性 当环境湿度变化时，传感器在吸湿和脱湿两种情况的当环境湿度变化时，传感器在吸湿和脱湿两种情况的感湿特性曲线，如图。在整个湿度范围内，传感器均有感湿特性曲线，如图。在整个湿度范围内，传感器均有感湿特性，其阻值与相对湿度的关系在单对数坐标纸上感湿特性，其阻值与相对湿度的关系在单对数坐标纸上近似为一直线。吸湿和脱湿时湿度指示的

14、最大误差值为近似为一直线。吸湿和脱湿时湿度指示的最大误差值为(34)RH。1K30405060708090吸湿10K100K1M10M相对湿度/%R/脱湿3%RH电阻湿度特性生物机电 （2 2）温度特性）温度特性聚苯乙烯磺酸锂的电导率随温度的变化较为明显，具有聚苯乙烯磺酸锂的电导率随温度的变化较为明显，具有负温度系数。在负温度系数。在( (055)时，温度系数为时，温度系数为(0.61. .0) )RH/。 0402010460801005010102103聚苯乙烯磺酸锂湿度传感器的湿度特性聚苯乙烯磺酸锂湿度传感器的湿度特性2540R/相对湿度/%生物机电 （二）典型电路（二）典型电路 电阻式

15、湿度传感器，其测量电路主要有两种形式电阻式湿度传感器，其测量电路主要有两种形式: 1电桥电路振荡器对电路提供交流电源。电桥的一臂为湿度传感器，振荡器对电路提供交流电源。电桥的一臂为湿度传感器，由于湿度变化使湿度传感器的阻值发生变化，于是电桥由于湿度变化使湿度传感器的阻值发生变化，于是电桥失去平衡，产生信号输出，放大器可把不平衡信号加以失去平衡，产生信号输出，放大器可把不平衡信号加以放大，整流器将交流信号变成直流信号，由直流毫安表放大，整流器将交流信号变成直流信号，由直流毫安表显示。振荡器和放大器都由显示。振荡器和放大器都由9V直流电源供给。电桥法适直流电源供给。电桥法适合于氯化锂湿度传感器。合

16、于氯化锂湿度传感器。振荡器电 桥放大器桥式整流电表指示直流电源9V湿度传感器电桥测湿电路框图生物机电100k传感器湿度3AX3 210k100k63DG62k2k2.2k9V10F10F20F10F20F3k2U10F51k51k100mA便携式湿度计的实际电路便携式湿度计的实际电路 生物机电 2 2欧姆定律电路欧姆定律电路 此电路适用于可以流经较大电流的陶瓷湿度传感器。此电路适用于可以流经较大电流的陶瓷湿度传感器。由于测湿电路可以获得较强信号，故可以省去电桥和放由于测湿电路可以获得较强信号，故可以省去电桥和放大器，可以用市电作为电源，只要用降压变压器即可。大器，可以用市电作为电源，只要用降压

17、变压器即可。其电路图如图。其电路图如图。 欧姆定律电路220V22k51k3V2AP94输入Rd插口0.05F2生物机电 3 3带温度补偿的湿度测量电路带温度补偿的湿度测量电路 在实际应用中，需要同时考虑对湿度传感器进行线在实际应用中，需要同时考虑对湿度传感器进行线性处理和温度补偿，常常采用运算放大器构成湿度测量性处理和温度补偿，常常采用运算放大器构成湿度测量电路。下图为湿度测量电路中电路。下图为湿度测量电路中Rt是热敏电阻器是热敏电阻器( (20k，B=4100K) )；RH为为H204C湿度传感器，运算放大器型号湿度传感器，运算放大器型号为为LM2904。该电路的湿度电压特性及温度特性表明

18、：。该电路的湿度电压特性及温度特性表明：在在( (3090) )RH、1535范围内，输出电压表范围内，输出电压表示的湿度误差不超过示的湿度误差不超过3RH。 _+_+1V120HZ51k91k22k91kRH+12V-12VD20F47k100k100k330kUOUT-VSRtA2A1生物机电生物机电任务二任务二 气敏传感器气敏传感器 l接触燃烧式气敏元件l金属氧化物半导体气敏元件l氧化锆气敏元件工作原理、主要类型及应用生物机电生物机电生物机电生物机电一、接触燃烧式气体传感器一、接触燃烧式气体传感器 1 1、检测原理、检测原理 可燃性气体可燃性气体(H(H2 2、COCO、CHCH4 4等

