傳感器技術(shù)及應(yīng)用（第2版） 課件 02 緒論2

傳感器的組成輔助電源敏感元件轉(zhuǎn)換元件基本轉(zhuǎn)換電路非電量電量敏感元件是直接感受被測量，并輸出與被測量成確定關(guān)系的某一物理量的元件。轉(zhuǎn)換元件：敏感元件的輸出就是它的輸入，它把輸入轉(zhuǎn)換成電路參量?；巨D(zhuǎn)換電路：上述電路參數(shù)接入基本轉(zhuǎn)換電路（簡稱轉(zhuǎn)換電路），便可轉(zhuǎn)換成電量輸出。典型測控系統(tǒng)被控對象傳感器信號調(diào)理信號轉(zhuǎn)換與處理顯示存儲傳輸執(zhí)行器控制信號電信號典型測控系統(tǒng)主要包括：測控對象、傳感器、信號調(diào)理、信號轉(zhuǎn)換與處理、執(zhí)行器、顯示/存儲/傳輸?shù)葞撞糠?。信號調(diào)理信號調(diào)理大致可分為四種類型，即電平調(diào)整、線性化、信號形式變換、濾波、阻抗匹配。

電平調(diào)整是對電壓信號進行的放大或衰減，及傳感器零位電壓的調(diào)整等。

線性化是針對傳感器的非線性特性的信號調(diào)理。盡最大可能擴大傳感器的響應(yīng)特性的線性范圍。

信號形式變換是將傳感器輸出信號從一種形式變換為另一種形式，如電壓-電流變換。

濾波是濾除系統(tǒng)中的無用噪聲信號。1、按傳感器的工作機理，分為物理型、化學型、生物型等2、按構(gòu)成原理，結(jié)構(gòu)型與物性型兩大類3、根據(jù)傳感器的能量轉(zhuǎn)換情況，可分為能量控制型傳感器和能量轉(zhuǎn)換型傳感器4、按照物理原理分類：電阻、電容、電感等5、按照傳感器的用途分類：位移、壓力、振動、溫度傳感器7、根據(jù)傳感器輸出信號：模擬信號和數(shù)字信號6、根據(jù)轉(zhuǎn)換過程可逆與否：單向和雙向8、根據(jù)傳感器使用電源與否：有源傳感器和無源傳感器傳感器的分類傳感器的發(fā)展動向

開發(fā)新型傳感器

開發(fā)新材料新工藝的采用集成化、多功能化智能化

開展基礎(chǔ)研究，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，開發(fā)傳感器的新材料和新工藝；實現(xiàn)傳感器的集成化與智能化

傳感器的工作機理是基于各種效應(yīng)和定律，由此啟發(fā)人們進一步探索具有新效應(yīng)的敏感功能材料，并以此研制出具有新原理的新型物性型傳感器件，這是發(fā)展高性能、多功能、低成本和小型化傳感器的重要途徑。世界各國都在物性型傳感器方面投入大量人力、物力加強研究，從而使它成為一個值得注意的發(fā)展動向。1．開發(fā)新型傳感器新型傳感器包括：①采用新原理；②填補傳感器空白；③仿生傳感器等方面。它們之間是互相聯(lián)系的。傳感器材料是傳感器技術(shù)的重要基礎(chǔ)，由于材料科學的進步，人們在制造時，可控制它們的成分，從而設(shè)計制造出用于各種傳感器的功能材料。用復雜材料來制造性能更加良好的傳感器是今后的發(fā)展方向之一。2．開發(fā)新材料（1）半導體敏感材料（2）陶瓷材料（3）磁性材料（4）智能材料如，半導體氧化物可以制造各種氣體傳感器，而陶瓷傳感器工作溫度遠高于半導體，光導纖維的應(yīng)用是傳感器材料的重大突破，用它研制的傳感器與傳統(tǒng)的相比有突出的特點。有機材料作為傳感器材料的研究，引起國內(nèi)外學者的極大興趣。在發(fā)展新型傳感器中，離不開新工藝的采用。新工藝的含義范圍很廣，這里主要指與發(fā)展新型傳感器聯(lián)系特別密切的精細加工技術(shù)。該技術(shù)又稱微機械加工技術(shù)，是近年來隨著集成電路工藝發(fā)展起來的，它是離子束、電子束、分子束、激光束和化學刻蝕等用于微電子加工的技術(shù)，目前已越來越多地用于傳感器領(lǐng)域。3．新工藝的采用例如利用半導體技術(shù)制造出壓阻式傳感器，利用薄膜工藝制造出快速響應(yīng)的氣敏、濕敏傳感器，日本橫河公司利用各向異性腐蝕技術(shù)進行高精度三維加工，在硅片上構(gòu)成孔、溝棱錐、半球等各種開頭，制作出全硅諧振式壓力傳感器。4．集成化、多功能化多功能一體化，即將傳感器與放大、運算以及溫度補償?shù)拳h(huán)節(jié)一體化，組裝成一個器件。把多個功能不同的傳感元件集成在一起，除可同時進行多種參數(shù)的測量外，還可對這些參數(shù)的測量結(jié)果進行綜合處理和評價，可反映出被測系統(tǒng)的整體狀態(tài)。為同時測量幾種不同被測參數(shù)，可將幾種不同的傳感器元件復合在一起，作成集成塊。例如一種溫、氣、濕三功能陶瓷傳感器已經(jīng)研制成功。5．智能化對外界信息具有檢測、數(shù)據(jù)處理、邏輯判斷、自診斷和自適應(yīng)能力的集成一體化多功能傳感器，這種傳感器具有與主機互相對話的功能，可以自行選擇最佳方案，能將已獲得的大量數(shù)據(jù)進行分