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傳感器基礎(chǔ)知識(shí) |
| 作者：lhfl9518 欄目：新手園地 |
傳感器基礎(chǔ)知識(shí) 一 溫度傳感器及熱敏元件 溫度傳感器主要由熱敏元件組成。熱敏元件品種教多，市場(chǎng)上銷售的有雙金屬片、銅熱電阻、鉑熱電阻、熱電偶及半導(dǎo)體熱敏電阻等。以半導(dǎo)體熱敏電阻為探測(cè)元件的溫度傳感器應(yīng)用廣泛，這是因?yàn)樵谠试S工作條件范圍內(nèi)，半導(dǎo)體熱敏電阻器具有體積小、靈敏度高、精度高的特點(diǎn)，而且制造工藝簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉。 1 半導(dǎo)體熱敏電阻的工作原理 按溫度特性熱敏電阻可分為兩類，隨溫度上升電阻增加的為正溫度系數(shù)熱敏電阻，反之為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。 ⑴ 正溫度系數(shù)熱敏電阻的工作原理 此種熱敏電阻以鈦酸鋇（BaTio3）為基本材料，再摻入適量的稀土元素，利用陶瓷工藝高溫?zé)Y(jié)爾成。純鈦酸鋇是一種絕緣材料，但摻入適量的稀土元素如鑭（La）和鈮（Nb）等以后，變成了半導(dǎo)體材料，被稱半導(dǎo)體化鈦酸鋇。它是一種多晶體材料，晶粒之間存在著晶粒界面，對(duì)于導(dǎo)電電子而言，晶粒間界面相當(dāng)于一個(gè)位壘。當(dāng)溫度低時(shí)，由于半導(dǎo)體化鈦酸鋇內(nèi)電場(chǎng)的作用，導(dǎo)電電子可以很容易越過位壘，所以電阻值較�。划�(dāng)溫度升高到居里點(diǎn)溫度（即臨界溫度，此元件的‘溫度控制點(diǎn)’ 一般鈦酸鋇的居里點(diǎn)為 |
| 2樓： | >>參與討論 |
| 作者： lhfl9518 于 2006/10/15 14:18:24 發(fā)布：
因?yàn)檫@種元件具有未達(dá)居里點(diǎn)前電阻隨溫度變化非常緩慢，具有恒溫、調(diào)溫和自動(dòng)控溫的功能，只發(fā)熱，不發(fā)紅，無明火，不易燃燒，電壓交、直流3～440V均可，使用壽命長，非常適用于電動(dòng)機(jī)等電器裝置的過熱探測(cè)。 ⑵ 負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的工作原理 負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻是以氧化錳、氧化鈷、氧化鎳、氧化銅和氧化鋁等金屬氧化物為主要原料，采用陶瓷工藝制造而成。這些金屬氧化物材料都具有半導(dǎo)體性質(zhì)，完全類似于鍺、硅晶體材料，體內(nèi)的載流子（電子和空穴）數(shù)目少，電阻較高；溫度升高，體內(nèi)載流子數(shù)目增加，自然電阻值降低。負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻類型很多，使用區(qū)分低溫（-60～300℃）、中溫（300～600℃）、高溫（> 熱敏電阻與簡(jiǎn)單的放大電路結(jié)合，就可檢測(cè)千分之一度的溫度變化，所以和電子儀表組成測(cè)溫計(jì)，能完成高精度的溫度測(cè)量。普通用途熱敏電阻工作溫度為-55℃～+ 2 熱敏電阻的型號(hào) 我國產(chǎn)熱敏電阻是按部頒標(biāo)準(zhǔn)SJ1155-82來制定型號(hào)，由四部分組成。 第一部分：主稱，用字母‘M’表示 敏感元件。 第二部分：類別，用字母‘Z’表示正溫度系數(shù)熱敏電阻器，或者用字母‘F’表示負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器。 第三部分：用途或特征，用一位數(shù)字（0-9）表示。一般數(shù)字‘1’表示普通用途，‘2’表示穩(wěn)壓用途（負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器），‘3’表示微波測(cè)量用途（負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器），‘4’表示旁熱式（負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器），‘5’表示測(cè)溫用途，‘6’表示控溫用途，‘7’表示消磁用途（正溫度系數(shù)熱敏電阻器），‘8’表示線性型（負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器），‘9’表示恒溫型（正溫度系數(shù)熱敏電阻器），‘0’表示特殊型（負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器） 第四部分：序號(hào)，也由數(shù)字表示，代表規(guī)格、性能。 往往廠家出于區(qū)別本系列產(chǎn)品的特殊需要，在序號(hào)后加‘派生序號(hào)’，由字母、數(shù)字和‘-’號(hào)組合而成。 例： M Z 1 1 序號(hào) |
