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?第0章緒論 1.傳感器的定義 一種能檢測<采集》外界信息并按定一的規(guī)律將其轉(zhuǎn)換易成處理電信的號的裝置 2.傳感器的分類 (1)物性傳感器，外界信息使材料的固有性質(zhì)發(fā)生變化，檢測性質(zhì)的變化來檢測外界信息。 (2)結(jié)構(gòu)型傳感器:使元的件結(jié)構(gòu)<如彈簧、氣壓腔…)發(fā)生形變，測量結(jié)構(gòu)的變化來檢測被測對象。 (3)按照信息的傳遞方式分類分為直接型傳感器-一一被測信息通過傳感器直接轉(zhuǎn)換電信成號和間接型傳感回-一一被信息測通過多于次一的轉(zhuǎn)換才變?yōu)殡娦盘?(4)按原人類的感覺功能分類視覺、聽覺、味覺、感覺、觸覺… 3.傳感器基礎(chǔ)簡介 傳感器的基本特性是傳指感器的輸出與輸入間之關(guān)系的特性 一般分為兩大類: 靜態(tài)特性:被測量不隨時間變化或隨時間變化很綏蝕一靜態(tài)信號時的特性，用系列一靜態(tài)參數(shù)來描述 動態(tài)特性，被測量隨時間變化很快一動態(tài)信號時,輸入隨t變化時其輸出量響應(yīng)的特性。用一系列動態(tài)參數(shù)來描述 三、考核知識點 掌握傳感器的定義和幾種類分方法，熟練掌控基本特性參數(shù)、基測試本單元和控制單元構(gòu)成的及其原理，了解傳感器轉(zhuǎn)換的原理，通幾過個傳感器的用應(yīng)實例電路，認(rèn)識其各在行業(yè)中的重要性 (1)傳感器的轉(zhuǎn)換原理： 效應(yīng) 轉(zhuǎn)換 內(nèi)容 泡克爾斯效應(yīng) 光、電?光 光通過壓電晶體并在垂直方向加電壓時光分正常光線和異常光線的現(xiàn)象 克爾效應(yīng) 電、光?光 光通過各種同性質(zhì)并在垂直方向加電壓時分成正常光線和異常光電的現(xiàn)象 法拉第效應(yīng) 光、磁?電 線偏振光通過磁性物質(zhì)時偏振面旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象 霍爾效應(yīng) 磁、電?電 使電流流過固體并在與電流同相或者垂直的方向加磁場時，在各個垂方向產(chǎn)生電勢的現(xiàn)象 磁阻效應(yīng) 磁、電?電阻 使電流流過固體并在與電流相同或者垂直的方向加磁場時，電阻增加的效應(yīng) 磁致伸原理 磁?變形 磁體加磁場時產(chǎn)生變形的現(xiàn)象 壓電效應(yīng) 壓力?電 強介質(zhì)加壓力時產(chǎn)生極化或者電位差的現(xiàn)象 多普勒效應(yīng) 聲（光）?頻率 當(dāng)聲（光）源和觀察者之間有相對運動的情況時觀察到頻率與靜止情況不同的現(xiàn)象 (2)傳感器的應(yīng)用。 工業(yè)生產(chǎn)自動化：位移傳感器、速度傳感器、溫度傳感器、視覺傳感器 國防現(xiàn)代化：導(dǎo)航瞄準(zhǔn)的光傳感器、定位系統(tǒng)的磁傳感器… 航空航天技術(shù)：紫外光傳感器、磁傳感器、加速度傳感器 能源開發(fā)：光傳感器、力學(xué)量傳感器、磁傳感器… 生活各場所；智能家層、智能交通、智能超市。，，，如電子灶的氣體傳感器、電冰箱的溫度傳感器、電視機徽機的電壓傳感卷、溫度傳感器… 科學(xué)研究：探測器 環(huán)境保護與生物科學(xué)：氣體檢測、酶傳感器、微生物傳感器… 五、本章重點、難點 重點：傳感器的基本特性參數(shù)、基本測試單元和控制單元的構(gòu)成及其原理。 難點 : 傳感器的動態(tài)特性 第1章溫度傳感器 是一種將溫度變化轉(zhuǎn)換為電學(xué)量變化的裝置。用于檢測溫度和熱量，也叫做熱電式傳感器。 分類 1.