【正文】 比 ， 還會(huì)與溫度有關(guān) ， 不能消除溫度的影響 。 ? 源極跟隨器： 由結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管 T5， T6與 R4，R5構(gòu)成高輸入阻抗的源極跟隨器 ， 將測(cè)量電橋與放大器 A隔離 ， 避免傳感器的輸出阻抗變化對(duì)放大器的閉環(huán)增益產(chǎn)生影響 。 ?若把這個(gè)回路作為電源，就形成 溫差電偶 或 溫差電池 。 ?熱電靈敏度： 的基本定則 ?1） 均質(zhì)回路定則 ? 由相同成分的材料組成回路 ， 若只受溫度作用 ， 則不論其導(dǎo)體的直徑和長(zhǎng)度如何 ， 均不產(chǎn)生熱電勢(shì) 。 ? 因此有多根引線時(shí) ， 只要這些接點(diǎn)處于同一溫度下 ， 便不會(huì)影響測(cè)量精度 。 ?測(cè)量溫差電動(dòng)勢(shì)來確定兩接觸點(diǎn)的溫度差。能提高靈敏度和增大輸出電壓。 BEuBEu晶體管傳感器特點(diǎn)： 體積小、穩(wěn)定性好、價(jià)格低廉。冷卻晶體時(shí)電荷變化與加熱時(shí)相反。只有溫度變化引起的電矩不能被補(bǔ)償時(shí)，晶體兩端才表現(xiàn)出電荷。 熱釋電探測(cè)器 ?設(shè)溫度變化為 dT/dt，電極面積 A，則 A(dPs/dt)便相當(dāng)于電路上的電流，于是電壓 pi是熱釋電系數(shù)矢量 。 ?缺點(diǎn)： 容易受振動(dòng)影響 ， 不能對(duì)直流信號(hào)工作 。 四、 熱敏電阻溫度傳感器 ?熱敏電阻是對(duì)溫度敏感 ， 具有負(fù)電阻溫度系數(shù)的熱敏元件 ，由氧化錳 、 氧化鎳 、 氧化鈷等氧化物和陶瓷 、 半導(dǎo)體材料制成 ， 電阻率比金屬大得多 。 球狀熱敏電阻 安裝在注射針端的熱敏電阻 1）電阻溫度特性 ?常用的 負(fù)溫度系數(shù) 熱敏電阻的電阻－溫度特性近似為： 性 能 ?一組典型的熱敏電阻 R－ T特性曲線如右 。 3）伏安特性 ?熱敏電阻在水中和空氣中的伏安特性 ?PA－線性段 ， 低電流下呈線性電阻的性質(zhì) ,V隨 I增加而增大； ?A點(diǎn)－沒有自熱時(shí)的最大電流值 。 ?在 55－ 150C176。 的線性化 ?許多應(yīng)用希望得到 線性電阻－溫度特性 ,或 線性電導(dǎo)－溫度特性 。 ? 注意：線性化后合成的有效電阻的溫度系數(shù)會(huì)下降 。 ? 傳染病 ， 體溫增加 ， 皮膚發(fā)熱潮紅 ， 體液損失 。 1） 惠斯登電橋 ?常用于差溫電橋測(cè)量電路 ， 以測(cè)量?jī)蓚€(gè)器官或同一器官上不同位置處的微小溫差 。 ?交流溫差電橋： 測(cè)定細(xì)胞成分的反應(yīng)熱，靈敏度更高。 ?系統(tǒng)在 0－ 40C176。根據(jù)采用的指示劑不同，可以有三種方法： ?O2（濃度測(cè)量） ? 被試連續(xù)吸入純氧，然后測(cè)量動(dòng)脈和靜脈血液中的 O2含量，就可根據(jù) 菲克定理 計(jì)算出血流量： dm/dt: 氧的消耗 Ca: 動(dòng)脈血中的氧濃度 Cv: 靜脈血中的氧濃度 va CCdtdmF???染料稀釋法（濃度測(cè)量） ? 這是臨床上測(cè)量心輸出量的常用方法 。 ? 設(shè)血液的比重為 ?B， 比熱 CB， 溫度 TB， 則生理鹽水從 Ti加熱到 TB所需要的熱量為 Q= Vi 一個(gè)導(dǎo)管端部裝上熱敏電阻 ， 通過肱靜脈導(dǎo)入 ， 放置到肺動(dòng)脈中的適當(dāng)位置 。 ?優(yōu)點(diǎn)： ? 不必刺破動(dòng)脈 。 ? 設(shè)：流過熱敏電阻的電流損耗功率為 ?， 電阻的溫度變化為 ?T， 流速為 v。 vbaT l og?????流速測(cè)量傳感器 Ru測(cè)量熱敏傳感器 Rt溫度補(bǔ)償熱敏電阻 方式 1：只能測(cè)量流速 方式 2：辨別方向方案之一 方式 3：辨別方向方案之二 。 ? 因此 ， 保持所加的功率恒定 ,通 過測(cè)量出熱敏電阻的阻值變化 (它反映溫度的變化 ),就可求出流速 。 ?測(cè)量血流和呼吸氣流速度 ? 