傳感器英文名稱(chēng)：transducer / sensor 

　　傳感器是一種物理裝置或生物器官，能夠探測、感受外界的信號、物理條件（如光、熱、濕度）或化學(xué)組成（如煙霧），并將探知的信息傳遞給其他裝置或器官。

　　傳感器的定義

　　國家標準GB7665-87對傳感器下的定義是：“能感受規定的被測量并按照一定的規律轉換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成”。傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿(mǎn)足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現自動(dòng)檢測和自動(dòng)控制的首要環(huán)節。 

傳感器的分類(lèi)

　　可以用不同的觀(guān)點(diǎn)對傳感器進(jìn)行分類(lèi)：它們的轉換原理(傳感器工作的基本物理或化學(xué)效應)；它們的用途；它們的輸出信號類(lèi)型以及制作它們的材料和工藝等。 

　　根據傳感器工作原理，可分為物理傳感器和化學(xué)傳感器二大類(lèi) ：

　　傳感器工作原理的分類(lèi)物理傳感器應用的是物理效應，諸如壓電效應，磁致伸縮現象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應。被測信號量的微小變化都將轉換成電信號。 

　　化學(xué)傳感器包括那些以化學(xué)吸附、電化學(xué)反應等現象為因果關(guān)系的傳感器，被測信號量的微小變化也將轉換成電信號。 

　　有些傳感器既不能劃分到物理類(lèi)，也不能劃分為化學(xué)類(lèi)。大多數傳感器是以物理原理為基礎運作的?；瘜W(xué)傳感器技術(shù)問(wèn)題較多，例如可靠性問(wèn)題，規模生產(chǎn)的可能性，價(jià)格問(wèn)題等，解決了這類(lèi)難題，化學(xué)傳感器的應用將會(huì )有巨大增長(cháng)。 

　　常見(jiàn)傳感器的應用領(lǐng)域和工作原理列于下表。 

　　1.按照其用途，傳感器可分類(lèi)為： 

　　壓力敏和力敏傳感器 位置傳感器 

　　液面傳感器 能耗傳感器 

　　速度傳感器 加速度傳感器 

　　射線(xiàn)輻射傳感器 熱敏傳感器 

　　2.按照其原理，傳感器可分類(lèi)為：

　　振動(dòng)傳感器 濕敏傳感器 

　　磁敏傳感器 氣敏傳感器 

　　真空度傳感器 生物傳感器等。 

　　以其輸出信號為標準可將傳感器分為： 

　　模擬傳感器——將被測量的非電學(xué)量轉換成模擬電信號。 

　　數字傳感器——將被測量的非電學(xué)量轉換成數字輸出信號(包括直接和間接轉換)。 

　　膺數字傳感器——將被測量的信號量轉換成頻率信號或短周期信號的輸出(包括直接或間接轉換)。    開(kāi)關(guān)傳感器——當一個(gè)被測量的信號達到某個(gè)特定的閾值時(shí)，傳感器相應地輸出一個(gè)設定的低電平或高電平信號。 

　　在外界因素的作用下，所有材料都會(huì )作出相應的、具有特征性的反應。它們中的那些對外界作用最敏感的材料，即那些具有功能特性的材料，被用來(lái)制作傳感器的敏感元件。從所應用的材料觀(guān)點(diǎn)出發(fā)可將傳感器分成下列幾類(lèi)： 

　　(1)按照其所用材料的類(lèi)別分 

　　金屬 聚合物 陶瓷 混合物 

　　(2)按材料的物理性質(zhì)分  導體 絕緣體 半導體 磁性材料 

　　(3)按材料的晶體結構分 單晶 多晶 非晶材料 

　　與采用新材料緊密相關(guān)的傳感器開(kāi)發(fā)工作，可以歸納為下述三個(gè)方向： 

　　(1)在已知的材料中探索新的現象、效應和反應，然后使它們能在傳感器技術(shù)中得到實(shí)際使用。 

　　(2)探索新的材料，應用那些已知的現象、效應和反應來(lái)改進(jìn)傳感器技術(shù)。 

　　(3)在研究新型材料的基礎上探索新現象、新效應和反應，并在傳感器技術(shù)中加以具體實(shí)施。 

　　現代傳感器制造業(yè)的進(jìn)展取決于用于傳感器技術(shù)的新材料和敏感元件的開(kāi)發(fā)強度。傳感器開(kāi)發(fā)的基本趨勢是和半導體以及介質(zhì)材料的應用密切關(guān)聯(lián)的。表1.2中給出了一些可用于傳感器技術(shù)的、能夠轉換能量形式的材料。 

