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论文:任意一种传感器的工作原理或技术?
①個亾哋迣鎅
一、传感器的定义 信息处理技术取得的进展以及微处理器和计算机技术的高速发展,都需要在传感器的开发方面有相应的进展。微处理器现在已经在测量和控制系统中得到了广泛的应用。随着这些系统能力的增强,作为信息采集系统的前端单元,传感器的作用越来越重要。传感器已成为自动化系统和机器人技术中的关键部件,作为系统中的一个结构组成,其重要性变得越来越明显。 最广义地来说,传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。国际电工委员会(IEC:International Electrotechnical Committee)的定义为:“传感器是测量系统中的一种前置部件,它将输入变量转换成可供测量的信号”。按照Gopel等的说法是:“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”,而“传感器系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字)能力的传感器”。传感器是传感器系统的一个组成部分,它是被测量信号输入的第一道关口。 进入传感器的信号幅度是很小的,而且混杂有干扰信号和噪声。为了方便随后的处理过程,首先要将信号整形成具有最佳特性的波形,有时还需要将信号线性化,该工作是由放大器、滤波器以及其他一些模拟电路完成的。在某些情况下,这些电路的一部分是和传感器部件直接相邻的。成形后的信号随后转换成数字信号,并输入到微处理器。 德国和俄罗斯学者认为传感器应是由二部分组成的,即直接感知被测量信号的敏感元件部分和初始处理信号的电路部分。按这种理解,传感器还包含了信号成形器的电路部分。 传感器系统的性能主要取决于传感器,传感器把某种形式的能量转换成另一种形式的能量。有两类传感器:有源的和无源的。有源传感器能将一种能量形式直接转变成另一种,不需要外接的能源或激励源 。 无源传感器不能直接转换能量形式,但它能控制从另一输入端输入的能量或激励能 传感器承担将某个对象或过程的特定特性转换成数量的工作。其“对象”可以是固体、液体或气体,而它们的状态可以是静态的,也可以是动态(即过程)的。对象特性被转换量化后可以通过多种方式检测。对象的特性可以是物理性质的,也可以是化学性质的。按照其工作原理,传感器将对象特性或状态参数转换成可测定的电学量,然后将此电信号分离出来,送入传感器系统加以评测或标示。 各种物理效应和工作机理被用于制作不同功能的传感器。传感器可以直接接触被测量对象,也可以不接触。用于传感器的工作机制和效应类型不断增加,其包含的处理过程日益完善。 常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟: 光敏传感器——视觉 声敏传感器——听觉 气敏传感器——嗅觉 化学传感器——味觉 压敏、温敏、流体传感器——触觉 与当代的传感器相比,人类的感觉能力好得多,但也有一些传感器比人的感觉功能优越,例如人类没有能力感知紫外或红外线辐射,感觉不到电磁场、无色无味的气体等。 对传感器设定了许多技术要求,有一些是对所有类型传感器都适用的,也有只对特定类型传感器适用的特殊要求。针对传感器的工作原理和结构在不同场合均需要的基本要求是: 高灵敏度 抗干扰的稳定性(对噪声不敏感) 线性 容易调节(校准简易) 高精度 高可靠性 无迟滞性 工作寿命长(耐用性) 可重复性 抗老化 高响应速率 抗环境影响(热、振动、酸、碱、空气、水、尘埃)的能力 选择性 安全性(传感器应是无污染的) 互换性 低成本 宽测量范围 小尺寸、重量轻和高强度 宽工作温度范围 二、传感器的分类 可以用不同的观点对传感器进行分类:它们的转换原理(传感器工作的基本物理或化学效应);它们的用途;它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。 根据传感器工作原理,可分为物理传感器和化学传感器二大类 传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应,诸如压电效应,磁致伸缩现象,离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的微小变化都将转换成电信号。 化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器,被测信号量的微小变化也将转换成电信号。 有些传感器既不能划分到物理类,也不能划分为化学类。大多数传感器是以物理原理为基础运作的。化学传感器技术问题较多,例如可靠性问题,规模生产的可能性,价格问题等,解决了这类难题,化学传感器的应用将会有巨大增长。 