【正文】 被測信號量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號。 傳感器按照其輸出信號為標準分類　　模擬傳感器——將被測量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成模擬電信號。 傳感器按照其材料為標準分類　　在外界因素的作用下，所有材料都會作出相應(yīng)的、具有特征性的反應(yīng)。 　　(3)在研究新型材料的基礎(chǔ)上探索新現(xiàn)象、新效應(yīng)和反應(yīng)，并在傳感器技術(shù)中加以具體實施。 傳感器按照其制造工藝分類　　集成傳感器薄膜傳感器 厚膜傳感器陶瓷傳感器 　　集成傳感器是用標準的生產(chǎn)硅基半導(dǎo)體集成電路的工藝技術(shù)制造的。 　　厚膜傳感器是利用相應(yīng)材料的漿料，涂覆在陶瓷基片上制成的，基片通常是Al2O3制成的，然后進行熱處理，使厚膜成形。 　　每種工藝技術(shù)都有自己的優(yōu)點和不足。 生物型傳感器是利用各種生物或生物物質(zhì)的特性做成的，用以檢測與識別生物體內(nèi)化學(xué)成分的傳感器。 傳感器按照其作用形式的不同分類　　按作用形式可分為主動型和被動型傳感器。 被動型傳感器只是接收被測對象本身產(chǎn)生的信號，如紅外輻射溫度計、紅外攝像裝置等 傳感器靜態(tài)特性　　傳感器的靜態(tài)特性是指對靜態(tài)的輸入信號，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。定義為在全量程范圍內(nèi)實際特性曲線與擬合直線之間的最大偏差值與滿量程輸出值之比。 　　（3）遲滯：傳感器在輸入量由小到大（正行程）及輸入量由大到?。ǚ葱谐蹋┳兓陂g其輸入輸出特性曲線不重合的現(xiàn)象成為遲滯。產(chǎn)生漂移的原因有兩個方面：一是傳感器自身結(jié)構(gòu)參數(shù)；二是周圍環(huán)境（如溫度、濕度等）。最常用的標準輸入信號有階躍信號和正弦信號兩種，所以傳感器的動態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來表示。如將零輸入和滿量程輸出點相連的理論直線作為擬合直線；或?qū)⑴c特性曲線上各點偏差的平方和為最小的理論直線作為擬合直線，此擬合直線稱為最小二乘法擬合直線。否則，它將隨輸入量的變化而變化。 提高靈敏度，可得到較高的測量精度。當輸入變化值未超過某一數(shù)值時，傳感器的輸出不會發(fā)生變化，即傳感器對此輸入量的變化是分辨不出來的。分辨率與傳感器的穩(wěn)定性有負相關(guān)性。它是由二個線圈被固定在傳感器上，中間一塊磁鋼通過彈簧片連在殼體，磁鋼在線圈內(nèi)運動，因此產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。2mv最大加速度：8g測量范圍：2mm(pp)使用環(huán)境：25～100℃測量方式：垂直、水平外形尺寸：φ3565重 量：安裝固定螺孔：M10 深度10mm本設(shè)計選用濟寧市中煤工礦公司的KGE30應(yīng)力傳感器。技術(shù)特點:◆長時間連續(xù)記錄離層數(shù)據(jù)；◆現(xiàn)場顯示數(shù)據(jù)，離層超限時報警指示；◆紅外無線方式采集，傳輸數(shù)據(jù)；主要技術(shù)參數(shù):KGE30圍巖移動傳感器技術(shù)指標：◆電 源 DC 5V 3mA◆測量范圍 ——8 m ◆ 量 程 0——150mm◆精 度 %◆信號輸出 0——◆重 量 放大電路是增加電信號幅度或功率的電子電路。常用的能源是直流電源，但有的放大器也利用高頻電源作為泵浦源。20世紀初，真空三極管的發(fā)明和電信號放大的實現(xiàn)，標志著電子學(xué)發(fā)展到一個新的階段。 　　現(xiàn)代使用最廣的是以晶體管（雙極型晶體管或場效應(yīng)晶體管）放大電路為基礎(chǔ)的集成放大器。 　　一、共發(fā)射極放大電路 　　共發(fā)射極放大電路簡稱共射電路，輸入端AA′外接需要放大的信號源；輸出端BB′外接負載。 　?。?）直流電源VCC使三極管工作在放大狀態(tài)，VCC一般為幾伏到幾十伏。Rc的值一般為幾千歐至幾十千歐。靜態(tài)時，電路中只有直流電源VCC作用，三極管各極電流和極間電壓都是直流值，電容CC2相當于開路，其等效電路如圖622所示，該電路稱為直流通路。