传感器基础小知识

2016-04-27 660

  磁致伸缩位移传感器由灵敏元器材(感知元件)和变换器材两有些构成,有的半导体灵敏元器材能够直接输出电信号,自身就构成传感器。灵敏元器材品种繁多,就其感知外界信息的原理来讲,可分为①物理类,根据力、热、光、电、磁和声等物理效应。②化学类,根据化学反应的原理。③生物类,根据酶、抗体、和激素等分子辨认功用。通常据其根本感知功用可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线灵敏元件、色敏元件和味敏元件等十大类(还有人曾将传感器分46类)。下面临常用的热敏、光敏、气敏、力敏和磁敏传感器及其灵敏元件介绍如下。

 

  一 温度传感器及热敏元件
  温度传感器主要由热敏元件构成。热敏元件品种教多,市场上出售的有双金属片、铜热电阻、铂热电阻、热电偶及半导体热敏电阻等。以半导体热敏电阻为勘探元件的温度传感器应用广泛,这是由于在元件答应作业条件规模内,半导体热敏电阻器具有体积小、灵敏度高、精度高的特色,并且制作技术简略、报价低廉。

  1 半导体热敏电阻的作业原理
  按温度特性热敏电阻可分为两类,随温度上升电阻添加的为正温度系数热敏电阻,反之为负温度系数热敏电阻。


  ⑴ 正温度系数热敏电阻的作业原理
  此种热敏电阻以钛酸钡(BaTio3)为根本资料,再掺入适当的稀土元素,运用陶瓷技术高温烧结尔成。纯钛酸钡是一种绝缘资料,但掺入适当的稀土元素如镧(La)和铌(Nb)等今后,变成了半导体资料,被称半导体化钛酸钡。它是一种多晶体资料,晶粒之间存在着晶粒界面,对于导电电子而言,晶粒间界面相当于一个位垒。当温度低时,由于半导体化钛酸钡内电场的作用,导电电子能够很容易越过位垒,所以电阻值较小;当温度添加到居里点温度(即临界温度,此元件的‘温度控制点' 通常钛酸钡的居里点为120℃)时,内电场受到破坏,不能帮助导电电子越过位垒,所以表现为电阻值的急剧添加。由于这种元件具有未达居里点前电阻随温度改变十分缓慢,具有恒温、调温文主动控温的功用,只发热,不发红,无明火,不易焚烧,电压交、直流3~440V均可,运用寿命长,十分适用于电动机等电器设备的过热勘探。

 

  ⑵ 负温度系数热敏电阻的作业原理
  负温度系数热敏电阻是以氧化锰、氧化钴、氧化镍、氧化铜和氧化铝等金属氧化物为主要原料,选用陶瓷技术制作而成。这些金属氧化物资料都具有半导体性质,彻底类似于锗、硅晶体资料,体内的载流子(电子和空穴)数目少,电阻较高;温度添加,体内载流子数目添加,天然电阻值下降。负温度系数热敏电阻类型许多,运用区别低温(-60~300℃)、中温(300~600℃)、高温(>600℃)三种,有灵敏度高、稳定性好、响应快、寿命长、报价低一级优点,广泛应用于需求定点测温的温度主动控制电路,如冰箱、空调、温室等的温控体系。
  热敏电阻与简略的扩大电路联系,就可检查千分之一度的温度改变,所以和电子外表构成测温计,能完结高精度的温度丈量。通常用处热敏电阻作业温度为-55℃~+315℃,特别低温热敏电阻的作业温度低于-55℃,可达-273℃。


  2 热敏电阻的类型
  我国产热敏电阻是按部颁标准SJ1155-82来拟定类型,由四有些构成。
  第一有些:主称,用字母'M’表明 灵敏元件。
  第二有些:种类,用字母‘Z’表明正温度系数热敏电阻器,或者用字母‘F’表明负温度系数热敏电阻器。
  第三有些:用处或特征,用一位数字(0-9)表明。通常数字‘1’表明通常用处,‘2’表明稳压用处(负温度系数热敏电阻器),‘3’表明微波丈量用处(负温度系数热敏电阻器),‘4’表明旁热式(负温度系数热敏电阻器),‘5’表明测温用处,‘6’表明控温用处,‘7’表明消磁用处(正温度系数热敏电阻器),‘8’表明线性型(负温度系数热敏电阻器),‘9’表明恒温型(正温度系数热敏电阻器),‘0’表明特别型(负温度系数热敏电阻器)
 
  3 热敏电阻器的主要参数
  各种热敏电阻器的作业条件必定要在其出厂参数答应规模以内。热敏电阻的主要参数有十余项:标称电阻值、运用环境温度(最高作业温度)、丈量功率、额定功率、标称电压(最大作业电压)、作业电流、温度系数、资料常数、时间常数等。其中标称电阻值是在25℃零功率时的电阻值,实际上总有必定误差,应在±10%以内。通常热敏电阻的作业温度规模较大,可根据需求从-55℃到+315℃挑选,值得留意的是,不一样类型热敏电阻的最高作业温度区别很大,如MF11片状负温度系数热敏电阻器为+125℃,而MF53-1仅为+70℃,学生试验时应留意(通常不要超过50℃)。

 


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