傳感器技術論文第壹篇範文
傳感器及其概述
摘要
傳感器(英文名:transducer/sensor)是壹種直接作用於被測值，並能按壹定規則轉換成相同或其他值輸出的裝置。目前傳感器轉換的大部分信號都是電信號，所以從狹義上來說，傳感器就是把外界輸入的非電信號轉換成電信號的器件。
關鍵詞新型傳感器
1前言
傳感器是測試系統的壹部分，其功能類似於人的感覺器官，也可以認為是人的感官的延伸。在傳感器的幫助下，人們可以探測到人們不能或不能用感官直接感知的事物。例如，熱電偶可以測量熱物體的溫度。超聲波傳感器可以測量海水的深度；紅外遙感器可用於從高空探測地面地形、河流狀態和植被分布。因此，可以說傳感器是人們認識自然事物的有力工具，是測量儀器和被測物體之間的接口。通常，傳感器在測試設備的輸入端，是測試系統的第壹個環節。它的性能直接影響整個測試系統，對測試精度有很大影響。
2傳感器的分類
根據被測物理量的不同，可分為位移、力、溫度、流量傳感器等。根據工作基礎的不同，可分為機械傳感器、電傳感器、光傳感器、流體傳感器等。根據信號變換的特點，可分為物理傳感器和結構傳感器；根據敏感元件與被測對象的直接能量關系，可分為能量轉換傳感器和能量控制傳感器。
3常見傳感器介紹
3.1電阻應變傳感器
電阻應變傳感器又稱電阻應變片，其敏感元件是電阻應變。應變儀是將直徑約為0.025毫米的金屬絲或金屬箔粘貼在浸有苯酚、環氧樹脂等絕緣材料的玻璃基板上制成的。敏感元件也稱為敏感網格。它具有體積小、動態響應快、測量精度高、使用簡單等優點。已廣泛應用於航空、機械、建築等行業。電阻應變片的工作原理是基於金屬的應變效應，即金屬導體在外力作用下發生機械變形，其電阻值隨機械變形的變化而變化。分為金屬電阻應變片和半導體應變片兩種。金屬應變片可分為絲式、箔式和薄膜式。半導體應變片具有靈敏度高(通常是絲和箔的幾十倍)、橫向效應小等優點。兩者的主要區別在於金屬電阻應變片是由導體變形引起的，而半導體應變片是由電阻率變化引起的。
3.2電容式傳感器
電容式傳感器是將被測物理量轉換成電容變化的器件，本質上是壹個參數可變的電容器。因為電容與極距成反比，與對面面積和介質成正比，所以可以分為極距變化型、面積變化型和介質變化型三種。極距變容傳感器的優點是可用於動態非接觸測量，對被測系統影響小，靈敏度高，適合測量微小位移。然而，這種傳感器具有非線性特性，因此其應用範圍受到限制。面積變化傳感器的優點是輸出與輸入成線性關系，但與極距傳感器相比，靈敏度較低，適用於大直線或角位移的測量。中變型多用於測量液體高度等場合。
3.3感應傳感器
電感式傳感器是將被測物理量，如力、位移等轉換成電感的裝置，其轉換是基於電磁感應原理。電感式傳感器有很多種，包括自感式、互感式和渦流式。
電感式傳感器具有以下特點:結構簡單，無可動電觸點，因此工作可靠，壽命長。靈敏度和分辨率高，可測量0.01微米的位移變化。傳感器輸出信號強，電壓靈敏度可達每毫米數百毫伏。線性和重復性良好。在壹定的位移範圍內(幾十微米到幾毫米)，傳感器的非線性誤差可達0.05% ~ 0.1%。同時，這種傳感器可以實現信息的遠距離傳輸、記錄、顯示和控制，廣泛應用於工業自動控制系統中。但是，它也有壹些缺點，如頻率響應低，不適合快速動態測量和控制。
3.4磁電傳感器
磁電式傳感器是壹種將被測物理量轉化為感應電動勢的傳感器，又稱電磁感應傳感器或電動式傳感器。它的工作原理是壹個n匝線圈。當通過它的磁通量發生變化時，線圈產生感應電動勢。磁通的變化可以通過多種方式實現，如磁體與線圈之間切割磁力線的運動、磁路磁阻的變化、恒定磁場中線圈面積的變化等，因此可以制造不同類型的傳感器來測量轉速和扭矩。
3.5壓電傳感器
壓電傳感器是壹種可逆傳感器，利用某些物質的壓電效應來工作。在最簡單的壓電傳感器中，金屬在壓電晶片的兩個工作面上蒸發形成金屬膜，形成兩個電極。當晶片處於壓力下時，兩個極板上積累了等量但極性相反的電荷，形成電場。因此，壓電傳感器既可以看作電荷發生器，也可以看作電容器。