測(cè)量原理： 將一個(gè)熱敏電阻置于流速場(chǎng) （ 如血流 ， 呼吸氣流等 ） 中 ， 在熱敏電阻上通過電流 ， 對(duì)其加熱 。 ?臨床上常用這種熱稀釋法測(cè)量血流量以確定心輸出量 。 Ci ?熱指示劑法（即溫度測(cè)量法） ? 由于熱量沒有毒性 ， 和氧一樣 ， 能夠在血流流過人體時(shí)被排除 ， 稱為 熱稀釋法 。 。相敏檢波器電橋輸出的交流信號(hào)，使指示器指示溫差大小和正負(fù)。 時(shí)誤差小于 177。 ? 關(guān)節(jié)炎 的溫度與局部發(fā)炎情況密切相關(guān) ， 體溫測(cè)量能夠了解由于關(guān)節(jié)炎和慢性炎癥引起的血流增加 。例如： ? 用體表溫度鑒定 休克 ， 因循環(huán)休克而使血壓降低 ， 導(dǎo)致外周血流不足 ， 體溫下降 。 方法：用一個(gè)固定電阻 RP與熱敏電阻并聯(lián) ， 其阻值為 式中 ， RTm是在溫度變量的中間標(biāo)度 Tm處的熱敏電阻阻值 , B是熱敏電阻的材料常數(shù) (特征溫度 ). ?在恒壓源供電并測(cè)量流過熱敏電阻的電流時(shí) ， 可用一個(gè)固定電導(dǎo) Gs與熱敏電阻串聯(lián)來實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償 。 5） 熱時(shí)間常數(shù) ?表示在零功率條件下 ， 環(huán)境溫度發(fā)生階躍變化時(shí) ,熱 敏電阻的阻值在初始溫度和終止溫度間變化 %所需要的時(shí)間 。 4）功率常數(shù) ?在規(guī)定的環(huán)境溫度下 ， 由于自熱而 每上升 1 C176。 ?它們是在熱敏電阻工作于很小的功率以致可略去自熱情況下測(cè)出的 ，稱為 零功率電阻 。 尺寸小 ()， 靈敏度高 (3%/C5%/C)， 長(zhǎng)期穩(wěn)定性好 (每年變化 177。 ? 醫(yī)療儀器中將熱釋電探測(cè)器用于 非接觸測(cè)溫和熱成像 ，已經(jīng)制成 熱光導(dǎo)攝像管 。 ?測(cè)量穩(wěn)定不變的紅外輻射時(shí)一定要用遮光盤 ， 調(diào)制成周期脈沖紅外信號(hào)后 ， 才能被熱釋電晶體檢測(cè) 。 ?當(dāng) f1/?時(shí) ， 晶體內(nèi)的自由電荷來不及中和面束縛電荷的變化 ， 在垂直于 Ps的兩端面間出現(xiàn)交流電壓 。 ?由于晶體結(jié)構(gòu)在某些方向上正負(fù)電荷重心不重合，產(chǎn)生了自發(fā)極化 。 三、 熱釋電傳感器 ? ?某些晶體在溫度變化時(shí)會(huì)發(fā)生電極化。 2 三極管溫度傳感器 晶體管的 基極－發(fā)射極電壓 與集電極電流 IC隨溫度的關(guān)系 滿足下面公式 ： CGBE iTrqkTUu ?ln0 ??UG0——三極管在絕對(duì)溫度為 273K時(shí)的硅禁帶寬度電壓 ， 約為； α、 r——由三極管結(jié)構(gòu)決定 ， 與溫度無關(guān) 。 針狀熱電偶 鎧裝熱電偶 BME用 熱電偶的特點(diǎn)： ?受熱點(diǎn)面積小，熱容量小，可測(cè)任一點(diǎn)溫度（最小的直徑12?m）； ?響應(yīng)時(shí)間小于 1ms； ?容易制造，可做在注射針管內(nèi)； ?采用在石英纖維上真空沉淀兩種金屬可制成能測(cè)細(xì)胞內(nèi)瞬時(shí)溫度的 微型熱電偶 ，時(shí)間常數(shù) ?s級(jí)； ?缺點(diǎn)： 輸出電壓小，靈敏度低，需要準(zhǔn)確的參考溫度。 3）中間 溫度定則 ? 設(shè)兩種金屬 A， B構(gòu)成熱電偶 若兩端處在 T1和 T2時(shí)產(chǎn)生電勢(shì) V1 若兩端處在 T2和 T3時(shí)產(chǎn)生電勢(shì) V2 則當(dāng)兩端的溫度為 T1和 T3時(shí) ， 產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)為 V1＋ V2 ? 由此 ， 可用一個(gè)已知的參考接觸點(diǎn)溫度所得到的校準(zhǔn)曲線 ， 去確定另一個(gè)參考接觸點(diǎn)溫度的校準(zhǔn)溫度曲線 。 ? 