傳感器的原理
2013-02-22
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，市場上銷售的有雙金屬片、銅熱電阻、鉑熱電阻、熱電偶及半導體熱敏電阻等。以半導體熱敏電阻為探測元件的溫度傳感器應用廣泛，這是因為在元件允許工作條件范圍內，半導體熱敏電阻器具有體積小、靈敏度高、精度高的特點，而且制造工藝簡單、價格低廉。
熱敏電阻的型號
我國產熱敏電阻是按部頒標準SJ1155-82來制定型號，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’表示正溫度系數熱敏電阻器，或者用字母‘F’表示負溫度系數熱敏電阻器。
第三部分：用途或特征，用一位數字（0-9）表示。一般數字‘1’表示普通用途，‘2’表示穩壓用途（負溫度系數熱敏電阻器），‘3’表示微波測量用途（負溫度系數熱敏電阻器），‘4’表示旁熱式（負溫度系數熱敏電阻器），‘5’表示測溫用途，‘6’表示控溫用途，‘7’表示消磁用途（正溫度系數熱敏電阻器），‘8’表示線性型（負溫度系數熱敏電阻器），‘9’表示恒溫型（正溫度系數熱敏電阻器），‘0’表示特殊型（負溫度系數熱敏電阻器）
第四部分：序號，也由數字表示，代表規格、性能。
往往廠家出于區別本系列產品的特殊需要，在序號后加‘派生序號’，由字母、數字和‘-’號組合而成。
例： M Z 1 1
熱敏電阻器的主要參數
各種熱敏電阻器的工作條件一定要在其出廠參數允許范圍之內。熱敏電阻的主要參數有十余項：標稱電阻值、使用環境溫度（最高工作溫度）、測量功率、額定功率、標稱電壓（最大工作電壓）、工作電流、溫度系數、材料常數、時間常數等。其中標稱電阻值是在25℃零功率時的電阻值，實際上總有一定誤差，應在±10%之內。普通熱敏電阻的工作溫度范圍較大，可根據需要從-55℃到+315℃選擇，值得注意的是，不同型號熱敏電阻的最高工作溫度差異很大，如MF11片狀負溫度系數熱敏電阻器為+125℃，而MF53-1僅為+70℃，學生實驗時應注意（一般不要超過50℃）。
氣敏元件的參數主要有加熱電壓、電流，測量回路電壓，靈敏度，響應時間，恢復時間，標定氣體（0.1%丁烷氣體）中電壓，負載電阻值等。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，屬于N型半導體元件。靈敏度較高，穩定性較好，響應和恢復時間短，市場上應用廣泛。QM-N5氣敏元件參數如下：標定氣體（0.1%丁烷氣體，最佳工作條件）中電壓≥2V，響應時間≤10S，恢復時間≤30S，最佳工作條件加熱電壓5V、測量回路電壓10V、負載電阻RL為2K，允許工作條件加熱電壓4.5～5.5V、測量回路電壓5～15V、負載電阻0.5～2.2K。下圖為氣敏元件的簡單測試電路（組成傳感器），電壓表指針變化越大，靈敏度越高；只要加一簡單電路可實現報警。常見的氣敏元件還有MQ-31（專用于檢測CO），QM-J1酒敏元件等。
四 力敏傳感器和力敏元件
力敏傳感器的種類甚多，傳統的測量方法是利用彈性材料的形變和位移來表示。隨著微電子技術的發展，利用半導體材料的壓阻效應（即對其某一方向施加壓力，其電阻率就發生變化）和良好的彈性，已經研制出體積小、重量輕、靈敏度高的力敏傳感器，廣泛用于壓力、加速度等物理力學量的測量。
五 磁敏傳感器和磁敏元件
目前磁敏元件有霍爾器件（基于霍爾效應）、磁阻器件（基于磁阻效應：外加磁場使半導體的電阻隨磁場的增大而增加。）、磁敏二極管和三極管等。以磁敏元件為基礎的磁敏傳感器在一些電、磁學量和力學量的測量中廣泛應用。
在一定意義上傳感器與人的感官有對應的關系，其感知能力已遠超過人的感官。例如利用目標自身紅外輻射進行觀察的紅外成像系統（夜像儀），黑夜中可1000米發現人，2000米發現車輛；熱像儀的核心部件是紅外傳感器。1991年海灣戰爭中，伊拉克的坦克配置的夜視儀探測距離僅800米，還不及美英聯軍的一半，黑暗中被打得慘敗是必然的。目前世界各國都將傳感器技術列為優先發展的高新技術的重點。為了大幅度提供傳感器的性能，將不斷采用新結構、新材料和新工藝，向小型化、集成化和智能的方向發展。
來源：振動測試儀 http://www.gffae.cn/
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