19、等) )与空气中的氧接触，发生与空气中的氧接触，发生氧化反应，产生反应热氧化反应，产生反应热( (无焰接触燃烧热无焰接触燃烧热) )，使得作为敏感，使得作为敏感材料的铂丝温度升高，电阻值相应增大。一般情况下，空材料的铂丝温度升高，电阻值相应增大。一般情况下，空气中可燃性气体的浓度都不太高气中可燃性气体的浓度都不太高( (低于低于1010) )，可燃性气体，可燃性气体可以完全燃烧，可以完全燃烧，其发热量与可燃性气体的浓度有关其发热量与可燃性气体的浓度有关。空气。空气中可燃性气体浓度愈大，氧化反应中可燃性气体浓度愈大，氧化反应( (燃烧燃烧) )产生的反应热量产生的反应热量( (燃烧热燃烧热) )

20、愈多，铂丝的温度变化愈多，铂丝的温度变化( (增高增高) )愈大，其电阻值增愈大，其电阻值增加的就越多。因此，只要测定作为敏感件的铂丝的电阻变加的就越多。因此，只要测定作为敏感件的铂丝的电阻变化值化值(R)(R)，就可检测空气中可燃性气体的浓度。但是，使，就可检测空气中可燃性气体的浓度。但是，使用单纯的铂丝线圈作为检测元件，其寿命较短，所以，实用单纯的铂丝线圈作为检测元件，其寿命较短，所以，实际应用的检测元件，都是在铂丝圈外面涂覆一层氧化物触际应用的检测元件，都是在铂丝圈外面涂覆一层氧化物触媒。这样既可以延长其使用寿命，又可以提高检测元件的媒。这样既可以延长其使用寿命，又可以提高检测元件的响应

21、特性。响应特性。生物机电2 2、接触燃烧式气敏元件的结构、接触燃烧式气敏元件的结构触媒Al2O3载体Pt丝元件(0.8-2)mm(b)敏感元件外形图接触燃烧式气敏元件结构示意图(a)元件的内部示意图 生物机电生物机电二、半导体气体传感器二、半导体气体传感器气体敏感元件，大多是以金属氧化气体敏感元件，大多是以金属氧化物半导体为基础材料。当被测气体物半导体为基础材料。当被测气体在该半导体表面吸附后，引起其电在该半导体表面吸附后，引起其电学特性学特性( (例如电导率例如电导率) )发生变化。目发生变化。目前流行的定性模型是：前流行的定性模型是：原子价控制原子价控制模型模型、表面电荷层模型表面电荷层模

22、型、晶粒间界晶粒间界势垒模型势垒模型。生物机电2 2、烧结型、烧结型SnOSnO2 2气敏元件气敏元件SnO2系列气敏元件有系列气敏元件有烧结型烧结型、薄膜型薄膜型和和厚膜型厚膜型三种。烧结型应用最广三种。烧结型应用最广泛性。泛性。其敏感体用粒径很小其敏感体用粒径很小( (平均粒径平均粒径m) )的的SnO2粉体为基本材料，根粉体为基本材料，根据需要添加不同的添加剂，混合均匀作为原料。主要用于检测据需要添加不同的添加剂，混合均匀作为原料。主要用于检测可燃的可燃的还原性还原性气体，其工作温度约气体，其工作温度约300。根据加热方式，分为。根据加热方式，分为直接加热式直接加热式和和旁热式旁热式两种

23、两种。（1）直接加热式）直接加热式SnO2气敏元件气敏元件(直热式气敏元件直热式气敏元件)内热式气敏器件结构及符号1234SnO2烧结体加热极兼电极(a)结构4321(b)符号由芯片由芯片( (敏感体和加热器敏感体和加热器) )，基座和金属防，基座和金属防爆网罩三部分组成。因其热容量小、稳定爆网罩三部分组成。因其热容量小、稳定性差，测量电路与加热电路间易相性差，测量电路与加热电路间易相互干扰互干扰，加热器与，加热器与SnO2基体间由于热膨胀系数的基体间由于热膨胀系数的差异而导致接触不良，造成元件的失效，差异而导致接触不良，造成元件的失效，现已很少使用。现已很少使用。 生物机电（2）旁热式）旁热

24、式SnO2气敏元件气敏元件加热器电阻值一般为3040电极加热器瓷绝缘管旁热式气敏器件结构及符号SnO2烧结体123456（a）结构（b）符号7100目不锈钢网18.412312345674545气敏元件外形和引出线分布生物机电生物机电三、气体传感器的应用三、气体传感器的应用 分为检测、报警、监控等几种类型。分为检测、报警、监控等几种类型。1 1、电源电路、电源电路 一般气敏元件的工作电压不高一般气敏元件的工作电压不高( (3V10V) )，其工作，其工作电压，特别是供给加热的电压，必须稳定。否则，将导电压，特别是供给加热的电压，必须稳定。否则，将导致加热器的温度变化幅度过大，使气敏元件的工作点