按照其用途,传感器可分类为: 压力敏和力敏传感器 位置传感器 液面传感器 能耗传感器 速度传感器 热敏传感器 加速度传感器 射线辐射传感器 振动传感器 湿敏传感器 磁敏传感器 气敏传感器 真空度传感器 生物传感器等。 以其输出信号为标准可将传感器分为: 模拟传感器——将被测量的非电学量转换成模拟电信号。 数字传感器——将被测量的非电学量转换成数字输出信号(包括直接和间接转换)。 膺数字传感器——将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出(包括直接或间接转换)。 开关传感器——当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时,传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。 在外界因素的作用下,所有材料都会作出相应的、具有特征性的反应。它们中的那些对外界作用最敏感的材料,即那些具有功能特性的材料,被用来制作传感器的敏感元件。从所应用的材料观点出发可将传感器分成下列几类: (1)按照其所用材料的类别分 金属 聚合物 陶瓷 混合物 (2)按材料的物理性质分 导体 绝缘体 半导体 磁性材料 (3)按材料的晶体结构分 单晶 多晶 非晶材料 与采用新材料紧密相关的传感器开发工作,可以归纳为下述三个方向: (1)在已知的材料中探索新的现象、效应和反应,然后使它们能在传感器技术中得到实际使用。 (2)探索新的材料,应用那些已知的现象、效应和反应来改进传感器技术。 (3)在研究新型材料的基础上探索新现象、新效应和反应,并在传感器技术中加以具体实施。 现代传感器制造业的进展取决于用于传感器技术的新材料和敏感元件的开发强度。传感器开发的基本趋势是和半导体以及介质材料的应用密切关联的。表1.2中给出了一些可用于传感器技术的、能够转换能量形式的材料。 按照其制造工艺,可以将传感器区分为: 集成传感器 薄膜传感器 厚膜传感器 陶瓷传感器 集成传感器是用标准的生产硅基半导体集成电路的工艺技术制造的。通常还将用于初步处理被测信号的部分电路也集成在同一芯片上。 薄膜传感器则是通过沉积在介质衬底(基板)上的,相应敏感材料的薄膜形成的。使用混合工艺时,同样可将部分电路制造在此基板上。 厚膜传感器是利用相应材料的浆料,涂覆在陶瓷基片上制成的,基片通常是Al2O3制成的,然后进行热处理,使厚膜成形。 陶瓷传感器采用标准的陶瓷工艺或其某种变种工艺(溶胶-凝胶等)生产。 完成适当的预备性操作之后,已成形的元件在高温中进行烧结。厚膜和陶瓷传感器这二种工艺之间有许多共同特性,在某些方面,可以认为厚膜工艺是陶瓷工艺的一种变型。 每种工艺技术都有自已的优点和不足。由于研究、开发和生产所需的资本投入较低,以及传感器参数的高稳定性等原因,采用陶瓷和厚膜传感器比较合理。
2023-07-16
1条回答
问
传感器尺寸1|2.3好还是2|3好
泰山
2/3好,面积大。
2023-07-15
2条回答
问
DC 的传感器尺寸大小到底是怎么分
惊鸿一瞥
不同,宾得KX的传感器是CMOS的,两相比较,CCD更好,省电,连续拍照不会产生高温,但制作技术要求高,所以,CCD没有很大的,而CMOS可以制作很大,现在所有单反都是CMOSD的,全画幅的单反更是。 宾得KX的传感器大小一般,和其他单反相机没有区别。 顺便问一句,你用宾得KX怎么解决电池问题,我觉得普通充电电池如南孚(2300毫安)和品胜(2500毫安)都只能照100张左右。有什么好电池吗?
2023-07-15
2条回答
问
相机传感器32×24mm是多少寸大小?
哎呀~~~/bome
36x24吧,这是全副 32x24的貌似没见
2023-07-15
2条回答
问
请问lumia950 传感器尺寸是多少呢
d2fd93949f20
你好 爱应用-WPER happy任心飘摇 为您解答诺基亚官网就有详细参数啊传感器大小: 1.3 英寸如果对你有所帮助 记得采纳哦。
2023-06-12
3条回答
问
汽车上氧传感器的工作原理和作用
422a3f2172f6
传感器所采用的陶瓷材料,用作氧化铁的导体。当环境温度高于300度的时候,两侧氧的百分比含量不同,就会在两端产生电压变化 。目前使用的氧传感器有二氧化锆(ZrO2)型氧传感器和二氧化钛(TiO2)型氧传感器两种。目前应用最多的是氧化锆氧传感器(图5.36)。氧化锆是具有传导氧离子能力的固体电解质,它能在氧分子浓度差的作用下产生电动势。在传感器壳体内有一个由氧化锆陶瓷体制成的一端封闭的锆管2,锆管的内外表面均覆盖一层多孔性薄铂导电层作为电极。锆管的内电极4与大气相通,外电极与排气接触。
2023-06-12
2条回答
问
数码相机的传感器尺寸大小有什么不同?