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| 3樓： | >>參與討論 |
| 作者： lhfl9518 于 2006/10/15 14:19:32 發(fā)布：
粗測(cè)熱敏電阻的值，宜選用量程適中且通過熱敏電阻測(cè)量電流較小萬用表。若熱敏電阻10kΩ左右，可以選用MF10型萬用表，將其擋位開關(guān)撥到歐姆擋R×100，用鱷魚夾代替表筆分別夾住熱敏電阻的兩引腳。在環(huán)境溫度明顯低于體溫時(shí)，讀數(shù)10.2k ,用手捏住熱敏電阻，可看到表針指示的阻值逐漸減小；松開手后，阻值加大，逐漸復(fù)原。這樣的熱敏電阻可以選用（最高工作溫度 新教材熱敏特性實(shí)驗(yàn)如圖： 應(yīng)將熱敏電阻封裝后再放入水中。最簡(jiǎn)單的封裝是用長電工朔料套管，也可密封于類似的圓珠筆桿內(nèi)。 下面是實(shí)測(cè)的一組數(shù)據(jù)。 編號(hào) 溫度（℃） 電阻值（k） 1 15 14 R=R0expB（T-1-T0-1）T0=25+273KB：材料及結(jié)構(gòu)常數(shù)（B是溫度的函數(shù)）R0：標(biāo)準(zhǔn)溫度T0時(shí)阻值 2 20 11 3 25 9．9 4 30 9．2 5 35 8．5 6 40 7．8 幾種實(shí)用測(cè)溫傳感器 a空調(diào)內(nèi)專用溫控傳感器：熱敏元件封在銅金屬官中。 b 氣溫測(cè)量傳感器 二 光傳感器及光敏元件 光傳感器主要由光敏元件組成。目前光敏元件發(fā)展迅速、品種繁多、應(yīng)用廣泛。市場(chǎng)出售的有光敏電阻器、光電二極管、光電三極管、光電耦合器和光電池等。 1 光敏電阻器 光敏電阻器由能透光的半導(dǎo)體光電晶體構(gòu)成 ，因半導(dǎo)體光電晶體成分不同，又分為可見光光敏電阻（硫化鎘晶體）、紅外光光敏電阻（砷化鎵晶體）、和紫外光光敏電阻（硫化鋅晶體）。當(dāng)敏感波長的光照半導(dǎo)體光電晶體表面，晶體內(nèi)載流子增加，使其電導(dǎo)率增加（即電阻減�。�。 |
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| 4樓： | >>參與討論 |
| 作者： lhfl9518 于 2006/10/15 14:20:41 發(fā)布：
光敏電阻的主要參數(shù)： ◆光電流 、亮阻：在一定外加電壓下，當(dāng)有光（100lx照度）照射時(shí)，流過光敏電阻的電流稱光電流；外加電壓與該電流之比為亮阻，一般幾kΩ～幾十kΩ。 ◆暗電流、暗阻：在一定外加電壓下，當(dāng)無光（ 0 lx照度）照射時(shí)，流過光敏電阻的電流稱暗電流；外加電壓與該電流之比為暗阻，一般幾百kΩ～幾千kΩ以上。 ◆最大工作電壓：一般幾十伏至上百伏。 ◆環(huán)境溫度：一般 ◆額定功率（功耗）：光敏電阻的亮電流與外電壓乘積；可有5mW至300mW多種規(guī)格選擇。 ◆光敏電阻的主要參數(shù)還有響應(yīng)時(shí)間、靈敏度、光譜響應(yīng)、光照特性、溫度系數(shù)、伏安特性等。 值得注意的是，光照特性（隨光照強(qiáng)度變化的特性）、溫度系數(shù)（隨溫度變化的特性）、伏安特性不是線性的，如以CdS（硫化鎘）光敏電阻的光阻有時(shí)隨溫度的增加而增大，有時(shí)隨溫度的增加又變小。 硫化鎘光敏電阻器的參數(shù)： 型號(hào)規(guī)格 MG41-22 MG42-16 MG44-02 MG45-52 環(huán)境溫度（℃） -40～+60 -25～+55 -40～+70 -40～+70 額定功率（mW） 20 10 5 200 亮阻，100lx（kΩ） ≤2 ≤50 ≤2 ≤2 暗阻， 0lx（MΩ） ≥1 ≥10 ≥0.2 ≥1 響應(yīng)時(shí)間 （ms） ≤20 ≤20 ≤20 ≤20 最高工作電壓（v） 100 50 20 250 |
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| 5樓： | >>參與討論 |
| 作者： lhfl9518 于 2006/10/15 14:21:28 發(fā)布：