　　按照其制造工藝，可以將傳感器區分為： 

　　集成傳感器薄膜傳感器厚膜傳感器陶瓷傳感器 

　　集成傳感器是用標準的生產(chǎn)硅基半導體集成電路的工藝技術(shù)制造的。通常還將用于初步處理被測信號的部分電路也集成在同一芯片上。 

　　薄膜傳感器則是通過(guò)沉積在介質(zhì)襯底(基板)上的，相應敏感材料的薄膜形成的。使用混合工藝時(shí)，同樣可將部分電路制造在此基板上。 

　　厚膜傳感器是利用相應材料的漿料，涂覆在陶瓷基片上制成的，基片通常是Al2O3制成的，然后進(jìn)行熱處理，使厚膜成形。 

　　陶瓷傳感器采用標準的陶瓷工藝或其某種變種工藝(溶膠-凝膠等)生產(chǎn)。 

　　完成適當的預備性操作之后，已成形的元件在高溫中進(jìn)行燒結。厚膜和陶瓷傳感器這二種工藝之間有許多共同特性，在某些方面，可以認為厚膜工藝是陶瓷工藝的一種變型。 

　　每種工藝技術(shù)都有自己的優(yōu)點(diǎn)和不足。由于研究、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)所需的資本投入較低，以及傳感器參數的高穩定性等原因，采用陶瓷和厚膜傳感器比較合理。 

傳感器靜態(tài)特性

　　傳感器的靜態(tài)特性是指對靜態(tài)的輸入信號，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。因為這時(shí)輸入量和輸出量都和時(shí)間無(wú)關(guān)，所以它們之間的關(guān)系，即傳感器的靜態(tài)特性可用一個(gè)不含時(shí)間變量的代數方程，或以輸入量作橫坐標，把與其對應的輸出量作縱坐標而畫(huà)出的特性曲線(xiàn)來(lái)描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數有：線(xiàn)性度、靈敏度、遲滯、重復性、漂移等。

　?。?font face="Arial">1）線(xiàn)性度：指傳感器輸出量與輸入量之間的實(shí)際關(guān)系曲線(xiàn)偏離擬合直線(xiàn)的程度。定義為在全量程范圍內實(shí)際特性曲線(xiàn)與擬合直線(xiàn)之間的最大偏差值與滿(mǎn)量程輸出值之比。

　?。?font face="Arial">2）靈敏度：靈敏度是傳感器靜態(tài)特性的一個(gè)重要指標。其定義為輸出量的增量與引起該增量的相應輸入量增量之比。用S表示靈敏度。

　?。?font face="Arial">3）遲滯：傳感器在輸入量由小到大（正行程）及輸入量由大到?。ǚ葱谐蹋┳兓陂g其輸入輸出特性曲線(xiàn)不重合的現象成為遲滯。對于同一大小的輸入信號，傳感器的正反行程輸出信號大小不相等，這個(gè)差值稱(chēng)為遲滯差值。

　?。?font face="Arial">4）重復性：重復性是指傳感器在輸入量按同一方向作全量程連續多次變化時(shí)，所得特性曲線(xiàn)不一致的程度。

　?。?font face="Arial">5）漂移：傳感器的漂移是指在輸入量不變的情況下，傳感器輸出量隨著(zhù)時(shí)間變化，次現象稱(chēng)為漂移。產(chǎn)生漂移的原因有兩個(gè)方面：一是傳感器自身結構參數；二是周?chē)h(huán)境（如溫度、濕度等）。 

傳感器動(dòng)態(tài)特性

　　所謂動(dòng)態(tài)特性，是指傳感器在輸入變化時(shí)，它的輸出的特性。在實(shí)際工作中，傳感器的動(dòng)態(tài)特性常用它對某些標準輸入信號的響應來(lái)表示。這是因為傳感器對標準輸入信號的響應容易用實(shí)驗方法求得，并且它對標準輸入信號的響應與它對任意輸入信號的響應之間存在一定的關(guān)系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的標準輸入信號有階躍信號和正弦信號兩種，所以傳感器的動(dòng)態(tài)特性也常用階躍響應和頻率響應來(lái)表示。 

傳感器的線(xiàn)性度

　　通常情況下，傳感器的實(shí)際靜態(tài)特性輸出是條曲線(xiàn)而非直線(xiàn)。在實(shí)際工作中，為使儀表具有均勻刻度的讀數，常用一條擬合直線(xiàn)近似地代表實(shí)際的特性曲線(xiàn)、線(xiàn)性度（非線(xiàn)性誤差）就是這個(gè)近似程度的一個(gè)性能指標。