按照原理分5類： ①將溫度T變化轉(zhuǎn)換為電阻變化的元件，主要有金屬熱電阻、半導(dǎo)體陶瓷熱敏電阻和半導(dǎo)體熱電阻： ②將溫度變化→電勢的傳感卷，主要有熱電偶、PN結(jié)式傳感器： ③將溫度變化→電流的傳感器，集成溫度傳感器： ④將熱輻射→電學(xué)量的器件，有熱釋電探測器、紅外探測器、高溫輻射傳感器： 2.按照接觸方式分為： 接觸式溫度傳感器：直接與被測物接觸進行溫度測量，因被測物的熱量傳遞給傳感器會降低被測物溫度，特別是被測物熱容量較小時降低測量精度。 非接觸式溫度傳感器：用被測物熱輻射發(fā)出的紅外線來測量物體的溫度，可進行遙測。其制造成本較高，測量精度較低。優(yōu)點：不從被測物體上吸收熱量：不會干擾被測對象的溫度場：連續(xù)測量不會產(chǎn)生消耗：反應(yīng)快等。 一、學(xué)習(xí)目的與要求 通過本章的學(xué)習(xí)，熟悉并掌握溫度傳感器的工作原理和硬件組成結(jié)構(gòu)。熟練攀揮熱電阻、熱電偶、熱敏電阻、結(jié)型半導(dǎo)體溫度傳感器及集成溫度傳感器的測溫原理和測量與控制原理，深入理解其典型的應(yīng)用電路，并會設(shè)計實際的簡單的應(yīng)用電路：了解非結(jié)型半導(dǎo)體溫度傳感器、其它幾種溫度傳感器的原理。 二、課程內(nèi)容 1.1電阻型溫度傳感器1.2熱電偶1.3PN結(jié)型溫度傳感器 1.4熱釋電器件1.5新型溫度傳感器及發(fā)展趨勢 三、考核知識點 (1)熱電阻、熱電偶的測溫原理和測量方法： (2)熱嫩電阻的溫度特性和應(yīng)用電路： (3)非結(jié)型半導(dǎo)體溫度傳感器的原理： (4)結(jié)型半導(dǎo)體溫度傳感器的原理及其典型的應(yīng)用電路： (5)集成溫度傳感器的原理及其應(yīng)用： (6)溫度的測量和控制原理。 四、考核要求 1.識記 附加1 選作感溫電阻的材料的要求： 電阻溫度系戴要高：high αR 在測溫范圍內(nèi)，化學(xué)、物理性能穩(wěn)定： 具有良好的輸出特性： 具有比較高的電阻率；higher ρ 具有良好的可加工性，且價格使宜 電阻型溫度傳感器、熱電偶的概念： 利用感溫材料把溫度信號酸溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻值變化的元件稱為電阻型溫度傳感器，主要有金具熱電阻、半導(dǎo)體物瓷熱電阻、半導(dǎo)體熱電阻和其他材料的熱電阻等。隨著溫度的開高，他們的阻值有的增加（屬于正溫度系最的熱電阻）有的減少（屬于負(fù)溫度系數(shù)的熱電阻） 熱電偶是由兩種金屬（或合金）材料構(gòu)成的溫度傳感器，可以將溫度信號轉(zhuǎn)換成電信號，具有結(jié)構(gòu)簡單、測量速度快、精度高、測量范圖大(0-180℃)、熱慣性小、使用方便、經(jīng)濟耐用和客懸維護等優(yōu)點， 熱敏電阻的分類及其特性： 1.鉑熱電阻(platinum T.R) 物理、化學(xué)性能穩(wěn)定，是熱電阻最佳材料 偶熱電阻 一般銅絲在60~150℃內(nèi)性能很穩(wěn)定，且電阻與溫度的關(guān)系接近線性。 3.其他熱電阻 鐵和鎳熱電阻的ā較鉑和側(cè)高，P也較大，做成體積小、靈敏度高的電阻溫度計 鋁熱電阻適宜在269-258℃用,測量精度高,靈敏度很高,是鉑電阻的10倍但重現(xiàn)性差： 錳熱電阻適宣在-271~-210℃用，靈敏度高，但脆性高，易損壞： 碳熱電阻適宜在-273-268.5℃內(nèi)使用，熱容量小，靈敏度高，價格低廉，操作簡便，但熱穩(wěn)定性較差 /*熱電效應(yīng)(第一效應(yīng)塞貝克效應(yīng)、第二效應(yīng)珀爾帖效應(yīng)、第三效應(yīng)湯姆遜效應(yīng))：用兩種不同的金屬組成閉合回路，且使其兩接觸點處溫度不同，回路中產(chǎn)生電流的物理現(xiàn)象，一一亦稱塞貝克效應(yīng)*/ (3)熱電偶的基本定律： 1.均質(zhì)導(dǎo)體定佛兩均質(zhì)金屬(·均內(nèi))組成格電得的電勢大小與電極的直徑、長度及沿電極長度力向上的溫度分布無關(guān)，只與電極材料和溫度有關(guān)。 