2 光電二極管 和普通二極管相比，除它的管芯也是一個(gè)PN結(jié)、具有單向?qū)щ娦阅芡�，其他均差異很大。首先管芯�?nèi)的PN結(jié)結(jié)深比較淺（小于1微米），以提高光電轉(zhuǎn)換能力；第二PN結(jié)面積比較大，電極面積則很小，以有利于光敏面多收集光線；第三光電二極管在外觀上都有一個(gè)用有機(jī)玻璃透鏡密封、能匯聚光線于光敏面的“窗口”；所以光電二極管的靈敏度和響應(yīng)時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于光敏電阻。 常見的幾種光電二極管及符號(hào)如下： 2DU有前極、后極、環(huán)極三個(gè)極。其中環(huán)極是為了減小光電二極管的暗電流和增加工作穩(wěn)定性而設(shè)計(jì)增加的，應(yīng)用時(shí)需要接電源正極。光電二極管的主要參數(shù)有：最高工作電壓（10～50V）,暗電流（≤0.05～1微安），光電流（＞6～80微安），光電靈敏度、響應(yīng)時(shí)間（幾十ns～幾十μs）、結(jié)電容和正向壓降等。 光電二極管的優(yōu)點(diǎn)是線性好，響應(yīng)速度快，對(duì)寬范圍波長的光具有較高的靈敏度，噪聲低；缺點(diǎn)是單獨(dú)使用輸出電流（或電壓）很小，需要加放大電路。適用于通訊及光電控制等電路。 光電二極管的檢測(cè)可用萬用表R×1K擋，避光測(cè)正向電阻應(yīng)10KΩ～200 KΩ，反向應(yīng)∞，去掉遮光物后向右偏轉(zhuǎn)角越大，靈敏度越高。 光電三極管可以視為一個(gè)光電二極管和一個(gè)三極管的組合元件，由于具有放大功能，所以其暗電流、光電流和光電靈敏度比光電二極管要高得多，但結(jié)構(gòu)原因使結(jié)電容加大，響應(yīng)特性變壞。廣泛應(yīng)用于低頻的光電控制電路。 常見的光電三極管形狀及符號(hào)如下： 半導(dǎo)體光電器件還有MOS結(jié)構(gòu)，如掃描儀、攝象頭中常用的CCD（電荷耦合器件）就是集成的光電二極管或MOS結(jié)構(gòu)的陣列。 三 氣敏傳感器及氣敏元件 教材僅要求簡(jiǎn)單的熱敏電阻和光敏電阻特性實(shí)驗(yàn)。由于氣體與人類的日常生活密切相關(guān)，對(duì)氣體的檢測(cè)已經(jīng)是保護(hù)和改善生態(tài)居住環(huán)境不可缺少手段，氣敏傳感器發(fā)揮著極其重要的作用。例如生活環(huán)境中的一氧化碳濃度達(dá)0.8～1.15 ml/L時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)呼吸急促，脈搏加快，甚至?xí)炟实葼顟B(tài)，達(dá)1.84ml/L時(shí)則有在幾分鐘內(nèi)死亡的危險(xiǎn)，因此對(duì)一氧化碳檢測(cè)必須快而準(zhǔn)。利用SnO2金屬氧化物半導(dǎo)體氣敏材料，通過顆粒超微細(xì)化和摻雜工藝制備SnO2納米顆粒，并以此為基體摻雜一定催化劑，經(jīng)適當(dāng)燒結(jié)工藝進(jìn)行表面修飾，制成旁熱式燒結(jié)型CO敏感元件，能夠探測(cè)0.005%～0.5%范圍的CO氣體。還有許多易爆可燃?xì)怏w、酒精氣體、汽車尾氣等有毒氣體的進(jìn)行探測(cè)的傳感器。常用的主要有接觸燃燒式氣體傳感器、電化學(xué)氣敏傳感器和半導(dǎo)體氣敏傳感器等。接觸燃燒式氣體傳感器的檢測(cè)元件一般為鉑金屬絲（也可表面涂鉑、鈀等稀有金屬催化層），使用時(shí)對(duì)鉑絲通以電流，保持300℃～ |
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| 6樓： | >>參與討論 |
| 作者： lhfl9518 于 2006/10/15 14:22:04 發(fā)布：
半導(dǎo)體氣敏元件有N型和P型之分。N型在檢測(cè)時(shí)阻值隨氣體濃度的增大而減��；P型阻值隨氣體濃度的增大而增大。象SnO2金屬氧化物半導(dǎo)體氣敏材料，屬于N型半導(dǎo)體，在200～300℃溫度它吸附空氣中的氧，形成氧的負(fù)離子吸附，使半導(dǎo)體中的電子密度減少，從而使其電阻值增加。當(dāng)遇到有能供給電子的可燃?xì)怏w（如CO等）時(shí)，原來吸附的氧脫附，而由可燃?xì)怏w以正離子狀態(tài)吸附在金屬氧化物半導(dǎo)體表面；氧脫附放出電子，可燃行氣體以正離子狀態(tài)吸附也要放出電子，從而使氧化物半導(dǎo)體導(dǎo)帶電子密度增加，電阻值下降。可燃性氣體不存在了，金屬氧化物半導(dǎo)體又會(huì)自動(dòng)恢復(fù)氧的負(fù)離子吸附，使電阻值升高到初始狀態(tài)。這就是半導(dǎo)體氣敏元件檢測(cè)可燃?xì)怏w的基本原理。 目前國產(chǎn)的氣敏元件有2種。一種是直熱式，加熱絲和測(cè)量電極一同燒結(jié)在金屬氧化物半導(dǎo)體管芯內(nèi)；旁熱式氣敏元件以陶瓷管為基底，管內(nèi)穿加熱絲，管外側(cè)有兩個(gè)測(cè)量極，測(cè)量極之間為金屬氧化物氣敏材料，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。 