　　擬合直線(xiàn)的選取有多種方法。如將零輸入和滿(mǎn)量程輸出點(diǎn)相連的理論直線(xiàn)作為擬合直線(xiàn)；或將與特性曲線(xiàn)上各點(diǎn)偏差的平方和為最小的理論直線(xiàn)作為擬合直線(xiàn)，此擬合直線(xiàn)稱(chēng)為最小二乘法擬合直線(xiàn)。 

傳感器的靈敏度

　　靈敏度是指傳感器在穩態(tài)工作情況下輸出量變化△y對輸入量變化△x的比值。

　　它是輸出一輸入特性曲線(xiàn)的斜率。如果傳感器的輸出和輸入之間顯線(xiàn)性關(guān)系，則靈敏度S是一個(gè)常數。否則，它將隨輸入量的變化而變化。

　　靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比。例如，某位移傳感器，在位移變化1mm時(shí)，輸出電壓變化為200mV，則其靈敏度應表示為200mV/mm。

　　當傳感器的輸出、輸入量的量綱相同時(shí)，靈敏度可理解為放大倍數。

　　提高靈敏度，可得到較高的測量精度。但靈敏度愈高，測量范圍愈窄，穩定性也往往愈差。 

傳感器的分辨力

　　分辨力是指傳感器可能感受到的被測量的最小變化的能力。也就是說(shuō)，如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。當輸入變化值未超過(guò)某一數值時(shí)，傳感器的輸出不會(huì )發(fā)生變化，即傳感器對此輸入量的變化是分辨不出來(lái)的。只有當輸入量的變化超過(guò)分辨力時(shí)，其輸出才會(huì )發(fā)生變化。

　　通常傳感器在滿(mǎn)量程范圍內各點(diǎn)的分辨力并不相同，因此常用滿(mǎn)量程中能使輸出量產(chǎn)生階躍變化的輸入量中的最大變化值作為衡量分辨力的指標。上述指標若用滿(mǎn)量程的百分比表示，則稱(chēng)為分辨率。分辨率與傳感器的穩定性有負相相關(guān)性。 

電阻式傳感器

　　電阻式傳感器是將被測量，如位移、形變、力、加速度、濕度、溫度等這些物理量轉換式成電阻值這樣的一種器件。主要有電阻應變式、壓阻式、熱電阻、熱敏、氣敏、濕敏等電阻式傳感器件。

　　稱(chēng)重傳感器

　　稱(chēng)重傳感器是一種能夠將重力轉變?yōu)殡娦盘柕牧?font face="Arial">--電轉換裝置，是電子衡器的一個(gè)關(guān)鍵部件。

　　能夠實(shí)現力--電轉換的傳感器有多種，常見(jiàn)的有電阻應變式、電磁力式和電容式等。電磁力式主要用于電子天平，電容式用于部分電子吊秤，而絕大多數衡器產(chǎn)品所用的還是電阻應變式稱(chēng)重傳感器。電阻應變式稱(chēng)重傳感器結構較簡(jiǎn)單，準確度高，適用面廣，且能夠在相對比較差的環(huán)境下使用。因此電阻應變式稱(chēng)重傳感器在衡器中得到了廣泛地運用。 

電阻應變式傳感器

　　傳感器中的電阻應變片具有金屬的應變效應，即在外力作用下產(chǎn)生機械形變，從而使電阻值隨之發(fā)生相應的變化。電阻應變片主要有金屬和半導體兩類(lèi)，金屬應變片有金屬絲式、箔式、薄膜式之分。半導體應變片具有靈敏度高（通常是絲式、箔式的幾十倍）、橫向效應小等優(yōu)點(diǎn)。 

壓阻式傳感器

　　壓阻式傳感器是根據半導體材料的壓阻效應在半導體材料的基片上經(jīng)擴散電阻而制成的器件。其基片可直接作為測量傳感元件，擴散電阻在基片內接成電橋形式。當基片受到外力作用而產(chǎn)生形變時(shí)，各電阻值將發(fā)生變化，電橋就會(huì )產(chǎn)生相應的不平衡輸出。

　　用作壓阻式傳感器的基片（或稱(chēng)膜片）材料主要為硅片和鍺片，硅片為敏感 材料而制成的硅壓阻傳感器越來(lái)越受到人們的重視，尤其是以測量壓力和速度的固態(tài)壓阻式傳感器應用最為普遍。 

