第三章常用传感器与敏感元件2

1、 2、磁阻元件 工作原理： 工作原理： 元件内阻 元件内阻 二、热敏传感器 材料：由金属氧化物(MnO2 、 CuO 、 TiO2的粉末按 材料：由金属氧化物(MnO 一定比例混合烧结而成，具有很大的负温度系数 材料的特征常数 热 敏 元 件 及 其 温 度 特 性 半导体材料的磁阻效应处于磁场中时其电阻率将会 发生变换的现象，与材料和磁场强度有关 R = R0 e 1 1 T T0 可测量： 位移、力和加速度等 可测量： 31 32 热敏电阻的结构形式 三、气敏传感器 气敏传感器是利用气敏半导体材料，如氧化 锡、氧化锰。当它们吸收了气体烟雾，如一氧化 碳、醇等时，电阻发生变化。从而使气敏元件

2、电阻 值随被测气体的浓度改变而变化。 可测量： 一氧化碳、乙醇、甲烷、氢和异丁烷 可测量： 热敏电阻的特点 灵敏度高，可测0.0010.005的微小温度变化 灵敏度高，可测0.0010.005 可测微小区域的温度，体积小、热惯性小、响应时间短 室温下的热敏电阻的阻值大，可以忽略导线电阻的影响 可测的温度范围大（-2001500 ） 可测的温度范围大（- 2001500 非线性大、对环境温度敏感，测量时易受到干扰 33 特点： 灵敏度高、响应快、价格便宜、使用方便 气体选择性差，时间稳定度欠佳 34 四、湿敏传感器 用于检测空气中所含水蒸气的量 原理： 半导体材料吸附水后，其导电性能将变化 原理

3、： 第八节 红外测试系统 一、红外辐射 任何物体，当温度高于绝对零度时都会向外辐射电磁 波，温度越高，辐射的能量越大 五、集成传感器 在传感器中集成了稳压电路、温度补偿电路、线 稳压电路、温度补偿电路、线 性化电路、信号放大电路、信号数字化和信号处理电 路，多传感器的集成等。 斯蒂芬玻尔兹曼定律 描述物体的温度与辐射功率的关系 M = T 4 特点： 减小了测量装置的体积 增加了功能、改善了性能 智能化发展自动校正、量程切换、逻辑判断和控制 35 M 单位面积的辐射功率 比辐射率（非黑体的辐 射度 / 黑体辐射度） 斯蒂芬玻尔兹曼常 数 T 热力学温度 36 6 一、探测器 1.热探测器 1.

4、热探测器 可将辐射能转换为电能 3）气动型 利用气体吸收红外辐射后，温度升高、体积增大的特性来 反映红外辐射的强弱 11 利用红外辐射引起探测元件温度的变化 1）热电偶型 将测温结点涂上黑层置于辐射中，可采用数对热电偶以串 联形式相接构成的热电堆来提高探测率 2）热释电型基于热释电效应 某些物体（铌酸锶钡、硫酸三甘钛等）在适当电场作用下 发生极化，表面产生电荷，但在红外辐射下，温度升高极化强 度下降，表面电荷减小，相当于释放一部分电荷的现象 在垂直于极化方向的端面上渡电极并外接负载，在红外辐 射作用下，负载电阻两端就有信号输出。 37 38 2.光子探测器 2.光子探测器 基于半导体材料的光电

5、效应 仅对足够能量的光子有响应 通常在低温条件下工作，需要制冷设备 2.红外测温仪 2.红外测温仪 三、红外测试系统 1.辐射温度计 1.辐射温度计 3.红外热像仪 3.红外热像仪 作用：将人的肉眼看不到的红外热图转换成可见光进行处 作用 理和显示，此技术称为红外热成像技术 分类： 分类 主动式采用红外辐射源照射被测物，然后接收被测物反 主动式 射的红外辐射图像 39 被动式利用被测物体自身的红外辐射来摄取物体的热辐 被动式 40 射图像（红外热像仪） 红 外 热 像 仪 原 理 应用： 工业中的温度检测机器零部件热变形、电子线路热分 布、电力设备的温升现象 无损检测裂痕、气孔、异质等缺陷 石

6、油、化工、冶金工业的安全监控耐火、保温材料的变 化，沉积物、热漏及管道腐蚀等信息，矿藏、石油勘探等 军事红外热视仪侦查敌情 航天探测地貌 41 第十节 传感器选用原则 1、灵敏度 一般说来，传感器灵敏度越高越好，但， 在确定灵敏度时，要考虑以下几个问题。 a灵敏度过高引起的干扰问题； b量程范围； c交叉灵敏度问题。 2、响应特性 1在所测频率范围内，保持不失真的测量条件； 2延迟的时间越短越好； 3）动态测量时要充分考虑被测物理量的变化特点 （稳态、瞬变、随机等） 42 7 3、线性范围 任何传感器都有一定线性工作范围。在线性 范围内输出与输入成比例关系，线性范围愈宽， 则表明传感器的工作量程愈大。传感器工作在线 性区域内，是保证测量精度的基本条件。 4、可靠性 可靠性是仪器、装置等产品在规定的条件下、 在规定的时间内完成规定功能的能力 为保证可靠性应事前选用合适的传感器并且使 用中保证使用条件 43 5、精确度 传感器的精确度是表示传感器的输出与被 测量真值的一致程度。 要兼顾精确度与