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Technical articlesgefran傳感器有哪些原理
主要作用人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息,必須借助于感覺(jué)器官。
傳感器匯總圖片精選(6張) 而單靠人們自身的感覺(jué)器官,在研究自然現象和規律以及生產(chǎn)活動(dòng)中它們的功能就遠遠不夠了。為適應這種情況,就需要傳感器。因此可以說(shuō),傳感器是人類(lèi)五官的延長(cháng),又稱(chēng)之為電五官。
新技術(shù)革命的到來(lái),世界開(kāi)始進(jìn)入信息時(shí)代。在利用信息的過(guò)程中,首先要解決的就是要獲取準確可靠的信息,而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。
在現代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中,要用各種傳感器來(lái)監視和控制生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)參數,使設備工作在正常狀態(tài)或*狀態(tài),并使產(chǎn)品達到的質(zhì)量。因此可以說(shuō),沒(méi)有眾多的優(yōu)良的傳感器,現代化生產(chǎn)也就失去了基礎。
在基礎學(xué)科研究中,傳感器更具有突出的地位?,F代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,進(jìn)入了許多新領(lǐng)域:例如在宏觀(guān)上要觀(guān)察上千光年的茫茫宇宙,微觀(guān)上要觀(guān)察小到fm的粒子世界,縱向上要觀(guān)察長(cháng)達數十萬(wàn)年的天體演化,短到 s的瞬間反應。此外,還出現了對深化物質(zhì)認識、開(kāi)拓新能源、新材料等具有重要作用的各種技術(shù)研究,如超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、*磁場(chǎng)、超弱磁場(chǎng)等等。顯然,要獲取大量人類(lèi)感官無(wú)法直接獲取的信息,沒(méi)有相適應的傳感器是不可能的。許多基礎科學(xué)研究的障礙,首先就在于對象信息的獲取存在困難,而一些新機理和高靈敏度的檢測傳感器的出現,往往會(huì )導致該領(lǐng)域內的突破。一些傳感器的發(fā)展,往往是一些邊緣學(xué)科開(kāi)發(fā)的。
傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開(kāi)發(fā)、海洋探測、環(huán)境保護、資源調查、醫學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護等等極其之泛的領(lǐng)域??梢院敛豢鋸埖卣f(shuō),從茫茫的太空,到浩瀚的海洋,以至各種復雜的工程系統,幾乎每一個(gè)現代化項目,都離不開(kāi)各種各樣的傳感器。
可以用不同的觀(guān)點(diǎn)對傳感器進(jìn)行分類(lèi):它們的轉換原理(傳感器工作的基本物理或化學(xué)效應);它們的用途;它們的輸出信號類(lèi)型以及制作它們的材料和工藝等。 根據傳感器工作原理,可分為物理傳感器和化學(xué)傳感器二大類(lèi) : 傳感器工作原理的分類(lèi)物理傳感器應用的是物理效應,諸如壓電效應,磁致伸縮現象,離化、極化、熱電、光電、磁電等效應。被測信號量的微小變化都將轉換成電信號。 化學(xué)傳感器包括那些以化學(xué)吸附、電化學(xué)反應等現象為因果關(guān)系的傳感器,被測信號量的微小變化也將轉換成電信號。 有些傳感器既不能劃分到物理類(lèi),也不能劃分為化學(xué)類(lèi)。大多數傳感器是以物理原理為基礎運作的?;瘜W(xué)傳感器技術(shù)問(wèn)題較多,例如可靠性問(wèn)題,規模生產(chǎn)的可能性,價(jià)格問(wèn)題等,解決了這類(lèi)難題,化學(xué)傳感器的應用將會(huì )有巨大增長(cháng)。 常見(jiàn)傳感器的應用領(lǐng)域和工作原理列于下表?! ?、傳感器按照其用途分類(lèi): 壓力敏和力敏傳感器位置傳感器液面傳感器 能耗傳感器 速度傳感器 加速度傳感器射線(xiàn)輻射傳感器 熱敏傳感器 24GHz雷達傳感器 2、傳感器按照其原理分類(lèi): 振動(dòng)傳感器濕敏傳感器 磁敏傳感器氣敏傳感器真空度傳感器 生物傳感器等?! ?、傳感器按照其輸出信號為標準分類(lèi): 模擬傳感器——將被測量的非電學(xué)量轉換成模擬電信號。 數字傳感器——將被測量的非電學(xué)量轉換成數字輸出信號(包括直接和間接轉換)。 膺數字傳感器——將被測量的信號量轉換成頻率信號或短周期信號的輸出(包括直接或間接轉換)。 開(kāi)關(guān)傳感器——當一個(gè)被測量的信號達到某個(gè)特定的閾值時(shí),傳感器相應地輸出一個(gè)設定的低電平或高電平信號?! ?、傳感器按照其材料為標準分類(lèi): 在外界因素的作用下,所有材料都會(huì )作出相應的、具有特征性的反應。它們中的那些對外界作用zui敏感的材料,即那些具有功能特性的材料,被用來(lái)制作傳感器的敏感元件。從所應用的材料觀(guān)點(diǎn)出發(fā)可將傳感器分成下列幾類(lèi): (1)按照其所用材料的類(lèi)別分 金屬 聚合物 陶瓷 混合物 (2)按材料的物理性質(zhì)分: 導體 絕緣體 半導體 磁性材料 (3)按材料的晶體結構分: 單晶 多晶 非晶材料 與采用新材料緊密相關(guān)的傳感器開(kāi)發(fā)工作,可以歸納為下述三個(gè)方向: (1)在已知的材料中探索新的現象、效應和反應,然后使它們能在傳感器技術(shù)中得到實(shí)際使用。 (2)探索新的材料,應用那些已知的現象、效應和反應來(lái)改進(jìn)傳感器技術(shù)。 (3)在研究新型材料的基礎上探索新現象、新效應和反應,并在傳感器技術(shù)中加以具體實(shí)施。 現代傳感器制造業(yè)的進(jìn)展取決于用于傳感器技術(shù)的新材料和敏感元件的開(kāi)發(fā)強度。傳感器開(kāi)發(fā)的基本趨勢是和半導體以及介質(zhì)材料的應用密切關(guān)聯(lián)的。表1.2中給出了一些可用于傳感器技術(shù)的、能夠轉換能量形式的材料?! ?、傳感器按照其制造工藝分類(lèi): 集成傳感器 薄膜傳感器 厚膜傳感器 陶瓷傳感器 集成傳感器是用標準的生產(chǎn)硅基半導體集成電路的工藝技術(shù)制造的。通常還將用于初步處理被測信號的部分電路也集成在同一芯片上。 薄膜傳感器則是通過(guò)沉積在介質(zhì)襯底(基板)上的,相應敏感材料的薄膜形成的。使用混合工藝時(shí),同樣可將部分電路制造在此基板上。 厚膜傳感器是利用相應材料的漿料,涂覆在陶瓷基片上制成的,基片通常是Al2O3制成的,然后進(jìn)行熱處理,使厚膜成形。 陶瓷傳感器采用標準的陶瓷工藝或其某種變種工藝(溶膠-凝膠等)生產(chǎn)。 完成適當的預備性操作之后,已成形的元件在高溫中進(jìn)行燒結。厚膜和陶瓷傳感器這二種工藝之間有許多共同特性,在某些方面,可以認為厚膜工藝是陶瓷工藝的一種變型。 每種工藝技術(shù)都有自己的優(yōu)點(diǎn)和不足。由于研究、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)所需的資本投入較低,以及傳感器參數的高穩定性等原因,采用陶瓷和厚膜傳感器比較合理。