氣敏元件的參數(shù)主要有加熱電壓、電流，測(cè)量回路電壓，靈敏度，響應(yīng)時(shí)間，恢復(fù)時(shí)間，標(biāo)定氣體（0.1%丁烷氣體）中電壓，負(fù)載電阻值等。QM-N5型氣敏元件適用于天然氣、煤氣、氫氣、烷類氣體、烯類氣體、汽油、煤油、乙炔、氨氣、煙霧等的檢測(cè)，屬于N型半導(dǎo)體元件。靈敏度較高，穩(wěn)定性較好，響應(yīng)和恢復(fù)時(shí)間短，市場(chǎng)上應(yīng)用廣泛。QM-N5氣敏元件參數(shù)如下：標(biāo)定氣體（0.1%丁烷氣體，最佳工作條件）中電壓≥2V，響應(yīng)時(shí)間≤10S，恢復(fù)時(shí)間≤30S，最佳工作條件加熱電壓5V、測(cè)量回路電壓10V、負(fù)載電阻RL為2K，允許工作條件加熱電壓4.5～5.5V、測(cè)量回路電壓5～15V、負(fù)載電阻0.5～2.2K。下圖為氣敏元件的簡(jiǎn)單測(cè)試電路（組成傳感器），電壓表指針變化越大，靈敏度越高；只要加一簡(jiǎn)單電路可實(shí)現(xiàn)報(bào)警。常見的氣敏元件還有MQ-31（專用于檢測(cè)CO），QM-J1酒敏元件等。 |
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| 7樓： | >>參與討論 |
| 作者： lhfl9518 于 2006/10/15 14:22:50 發(fā)布：
四 力敏傳感器和力敏元件 |
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| 8樓： | >>參與討論 |
| 作者： wufongjian 于 2006/10/15 21:02:19 發(fā)布：
謝謝，學(xué)習(xí)了 |
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| 9樓： | >>參與討論 |
| 作者： whu_dhf 于 2006/10/21 14:33:08 發(fā)布：
& # 9 8 2 5 |
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| 10樓： | >>參與討論 |
| 作者： zhuliangping 于 2006/10/21 21:38:40 發(fā)布：
好長啊 看了大半天��！ 呵呵 謝謝了 不錯(cuò)的啊 |
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| 11樓： | >>參與討論 |
| 作者： hbt11t 于 2006/10/29 15:04:50 發(fā)布：
謝謝樓主分享.我頂! |
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| 12樓： | >>參與討論 |
| 作者： 051688 于 2006/10/29 16:37:41 發(fā)布：
傳感器就是人體感覺器官的延伸 |
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| 13樓： | >>參與討論 |
| 作者： lhfl9518 于 2006/10/31 22:05:09 發(fā)布：
說的好 |
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| 14樓： | >>參與討論 |
| 作者： jsssky 于 2006/11/1 20:16:18 發(fā)布：
好呀！！ |
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| 15樓： | >>參與討論 |
| 作者： 醉人的笑容 于 2006/11/1 22:20:59 發(fā)布：
教程 |
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| 16樓： | >>參與討論 |
| 作者： xuw5429 于 2006/11/1 22:31:12 發(fā)布：
學(xué)習(xí) 收藏了 |
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| 17樓： | >>參與討論 |
| 作者： pipoyu 于 2006/11/6 20:31:01 發(fā)布：
這樣在論壇里看,絕對(duì)不如,買一本全面的書,慢慢看,這樣看沒什么用. |
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| 18樓： | >>參與討論 |
| 作者： leon_power 于 2006/11/16 9:01:16 發(fā)布：
終于看完了，謝謝，學(xué)了不少 |