4個新傳感器
4.1生物傳感器
生物傳感器是將生物活性物質(酶、蛋白質、DNA、抗體、抗原、生物膜等)有機結合起來的交叉學科。)與物理和化學傳感器。是生物技術發展不可或缺的先進檢測手段和監測手段，也是物質分子水平的快速、痕量分析方法。各種生物傳感器具有如下相同的結構:它們包括壹種或幾種相關的生物活性材料(生物膜)和能將生物活動所表達的信號轉換成電信號的物理或化學換能器(傳感器)。它們結合在壹起，用現代微電子和自動儀器技術對生物信號進行再處理，形成各種可用的生物傳感器分析裝置、儀器和系統。生物傳感器的原理:待測物質通過擴散進入生物活性材料，經過分子識別後發生生物反應，產生的信息再由相應的物理或化學換能器轉換成可量化、可處理的電信號，再由二次儀表放大輸出，即可得知待測物質的濃度。
4.2激光傳感器
激光傳感器:利用激光技術進行測量的傳感器。它由激光器、激光探測器和測量電路組成。激光傳感器是壹種新型的測量儀器，具有非接觸式遠距離測量、速度快、精度高、測量範圍大、抗光電幹擾能力強等優點。激光傳感器原理:激光傳感器工作時，激光發射二極管對準目標發射激光脈沖。激光被目標反射後向四面八方散射。部分散射光返回到傳感器接收器，並在被光學系統接收後成像在雪崩光電二極管上。雪崩光電二極管是壹種具有內部放大功能的光學傳感器，因此可以探測到極其微弱的光信號，並將其轉換成相應的電信號。
5結束語
隨著科學技術的飛速發展，人們認識世界的能力也在不斷提高。傳感器在獲取自然和生產領域發揮著巨大的作用。目前，傳感器技術在促進經濟發展和社會進步中發揮著重要作用。相信在未來，傳感器技術會有壹個飛躍。
作者簡介
楊(1991-)，女，河北省邯鄲市人。現在是鄭州大學的本科生。他的主要研究方向是機械工程和自動化。
作者單位
河南省鄭州市鄭州大學機械工程學院450001
傳感器技術論文第2篇範文
溫度傳感器
摘要:溫度傳感器是發展最早、應用最廣泛的傳感器。據調查，早在1990年，溫度傳感器的市場份額就大大超過了其他傳感器。從17世紀初，伽利略發明溫度計時，人們就開始測量溫度。真正把溫度轉換成電信號的傳感器是德國物理學家Sebe在1821年發明的，也就是我們現在使用的熱電偶傳感器。隨後，鉑電阻溫度傳感器、半導體熱電偶溫度傳感器、PN結溫度傳感器、集成溫度傳感器相繼問世。這也使得溫度傳感器在我們的生產和生活中得到了更廣泛的應用。本文主要介紹溫度傳感器的分類、工作原理及應用。
關鍵詞:溫度傳感器；溫度；攝氏度
中國圖書館分類號:TP212文獻識別碼:A文號:1674-7712(2014)02-0000-01。
溫度傳感器利用物質的各種物理性質隨溫度變化的規律，將溫度轉換成可用的輸出信號。溫度傳感器是溫度測量儀器的核心部分，種類繁多。按測量方法可分為接觸式和非接觸式兩大類現代溫度傳感器的外形非常小巧，這使得它們廣泛應用於生產實踐的各個領域，為我們的生活提供了無數的便利和功能。
壹、溫度的相關知識
溫度是用來表征物體冷熱程度的物理量。溫度的高低要用數字來量化，溫標就是溫度的數值表示。常用的溫標有攝氏溫標和熱力學溫標。
在攝氏標度中，沸水的溫度設定為100攝氏度，冰水混合物的溫度設定為0攝氏度，在100攝氏度和0攝氏度之間做100等份，每個等份為1攝氏度。熱力學溫標是威廉和湯姆提出的，基於熱力學第二定律建立了熱力學溫標，其中溫度只與熱有關，與物質無關。因為是用開爾文概括的，所以也叫開爾文溫標。
二、溫度傳感器的分類
根據測量方法的不同，溫度傳感器可分為接觸式和非接觸式。接觸式溫度傳感器是指傳感器與被測物體直接接觸，從而測量溫度。這也是測溫的基本形式。其中，接觸式溫度傳感器分為熱電偶溫度傳感器、熱電阻溫度傳感器、半導體熱敏電阻溫度傳感器等。
非接觸式溫度傳感器測量物體熱輻射發出的紅外線，從而測量出物體的溫度，可用於遙測。
