电工学概论（第三版）课件 第9章-电气测量与传感器技术.ppt

9.2.2半导体传感器1.半导体压阻式压力传感器即对半导体晶体施加压力，晶体电阻就发生变化。压阻式压力传感器具有很高的灵敏度，可用于气体或液体压力的高精度测量。硅薄膜压阻式压力传感器30/752.PN结温度传感器PN结的正向压降在通过PN结点电流恒定时，与绝对温度T成线性关系，一般温度每升高1℃,PN结正向电压下降2mV。一般硅二极管的测温范围为-50℃~+125℃，测量体温的电子体温计测温范围为0℃~+50℃，硅晶体管传感器测温范围为-50℃~+150℃。将测温晶体管元件与放大电路、补偿及线性化电路集成在同一芯片上，则构成集成温度传感器，它具有接线简单，使用方便的优点。31/75AD590基本接线原理图AD590集成温度传感器测温范围为?55℃~+150℃。32/753.霍尔传感器霍尔传感器是一种用半导体材料锑化铟或硅的薄片构成的磁敏传感器。根据其工作原理，霍尔传感器可用于检测磁场(控制电流恒定)以及检测产生磁场的电流大小，从而可制成霍尔电流传感器、霍尔电压传感器及霍尔功率传感器。另外，霍尔传感器也可用于位置、位移、转速、转角及移动速度的检测。33/759.2.3发电传感器发电传感器是指被测物理量的变化能使传感器产生电动势，直接对外输出，通过检测电动势的大小或方向确定被测物理量。1.磁电式传感器磁电式传感器是利用线圈在固定磁场气隙中运动产生感应电动势的原理工作的，它是动态检测传感器。动圈式话筒的结构34/752.压电式传感器某些电介质材料(如石英晶体、钛酸钡),当在一定方向上受到外力作用而变形时,在与外力垂直的两个表面上就会产生极性相反的束缚电荷，当外力去除后,晶体表面恢复不带电状态，这一现象称为压电效应。利用压电效应可制成压力和加速度的传感器,也可制成发射和接收超声波的探头。压电晶体还可制成晶体话筒、晶体扬声器、耳机等，具有体积小、价格低的优点，但低频性能较差。35/75由于压电传感器的输出信号很弱，而内阻很高,必须采用专用电缆接到前置放大器，再送到测量仪器。压电传感器测量系统36/753.热电偶两种不同材料的金属导体两端紧密接触形成一个闭合回路，若两个连接点所处的温度不同，则回路中会产生电动势及电流，该电动势的大小只与导体材料和连接点温度有关。热电偶的结构原理37/751.发光二极管发光二极管(LED)的工作原理与普通二极管类似,具有单向导电性，当加正向电压，一般(1.5~2.5V),正向电流在5~20mA时，就能发出光。光的颜色视发光材料的波长而定。元素周期表Ⅲ、Ⅴ族元素的化合物，如砷化镓、磷化镓等制成，如采用磷砷化镓，可发出红光或黄光；如采用磷化镓，可发出绿光。发光二极管具有驱动电压低、功耗小寿命长、可靠性高等优点，在显示电路中广泛应用。将电信号转换为光信号。9.2.4光电器件38/752.光敏二极管将光能转换为电流的器件。在外加反向电压下，其反向电流的大小与照度成正比。可用于遥控、报警和光电传感器中。39/753.光敏晶体管将光能转换成电能的晶体管，其集电极的电流随光照的强弱变化。40/754.光控晶闸管是一种由固定波长的光照射其门极而触发导通的晶闸管。41/755.光敏电阻利用半导体材料的光电导效应，制成的探测光信号的器件。42/756.光电池在光线照射下能直接把光能量转变为电动势的光电元件。目前应用最广的是硅光电池和硒光电池。43/757.光电耦合器光电耦合器是把发光二极管和光电二极管或光电晶体管合为一个器件。输入端接收电信号，中间以光耦合的形式控制输出端的电信号。由于这种耦合方式没有电的直接联系，又称为光电隔离器，具有很高的抗干扰能力。44/758.半导体激光器半导体激光器是以半导体为工作物质的一类激光器的统称。它是一种相干辐射光源的发光器件。半导体激光器具有亮度高、方向性强、单色性和相干性好、体积小、耗电少、寿命长等优点，可用于光通信的光源、激光测距、CD放音机、DVD驱动器、激光打印机等。45/759.2.5光传感器光传感器是把光信号转换为电信号的器件。光电二极管、光电晶体管、光耦合器件都是利用光电效应制造的半导体光检测器件。光敏电阻、光电池也是光检测器件。利用有无光照来使电路通断的开关型光传感器可作自动控制中常用的光电开关及转速测量中的光电码盘