沈航传感与测试技术3.1;3.2.1电参量型-电阻式

1、2021-7-251( 传感器定义、组成及分类传感器定义、组成及分类( 电参量型传感器电参量型传感器( 电量型传感器电量型传感器( 光电式传感器光电式传感器( 光纤传感器光纤传感器简单的测试举例简单的测试举例V敏感元件敏感元件测量电路测量电路R阻值阻值发生变发生变化化温度的变化转换为温度的变化转换为电阻值的变化，实现电阻值的变化，实现了物理量到电参量的了物理量到电参量的转换过程转换过程各种传感器图片光电传感器光电传感器各种传感器图片温度传感器温度传感器压力传感器压力传感器各种传感器图片2021-7-256传感器的定义及组成传感器的定义及组成传感器是能感受被测量的信息，并能将检测感受到传感器是能

2、感受被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。记录和控制等要求。实现自动检测和自动控制的首要环节。实现自动检测和自动控制的首要环节。一种输入量，是被测量的、特殊的一种输入量，是被测量的、特殊的测量变换器。测量变换器。 指能将一种信号按照某种规律变换成另外一指能将一种信号按照某种规律变换成另外一种信号输出的器件或装置。种信号输出的器件或装置。2021-7-257传感器的定义及组成传感器的定义及组成传感器的

3、组成传感器的组成敏感元件、转换元件、转换电路敏感元件、转换元件、转换电路敏感元件敏感元件转换元件转换元件转换电路转换电路直接感受（接触）直接感受（接触）被测量被测量，并输出一个随被测量成，并输出一个随被测量成 确定关确定关系系变化的某一变化的某一物理量物理量（位移量、形变量等）（位移量、形变量等）被测量被测量物理量物理量物理量物理量电路参量电路参量将敏感元件输出的将敏感元件输出的物理量物理量转换成随之变化的转换成随之变化的电路参量电路参量（电感、电容、电阻等）（电感、电容、电阻等）电路参量电路参量电量电量此电路产生一个随此电路产生一个随电路参量电路参量变化的变化的电量电量（电压、电流等）（电压

4、、电流等）输出输出非电非电物理量物理量被测量被测量电路参数电路参数或电量或电量电量电量p差动变压器差动变压器式传感器式传感器铁芯铁芯膜盒膜盒 转换转换 电路电路输出输出2021-7-258传感器的分类传感器的分类按工作机理：物理型、化学型、生物型。按工作机理：物理型、化学型、生物型。按构成原理：结构型、物性型。按构成原理：结构型、物性型。&物性型物性型: :依靠敏感元件材料本身物理依靠敏感元件材料本身物理 性质的变化来实现性质的变化来实现信号变换。例如：信号变换。例如：水银温度计、半导体应变片、压电传感水银温度计、半导体应变片、压电传感器，以及各种半导体传感器等器，以及各种半导体传感器

5、等。&结构型结构型：依靠传感器结构参数的变化实依靠传感器结构参数的变化实现信号转变。例如：现信号转变。例如：金属应变片、电容式和金属应变片、电容式和电感式传感器等电感式传感器等。物理型物理型传感器是利用被测量物质的某些物理性质发传感器是利用被测量物质的某些物理性质发生明显变化的特性制成的。生明显变化的特性制成的。化学型化学型传感器是利用能把化学物质的成分、浓度等传感器是利用能把化学物质的成分、浓度等化学量转化成电学量的敏感元件制成的。化学量转化成电学量的敏感元件制成的。生物型生物型传感器是利用各种生物或生物物质的特性做传感器是利用各种生物或生物物质的特性做成的，用以检测与识别生物体内化

6、学成分的传感器。成的，用以检测与识别生物体内化学成分的传感器。2021-7-259传感器的分类传感器的分类按能量转换：能量控制型、能量转换型。按能量转换：能量控制型、能量转换型。&能量转换型：能量转换型：直接由被测对象输入能量使其工作，直接由被测对象输入能量使其工作，又称为又称为自源型自源型。主要由能量变换元件构成，例如。主要由能量变换元件构成，例如: :压电压电式传感器、热电偶温度计、光电池等。式传感器、热电偶温度计、光电池等。&能量控制型能量控制型: :从外部供给能量，并由被测量控制外部供从外部供给能量，并由被测量控制外部供给能量的变化，又称为给能量的变化，又称为外源型外源

