传感器原理与应用(上).pptVIP

物联网核心：传感器 物联网 Internet 0f Things -- “感知中国” 2009年8月7日，国务院总理温家宝考察无锡提出，加快传感网产业发展，在无锡建设“感知中国”中心。 阶跃响应特征参数 时间常数：Y（t）从0%——63% 上升时间： Y（t）从10%——90% 响应时间： Y（t）从0到稳定 振荡次数：N 稳态误差：Y（∞）和实际值差 热电偶的基本定律 均质导体定律： 两种均质金属组成的热电偶的电势大小与热电极的直径、长度及长度方向上的温度分布无关，与材料和温度有关。 如果材料不均匀，将会产生无法估量的附加电势差。 晶闸管 晶闸管的特点是可以用弱信号控制强信号。从控制的观点看，它的功率放大倍数很大，用几十到一二百毫安电流，两到三伏的电压可以控制几十安、千余伏的工作电流电压。 在许多晶体管放大器功率达不到的场合，它可以发挥作用。从电能的变化与调节方面看，它可以实现交流—直流、直流—交流、交流—交流、直流—直流以及变频等各种电能的变换和大小的控制。 晶闸管类型 晶闸管有很多类型，比较常用的有普通晶闸管、高频晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、可关断晶闸管、无控制晶闸管、光控晶闸管和热敏晶闸管。 晶闸管结构与外形 晶闸管由PNPN四层半导体构成，其间形成三个PN结，引出三个电极，分别为阳极a、阴极k和控制极g。 光敏传感种类 光电效应传感 光照射到物体上使物体发射电子，或电导率发生变化，或产生光生电动势等，这些因光照引起物体电学特性改变的现象称为光电效应。 外光电效应器件： 光电发射二极管，光电倍增管 内光电效应器件 光导管，光敏电阻 光生伏特效应器件 光电池，光电二极管，光电三极管 光敏传感种类 红外热释电探测器 对光谱中红外敏感的器件，利用辐射的红外光（热）照射材料时引起材料电学性质变化或产生热电动势原理制成。 光敏传感种类 固态图像传感器 分两大类，一类是用CCD的光电转换和电荷转移功能制成CCD图像传感器；一类是用光敏二极管与MOS晶体管构成的将光信号变成电荷或电流信号的MOS图像传感器。 光敏传感种类 光纤传感器 有光源光敏传感器，利用发光管（LED）或激光管（LD）发射的光，经光纤传输到被检测对象，被检测信号调制后，光沿光纤传输到光接受器，经解调得到相应信号。 光电效应传感器 外光电效应 在光照射下，某些材料中的电子逸出表面而产生光电子发射的现象称为外光电效应，也称为光电发射效应。 “光照产生光电流” 1888年莫斯科大学教授斯托列托夫认真研究了光电效应，发现产生光电效应的条件有如下几个事实： 1 对于一定的金属表面，有一个固定的频率f，如果小于f，不论光的强度多大，照射时间多长，都不能发生光电效应。 2 光电效应产生的电子的动能以直线关系随光的频率增大而增加，而与光的强度毫无关系 3 光电效应产生的电流与光的强度成正比。 1899年，俄国科学家列别捷夫发现了“光压”，光压是指如果在光线射出的道路上拦上一块微小的轻金属片，这块金属片就会朝光线射出的方向运动。 “光压”：光是具有动量的，从物理学的角度讲，物体的动量等于它的质量与速度的乘积，对于光来讲，它具有质量和速度，说明它是一种粒子流，是有能量的。 1902年，德国物理学家莱纳德也对光电效应进行了研究，指出光电效应是金属中的电子吸收了入射光的能量而从表面逸出的现象。但无法根据当时的理论加以解释。 1905年，德国物理学家爱因斯坦提出了光子说，认为光具有波粒二相性，比较满意的解释了光电效应。 光电流检测 光电发射二极管 检测装置中发射电子的极板为阴极，吸收电子的极板为阳极，且将两者封于同一壳内，连上电极（正偏），就成为光电二极管。 真空光电二极管 充气光电二极管 真空光电二极管 0~20V范围内，偏压∝光电流 大于20V，饱和区 光电流∝光强 充气光电二极管 管壳中充有惰性气体（氩，氖） 特点：光电流随偏置电压增加而增大 优点：灵敏度高，加大电压提高光电流 缺点：稳定性差，频率特性差 光电发射材料 光吸收系数大 光电子体内传输到体外过程中能量损失小，逸出深度大 电子亲和势低，使表面的逸出几率提高 金属材料逸出 功大，响应在 紫外区域。 半导体材料逸 出功小，响应 在可见光和红 外区域。 η：量子