第三章传感器讲述.ppt

五、固态图像传感器 第十一节 半导体传感器 采用光电转换原理，将被测物体的光像转换为 电子图像信号输出的一种大规模集成电路光电器件，常称CCD器件（电荷耦合器件），其工作过程是：首先由光电学系统将被测系统将被测物体成像在CCD的受光面上，受光面下的许多光敏单元形成了许多象素点，这些象素点将按它的光强转换成电荷信号并存储；然后在时钟脉冲信号控制下，将反映光像的被存储的电荷信号读取并顺序输出，从而完成从光图像到电信号的转化过程。 原 理： 第十一节 半导体传感器 CCD的基本结构，是在N型或P型硅衬底上生成厚约120nm的二氧化硅层，然后在该二氧化硅层上依一定 次序沉淀金属电极，形成MOS(金属－氧化物－硅)电容器阵列，最后加上输入、输出端便形成CCD器件，具有电荷的产生、存储和转移的功能。 第十一节 半导体传感器 1.物性型，结构简单，体积小； 2.功耗低，寿命长； 3.灵敏度高，响应快，易于集成化。 1.输入、输出非线性，需要用线性化电 路， 2.受温度影响大，需要用温度补偿， 3.性能参数分散性大。 优 点： 缺 点： 第十一节 半导体传感器 一、磁敏传感器 (一) 霍尔元件 第十一节 半导体传感器 霍尔元件是一半导体磁电元件，在元件的控制电流端通以电流，并在元件平面法线方向上，施加磁感应强度为B的磁场，则在垂直于电流和磁场的方向上，将产生一个电势VH，其大小正比于电流强度和磁感应强度B的乘积，这一现象称为霍尔效应。 原 理： 第十一节 半导体传感器 （一）、霍尔效应 第十一节 半导体传感器 电势VH称为霍尔电势，其大小为 ——霍尔常数 ； ——输入端控制电流； B ——磁感应强度； —— 电流与磁场方向夹角。 第十一节 半导体传感器 据此，若改变 B 或 ，就可改变 ，那么就可以将被测参数转化为 B 或 的变化，而进一步转化为电压的变化。 第十一节 半导体传感器 （二）、应 用 1、线位移 (line displacement) 变化?相当于B变化? 变化，测得 可知 第十一节 半导体传感器 2、角位移 (angle displacement) 角位移 ?相当于B变化? 变化?测得 ，可知 第十一节 半导体传感器 3、转 速 (rotate speed) 转动?脉冲频率与转速成正比 第十一节 半导体传感器 4、无触点接近开关 运动导轨带动磁铁，到达元件上方时，便有 输出，经放大控制元件的进一步动作，致使车床走刀 自动停止。 运动 导轨 第十一节 半导体传感器 5、无损探伤 第十一节 半导体传感器 结构简单、体积小，频率范围宽，动态范围大，寿命长，但 受温度影响较大。 特 点： 第十一节 半导体传感器 二、热 敏 电 阻 第十一节 半导体传感器 利用半导体电阻温度系数显著变化的特性，制成热敏元件，具有负的温度系数，即随温度上升而阻值下降。 原理： 第十一节 半导体传感器 R T 第十一节 半导体传感器 第十一节 半导体传感器 1）灵敏度高，可测量0.001～0.005℃微小温度的 变化； 2）热敏电阻元件可制成片状、柱状，直径可小到 0.2mm，由于体积小，热惯性小，响应速度 快，时间常数可小到毫秒级； 3）元件本身的电阻值可在3～700kΩ之间选择， 在 -50～350℃范围内具有良好的稳定性。 非线性，对环境温度敏感。 优 点： 缺 点： 第十一节 半导体传感器 产品 第十一节 半导体传感器 温控器 应用 还广泛应用于空调、暖气、电子体温计等 第十一节 半导体传感器 三、气敏传感器 第十一节 半导体传感器 烟雾报警器 酒精传感器 二氧化碳传感器 如生活环境中一氧化碳浓度达0.8～1.15 ml/L时，就会出现呼吸急促，脉搏加快，甚至晕厥。还有易燃、易爆气体、酒精等的探测。 第十一节 半导体传感器 气敏传感器是利用气敏半导体材料，如氧化锡、氧化锰。当它们吸收了气体烟雾，如一氧化碳、乙醇等时，电阻发生变化。从而使气敏元件电阻值随被测气体的浓度改变而变化。 第十一节 半导体传感器 第十一节 半导体传感器 第十一节 半导体传感器 实验室中的传感器 第十一节 半导体传感器 燃气报警器 烟雾报警器 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 第十一节 半导体传感器 第十一节 半导体传