25、漂致加热器的温度变化幅度过大，使气敏元件的工作点漂移，影响检测准确性。移，影响检测准确性。2 2、辅助电路、辅助电路 由于气敏元件自身的特性由于气敏元件自身的特性( (温度系数、湿度系数、温度系数、湿度系数、初期稳定性等初期稳定性等) )，在设计、制作应用电路时，应予以考，在设计、制作应用电路时，应予以考虑。如采用温度补偿电路，减少气敏元件的温度系数引虑。如采用温度补偿电路，减少气敏元件的温度系数引起的误差；设置延时电路，防止通电初期，因气敏元件起的误差；设置延时电路，防止通电初期，因气敏元件阻值大幅度变化造成误报；使用加热器失效通知电路，阻值大幅度变化造成误报；使用加热器失效通知电路，防止加

26、热器失效导致漏报现象。下防止加热器失效导致漏报现象。下图是一温度补偿电路图是一温度补偿电路生物机电当环境温度降低时，当环境温度降低时，则负温度热敏电阻则负温度热敏电阻(R(R5 5) )的阻值增大，的阻值增大，使相应的输出电压使相应的输出电压得到补偿。得到补偿。BZU气敏传感器氖管蜂鸣器NTC电阻WR1R2R3R4R5R6SCR右图为正温度系数热敏右图为正温度系数热敏电阻电阻(R2)的延时电路。的延时电路。刚通电时，其电阻值也刚通电时，其电阻值也小，电流大部分经热敏小，电流大部分经热敏电阻回到变压器，电阻回到变压器，蜂鸣蜂鸣器器( (BZ) )不发出报警。不发出报警。当通电当通电12min后，

27、阻后，阻值急剧增大，通过蜂鸣值急剧增大，通过蜂鸣器的电流增大，电路进器的电流增大，电路进入正常的工作状态。入正常的工作状态。 BZ气敏传感器PTC电阻R2R1R3R4BCRUB蜂鸣器氖管生物机电3 3、检测工作电路、检测工作电路 这是气敏元件应用电路的主体部分。 下图是设有串联蜂鸣器的应用电路。随着环境中可燃性气体浓度的增加，气敏元件的阻值下降到一定值后，流入蜂鸣器的电流，足以推动其工作而发出报警信号。 220VBZ 氖管家用可燃性气体报警器电路气敏传感器蜂鸣器BR生物机电 下图是家用煤气下图是家用煤气(CO)安全报警电路。安全报警电路。一部分是煤气报警器，在煤气浓度达到危险界限前发生警一部分

28、是煤气报警器，在煤气浓度达到危险界限前发生警报；另一部分是开放式负离子发生器，其作用是自动产生报；另一部分是开放式负离子发生器，其作用是自动产生空气负离子，使煤气中主要有害成分一氧化碳与空气负离空气负离子，使煤气中主要有害成分一氧化碳与空气负离子中的臭氧子中的臭氧(O3)反应，生成对人体无害的二氧化碳。反应，生成对人体无害的二氧化碳。IC1IC2JBG3220VKJ1R10R12R11R1R2R3R4BG1BG2C1C2C3C4R5R6R7R8R13R9D1D2D3D4D5DwW1W2C7C5C6MT2MT13CTS3RQABLED6213748521387B1B2D7煤气安全报警器原理图生物

29、机电任务三任务三 超声波传感器超声波传感器生物机电一、一、 超声波传感器超声波传感器 利用超声波在超声场中的物理特性和各种效应而研制的装置可称为超声波换能器、 探测器或传感器。 超声波探头按其工作原理可分为压电式、 磁致伸缩式、 电磁式等, 而以压电式最为常用。 压电式超声波探头常用的材料是压电晶体和压电陶瓷, 这种传感器统称为压电式超声波探头。它是利用压电材料的压电效应来工作的: 逆压电效应将高频电振动转换成高频机械振动, 从而产生超声波, 可作为发射探头; 而利用正压电效应, 将超声振动波转换成电信号, 可用为接收探头。 生物机电 生物机电生物机电二、二、 超声波传感器的应用超声波传感器的

30、应用 1、 超声波物位传感器超声波物位传感器 超声波物位传感器是利用超声波在两种介质的分界面上的反射特性而制成的。 如果从发射超声脉冲开始, 到接收换能器接收到反射波为止的这个时间间隔为已知, 就可以求出分界面的位置, 利用这种方法可以对物位进行测量。根据发射和接收换能器的功能, 传感器又可分为单换能器和双换能器。 单换能器的传感器发射和接收超声波均使用一个换能器, 而双换能器的传感器发射和接收各由一个换能器担任。生物机电生物机电 2、 超声波流量传感器超声波流量传感器 超声波流量传感器的测定原理是多样的, 如传播速度变化法、波速移动法、多卜勒效应法、流动听声法等。但目前应用较广的主要是超声波

