《传感器原理之》PPT课件

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1、传感器测量原理七、半导体敏感元件传感器1磁电转换元件传感器金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。1)霍尔元件霍尔元件由霍尔片、四根引线和壳体组成，如图所示。3.7半导体敏感元件传感器应用案例：电流传感器案例：管道裂纹检测半导体敏感元件传感器原理磁场强度变化检测2)磁电阻元件半导体敏感元件传感器磁阻效应--++lwx特点电阻的增量与磁场的平方成正比；与磁场的正负无关；温度系数影响大；磁感应的范围比霍尔元件大。R-5-4-3-2-1012345应用磁头；接近开关和无触点开关。3)磁感应半导体元件分类半导体

2、敏感元件传感器磁感应半导体元件体元件霍尔IC结型元件霍尔元件磁电阻元件磁敏二极管磁晶体管磁半导体开关其它开关线性半导体敏感元件传感器2光电转换元件光电传感器通常是指能敏感到由紫外线到红外线光的光能量，并能将光能转化成电信号的器件。其工作原理是基于一些物质的光电效应。1)光敏电阻光电导效应是指半导体材料受到光照时会产生电子-空穴对,使其导电性能增强,光线愈强,阻值愈低,这种光照后电阻率发生变化的现象,称为光电导效应。基于这种效应的光电器件有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管。半导体敏感元件传感器2)光电池光生伏特效应指半导体材料P-N结受到光照后产生一定方向的电动势的效应。以可

3、见光作光源的光电池是常用的光生伏特型器件。+++---PN半导体敏感元件传感器3)应用光电传感器在工业上的应用可归纳为吸收式、遮光式、反射式、辐射式四种基本形式。半导体敏感元件传感器案例：光电鼠标就是利用LED与光敏晶体管组合来测量位移。案例：亮度传感器：通过检测周围环境的亮度，再与内部设定值相比较，调整光源的亮度和分布，有效利用自然光线，达到节约电能的目的。半导体敏感元件传感器3热敏电阻传感器半导体热敏电阻的材料是一种由锰、镍、铜、钻、铁等金属氧化物按一定比例混合烧结而成的半导体，它具有负的电阻温度系数，随温度上升而阻值下降。典型的热敏电阻元件有圆形、杆形和珠形等，其结构

4、及温度特性如图所示。半导体敏感元件传感器应用温控器热敏电阻半导体敏感元件传感器4气敏电阻传感器气敏传感器是利用气敏半导体材料，如氧化锡、氧化锰等金属氧化物制成敏感元件，当它们吸收了气体烟雾，如一氧化碳、醇等时，会发生还原反应，放出热量，使元件温度相应增高，电阻发生变化。气敏传感器应用较广泛的是用于防灾报警，如煤气、或有毒气体报警，也可用于对大气污染监测、CO气体测量、酒精浓度探测等方面。烟雾报警器酒精传感器二氧化碳传感器半导体敏感元件传感器5CCD固态图象传感器MOS(MetalOxideSemiconductor)光敏元的结构是在半导体(P型硅)基片上形成一种氧化物(如二

5、氧化硅)，在氧化物上再沉积一层金属电极，以此形成一个金属-氧化物-半导体结构元(MOS)。在半导体硅片上按线阵或面阵排列MOS单元，如果照射在这些光敏元上的是一幅明暗起伏的图像，则这些光敏元上就会感生出一幅与光照强度相对应的光生电荷图像。半导体敏感元件传感器01111100光敏管阵列并联串联转换器运算电路显示电路结束信号驱动脉冲CCD半导体敏感元件传感器特点:(1)非接触检测;(2)响应快;(3)可靠性高,为修简便;(4)测量精度高;(5)体积小,重量轻;容易与计算机连接(6)对被测物体需要强光照射;(7)受被测物体以外的光的影响.应用:(1)宽度测量;(2)外径测量;(3

6、)主轴径向跳动测量.光栅式传感器结构和基本原理:光栅式传感器主要由主光栅(a)、指示光栅(b)和光路系统(c)组成。透射长光栅(主光栅)是在一块长条形的光学玻璃上均匀地刻上许多条纹，形成规则排列的明暗线条。图中a为刻线宽度，b为刻线间的缝隙宽度，a+b＝w称为光栅的栅距。通常情况下，a＝b＝W／2，也可以做成“：a:b=1.1:0.9。刻线密度一般为每毫米10、25、50、100线。指示光栅比主光栅短得多，通常刻有与主光栅同样刻线密度的线纹。光栅式传感器光路系统包括光源、透镜、主光栅、指示光栅和光电元件。光源一般用钨丝灯泡，它有较大的输出功率，较高的工作温度范围，可以从-4

7、0℃到+130℃。但是它与光电元件相组合的转换效率低，在机械振动和冲击条件下工作时，使用寿命将降低。近年来固态电源有很大的发展。如砷化镓二极管可以在-66℃到+100℃的温度下工作，发出的光为近红外光(9100一9400A)，接近硅光敏三极管的敏感波长。虽然砷化镓二极管的输出功率比钨丝灯泡低．但是它与硅光敏三极管相结合，有很高的转换效率，最高可达30％左右。此外砷化镓二极管的脉冲响应速度约为几十纳秒，与光敏三极管组合起来可以得到2um的可实用的响应速度，这样快速的响应特性，可以使光源只在被应用时才被触发，从而可以减