《检测与控制技术》课件第2章.ppt

2）霍尔集成电路霍尔集成电路的外形结构与霍尔元件完全不同，其引出线形式由电路功能所决定。根据电路和霍尔元件的工作条件不同，霍尔集成电路可分为线性型和开关型两种。线性型霍尔集成电路的特点是输出电压与外加磁感应强度呈线性关系，它有单端输出和双端输出（差动输出）两种形式，外形结构有三端T型和八脚双列直插型。开关型霍尔集成电路的开关形式有单稳态和双稳态两种，在输出上有单端输出和双端输出。这种集成电路一般由霍尔元件、稳压器、差分放大器、施密特触发器以及集电极开路输出等部分组成。常见外形结构有三端T型和四端T型（双端输出）。霍尔传感器由于结构简单、尺寸小、无触点、动态特性好、寿命长等特点，而得到了广泛应用。如磁感应强度、电流、电功率等参数的检测，都可选用霍尔器件。它特别适合于大电流、微小气隙中的磁感应强度、高梯度磁场参数的测量。利用霍尔器件的开关特性可以对转速进行测量。3.红外传感器根据红外波段具有热辐射的特性，红外传感器是用来检测物体辐射红外线的敏感器件。通常分为热电型和量子型两类。这两类红外传感器不仅在性能上有差异，而且在工作原理上也不相同。热电型红外传感器首先要把红外光能量转换成本身温度的变化，然后利用热电效应产生相应的电信号。这类红外传感器也称为热释电红外传感器，一般灵敏度较低，响应速度慢，但有较宽的红外波长响应范围，而且价格便宜，常用于温度的测量及自动控制。量子型红外传感器可直接把红外光转换成电能，其灵敏度高、响应速度快，但其红外波长响应范围窄，有的还需在低温条件下才能使用。量子型红外传感器广泛应用在遥测、遥感、成像等方面。下面仅介绍热释电红外传感器。热释电红外传感技术是20世纪80年代迅速发展起来的一门新型学科。热释电红外传感的原理是：任何高于热力学温度零度的物体都会发出电磁辐射——红外线，但各种不同温度的物体所辐射的电磁能及能量随波长的分布是不同的。热释电红外传感器（PIR）有多种，但大多数都是由高热电系数的锆钛酸铅系陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘钛等配合滤波镜片窗口所组成的。这类传感器能够以非接触方式对物体辐射出的红外线进行检测，觉察红外线能量的变化，并将其转换成相应的电信号。热释电红外传感器的品种较多，可按外形结构和内部构成的不同及性能分类。从封装、外形来分，有塑封式和金属封装（立式的和卧式的）等。从内部结构分，有单探测元、双元件、四元件及特殊形式等。从工作波长分，有λ＝1～20μm(适用于温度检测)，λ＝(4.35±0.15)μm(适用于火焰检测)，λ＝7～14μm(适用于日常生活，如自动门、防盗报警、节能自动灯等)。用于人体探测的热释电红外传感器，应采用双（探测）元件或四元件，接收的红外线波长为6～14μm。热释电红外传感器属于被动式红外线传感技术，它是利用红外光敏器件将活动生物体发出的微量红外线转换成相应的电信号，并进行放大、处理从而对被监控的对象实施控制。它能可靠地将运动着的生物体（人）和飘落的物体加以区别。同时它还具有监控范围大、隐蔽性好、抗干扰性强和误报率低等优点。因而，被动式红外技术在自动控制、自动门启闭、接近开关、自动照明、遥控遥测等方面，特别是在保安、防火、报警方面越来越受到重视和采用。4.气敏传感器气敏传感器是一种检测气体浓度、成分并把它转换成电信号的器件或装置。它可用于工厂和车间的各种易燃易爆或对人体有害气体的检测、工业装置的废气成分检测、一般家庭的可燃性气体泄漏检测等。为了适应各种被测的气体，气敏传感器的种类很多，主要有金属氧化物半导体式、接触燃烧式、热传导式、固体电解式、伽伐尼电池式、光干涉式以及红外线吸收式等。目前，工厂和家庭中最常用的气敏传感器主要是半导体式和接触燃烧式。1）半导体式气敏传感器半导体式气敏传感器主要用于检测低浓度的可燃性气体和毒性气体，如CO，H2S，NOx、CH4等碳氢系气体，其测量范围为几个至几千个ppm。半导体式气敏传感器的分类方法很多，按照使用的基本材料来分，可分为SnO2系、ZnO系等；按照被检测气体对象来分，可分为氧敏器件、酒敏器件、氢敏器件等；按制作方法和结构形式又可分为烧结型、薄膜型、厚膜型、结型等；按工作原理还可分为电阻型、非电阻型。由于半导体气敏传感器具有灵敏度高、响应时间和恢复时间快、使用寿命长、价格低等特点，因此是目前应用最广泛的一类气敏传感器。半导体气敏元件是利用被测气体与半导体表面接触时，其电学特性（例如电导率）发生变化，以此来检测特定气体的成分或气体的浓度。它的工作原理比较复杂，涉及到化学吸附和化学反应等，有不同的解释模式。目前应用最广泛、最成熟的是烧结型半导体气敏传感器，主要是SnO2、ZnO和Fe2O3