7、型 。例如。例如: :电阻应变片、电容电阻应变片、电容传感器等。传感器等。2021-7-2510传感器的分类传感器的分类按工作原理：按工作原理：机械式、电气式、光学式、流体式等机械式、电气式、光学式、流体式等。按输出信号：电参量型、电量型。按输出信号：电参量型、电量型。&电参量型电参量型：传感器输出信号是电路参数，包括：传感器输出信号是电路参数，包括电阻、电容和电感电阻、电容和电感( (自感自感) )，如电阻应变计、压阻，如电阻应变计、压阻传感器、光敏电阻、电容式传感器、自感式传感传感器、光敏电阻、电容式传感器、自感式传感器和反射式电涡流传感器等。器和反射式电涡流传感器等。电参量型传感

8、器由于需要外部激励电源，故电参量型传感器由于需要外部激励电源，故都属于都属于能量控制型传感器。能量控制型传感器。 2021-7-2511传感器的分类传感器的分类按输出信号：电参量型、电量型。按输出信号：电参量型、电量型。&电量型电量型：传感器输出是：传感器输出是电荷、电流或电压电荷、电流或电压等电等电量，常见的电压输出型有磁电传感器、压磁式传量，常见的电压输出型有磁电传感器、压磁式传感器、霍尔传感器、热电偶和光电池，还有差动感器、霍尔传感器、热电偶和光电池，还有差动变压器式传感器和透射式电涡流传感器等。变压器式传感器和透射式电涡流传感器等。有些电量型传感器不需外界电源，是典型的有些电量

9、型传感器不需外界电源，是典型的能量转能量转换型换型传感器，如热电偶、光电池和压电传感器。传感器，如热电偶、光电池和压电传感器。有些电量型传感器需要外接辅助电源或磁源有些电量型传感器需要外接辅助电源或磁源( (带带激励激励源型，又称为辅助能源型源型，又称为辅助能源型) )，如磁电式传感器、差动变，如磁电式传感器、差动变压器式传感器、透射式电涡流传感器、压磁传感器、压器式传感器、透射式电涡流传感器、压磁传感器、霍尔传感器等。霍尔传感器等。 2021-7-2512传感器的分类传感器的分类按被测量：位移传感器、压力传感器、速度传感器、按被测量：位移传感器、压力传感器、速度传感器、温度传感器等等。温度传

10、感器等等。按输出信号：模拟传感器、数字传感器。按输出信号：模拟传感器、数字传感器。按传感器转换过程可逆与否：可逆传感器和不可逆按传感器转换过程可逆与否：可逆传感器和不可逆传感器。传感器。 按传感器有反馈回路与否：开环传感器、闭环传感按传感器有反馈回路与否：开环传感器、闭环传感器。器。2021-7-2513对传感器的基本性能要求对传感器的基本性能要求 基本性能要求：稳定、准确、快速。即：基本性能要求：稳定、准确、快速。即： 足够的容量。足够的容量。 良好的动静态测量特性。良好的动静态测量特性。 精度适当，工作稳定、可靠。精度适当，工作稳定、可靠。 适用性和适应性强。适用性和适应性强。 使用经济。

11、使用经济。 2021-7-2514&电参量型传感器是输出为电参量型传感器是输出为电路参数电路参数，即，即电阻、电电阻、电容和电感容和电感( (自感自感) )的传感器的总称，即将被测物理的传感器的总称，即将被测物理量变化转换为电参数的变化，再配以适当的转换量变化转换为电参数的变化，再配以适当的转换电路，将输出的电参数转变为电量输出。电路，将输出的电参数转变为电量输出。 &电参量型传感器都属于电参量型传感器都属于能量控制型传感器能量控制型传感器。&典型的电参量型传感器，包括典型的电参量型传感器，包括电阻输出型、电容电阻输出型、电容输出型、电感输出型输出型、电感输出型三类电参