31、传输时间差法。 超声波在流体中传输时, 在静止流体和流动流体中的传输速度是不同的, 利用这一特点可以求出流体的速度, 再根据管道流体的截面积, 便可知道流体的流量。生物机电超声波流量传感器工作原理在被测管道上下游的一定距离上，分别安装两对超声波发射和接收探头（F1，T1）、（F2，T2）。其中（F1，T1）的超声波是顺流传播的，而（F2，T2）的超声波是逆流传播的。根据这两束超声波在液体中传播速度的不同，采用测量两接收探头上超声波传播的时间差t、相位差或频率差f等方法，可测量出流体的平均速度及流量。 生物机电 任务四任务四生物机电热释电红外传感器热释电红外传感器生物机电1、热释电红外传感器 热

32、释电红外线传感器是80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件。它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，并将其转换成电压信号输出。将这个电压信号加以放大，便可驱动各种控制电路，如作电源开关控制、防盗防火报警、自动览测等。生物机电生物机电生物机电生物机电2、热释电红外传感器的应用 热释电红外传感器是一种能检测人或动物发射热释电红外传感器是一种能检测人或动物发射的红外线而输出电信号的传感器。热释电晶体的红外线而输出电信号的传感器。热释电晶体已广泛用于红外光谱仪、红外遥感以及热辐射已广泛用于红外光谱仪、红外遥感以及热辐射探测器，它可以作为红外激光的一种较理想的探测器，它可以作为红外激光的一种

33、较理想的探测器。它目标正在被广泛的应用到各种自动探测器。它目标正在被广泛的应用到各种自动化控制装置中。除了在我们熟知的楼道自动开化控制装置中。除了在我们熟知的楼道自动开关、防盗报警上得到应用外，在更多的领域应关、防盗报警上得到应用外，在更多的领域应用前景看好。比如：在房间无人时会自动停机用前景看好。比如：在房间无人时会自动停机的空调机、饮水机。电视机能判断无人观看或的空调机、饮水机。电视机能判断无人观看或观众已经睡觉后自动关机的机构。开启监视器观众已经睡觉后自动关机的机构。开启监视器或自动门铃上的应用。结合摄影机或数码照相或自动门铃上的应用。结合摄影机或数码照相机自动记录动物或人的活动等等机自

34、动记录动物或人的活动等等。您可以。您可以根据自己的奇思妙想，结合其它电路开发出更根据自己的奇思妙想，结合其它电路开发出更加优秀的新产品。或自动化控制装置。加优秀的新产品。或自动化控制装置。 超小红外人体检测组件 模块引脚说明：1：公共地线 2：信号输出 3：电压正极 生物机电生物机电 红外自动干手机红外自动干手机 制作干手机可参考随机延时电路和固定延时电路。交流负载采用光电耦合式过零模块为佳。注意：人感器必须隔热，出风口与感应窗口要分离。 生物机电3、饮水机自控电路、饮水机自控电路 生物机电人在感应范围，饮水机加热或者制冷；人不在感应范围，15分钟后自动关机。将B模块的C11换成100uF/1

35、0V电容，W2工作时间电位器换成10M1/8W固定电阻参见上图，其他元件无需改动，便可实现以上工作原理。 生物机电任务五任务五 色敏传感器色敏传感器生物机电 半导体色敏传感器是半导体光敏感器件中的一种。 它是基于内光电效应将光信号转换为电信号的光辐射探测器件。 但不管是光电导器件还是光生伏特效应器件，它们检测的都是在一定波长范围内光的强度, 或者说光子的数目。而半导体色敏器件则可用来直接测量从可见光到近红外波段内单色辐射的波长。这是近年来出现的一种新型光敏器件。生物机电生物机电一、半导体色敏传感器的基本原理一、半导体色敏传感器的基本原理P+NPSiO2电极1 电极2电极3123色敏光电传感器和等效电路 色敏光电传感器实际上是光电传感器的一种特殊类型。它是两只结深不同的的光电二极管组合体，其结构和工作原理的等效电路如图所示。生物机电 双结光电二极管的P+-N结为浅结结为浅结，N-P结结为深结为深结。当光照射时，P+，N，P三个区域及其间的势垒区均有光子吸收，但是吸收的效率不同。紫外光部分吸收系数大，经过很短距离就被吸收完毕；因此，浅结对紫外光有较高灵敏度。而红外光部分吸收系数小，光子主要在深结处被吸收；因此，深结对红外光有较高的灵敏度。即半导体中不同的区域对不同波长分别具有不同灵敏度。这一特性为识别颜色提供了可能性。利用不同结深二极管的组合，即可构成测定波长的