2.標(biāo)準(zhǔn)電極定律：若三個熱電偶工作墻溫度都為T,參考增都為T,兩種金屬B、C熱電偶的熱電勢可用它們分別與第三種A組成熱電偶的熱電勞之差表示 3.中間導(dǎo)體定律在熱電偶中播入第三種均質(zhì)金屬，只要所插入的導(dǎo)體兩端溫度與考點相阿，不會影響原來熱電勢的大小。 4.中間溫度定律：熱電偶的接點溫度為T、T時，其熱電勢等于該熱電得在裝點溫度為T、T。和T。、T0時相應(yīng)的熟電勢的代最和， 中間溫度定律：回路的總熱電勢等于EAB(T,Tn)與EAB(Tn,To)的代數(shù)和 意義：為定制分度表奠定了理論基礎(chǔ)。考電極定律：EAC(T,T0) -EBC(T,T0)=EAB(Tn,To) 意義：利用參考電極定律可以大大簡化熱電偶選配工作， (4)PN結(jié)型溫度傳感器工作原理。 PN結(jié)溫度傳感琴是一種半導(dǎo)體敏感幫件，它實現(xiàn)溫度與電壓的轉(zhuǎn)換。在常溫范圍內(nèi)兼有熱電偶，鉑電阻，和熱敏電阻的各自優(yōu)點，同時它克服了這些傳統(tǒng)測溫器件的某些固有禁陷，是自動控制和儀器儀表工業(yè)不可缺少的基礎(chǔ)元器件之一。在-50一200℃溫區(qū)內(nèi)有著及其廣泛的用途。特別在溫室大棚、水產(chǎn)養(yǎng)殖、醫(yī)療器械、家電等領(lǐng)域的應(yīng)用。 工作原理 晶體二極管或三極管的PN結(jié)的結(jié)電壓是隨溫度而變化的，例如硅管的PN結(jié)的結(jié)電壓在溫度每升高1℃時，下降-2mv,利用這種特性，一般可以直樓采用二極管(如玻璃封裝的開關(guān)二極管1N4148)或采用硅三極管（可將集電極和基極短接）接成二極管來做PN結(jié)溫度傳感器。這種傳感器有較好的線性，尺寸小，其熱時間常數(shù)為0.2-2秒，靈敏度高。 熱電極材料的特性一般必須具有 1,測量范圍內(nèi)，熟電勢與T的關(guān)系不隨時間變化，且有很好的糖定性， 2.熟電勢要大，易于測量、誤差小，且熱電勢與T為單值關(guān)系。 3.電阻溫度系數(shù)小，P很低，否則電阻將隨T而有較大變化，測量不準(zhǔn)確： 4機械強度高，易制成標(biāo)準(zhǔn)分度，工藝簡單，價格便宜 2.領(lǐng)會 (1)熱電陽的結(jié)構(gòu)及測量電路： 1.結(jié)構(gòu)：將電阻絲雙線繞在云母、石英、陶瓷、塑料等絕緣架上固定后外面再加上保護套管， 2.測量電路：用精度較高的密電橋電路。 為清除連接導(dǎo)線電阻隨被測環(huán)美溫度變化而造成的測量誤差，常采用三線和四線連裝法： 熱電偶的種類和結(jié)構(gòu)： 熱電偶的結(jié)構(gòu)兩個熱電極一個增點緊密焊接在一起，且電極何適常用耐高溫的給緣材料絕緣，不同測溫范圍可選不同的絕緣材料， (3)熱釋電器件、集成溫度傳感器的工作原理。 定義：這種因T變化引起自發(fā)極化變化而率放電荷的現(xiàn)象—熱釋電效應(yīng) 簡單應(yīng)用 常見溫度傳感器的應(yīng)用電路分析。 一般會出大題根據(jù)電路圖解釋其工作原理后續(xù)會單獨整理一份關(guān)于此方面知識的文檔 本章重點、雅點 重點熱電阻、熱電偶、熱敏電阻、結(jié)型半導(dǎo)體溫度傳感器及集成溫度傳感器的測溫原理和測量與控制原理。 難點：典型應(yīng)用電路的分析和設(shè)計。 第2章光敏傳感器 利用光信號(紅外、可見及紫外光)照射材料后其電學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化而制成的器件。 一、學(xué)習(xí)目的與要求 通過本章的學(xué)習(xí)，熟悉并掌握光敏傳感器的工作原理和硬件組成結(jié)構(gòu)。