12、量型传感器。三类电参量型传感器。2021-7-2515 电阻式传感器电阻式传感器 电感式传感器电感式传感器 电容式传感器电容式传感器 电参量型传感器测量电路电参量型传感器测量电路被测量被测量 - - 电阻变化电阻变化转化为转化为电阻传感器电阻传感器 变阻器式变阻器式 电阻应变式电阻应变式 直线位移型传感器直线位移型传感器 角位移型传感器角位移型传感器 非线性型非线性型 金属电阻应变片金属电阻应变片 半导体应变片半导体应变片 丝式丝式 箔式箔式 变阻器式变阻器式 直线位移型传感器直线位移型传感器 角位移型传感器角位移型传感器 非线性型非线性型 2021-7-2518&被测量变化能引起传感

13、器输出电阻值变化被测量变化能引起传感器输出电阻值变化的传感器统称为的传感器统称为电阻输出型传感器电阻输出型传感器，简称，简称电阻式传感器电阻式传感器。 电阻应变式传感器电阻应变式传感器 热电阻传感器热电阻传感器 电阻输出型半导体传感器电阻输出型半导体传感器2021-7-2519电阻应变片电阻应变片(Resistance Strain Sensor)是应变测量是应变测量的关键元件，电阻应变片的工作原理是基于的关键元件，电阻应变片的工作原理是基于应应变电阻效应变电阻效应。根据制作材料不同，电阻应变片。根据制作材料不同，电阻应变片通常分为通常分为金属应变片金属应变片和和半导体应变片半导体应变片两大类

14、。两大类。(1)(1)应变电阻效应应变电阻效应 应变电阻效应即在导体发生机械变形时，导体应变电阻效应即在导体发生机械变形时，导体电阻值相应发生变化的效应。电阻值相应发生变化的效应。 2021-7-2520(1) 应变电阻效应应变电阻效应d)(RdR)l/dl(dAdAldlRdRAll所所以以：导导体体材材料料的的泊泊松松比比导导体体的的半半径径；其其中中：材材料料的的轴轴向向线线应应变变，而而上上式式中中：则则：的的导导体体，其其电电阻阻为为：，电电阻阻率率为为，截截面面积积为为长长度度为为21r-22(dr/r)(dA/A) RA 材料不同，电阻变化的主要来源不同。因此，电阻应变片材料不同

15、，电阻变化的主要来源不同。因此，电阻应变片通常分为通常分为金属电阻应变片金属电阻应变片和和半导体电阻应变片半导体电阻应变片两大类。两大类。2021-7-25211) 金属应变片的应变电阻效应金属应变片的应变电阻效应 金属应变片的电阻变化主要由其结构尺寸变化所金属应变片的电阻变化主要由其结构尺寸变化所致，故金属应变片属于结构型传感器。致，故金属应变片属于结构型传感器。 )(CC灵灵敏敏系系数数数数金金属属丝丝材材的的应应变变灵灵敏敏系系体体积积，常常数数，其其中中：所所以以：上上式式金金属属材材料料：mmKVK)(C)(RdR)()s/ds()l/dl(CVdVCd2121212021-7-25

16、222) 半导体应变片的应变电阻效应半导体应变片的应变电阻效应压阻效应压阻效应：指半导体材料在某一轴向受外力时，其指半导体材料在某一轴向受外力时，其电阻率发生变化的现象电阻率发生变化的现象 。 半导体应变片工作原理半导体应变片工作原理：把把半半体体材材料料的的弹弹性性模模量量；作作用用于于材材料料的的轴轴向向应应力力的的压压阻阻系系数数半半导导体体材材料料在在受受力力方方向向其其中中：EdE 半导体应变片是利用半半导体应变片是利用半导体材料的物理效应导体材料的物理效应压阻效应工作的，因压阻效应工作的，因此半导体应变片属于物此半导体应变片属于物性型传感器。性型传感器。 系系数数半半导导体体材材料