功率放大電路和電壓放大電路都是利用三極管的放大作用將信號放大，不同的是功率放大電路以輸出足夠的功率為目的，工作在大信號狀態(tài)，而電壓放大電路的目的是輸出足夠大的電壓，工作在小信號狀態(tài)。功率放大電路在輸出信號功率的同時，晶體管本身也發(fā)熱損耗功率，稱為管耗。顯然，V1管和V2管均為射極輸出器接法。在正半周時，V1管發(fā)射結(jié)正偏導(dǎo)通，V2管發(fā)射結(jié)反偏截止，由+VCC提供的電流ic1經(jīng)V1管流向負載，在負載RL上獲得正半周輸出電壓uo。由于三極管有一死區(qū)電壓，當ui小于死區(qū)電壓時，兩管均不導(dǎo)通，輸出為零，只有當ui增加到大于死區(qū)電壓時，管子才導(dǎo)通，因此，當輸入正弦電壓ui時，在輸出電壓uo的正負半周交接處出現(xiàn)失真本系統(tǒng)采用LM324運放電路，LM324系列器件帶有真差動輸入的四運算放大器。每一組運算放大器可用圖1所示的符號來表示，它有5個引出腳，其中“+”、“”為兩個信號輸入端，“V+”、“V”為正、負電源端，“Vo”為輸出端。是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的8位通用A/D芯片 主要特性　　1）8路8位A／D轉(zhuǎn)換器，即分辨率8位。 內(nèi)部結(jié)構(gòu)　　 ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖13．22所示，它由8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型D／A轉(zhuǎn)換器、逐次逼近 　 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖寄存器、三態(tài)輸出鎖存器等其它一些電路組成。下面說明各引腳功能。如下表所示。下降沿啟動 A/D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進行。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問題是如何確認A/D轉(zhuǎn)換的完成，因為只有確認完成后，才能進行傳送?？蓳?jù)此設(shè)計一個延時子程序，A/D轉(zhuǎn)換啟動后即調(diào)用此子程序，延遲時間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進行數(shù)據(jù)傳送。 　　不管使用上述哪種方式，只要一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可通過指令進行數(shù)據(jù)傳送。 EOC： A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。 ADC0809工作的時序圖 ALE：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。因此可以用查詢方式，測試EOC的狀態(tài)，即可確認轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進行數(shù)據(jù)傳送。 　?。?）定時傳送方式 　　對于一種A/D轉(zhuǎn)換器來說，轉(zhuǎn)換時間作為一項技術(shù)指標是已知的和固定的。當OE輸入高電平 時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。　　21～28：8位數(shù)字量輸出端。輸入輸出與TTL兼容。 　　3）轉(zhuǎn)換時間為100μs　　4）單個＋5V電源供電 　　5）模擬輸入電壓范圍0～＋5V，不需零點和滿刻度校準。 管腳連接圖 LM324封裝圖 放大電路本設(shè)計通過放大器將溫度，應(yīng)力，振動傳感器采集到的數(shù)據(jù)放大傳送到ADC0809. ADC0809ADC0809是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。靜態(tài)電流為MC1741的靜態(tài)電流的五分之一?？梢姡趗i的整個周期內(nèi)，V1管和V2管輪流導(dǎo)通，相互補充，從而在RL上得到完整的輸出電壓uo，故稱為補對稱功率放大電路。由于電路對稱，因此發(fā)射極電位為零，負載上無電流。 　?。?）