或者說： 沿一均勻?qū)Ь€的溫度梯度不影響熱電勢(shì) 。具有 測(cè)量范圍寬，穩(wěn)定，準(zhǔn)確可靠 等優(yōu)點(diǎn)。 ?為獲得正確的測(cè)量結(jié)果 ， 常需要在壓阻傳感器（ 以及其他一些半導(dǎo)體材料制作的傳感器 ） 測(cè)量電路中增加 溫度補(bǔ)償電路 和 非線性補(bǔ)償電路 。 所以常采用恒流源為惠斯頓電橋供電 。 ? 如圖將四個(gè)用擴(kuò)散法通過在硅片上制作的壓阻元件構(gòu)成橋臂電阻 ， 一個(gè)對(duì)邊上是兩個(gè)增加電阻 ，另一個(gè)對(duì)邊上是兩個(gè)減少的電阻 。 典型的半導(dǎo)體應(yīng)變傳感器 ?半導(dǎo)體應(yīng)變儀的非線性較大 ， 例如對(duì)于重度摻雜的傳感器 ， 特性為 ?P型硅 （ ? =2?102? ? 集成型 ， 可在 P型基片上擴(kuò)散進(jìn)相反的 N型材料 ， 或反過來 ， N基片擴(kuò)散進(jìn) P型材料 。 ?所以 ， 要綜合考慮 壓電系數(shù) （ 靈敏度 ） ， 溫度漂移 ， 絕緣電阻 等三個(gè)方面 ， 合理確定擴(kuò)散雜質(zhì)表面濃度 。 ?例如，只受剪切應(yīng)力，有 ?1= ?2=?3=0 ?例如，一塊矩形板受液體壓力 p的作用，則 ?1= ?2=?3= p， 且 ?4= ?5=?6= 0 ?為簡(jiǎn)化符號(hào) ,可對(duì) i， j進(jìn)行如下合并： 11 ? 1 22 ? 2 33 ? 3 23 ? 4 13 ? 5 12 ? 6 （ 32 ? 4 31 ? 5 21 ? 6） 于是 π ijm 就成為 π nm, n,m=1,2,3,… ,6 ?單晶硅只有 3個(gè)獨(dú)立的壓阻系數(shù)，因此其壓阻系數(shù)矩陣就為： π 11 π 12 π 12 0 0 0 π 12 π 11 π 12 0 0 0 π 12 π 12 π 11 0 0 0 0 0 0 π 44 0 0 0 0 0 0 π 44 0 0 0 0 0 0 π 44 π 11 – 縱向壓阻系數(shù) π 12 – 橫向壓阻系數(shù) π 44 – 切向壓阻系數(shù) ?指定晶面內(nèi)的壓阻系數(shù)隨晶體的取向而變，因此在制作傳感器，選取電阻條的方向時(shí)，應(yīng)充分利用這個(gè)性質(zhì)，以獲得最佳的元件特性 。 ?特點(diǎn)： 靈敏度高 、 響應(yīng)快 、 精度高 、 工作溫度范圍寬 、穩(wěn)定 、 容易小型化 、 智能化 ， 使用方便 ， 便于批量生產(chǎn)等 ， 因此應(yīng)用廣泛 ， 發(fā)展迅速 。 ?5）空氣傳導(dǎo)型脈搏波傳感器 ? 脈搏播引起空氣振動(dòng) ， 通過空氣室傳播到受壓膜 ， 使受壓膜產(chǎn)生位移 ， 作用到壓電元件上 ， 產(chǎn)生反映壓力大小的電量 ， 輸出 。測(cè)量心音是一種典型的應(yīng)用 。為獲得合適的阻尼 ， 殼體內(nèi)充硅油和橡膠 。 ?右下是實(shí)際使用的血壓傳感器 。 ?2）血壓傳感器 ? 使用 復(fù)合壓電材料 制作 ，包括：負(fù)荷壓電材料換能元件 、 金屬和鍍金屬的塑料外殼 、 低噪聲引出線 、維持薄膜張力的彈性體等 。可做成超小型裝進(jìn)傳感器外殼，減小電纜長(zhǎng)度對(duì)精度的影響。 ? X切割石英的 11方式或壓電陶瓷的 33方式 ， 均為 薄板厚度震動(dòng)模式 ? 石英晶體： (a) X方向 ， F1壓力 X面上出現(xiàn)＋電荷 電量 q1＝ d11F1 (b)X方向拉力 ， 上負(fù) 壓電陶瓷： (c)Z向拉力 ， 上負(fù) (d)Z向壓力 ， 上正 電量 q3=d33F3 d11等為壓電應(yīng)變常數(shù) ? X切割石英晶體的 12方式 ， 或壓電陶瓷的31方式 ， 均為 長(zhǎng)棒縱向伸縮橫向電場(chǎng)方式 ? 石英： (a)Y向壓力，上負(fù)下正 (b)Y向拉力，上正下負(fù) q1=d12F2A1/A2 =d11F2A1/A2 A1x方向的面積 A2y方向的受力面積 A3z方向的面積 ? 陶瓷： (c)Y向壓力，上正下負(fù) (d)Y向拉力，上負(fù)下正 q3=d31