熱電阻傳感器

　　熱電阻測溫是基于金屬導體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來(lái)進(jìn)行溫度測量的。熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應用最多的是鉑和銅，此外，現在已開(kāi)始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。

　　熱電阻傳感器主要是利用電阻值隨溫度變化而變化這一特性來(lái)測量溫度及與溫度有關(guān)的參數。在溫度檢測精度要求比較高的場(chǎng)合，這種傳感器比較適用。目前較為廣泛的熱電阻材料為鉑、銅、鎳等，它們具有電阻溫度系數大、線(xiàn)性好、性能穩定、使用溫度范圍寬、加工容易等特點(diǎn)。用于測量-200℃～+500℃范圍內的溫度。

　　熱電阻傳感器分類(lèi)：

　　1.NTC熱電阻傳感器：

　　該類(lèi)傳感器為負溫度系數傳感器，即，傳感器阻值隨溫度的升高而減??；

　　2.PTC熱電阻傳感器：

　　該類(lèi)傳感器為正溫度系數傳感器，即，傳感器阻值隨溫度的升高而增大。 

溫度傳感器

　　1、室溫管溫傳感器：

　　室溫傳感器用于測量室內和室外的環(huán)境溫度，管溫傳感器用于測量蒸發(fā)器和冷凝器的管壁溫度。室溫傳感器和管溫傳感器的形狀不同，但溫度特性基本一致。按溫度特性劃分，目前美的使用的室溫管溫傳感器有二種類(lèi)型：1、常數B值為4100K±3%，基準電阻為25℃對應電阻10KΩ±3%。溫度越高，阻值越??；溫度越低，阻值越大。離25℃越遠，對應電阻公差范圍越大；在0℃和55℃對應電阻公差約為±7%；而0℃以下及55℃以上，對于不同的供應商，電阻公差會(huì )有一定的差別。茲附“南韓新基”傳感器的溫度與電阻的對應關(guān)系表（中間為標稱(chēng)值,左右分別為最小最大值）：-10℃→（57.1821─62.2756─67.7617）KΩ；-5℃→（48.1378─46.5725─50.2355）KΩ；0℃→（32.8812─35.2024─37.6537）KΩ；5℃→（25.3095─26.8778─28.5176）KΩ；10℃→（19.6624─20.7184─21.8114）KΩ；15℃→（15.4099─16.1155─16.8383）KΩ；20℃→（12.1779─12.6431─13.1144）KΩ；30℃→（7.67922─7.97078─8.26595）KΩ；35℃→（6.12564─6.40021─6.68106）KΩ；40℃→（4.92171─5.17519─5.43683）KΩ；45℃→（3.98164─4.21263─4.45301）KΩ；50℃→（3.24228─3.45097─3.66978）KΩ；55℃→（2.65676─2.84421─3.04214）KΩ；60℃→（2.18999─2.35774─2.53605）KΩ。除個(gè)別老產(chǎn)品外，美的空調電控使用的室溫管溫傳感器均使用這種類(lèi)型的傳感器。常數B值為3470K±1%，基準電阻為25℃對應電阻5KΩ±1%。同樣，溫度越高，阻值越??；溫度越低，阻值越大。離25℃越遠，對應電阻公差范圍越大。茲附“日本北陸”傳感器的溫度與電阻的對應關(guān)系表（中間為標稱(chēng)值,左右分別為最小最大值）：-10℃→（22.1498─22.7155─23.2829）KΩ；0℃→（13.9408─14.2293─14.5224）KΩ；10℃→（9.0344─9.1810─9.3290）KΩ；20℃→（6.0125─6.0850─6.1579）KΩ；30℃→（4.0833─4.1323─4.1815）KΩ；40℃→（2.8246─2.8688─2.9134）KΩ；50℃→（1.9941─2.0321─2.0706）KΩ；60℃→（1.4343─1.4666─1.4994）KΩ。這種類(lèi)型的傳感器僅用于個(gè)別老產(chǎn)品，如RF7.5WB、T-KFR120C、KFC23GWY等。