非線性失真小功率放大電路在大信號的工作狀態(tài)，很容易產(chǎn)生非線性失真，因此需要采取措施，減小非線性失真。實際應(yīng)用時，應(yīng)考慮到三極管的極限參數(shù)PCM、ICM和U(BR)CEO。 　　三極管工作于放大狀態(tài)時，發(fā)射結(jié)正偏，這時UBEQ基本不變。CC2一般為幾微法至幾十微法的電解電容器，在聯(lián)結(jié)電路時，應(yīng)注意電容器的極性，不能接錯。Rb一般為幾十千歐至幾百千歐。公共端通常稱為“地”（實際上并非真正接到大地），其電位為零，是電路中其他各點電位的參考點，用“⊥”表示。高頻和微波的大功率放大主要靠特殊類型的真空管，如功率三極管或四極管、磁控管、速調(diào)管、行波管以及正交場放大管等。放大電路的基本形式有3種：共發(fā)射極放大電路，共基極放大電路和共集電極放大電路。輸入信號的作用是控制這種轉(zhuǎn)移，使放大器輸出信號的變化重復(fù)或反映輸入信號的變化。它的核心是電子有源器件，如電子管、晶體管等。該產(chǎn)品采用了新型的傳感器結(jié)構(gòu)和測量電路技術(shù)，解決了長期以來橋梁測量精度低、讀數(shù)困難問題。由于采用雙線圈結(jié)構(gòu)，它能使有效信號迭加，干擾信號衰減，有效地提高了抗干擾能力，是原JD27SDJSG１型傳感器升級改進型產(chǎn)品。 JD27SDJSG2型速度傳感器和振動監(jiān)視器一起使用，可以進行連續(xù)長期監(jiān)測。PT100的阻值與溫度變化關(guān)系為：當PT100溫度為0℃時它的阻值為100歐姆，在100℃。 通常傳感器在滿量程范圍內(nèi)各點的分辨率并不相同，因此常用滿量程中能使輸出量產(chǎn)生階躍變化的輸入量中的最大變化值作為衡量分辨率的指標。 傳感器的分辨率　　分辨率是指傳感器可感受到的被測量的最小變化的能力。例如，某位移傳感器，在位移變化1mm時，輸出電壓變化為200mV，則其靈敏度應(yīng)表示為200mV/mm。 　　它是輸出一輸入特性曲線的斜率。在實際工作中，為使儀表具有均勻刻度的讀數(shù)，常用一條擬合直線近似地代表實際的特性曲線、線性度（非線性誤差）就是這個近似程度的一個性能指標。在實際工作中，傳感器的動態(tài)特性常用它對某些標準輸入信號的響應(yīng)來表示。 　?。?）重復(fù)性：重復(fù)性是指傳感器在輸入量按同一方向作全量程連續(xù)多次變化時，所得特性曲線不一致的程度。其定義為輸出量的增量與引起該增量的相應(yīng)輸入量增量之比。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性、漂移等。檢測探測信號變化方式的稱為作用型，檢測產(chǎn)生響應(yīng)而形成信號方式的稱為反作用型。 　　組合型傳感器：是由不同單個變換裝置組合而構(gòu)成的傳感器。傳感器根據(jù)測量目的不同分類　　物理型傳感器是利用被測量物質(zhì)的某些物理性質(zhì)發(fā)生明顯變化的特性制成的。 　　完成適當?shù)念A(yù)備性操作之后，已成形的元件在高溫中進行燒結(jié)。 　　薄膜傳感器則是通過沉積在介質(zhì)襯底(基板)上的，相應(yīng)敏感材料的薄膜形成的。傳感器開發(fā)的基本趨勢是和半導(dǎo)體以及介質(zhì)材料的應(yīng)用密切關(guān)聯(lián)的。從所應(yīng)用的材料觀點出發(fā)可將傳感器分成下列幾類： (1)按照其所用材料的類別分 金屬聚合物陶瓷混合物 (2)按材料的物理性質(zhì)分： 導(dǎo)體絕緣體 半導(dǎo)體磁性材料 (3)按材料的晶體結(jié)構(gòu)分： 單晶 多晶非晶材料 與采用新材料緊密相關(guān)的傳感器開發(fā)工作，可以歸納為下述三個方向： 　　(1)在已知的材料中探索新的現(xiàn)象、效應(yīng)和反應(yīng)，然后使它們能在傳感器技術(shù)中得到實際使用。 　　膺數(shù)字傳感器——將被測量的信號量轉(zhuǎn)換成頻率信號或短周期信號的輸出(包括直接或間接轉(zhuǎn)換)。 傳感器按照其用途分類　　壓力敏和力敏傳感器 ；位置傳感器 ； 　　液位傳感器；能耗傳感器 ； 　　速度傳感器；加速度傳感器； 　　射線輻射傳感器； 熱敏傳感器。它們的轉(zhuǎn)換原理(傳感器工作的基本物理或化學(xué)效應(yīng))；它們的用途；它們的輸出信號類型以及制作它們的材料和工藝等。 