95c28bce11ee
感光器件的面积越大,也即CCD面积越大,捕获的光子越多,感光性能越好,信噪比越低。 当然是1/1.8 好点啊
2023-06-12
2条回答
问
震动测量传感器原理与应用(包括原理~装置~简图)
3147ca859c98
去买个测量加速度的传感器,然后设计个电路 要滤波, 放大然后就可以了,不难的.
2023-06-12
2条回答
问
简单说说压力传感器工作原理
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压力传感器工作原理1 、应变片压力传感器原理力学传感器的种类繁多,如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等。 电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上,当基体受力发生应力变化时,电阻应变片也一起产生形变,使应变片的阻值发生改变,从而使加在电阻上的电压发生变化。一般这种应变片都组成应变电桥,并通过后续的仪表放大器进行放大,再传输给处理电路(通常是A/D 转换和CPU )显示或执行机构。2 、陶瓷压力传感器原理陶瓷压力传感器 压力直接作用在陶瓷膜片的前表面,使膜片产生微小的形变,厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面,连接成一个惠斯通电桥(闭桥),由于压敏电阻的压阻效应,使电桥产生一个与压力成正比的电压信号。3 、扩散硅压力传感器原理 工作原理:被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上(不锈钢或陶瓷),使膜片产生与介质压力成正比的微位移,使传感器的电阻值发生变化, 用电子线路检测这一变化,并转换输出一个对应于这一压力的标准测量信号。4 、蓝宝石压力传感器 利用应变电阻式工作原理,采用硅- 蓝宝石作为半导体敏感元件,具有良好的计量特性。5 、压电压力传感器原理压电传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。其中石英(二氧化硅)是一种天然晶体,压电效应就是在这种晶体中发现的,在一定的温度范围之内,压电性质一直存在,但温度超过这个范围之后,压电性质完全消失(这个高温就是所谓的 “居里点”)。由于随着应力的变化电场变化微小(也就说压电系数比较低),所以石英逐渐被其他的压电晶体所替代。
2023-06-12
3条回答
问
单反相机的传感器尺寸确定好坏吗?
339293421aa2
我这里就不说 大画幅这个东西了,你应该目前也用不上就单独说说 单反相机里面最常提到的两种CMOS尺寸APS画幅(半画幅、截幅) 跟 全画幅APS画幅的机器 传感器尺寸是 24 X16 左右这个 “左右”很微妙,因为他上下差距不大的情况下都属于APS画幅,并没有什么实质差距,只是各个品牌技术不同造成的误差。全画幅的 CMOS 尺寸是跟胶片机一样的 36mm X 24mm 左右 (胶片机35mm)在你的那个CCD 数码相机领域,CCD的面积大小 大多数直接跟拍摄效果挂钩,而很多外行看的“像素”其实还是次要的。像素可以依靠软件运算来提升,但是解析能力却是CCD成像芯片所固有的,或者说依靠软件无法进行大幅提成的一个基础性能。单反里面也是一个道理,在APS画幅里面,并没有谁强谁弱的区分,入门单反跟中端单反的成像差异通常可以理解为是处理器或者其他内部软硬件差异形成的。也就是说COMS提供的成像信息是一样的,只不过APS画幅领域里好的机器处理器可以把这部分信息进行更加细腻的还原跟美化,从而得到效果更好的照片。但是有一个例外,那就是全画幅对比APS画幅的优势,这个优势很类似你之前接触的卡片机领域的CCD尺寸差距优势。毕竟全画幅的CMOS要比APS画幅的大很多,所以成像上在实现相似的像素的情况下,解析力就大幅提升了!(像素跟解析力这两个因素在某些条件完全一样的情况下可以简单的理解为成反比,虽然这样的理解并不完全准确,但是有助于弄清是否像素越高越好的问题)不知道这样说能不能让你对刚才你的问题有个大致了解。APS画幅中,究竟23.6 跟22.3能差多少……这个其实微乎其微但是 全画幅的36mm 跟 APS画幅的 24mm 差距还是相当大的
2023-06-12
5条回答
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