熟練掌揮光電發(fā)射效應(yīng)、光電導(dǎo)效 應(yīng)、光生伏特效應(yīng)等原理及其相應(yīng)器件的原理，掌握電荷禍合器件的原理、圖像傳感器、光纖傳感器的主要原理，了解光電棉合器件的原理、其它光電傳感器，并掌界幾個光控電路的原理，并能自己設(shè)計簡單實用的電路。 二、課程內(nèi)容 2.1外光電效應(yīng)及器件 2.2光電導(dǎo)效應(yīng)器件 2.3光生伏特效應(yīng)器件 2.4固態(tài)圖像傳感器 2.5光纖傳感器 2.6新型光敏傳感器及發(fā)展動向 考核知識點 (1)光電發(fā)射效應(yīng)及其測量電路原理： 由光電效應(yīng)或光致電高引起的光電子發(fā)射在光線作用下能使電子從物體表面雞出的稱為“外光電效應(yīng)”或光電發(fā)射 (2)光電導(dǎo)效應(yīng)及器件： 光電導(dǎo)效應(yīng)，又稱為光電數(shù)應(yīng)、光敏效應(yīng)，是光瓢變化引起半導(dǎo)體材料電導(dǎo)變化的現(xiàn)象。即光電導(dǎo)效應(yīng)是光瓢射到某些物體上后，引起其電性能變化的一類光敢電改變現(xiàn)象的總稱。 (3)光生伏特效應(yīng)和器件的原理及其應(yīng)用電路： 人們將受到光射時產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)，其中將PN結(jié)受到光麗后兩嘴產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象稱為PN結(jié)光生伏特效應(yīng)。 光電耦合器件的原理： 光電機合毒是以光為黑介傳輸電信號的一種電一光一電轉(zhuǎn)換器件，它由發(fā)光源和受光器兩部分組成。把發(fā)光源和受光囊組裝在同一密閉的殼體內(nèi)，枝此間用遺明絕緣體隔高。發(fā)光源的引腳為軸入塘，受光器的引腳為軸出端，常見的發(fā)光源為發(fā)光二極管，受光舞為光敏二極管、光敏三極管等等。 (5)光纖傳感器和其它光電傳感器的原理： (6)幾個光控應(yīng)用電路的原理。(大厘，厘10分) 四、考核要求 1.識記 (1)光敏傳感器的定義及分類：（教材概述中的內(nèi)容） (1)光電效應(yīng)傳感器：用光敏材料的光電效應(yīng)制成的光最器件。分為外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)器件 (2)圖像傳感要：結(jié)構(gòu)上分為兩大類：用D的光電轉(zhuǎn)換和電荷轉(zhuǎn)移功能制成的C圖像傳感婆： (3)用光敏二極管與M?晶體管構(gòu)成的將光信號變成電黃成電流信號的M0S圖像傳感器，又稱自掃搖光電二極管列陣(SSPA). 三、光纖傳感器：是唯一的有光源的光敏傳惑墨，光纖輻射劑量儀、光纖電流傳感懸、光纖溫度傳感器 、光纖圖像傳感卷、光纖光滑傳感懸 四、澈光傳感喜 五、高分子光傳感器 (2)外光電效應(yīng)（光電發(fā)射效應(yīng)）： 在光照下某些材料中的電子薄出表面面產(chǎn)生光電子發(fā)射的現(xiàn)象一稱為外光電效應(yīng)（光電發(fā)射效應(yīng)）。 光電子的最大動能與入射光的顏率成正比，而與入射光的翼度無關(guān) (3)光電導(dǎo)效應(yīng)： 光電導(dǎo)效應(yīng)，又稱為光電效應(yīng)、光敏效應(yīng)，是光佩變化引起半導(dǎo)體材料電導(dǎo)變化的現(xiàn)象。即光電導(dǎo)效應(yīng)是光限時到某些物體上后，引起其電性能變化的一類光藏電改變現(xiàn)象的總稱， (4)光生伏特效應(yīng)、PN結(jié)光生伏特效應(yīng)： 生伏特效應(yīng)是指半導(dǎo)體在受到光服射時產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象， 光生伏特

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