17、料的的应应变变灵灵敏敏：由由半半导导体体压压阻阻效效应应可可得得SSKK)(RdRE212021-7-2523 电阻应变片工作原理基于应变电阻效应，感受灵敏栅轴电阻应变片工作原理基于应变电阻效应，感受灵敏栅轴向线应变，输出电阻应变，即：向线应变，输出电阻应变，即： 金属材料：金属材料：K0=Km=(1+2)+C(1-2)前部分为受力后金属丝几何尺寸变化所致前部分为受力后金属丝几何尺寸变化所致; ;后部分为电阻后部分为电阻率随应变而变的部分。率随应变而变的部分。金属应变片的应变电阻效应金属应变片的应变电阻效应以结构尺寸变化为主，属于结构型传感器以结构尺寸变化为主，属于结构型传感器。 半导体材料：

18、半导体材料：K0=KS=(1+2)+E前部分同样为尺寸变化所致；后部分为半导体材料的压前部分同样为尺寸变化所致；后部分为半导体材料的压阻效应所致。阻效应所致。半导体应变片的压变电阻效应主要基半导体应变片的压变电阻效应主要基于压阻效应，属于物性型传感器于压阻效应，属于物性型传感器。导导电电丝丝材材的的灵灵敏敏系系数数，00KKRR2021-7-2524(2) 电阻应变式传感器的结构与类型电阻应变式传感器的结构与类型 应变计的结构应变计的结构利用导电材料的应变电阻效应，可以制成测量试件表面利用导电材料的应变电阻效应，可以制成测量试件表面应变的敏感元件，即：应变的敏感元件，即：电阻应变计（片）电阻应

19、变计（片），简称，简称应应变计（片）变计（片） strain gauge 。 应变计的结构型式及其组成应变计的结构型式及其组成 敏感栅、基底、引线、盖层、敏感栅、基底、引线、盖层、粘结剂。粘结剂。2021-7-2525(3) 电阻应变传感器的应用电阻应变传感器的应用 电阻应变式传感器有以下两种应用方式：电阻应变式传感器有以下两种应用方式：直接用来测定结构的应变和应力。直接用来测定结构的应变和应力。 将应变片粘贴于弹性元件上，作为力、位移、压力、加将应变片粘贴于弹性元件上，作为力、位移、压力、加速度等物理参数的传感器。速度等物理参数的传感器。 电阻应变传感器的应用特性：电阻应变传感器的应用特性：

20、属于接触式测量。电阻应变计测量时必须粘贴在试件或属于接触式测量。电阻应变计测量时必须粘贴在试件或弹性元件上才能工作，因此粘贴剂和粘贴技术对测量结弹性元件上才能工作，因此粘贴剂和粘贴技术对测量结果有着直接影响。果有着直接影响。一般适用于中、低频率范围。一般适用于中、低频率范围。 温度的变化会引起电阻值的变化，从而需要采取温度补温度的变化会引起电阻值的变化，从而需要采取温度补偿措施。偿措施。荷重传感器原理演示荷重传感器原理演示 荷重传感荷重传感器上的应器上的应变片在重变片在重力作用下力作用下产生变形。产生变形。轴向变短，轴向变短，径向变长。径向变长。 2021-7-2529&热电传感器热电

21、传感器 利用转换元件电磁参量随温度变化的利用转换元件电磁参量随温度变化的特性，对温度和与温度有关的参量进行检测。特性，对温度和与温度有关的参量进行检测。 热电阻传感器热电阻传感器是热电传感器的一种，能将温度是热电传感器的一种，能将温度变化转换为电阻变化的热电传感器。变化转换为电阻变化的热电传感器。 将温度变化转换为将温度变化转换为热电势热电势变化的热电传感器称变化的热电传感器称为为热电偶传感器热电偶传感器。（将在（将在电量型传感器电量型传感器中介绍）中介绍） &材料不同可分为材料不同可分为金属热电阻式金属热电阻式（简称（简称热电阻热电阻）和）和半导体热电阻式半导体热电阻式（简称（简称热

