传感器--广工骆德汉

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1、主讲--------骆德汉联系电话------39322256ext.713、13650992518（广东工业大学信息工程学院）Email------luodehan@ustc.edu.cn；dehanluo@gdut.edu.cn现代传感新技术一、课程目的●掌握现代传感新技术核新思想●了解现代传感新技术最新进展●学习现代传感新技术最新理论●应用现代传感最新技术二、教学内容及考核要求●教材（上下册）●成绩：10%（听课）+20%（报告）+70%（考试）●内容：以下册为主（上册自学）●考核：学习报告+卷面考试学习报告----2

2、人一个题目，综述某种传感器基本原理及最新发展动态（国际前沿）第0章现代传感新技术综述现代传感新技术--------指最近十几年内研究开发出来的、已经或正在走向实用化的传感器现代传感新技术核心--------新效应机理、新材料发现、新加工工艺现代新型传感器--------智能传感器----IntelligentSensor--------SmartSensor-------IntelligentSensorSystem------------IntelligentInstrumentation现代传感新技术应用--------

3、仿生传感与应用、生物医学、食品安全等§0.1新型传感效应光效应、磁效应、力效应、声效应、化学效应、生物效应一、新型光效应光电效应--------光电导效应、光生伏特效应电光效应--------克尔效应、光弹效应光多普勒效应§0.1新型传感效应一、新型光效应1、光电导效应内光电效应------在光辐射作用下，材料的电导率发生变化●在材质均匀的光电材料两端加上一定电压，●当光照射到材料上时，由光照产生的光生载流子在外加电场作用下沿一定方向运动，在回路中产生电流Ip●电流Ip的大小受光照强度的控制，用这种光电导效应制作的典型器件就

4、是光敏电阻§0.1新型传感效应一、新型光效应2、P-N结光伏效应●当光照射P—N结时，只要入射光子能量大于材料禁带宽度，就会在结区产生电子一空穴对●这些非平衡载流子在内建电场的作用下，按一定方向运动，在开路状态下形成电荷积累，产生了一个与内建电场方向相反的光生电场，即光生电压●若P-N结两边外接一负载电阻RL，光激发产生的电子一空穴对形成的光生电流I。它与光照有关，其方向与P-N结反向饱和电流相同§0.1新型传感效应一、新型光效应3、科顿(Cotton)效应科顿效应------能使左、右旋圆偏振光传输速度相异的旋光性物质，在

5、直线偏振光入射并透过时，会产生a角的偏转现象称为§0.1新型传感效应二、磁效效应磁光效应--------法拉第效应、克尔效应等磁电效应--------霍耳(Hall)效应、磁阻效应等压磁效应------磁致伸缩、威德曼效应等约瑟夫效应、核磁共振等§0.1新型传感效应二、磁光效应1、法拉第效应--------又称磁致旋光效应当线偏振光通过处于磁场下的透明介质时，光线的偏振面(光矢量振动方向)将发生偏转，其偏转角θ与磁感应强度B以及介质的长度L成比例关系K--是物质的特性常数，与光波波长和温度有关。§0.1新型传感效应二、磁效效

6、应2、霍耳效应●霍耳效应实际上是基于洛伦兹力的效应；KH---霍尔常数●当电流通过半导体薄片时，垂直于电流方向的磁场B使电子向薄片的一侧偏转，从而使薄片的两侧产生电位差UH，§0.1新型传感效应三、力效应压电效应、磁致伸缩、电致伸缩、压阻效应1、压电效应●当具有压电效应的材料受到沿一定方向的外力作用而变形时，在某两个表面上将产生极性相反的电荷。★石英晶体★压电陶瓷(PZT)，★高分子压电薄膜★压电半导体●常见压电材料§0.1新型传感效应三、力效应2、磁致伸缩效应（1）磁致伸缩效应----铁磁体在磁场作用下，产生机械变形，其尺

7、寸、大小会作相应的伸缩。★当受到外磁场作用时，体内各磁畴转动并使它们的磁化方向尽量与外磁场相一致，导致磁性体沿外磁场方向的长度发生变化。（2）磁致伸缩机理★从宏观的角度理解，磁性材料产生的长度变化可以看作磁性材料在外磁场作用下产生了自由应变E。★无外磁场作用时，磁性物质体内的磁畴排列杂乱无章，磁化均衡；§0.1新型传感效应三、力效应3、饱和效应（1）在高分子核磁共振吸收过程中，随入射电磁波振幅的增加，高分子吸收电磁波能量逐渐减少而趋于饱和（2）饱和效应机理★高分子核自旋吸收能量较多时，来不及转移而产生饱和效应。★核自旋因磁场

8、作用而能级分离，吸收外加电磁波能量使其能级上升发生核磁共振§0.1新型传感效应四、化学效应表面吸附效应、可顿效应、饱和效应、电泳效应、彼德效应等1、吸附效应●金属氧化物的半导体陶瓷材料接触气体时，在特定温度下，材料吸附气体分子，分子表面和气体分子之间发生电子交换，使得半导体材料的表面电位、