新型傳感器的特點包括：微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化，它不僅促進了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造和更新?lián)Q代，而且還可能建立新型工業(yè)，從而成為21世紀新的經(jīng)濟增長點。 　　常將傳感器的功能與人類5大感覺器官相比擬： 　　光敏傳感器——視覺 聲敏傳感器——聽覺 　　氣敏傳感器——嗅覺 化學(xué)傳感器——味覺 　　壓敏、溫敏、流體傳感器——觸覺　 　　敏感元件的分類： 　　①物理類，基于力、熱、光、電、磁和聲等物理效應(yīng)。可以毫不夸張地說，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個現(xiàn)代化項目，都離不開各種各樣的傳感器。顯然，要獲取大量人類感官無法直接獲取的信息，沒有相適應(yīng)的傳感器是不可能的。因此可以說，沒有眾多的優(yōu)良的傳感器，現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ)。因此可以說，傳感器是人類五官的延長，又稱之為電五官。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。有些晶振還可以由外加電壓在一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率，稱為壓控振蕩器（VCO）?！　【д裢ǔＥc鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時鐘頻率。另外如果用鑷子碰晶體另外一個腳，這個電壓有明顯變化，證明是起振了的。如果該指令需要執(zhí)行500次，正好1000us，也就是1ms。為了衡量指令執(zhí)行時間的長短，又引入一個新的概念：指令周期。單片機訪問一次存儲器的時間，稱之為一個機器周期，這是一個時間基準。通過晶振的原理圖你應(yīng)該大致了解了晶振的作用以及工作過程了吧。因而能“壓控”的頻率范圍也越小。在特定的應(yīng)用場合優(yōu)化時鐘源需要綜合考慮以下一些因素：精度、成本、功耗以及環(huán)境需求晶振一般采用三端式(考畢茲) 交流等效振蕩電路；實際的晶振交流等效電路中，其中Cv是用來調(diào)節(jié)振蕩頻率，一般用變?nèi)荻O管加上不同的反偏電壓來實現(xiàn)，這也是壓控作用的機理；把晶體的等效電路代替晶體后。陶瓷諧振槽路一般具有較大的負載電容，相應(yīng)地也需要更多的電流。CMOS放大器功耗與工作頻率成正比，可以表示為功率耗散電容值。晶振模塊提供與分立晶振相同的精度。這些因素會增大輸出頻率的變化，增加不穩(wěn)定性，并且在有些情況下，還會造成振蕩器停振。需認真對待振蕩器電路的元件選擇和線路板布局。另一種為簡單的分立RC振蕩器。一般的晶振振蕩電路都是在一個反相放大器（注意是放大器不是反相器）的兩端接入晶振，再有兩個電容分別接到晶振的兩端，每個電容的另一端再接到地，這兩個電容串聯(lián)的容量值就應(yīng)該等于負載電容，請注意一般IC的引腳都有等效輸入電容，這個不能忽略。 　　晶振在電氣上可以等效成一個電容和一個電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個電容的二端網(wǎng)絡(luò)，電工學(xué)上這個網(wǎng)絡(luò)有兩個諧振點，以頻率的高低分其中較低的頻率為串聯(lián)諧振，較高的頻率為并聯(lián)諧振。石英晶體的每次振蕩使計數(shù)器減1。RR的大小直接影響電路的性能，因此這是各商家競爭的一個重要參數(shù)。石英晶體振蕩器與石英晶體諧振器都是提供穩(wěn)定電路頻率的一種電子器件。（f） f—傅立葉頻率或偏離載波頻率；f0—載波頻率。（f）表示，amp。開機特性在規(guī)定的預(yù)熱時間內(nèi)，振蕩器頻率值的最大變化，用V=（fmaxfmin）/f0表示。頻率老化在規(guī)定的環(huán)境條件下，由于元件（主要是石英諧振器）老化而引起的輸出頻率隨時間的系統(tǒng)漂移過程。負載特性其他條件保持不變，負載在規(guī)定變化范圍內(nèi)晶體振蕩器輸出頻率相對于標稱負載下的輸出頻率的最大允許頻偏。調(diào)頻（壓控）特性包括調(diào)頻頻偏、調(diào)頻靈敏度、調(diào)頻線性度。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調(diào)