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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,必須借助于感覺器官。
傳感器匯總圖片精選(6張) 而單靠人們自身的感覺器官,在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產活動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,傳感器是人類五官的延長,又稱之為電五官。
新技術革命的到來,世界開始進入信息時代。在利用信息的過程中,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領域中信息的主要途徑與手段。
在現(xiàn)代工業(yè)生產尤其是自動化生產過程中,要用各種傳感器來監(jiān)視和控制生產過程中的各個參數(shù),使設備工作在正常狀態(tài)或*狀態(tài),并使產品達到的質量。因此可以說,沒有眾多的優(yōu)良的傳感器,現(xiàn)代化生產也就失去了基礎。
在基礎學科研究中,傳感器更具有突出的地位。現(xiàn)代科學技術的發(fā)展,進入了許多新領域:例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙,微觀上要觀察小到fm的粒子世界,縱向上要觀察長達數(shù)十萬年的天體演化,短到 s的瞬間反應。此外,還出現(xiàn)了對深化物質認識、開拓新能源、新材料等具有重要作用的各種技術研究,如超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、*磁場、超弱磁場等等。顯然,要獲取大量人類感官無法直接獲取的信息,沒有相適應的傳感器是不可能的。許多基礎科學研究的障礙,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(xiàn),往往會導致該領域內的突破。一些傳感器的發(fā)展,往往是一些邊緣學科開發(fā)的。
傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產、宇宙開發(fā)、海洋探測、環(huán)境保護、資源調查、醫(yī)學診斷、生物工程、甚至文物保護等等極其之泛的領域??梢院敛豢鋸埖卣f,從茫茫的太空,到浩瀚的海洋,以至各種復雜的工程系統(tǒng),幾乎每一個現(xiàn)代化項目,都離不開各種各樣的傳感器。
可以用不同的觀點對傳感器進行分類:它們的轉換原理(傳感器工作的基本物理或化學效應);它們的用途;它們的輸出信號類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傳感器二大類 : 傳感器工作原理的分類物理傳感器應用的是物理效應,諸如壓電效應,磁致伸縮現(xiàn)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。 化學傳感器包括那些以化學吸附、電化學反應等現(xiàn)象為因果關系的傳感器,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,也不能劃分為化學類。大多數(shù)傳感器是以物理原理為基礎運作的?;瘜W傳感器技術問題較多,例如可靠性問題,規(guī)模生產的可能性,價格問題等,解決了這類難題,化學傳感器的應用將會有巨大增長。 常見傳感器的應用領域和工作原理列于下表?! ?、傳感器按照其用途分類: 壓力敏和力敏傳感器位置傳感器液面?zhèn)鞲衅?能耗傳感器 速度傳感器 加速度傳感器射線輻射傳感器 熱敏傳感器 24GHz雷達傳感器 2、傳感器按照其原理分類: 振動傳感器濕敏傳感器 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: 模擬傳感器——將被測量的非電學量轉換成模擬電信號。 數(shù)字傳感器——將被測量的非電學量轉換成數(shù)字輸出信號(包括直接和間接轉換)。 膺數(shù)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)。 開關傳感器——當一個被測量的信號達到某個特定的閾值時,傳感器相應地輸出一個設定的低電平或高電平信號。 4、傳感器按照其材料為標準分類: 在外界因素的作用下,所有材料都會作出相應的、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,被用來制作傳感器的敏感元件。從所應用的材料觀點出發(fā)可將傳感器分成下列幾類: (1)按照其所用材料的類別分 金屬 聚合物 陶瓷 混合物 (2)按材料的物理性質分: 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的傳感器開發(fā)工作,可以歸納為下述三個方向: (1)在已知的材料中探索新的現(xiàn)象、效應和反應,然后使它們能在傳感器技術中得到實際使用。 (2)探索新的材料,應用那些已知的現(xiàn)象、效應和反應來改進傳感器技術。 (3)在研究新型材料的基礎上探索新現(xiàn)象、新效應和反應,并在傳感器技術中加以具體實施。 現(xiàn)代傳感器制造業(yè)的進展取決于用于傳感器技術的新材料和敏感元件的開發(fā)強度。傳感器開發(fā)的基本趨勢是和半導體以及介質材料的應用密切關聯(lián)的。表1.2中給出了一些可用于傳感器技術的、能夠轉換能量形式的材料?! ?、傳感器按照其制造工藝分類: 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硅基半導體集成電路的工藝技術制造的。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沉積在介質襯底(基板)上的,相應敏感材料的薄膜形成的。使用混合工藝時,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。 完成適當?shù)念A備性操作之后,已成形的元件在高溫中進行燒結。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。 每種工藝技術都有自己的優(yōu)點和不足。由于研究、開發(fā)和生產所需的資本投入較低,以及傳感器參數(shù)的高穩(wěn)定性等原因,采用陶瓷和厚膜傳感器比較合理。