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| 19樓： | >>參與討論 |
| 作者： zhan_cl 于 2006/11/16 13:42:06 發(fā)布：
謝了，樓主。 |
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| 20樓： | >>參與討論 |
| 作者： 13930325649 于 2006/11/21 9:36:34 發(fā)布：
太好了！ 非常感謝！ |
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| 21樓： | >>參與討論 |
| 作者： dingwenjie1984 于 2006/11/21 17:27:17 發(fā)布：
多謝各位仁兄��！學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)��！ |
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| 22樓： | >>參與討論 |
| 作者： wasiton 于 2006/11/25 6:34:08 發(fā)布：
非常感謝 |
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| 23樓： | >>參與討論 |
| 作者： zdr665 于 2006/12/17 20:16:25 發(fā)布：
正是我所需要的 謝謝 |
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| 24樓： | >>參與討論 |
| 作者： 182376616 于 2007/1/2 10:25:08 發(fā)布：
好貼 我頂 |
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| 25樓： | >>參與討論 |
| 作者： wujing198 于 2007/1/2 12:59:02 發(fā)布：
好貼 |
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| 26樓： | >>參與討論 |
| 作者： 2539037005 于 2007/1/2 20:55:32 發(fā)布：
謝謝大家 這些傳感器的知識(shí)太有用了 我比較喜歡光電傳感器 |
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| 27樓： | >>參與討論 |
| 作者： springandstone 于 2007/1/4 16:53:30 發(fā)布：
★☆® 在 電子方面 那還是重要的哦 同學(xué)們一定要學(xué)好啊 |
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| 28樓： | >>參與討論 |
| 作者： lhfl9518 于 2007/1/4 20:37:14 發(fā)布：
謝謝大家的支持！ |
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| 29樓： | >>參與討論 |
| 作者： wangyongyh 于 2007/1/4 21:46:56 發(fā)布：
頂一下． |
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| 30樓： | >>參與討論 |
作者： blduan 于 2007/3/20 21:05:28 發(fā)布：
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| 31樓： | >>參與討論 |
| 作者： spadgelee 于 2007/4/22 1:36:16 發(fā)布：
恩,好帖,傳感器是很有用的東西 |
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| 32樓： | >>參與討論 |
| 作者： 天籟之音 于 2007/4/23 0:19:28 發(fā)布：
還不錯(cuò)，不過不健全 |
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| 33樓： | >>參與討論 |
| 作者： tjgirl1984 于 2007/5/8 11:06:43 發(fā)布：
不錯(cuò) |
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| 34樓： | >>參與討論 |
| 作者： ndtuzi 于 2007/5/9 22:14:37 發(fā)布：
正在學(xué)習(xí) 傳感器 謝謝 |
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