22、敏电阻热敏电阻）两大类。）两大类。2021-7-2530(1) 金属热电阻传感器金属热电阻传感器&多数金属导体的电阻率随着温度升高而增大，具多数金属导体的电阻率随着温度升高而增大，具有有正的正的温度系数温度系数热电阻测温的基础。热电阻测温的基础。&常见的热电阻材料是常见的热电阻材料是铂和铜铂和铜，并已做成，并已做成标准测温标准测温热电阻热电阻。 铂热电阻及其特性铂热电阻及其特性 铂电阻温度计的使用范围是铂电阻温度计的使用范围是-200850： ）常常数数（）常常数数（）常常数数（的的电电阻阻值值和和分分别别为为、427303202022484759684730100102001

23、8500c/.Cc/.Bc/.ActcRRt )t(CBtAtRR:c)BtAt(RR:cooooottooto-121010102021-7-2531 铂热电阻及其特性铂热电阻及其特性 特点是精度高、稳定性好、性能可靠。铂电阻主要作为特点是精度高、稳定性好、性能可靠。铂电阻主要作为标准电阻温度计使用，也常被用温度的基准、标准的传标准电阻温度计使用，也常被用温度的基准、标准的传递。但价格昂贵。递。但价格昂贵。 铜热电阻及其特性铜热电阻及其特性 -2000温度范围内，铜电阻的阻值与温度之间的温度范围内，铜电阻的阻值与温度之间的关系为：关系为：）常常数数（）常常数数（）常常数数（的的电电阻阻值值和

24、和分分别别为为、392730320/10233.1/10133.2/1028899.40)1(cCcBcActcRRCtBtAtRRooooott 铜容易提纯，价格便宜，在铜容易提纯，价格便宜，在-50150范围内铜电阻范围内铜电阻化学、物理性能稳定，输出化学、物理性能稳定，输出- -输入特性接近线性关系。输入特性接近线性关系。不足是测量精度较铂电阻稍不足是测量精度较铂电阻稍低、电阻率小。低、电阻率小。2021-7-2532(2) 半导体热敏电阻传感器半导体热敏电阻传感器（热敏电阻）（热敏电阻）& 利用半导体材料的电阻值随温度变化而变化的特性。利用半导体材料的电阻值随温度变化而变化的特

25、性。 & 热敏电阻按电阻值随温度变化的特性可分为三种类型：热敏电阻按电阻值随温度变化的特性可分为三种类型： 正温度系数正温度系数(PTC)04080120 160 200100102104106温度温度/电阻电阻/负温度系数负温度系数(NTC)正温度系数正温度系数(PTC)临界温度系数临界温度系数(CTR) 负温度系数负温度系数(NTC) 临界温度系数临界温度系数(CTR) PTCPTC型主要用于过热保护，定温控型主要用于过热保护，定温控制，或作限流元件使用。制，或作限流元件使用。NTCNTC型具有很高的负温度系数和较大型具有很高的负温度系数和较大的温度敏感范围，既可用作温度测量，的温

26、度敏感范围，既可用作温度测量，也可作温控器件。也可作温控器件。CTRCTR型热敏电阻具有开关特性，因而型热敏电阻具有开关特性，因而主要用作温控开关。主要用作温控开关。 在温度测量中，主要采用在温度测量中，主要采用NTCNTC和和PTCPTC型热敏电阻，其中型热敏电阻，其中NTCNTC型热敏电阻应用最普遍。型热敏电阻应用最普遍。 & 热敏电阻与金属热电阻比较的特点：热敏电阻与金属热电阻比较的特点： 电阻温度系数大，灵敏度高，约为热电阻的电阻温度系数大，灵敏度高，约为热电阻的1010倍；倍； 结构简单，体积小，可以测量点温度；结构简单，体积小，可以测量点温度； 电阻率高，热惯性小，适宜动态

