傳感器原理設計與應用重點總結(編輯修改稿)
2024-10-14 03:35 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 溫度系數(shù)熱敏電阻 ③臨界溫度系數(shù)熱敏電阻 第十章：光電式傳感器分類（光電式傳感器是能將光能轉換為電能的一種器件，簡稱光電器件。它的物理基礎是光電效應）： 光電管 光電倍增管 光敏電阻 光敏二極管和光敏晶體管 光電池 光電式傳感器的應用 光電耦合器件(補 測量非電量時:非電量的變化轉化為光量 的變化，通過光電器件的作用，將光量的變化轉換為電量的變化光電式傳感器利用的效應：光電效應，分為：外光電效應、內(nèi)光電效應、阻擋層光電效應（光生伏打效應）（1）外光電效應：在光線作用下使物體的電子逸出表面的現(xiàn)象稱為外光電效應。例如：光電管、光電倍增管（2）內(nèi)光電效應：在光線作用下能使物體電阻值改變的現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效應。例如：光敏電阻（3）在光線作用下能使物體產(chǎn)生一定方向的電動勢的現(xiàn)象，稱為阻擋層光電效應（光生伏打效應）。例如:光電 池、光敏晶體管等光電管（充氣光電管：玻璃泡內(nèi)充少量惰性氣體，提高光電管靈敏度，但穩(wěn)定性、頻率特性等較差）6 原理：當陰極受到適當波長的光線照射時便發(fā)射電子，電子被帶正電位的陽極所吸引，這 樣在光電管內(nèi)就產(chǎn)生了電子流，在外電路中便產(chǎn)生了電流。光電倍增管 它由光電陰極 K、若干倍增極 E1~E4 和陽極 A 三部分組成。光電陰極是由半導體光電材料制造的，入射光就 在它上面打出光電子。倍增極數(shù)目在 4—14 個不等。在各倍增極上加上一定的電壓。陽極收集電子，外電路形成電 流輸出。光敏電阻（沒有極性，純粹是一個電阻器件）當無光照時，光敏電阻值(暗電阻很大，電路中電流很小，此時的電流稱為暗電流。當光敏電阻受到一定波長范圍的光照時，它的阻值（亮電阻急劇減少，電路中電流迅速增加此時的電流稱為亮 電流。光電流與暗電流之差，稱為光電流。光敏二極管和光敏晶體管（1）接法及原理：光敏二極管在電路處于反向偏置，在沒有光照射，反向電阻很大，反向電流很小，這反向電流 稱為暗電流。當光照射在 pn 結上，通過 Pn 結的反向電流也隨著增加。如果入射光照度變化，通過外電路的光電流 強度也隨之變動，可見光敏二極管能將光信號轉換為電信號輸出。（2）光敏晶體管與一般晶體管很相似，具有 2 個 pn 結。它在把光信號轉換為電信號同時又將信號電流加以放大。又將信號電流加以放大。光電池 7（1）工作原理：當光照到 pn 結上時，如果光子能量足夠大，n 區(qū)和 p 區(qū)之間就出現(xiàn)電位差。用導線將 pn 結兩端用 導線連接起來．電路中就有路流流過，電流的方向由 p 區(qū)流經(jīng)外電路至 n 區(qū)。若將電路斷開，就可以測出光生電動 勢。（2）光電池對不同波長的光，靈敏度是不同的 第十一章：智能式傳感器（這個好像也沒上。）第十二章：光導纖維傳感器光纖傳感器的工作原理 光纖波導原理：光纖波導簡稱光纖，它是用光透射率高的電介質(如石英、玻璃、塑料等構成的光通路。它由 折射率 n1 較大(光密介質的纖芯和折射率 n2 較小(光疏介質的包層構成的雙層同心圓柱結構。n0 : 光纖周圍媒質的折射率 n1：纖芯的折射率 n2：包層的折射率 j : 光線纖端入射角 j：光線纖內(nèi)入射角 j：光線與軸線的夾角 a : 纖芯半徑 在光纖內(nèi)傳輸?shù)臈l件：光纖的分類： j j j 0（j 0：光線在纖芯 j包層分界面的臨界角。j j纖芯直徑 2a j 2 ~ 12μm j j j單模光纖 j纖皮折射率差 j j 1 2 j ~ j j n1 j j j j纖芯折射率均勻 j j階躍折射率光纖 j j j纖芯與包層界面折射率 發(fā)生突變 按纖芯折射率分布 j j纖芯折射率不均勻 j j梯度折射率光纖 j纖芯折射率按一定函數(shù) 關系沿光纖徑向變化 j j光調制與解調技術 所謂“調制”，是將被研究對象的信號（信息）通過載體傳輸出去。因此，光的調制過程就是將一攜帶信息的 信號疊加到載波光波上；完成這一過程的器件叫做調制器。概念：纖傳感器是通過被測量對光纖內(nèi)傳輸光進行調制，使傳輸光的強度(振幅、相位、頻率或偏振等特性發(fā)生 變化，再通過對被調制過的光信號進行檢測，從而得出相應被測量的傳感器。光纖的特性（1）損耗：吸收損耗、散射損耗，物質的吸收作用將使傳輸?shù)墓饽茏兂蔁崮?，造成光功能的損失。損耗的單位：dB／km（2）色散：所謂光纖的色散就是輸入脈沖在光纖傳輸過程中，由于光波的群速度不同而出現(xiàn)的脈沖展寬現(xiàn)象 可分為：材料色散、波導色散（結構色散）、多模色散 8光強度的外調制 光纖本身只起傳光作用。這里光纖分為兩部分：發(fā)送光纖和接收光纖。兩種常用的調制器是反射器和遮光屏。反射式強度調制器：信息容量用所能調制的頻帶寬度表示。載波信號的頻率越高，獲得的頻帶寬度越大信息傳送容量越大。第十三章、第十四章可能不考。第十五章：濕度傳感器濕度測量技術發(fā)展已有 200 多年的歷史絕對濕度表示單位體積空氣里所含水汽的質量：ρ =Mv/V（Mv：被測空氣中水汽質量；V：被測空氣體積）相對濕度是氣體的絕對濕度(ρ v與在同一溫度下，水蒸汽已達到飽和的氣體的絕對濕度(ρ w之比，表達式為：相對濕度=(ρ v /ρ w100%RH 第十六章：紅外傳感器 紅外線與可見光、紫外線、X 射線、γ 射線和微波、無線電波一起構成了整個無限連續(xù)的電磁波譜。9第二篇：傳感器原理與應用傳感器原理與應用（專業(yè)限選課）Principle and Application of Sensor【課程編號】XZ260111【學分數(shù)】2【學時數(shù)】24+6+9（實驗課時）【課程類別】專業(yè)限選 【編寫日期】 【先修課程】電路分析、模電、數(shù)電【適用專業(yè)】電子信息工程類一、教學目的、任務《傳感器原理和應用》是電子及自動化專業(yè)的一門專業(yè)課。它有較強的實際應用價值。通過學習本課程使學生掌握各類傳感器的基本原理、主要性能及其結構特點；能合理地選擇和使用傳感器； 掌握常用傳感器的工程設計方法和實驗研究方法；了解傳感器的發(fā)展動向。二、課程教學的基本要求現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱是傳感器技術﹑通信技術和計算機技術，它們分別構成了信息系統(tǒng)的“感官”、“神經(jīng)”和“大腦”。在機械工程中,傳感器對于機械電子、測量、控制、計量等領域
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