三、溫度傳感器的工作原理
(1)熱電偶溫度傳感器。熱電偶溫度傳感器是應用最廣泛的溫度傳感器，結構簡單，僅由兩種不同材料的導體或半導體焊接而成。
熱電偶溫度傳感器是根據熱電效應原理制作的:兩種不同的金屬A和B形成壹個閉合回路，兩個觸點溫度分別為t1和t2，會在回路中產生壹個電動勢。
熱電偶也是由兩種不同材料的導體或半導體A、B焊接而成，焊接端稱為工作端或熱端。與導線相連的壹端稱為自由端或冷端，導體A和B稱為熱電極，統稱為熱電偶。測量時，工作端與被測物體接觸。測量儀器是壹個電位計，用來測量熱電偶的熱電動勢。連接線是補償線和銅線。
從表中我們觀察到的是熱電動勢，而要知道物體的溫度，需要看熱電偶的分度表。
為了保證測溫結果足夠準確，在熱電極材料的選擇上也有嚴格的要求:物理化學穩定性高；電阻溫度系數低；高導電性；熱電動勢較大；熱電動勢應與溫度成線性或簡單的函數關系；重現性好；易於加工等。根據常用的熱電極材料，熱電偶溫度傳感器可分為標準化熱電偶和非標準化熱電偶。鉑銠鉑熱電偶是常用的高熔點標準化熱電偶，可用於測量高溫，誤差小，但價格昂貴，壹般適用於較精密的溫度測量。鐵-康銅是常用的非標熱電偶，測溫上限為600攝氏度，易生銹，但溫度與熱電動勢有很好的線性關系，靈敏度高。
(2)電阻溫度傳感器。熱電偶溫度傳感器雖然結構簡單，測量準確，但只適合測量500攝氏度以上的高溫。要測量-200攝氏度至500攝氏度的中低溫物體，就必須使用電阻式溫度傳感器。
電阻式溫度傳感器利用導體或半導體的電阻值隨溫度變化的特性來測量溫度。大多數金屬的電阻在溫度上升1攝氏度時會增加0.4%到0.6%。電阻式溫度傳感器是將溫度的變化轉換成電阻值的變化，再通過測量電橋轉換成電壓信號送至顯示儀表。
(3)半導體熱敏電阻。半導體熱敏電阻的特點是靈敏度高、體積小、響應快。它是利用半導體的電阻值隨溫度顯著變化的特性制成的。分為三種:(1)NTC熱敏電阻，主要由錳、鈷、鎳、鐵等金屬的氧化物燒結而成，具有負溫度系數。(2)CTR熱敏電阻，利用V、Ge、W、P等元素的氧化物在弱還原氣氛下形成燒結體，也具有負溫度系數。(3)PTC熱敏電阻，是用摻有稀土元素的鈦酸鋇燒結而成的半導體陶瓷元件，具有正的溫度系數。正因為PTC熱敏電阻具有正溫度系數，所以也被做成溫控開關。
(4)非接觸式溫度傳感器。非接觸式溫度傳感器的測溫元件不與被測物體接觸。目前最常用的原理是輻射換熱。這種測溫方法的主要特點是:可測量運動中的小目標和熱容量小或變化快的物體，也可用於測量溫度場的溫度分布，但受環境溫度影響較大。
四、溫度傳感器的應用實例
(A)汽車中溫度傳感器的應用。溫度傳感器的作用是測量進氣、冷卻水、燃油等的溫度。並將測量結果轉換成電信號發送給ECU。對於汽油機的所有電控系統來說，進氣溫度和冷卻水溫度是ECU進行控制的兩個必不可少的溫度參數，而其他溫度參數則因電控系統的類型和控制需要而有所不同。空氣溫度傳感器通常安裝在空氣流量計或空氣濾清器與節氣門體之間的進氣口或空氣流量計中，水溫傳感器安裝在發動機冷卻水通道、氣缸蓋或發動機機體上的適當位置。有許多類型的傳感器可用於測量溫度，如繞線電阻、擴散電阻、半導體晶體管、金屬芯、熱電偶和半導體熱敏電阻。目前，熱敏電阻溫度傳感器在進氣溫度和冷卻水溫度的測量中應用最為廣泛。
(2)利用溫度傳感器調節浴室的溫度。溫度傳感器還可以調節浴室的溫度，尤其是洗澡的時候，所以需要自動調節浴室的溫度。通過溫濕度傳感器和氣體傳感器，可以很好的控制衛生間的環境，讓我們擁有舒適的生活。目前大部分酒店和壹些公共場所已經實現了自動調節，而普通家庭的廁所仍然是手動操作，沒有實現自動調節。這主要是因為普通客戶不知道使用傳感器可以實現自動化。隨著未來人們的進壹步了解，普通家庭的廁所也可以實現自動調節。
參考資料:
周琦。集成溫度傳感器的設計[D].西安電子科技大學，2007。