27、测量；电阻率高，热惯性小，适宜动态测量； 电阻值与温度变化呈非线性关系，需进行线性化处理；电阻值与温度变化呈非线性关系，需进行线性化处理； 稳定性与互换性差。稳定性与互换性差。2021-7-2533&利用半导体材料的各种物理效应可以把一些物理利用半导体材料的各种物理效应可以把一些物理量、化学量和生物量的变化转换为便于处理的电量、化学量和生物量的变化转换为便于处理的电信号，从而制成各种半导体式传感器。信号，从而制成各种半导体式传感器。半导体传半导体传感器都是物性型传感器。感器都是物性型传感器。&下面介绍几种典型的电阻输出型半导体传感器：下面介绍几种典型的电阻输出型半导体传感器：

28、扩散硅压阻式传感器扩散硅压阻式传感器 磁敏电阻磁敏电阻 电阻型气敏器件电阻型气敏器件(1)(1) 湿敏电阻湿敏电阻2021-7-2534 扩散硅压阻式传感器扩散硅压阻式传感器& 利用半导体工艺中的利用半导体工艺中的扩散技术扩散技术，将敏感元件（半导体应变片），将敏感元件（半导体应变片）和应变材料（基底）合二为一，制成扩散型压阻式传感器。和应变材料（基底）合二为一，制成扩散型压阻式传感器。这类传感器的应变电阻与基底是同一块材料，通常是半导体这类传感器的应变电阻与基底是同一块材料，通常是半导体硅，因此统称为扩散硅压阻式传感器。硅，因此统称为扩散硅压阻式传感器。横横向向压压阻阻系系数数。分分

29、别别为为纵纵向向压压阻阻系系数数和和，应应力力；分分别别为为纵纵向向应应力力和和横横向向，其其中中：实实际际上上：应应力力压压阻阻系系数数，其其中中：tltlttllRRRR & 扩散硅压阻式传感器的工作原理是基于半导体材料的扩散硅压阻式传感器的工作原理是基于半导体材料的压阻压阻效应效应。2021-7-2535 扩散硅压阻式传感器扩散硅压阻式传感器& 扩散硅压阻式传感器是典型的扩散硅压阻式传感器是典型的物性型传感器物性型传感器。& 压阻式传感器与半导体应变片的异同点：压阻式传感器与半导体应变片的异同点： 相同点相同点：都是基于半导体材料的压阻效应，都属于物：都是基于半导

30、体材料的压阻效应，都属于物性型传感器。性型传感器。 不同点不同点：安装方式不同：半导体应变片通过粘贴的方：安装方式不同：半导体应变片通过粘贴的方式将灵敏栅贴于被测试件（弹性体），因此其高频特式将灵敏栅贴于被测试件（弹性体），因此其高频特性较差，不适于高频的动态检测；压阻传感器是通过性较差，不适于高频的动态检测；压阻传感器是通过扩散技术将灵敏栅和弹性体融为一体。这种传感器灵扩散技术将灵敏栅和弹性体融为一体。这种传感器灵敏度、分辨力高，因无需胶接，因此其动态性能较半敏度、分辨力高，因无需胶接，因此其动态性能较半导体应变片大大改善导体应变片大大改善，可用于加速度和振动检测。可用于加速度和振动检测。：

31、用于静、动态压力测量，或可以转化为压力监测的：用于静、动态压力测量，或可以转化为压力监测的其他物理量的测量。其他物理量的测量。2021-7-2536 磁敏电阻磁敏电阻& 磁敏电阻是利用磁敏电阻是利用磁阻效应磁阻效应制成的一种磁敏元件。制成的一种磁敏元件。 磁阻效应磁阻效应：将一载流导体置于外磁场中，其电阻值随：将一载流导体置于外磁场中，其电阻值随磁场而变化的现象称为磁场而变化的现象称为“磁敏电阻效应磁敏电阻效应”，简称，简称“磁磁阻效应阻效应”。 形形状状效效应应系系数数宽宽；沿沿电电流流方方向向的的尺尺寸寸）和和分分别别是是磁磁敏敏电电阻阻的的长长（，磁磁感感应应强强度度；电电子子迁

