智能型客车超载检测系统.doc

论文题目： 智能型客车超载检测系统设计 摘要 关键词：客车 超载 热释电 第一章 传感器概述 第一节 传感器的概念及定义 一、传感器的概念： 传感器英文名称：transducer / sensor是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如烟雾），并将探知的信息传递给其他装置或器官。凡是利用一定的物性（物理、化学、生物）法则、定理、定律、效应等进行能量转换与信息转换，并且输出与输入严格一一对应的器件和装置均可称为传感器传感器又被称为变换器、转换器、检测器、敏感元件、换能器和一次仪表等。 国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。 （一） 在完成非电量到电量的转换时，并非所有的非电量都能用现有的技术直接转换为电量，而是先进行预转换，然后再转换为电量。敏感元件是直接感受被测非电量，并按一定规律转换成与被测量有确定对应关系的其他量（一般仍为非电量）的元件。通常把这种能完成预转换的元件称为敏感元件。如热敏电阻是敏感元件，它能将温度的变化预转换为电阻的变化，再转换为电压或电流的变化。 （二） 转换元件又叫变换器，是能将敏感元件感受到的非电量直接转换成电量的元件。信号的转换元件是构成传感器的核心。转换元件又可分为一次转换型（直接转换）和二次转换型（间接转换）。 （三） 信号调节电路，把转换元件输出的电信号转换为便于现实、记录、处理和控制的电信号的电路。 （四） 通常指电源电路（交、直流）及其外围电路。 在实际应用中，传感器的具体构成视被测对象、转换原理、使用环境及性能要求等具体情况的不同而有很大差异。 第二章 热释电人体红外线传感器概述 第一节 热释电人体红外线传感器概述 热释电红外传感器是一种非常有应用潜力的传感器。它能检测人或某些动物发射的红外线并转换成电信号输出。早在1938年，有人就提出利用热释电效应探测红外辐射，但并未受到重视。直到六十年代，随着激光、红外技术的迅速发展，才又推动了对热释电效应的研究和对热释电晶体的应用开发。近年来，伴随着集成电路技术的飞速发展，以及对该传感器的特性的深入研究，相关的专用集成电路处理技术也迅速增长。本文先介绍热释电传感器的原理，然后再描述相关的专用集成电路处理技术。当一些晶体受热时，在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷，这种由于热变化产生的电极化现象，被称为热释电效应。通常，晶体自发极化所产生的束缚电荷被来自空气中附着在晶体表面的自由电子所中和，其自发极化电矩不能表现出来。当温度变化时，晶体结构中的正负电荷重心相对移位，自发极化发生变化，晶体表面就会产生电荷耗尽，电荷耗尽的状况正比于极化程度。?能产生热释电效应的晶体称之为热释电体或热释电元件，其常用的材料有单晶(LiTaO3?等)、压电陶瓷（PZT等）及高分子薄膜（PVFZ等）热释电传感器利用的正是热释电效应，是一种温度敏感传感器。它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，元件两个表面做成电极，当传感器监测范围内温度有ΔT的变化时，热释电效应会在两个电极上会产生电荷ΔQ，即在两电极之间产生一微弱电压ΔV。由于它的输出阻抗极高，所以传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。热释电效应所产生的电荷ΔQ会跟空气中的离子所结合而消失，当环境温度稳定不变时，ΔT=0，传感器无输出。当人体进入检测区时，因人体温度与环境温度有差别，产生ΔT，则有信号输出；若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有输出，所以这种传感器能检测人体或者动物的活动。目前，市场上出现的热释电人体红外线传感器主要有上海产的SD02、PH5324，德国产的LH1954、LH1958，美国HAMAMATSU公司产P2288，日本NIPPON CERAMIC公司的SCA02-1、RS02D等。虽然它们的型号不一样，但其结构、外型和电参数大致相同，大部分可以彼此互换使用。热释电人体红外线传感器（以下简称：传感器）由敏感单元、阻抗变换器和滤光窗等三大部分组成对不同的传感器来说，敏感单元的制造材料有所不同。如，SD02的敏感单元由锆钛酸铅制成；P2288由LiTaO3 制成。这些材料再做成很薄的薄片，每一片薄片相对的两面各引出一根电极，在电极两端则形成一个等效的小电容。因为这两个小电容是做在同一硅晶片上的，而它们形成的等效小电容能自身产生极化，极化的结果是，在电容的两端产生极性相反的正、负电荷。但这两个电容的极性是相反串联的。这