32、迁移移率率；比比例例因因子子；时时电电阻阻率率的的变变化化量量；磁磁感感应应强强度度为为零零磁磁场场时时的的电电阻阻率率；式式中中：b/LfbLBKBb/Lf0220-1BK2021-7-2537 磁敏电阻磁敏电阻b/Lf-1BK220 磁阻效应与材料性质、几何形状有关。若考虑形状的影响，磁阻效应与材料性质、几何形状有关。若考虑形状的影响，其长宽比其长宽比(L/b)(L/b)越小，则磁阻效应也越明显。越小，则磁阻效应也越明显。 圆盘形磁敏电阻的磁敏效应最圆盘形磁敏电阻的磁敏效应最强，圆盘的中间和边缘处为两强，圆盘的中间和边缘处为两电极。这种圆盘形磁阻器叫做电极。这种圆盘形磁阻器叫做科尔比诺圆盘

33、科尔比诺圆盘，这时的效应叫，这时的效应叫做科尔比诺效应。做科尔比诺效应。& 磁敏电阻可以探测各种磁场外，还可制成各种位移检测器、磁敏电阻可以探测各种磁场外，还可制成各种位移检测器、角度检测器、功率计、安培计、交流放大器和振荡器等。角度检测器、功率计、安培计、交流放大器和振荡器等。 2021-7-2538 电阻型气敏器件电阻型气敏器件& 气敏传感器气敏传感器是一种将检测到的气体成分和浓度转换为电信是一种将检测到的气体成分和浓度转换为电信号的传感器。按照半导体变化的物理特征，可分为号的传感器。按照半导体变化的物理特征，可分为电阻型电阻型和和非非电阻型非非电阻型两类半导体气敏传感器。

34、两类半导体气敏传感器。& 电阻型气敏传感器电阻型气敏传感器是利用敏感元件吸附气体后电阻值随着是利用敏感元件吸附气体后电阻值随着被测气体的浓度改变来检测气体的浓度或成分。被测气体的浓度改变来检测气体的浓度或成分。：半导体式气敏元件一般由：半导体式气敏元件一般由敏感元件、加热器和外壳敏感元件、加热器和外壳三部分组成。三部分组成。 ：按其结构可分成：按其结构可分成烧结型、薄膜型和厚膜型烧结型、薄膜型和厚膜型三类。三类。 图图3.15 半导体式传感器的器件结构半导体式传感器的器件结构(a)烧结型烧结型电极电极 氧化物半导体氧化物半导体加热器加热器玻 璃 （ 尺 寸 约玻 璃 （ 尺 寸 约1m

35、m，也有全为，也有全为半导体的）半导体的）(b)薄膜型薄膜型3mm0.5mm0.6mm加热器加热器3mm绝缘基片绝缘基片电极电极(c)厚膜型厚膜型7330.5（单位单位mm）样品样品 PtPt电极电极氧化铝基片氧化铝基片器件加热用的加热器器件加热用的加热器（印制厚膜电阻（印制厚膜电阻）：防灾报警，如液化石油气、天然气、城市煤气、煤矿瓦斯以防灾报警，如液化石油气、天然气、城市煤气、煤矿瓦斯以及有毒气体等的报警器；也可用于大气污染监测；以及在医疗上用于及有毒气体等的报警器；也可用于大气污染监测；以及在医疗上用于对对O2、CO等气体的测量；生活中则用于空调机、烹调装置、酒精浓等气体的测量；生活中则用于空调机、烹调装置、酒精浓度探测等。度探测等。2021-7-2539 湿敏电阻湿敏电阻& 湿度是指大气中所含水蒸气量。湿度是指大气中所含水蒸气量。& 湿度有三种描述方法：湿度有三种描述方法：绝对湿度绝对湿度（kg/m3 ）、相对湿度、相对湿度（ %RH ）和露点和露点（ ）。）。 氯化锂湿敏电阻氯化锂湿敏电阻 利用吸湿性盐类潮解，离子导电率发生变化而制成。利用吸湿性盐类潮解，离子导电率发生变化而制成。 阻值随环境相对湿度的改变而变，实现对湿度的测量。阻值随环境相对湿度的改变而变，