　　2、排氣溫度傳感器：

　　排氣溫度傳感器用于測量壓縮機頂部的排氣溫度，常數B值為3950K±3%,基準電阻為90℃對應電阻5KΩ±3%。茲附“日本芝蒲”傳感器的溫度與電阻的對應關(guān)系表（中間為標稱(chēng)值,左右分別為最小最大值）：-30℃→（823.3─997.1─1206）KΩ；-20℃→（456.9─542.7─644.2）KΩ；-10℃→（263.7─307.7─358.8）KΩ；0℃→（157.6─180.9─207.5）KΩ；10℃→（97.09─109.8─124.0）KΩ；20℃→（61.61─68.66─76.45）KΩ；25℃→（49.59─54.89─60.70）KΩ；30℃→（40.17─44.17─48.53）KΩ；40℃→（26.84─29.15─31.63）KΩ；50℃→（18.35─19.69─21.12）KΩ；60℃→（12.80─13.59─14.42）KΩ；70℃→（9.107─9.589─10.05）KΩ；80℃→（6.592─6.859─7.130）KΩ；100℃→（3.560─3.702─3.846）KΩ；110℃→（2.652─2.781─2.913）KΩ；120℃→（2.003─2.117─2.235）KΩ；130℃→（1.532─1.632─1.736）KΩ。

　　3.、模塊溫度傳感器：模塊溫度傳感器用于測量變頻模塊（IGBT或IPM）的溫度，目前用的感溫頭的型號是602F-3500F，基準電阻為25℃對應電阻6KΩ±1%。幾個(gè)典型溫度的對應阻值分別是：-10℃→（25.897─28.623）KΩ；0℃→（16.3248─17.7164）KΩ；50℃→（2.3262─2.5153）KΩ；90℃→（0.6671─0.7565）KΩ。

　　溫度傳感器的種類(lèi)很多，現在經(jīng)常使用的有熱電阻：PT100、PT1000、Cu50、Cu100；熱電偶：B、E、J、K、S等。溫度傳感器不但種類(lèi)繁多，而且組合形式多樣，應根據不同的場(chǎng)所選用合適的產(chǎn)品。

　　測溫原理：根據電阻阻值、熱電偶的電勢隨溫度不同發(fā)生有規律的變化的原理，我們可以得到所需要測量的溫度值。 

光敏傳感器

　　光敏傳感器是最常見(jiàn)的傳感器之一，它的種類(lèi)繁多，主要有：光電管、光電倍增管、光敏電阻、光敏三極管、太陽(yáng)能電池、紅外線(xiàn)傳感器、紫外線(xiàn)傳感器、光纖式光電傳感器、色彩傳感器、CCD和CMOS圖像傳感器等。它的敏感波長(cháng)在可見(jiàn)光波長(cháng)附近，包括紅外線(xiàn)波長(cháng)和紫外線(xiàn)波長(cháng)。光傳感器不只局限于對光的探測，它還可以作為探測元件組成其他傳感器，對許多非電量進(jìn)行檢測，只要將這些非電量轉換為光信號的變化即可。光傳感器是目前產(chǎn)量最多、應用最廣的傳感器之一，它在自動(dòng)控制和非電量電測技術(shù)中占有非常重要的地位。最簡(jiǎn)單的光敏傳感器是光敏電阻，當光子沖擊接合處就會(huì )產(chǎn)生電流。 

濕度傳感器資訊

　　高分子電容式濕度傳感器通常都是在絕緣的基片諸如玻璃、陶瓷、硅等材料上，用絲網(wǎng)漏印或真空鍍膜工藝做出電極，再用浸漬或其它辦法將感濕膠涂覆在電極上做成電容元件。濕敏元件在不同相對濕度的大氣環(huán)境中，因感濕膜吸附水分子而使電容值呈現規律性變化，此即為濕度傳感器的基本機理。影響高分子電容型元件的溫度特性，除作為介質(zhì)的高分子聚合物的介質(zhì)常數ε及所吸附水分子的介電常數ε受溫度影響產(chǎn)生變化外，還有元件的幾何尺寸受熱膨脹系數影響而產(chǎn)生變化等因素。根據德拜理論的觀(guān)點(diǎn)，液體的介電常數ε是一個(gè)與溫度和頻率有關(guān)的無(wú)量綱常數。水分子的ε在T＝5℃時(shí)為78.36，在T＝20℃時(shí)為79.63。有機物ε與溫度的關(guān)系因材料而異，且不完全遵從正比關(guān)系。在某些溫區ε隨T呈上升趨勢，某些溫區ε隨T增加而下降。多數文獻在對高分子濕敏電容元件感濕機理的分析中認為：高分子聚合物具有較小的介電常數，如聚酰亞胺在低濕時(shí)介電常數為3.0一3.8。而水分子介電常數是高分子ε的幾十倍。因此高分子介質(zhì)在吸濕后，由于水分子偶極距的存在，大大提高了吸水異質(zhì)層的介電常數，這是多相介質(zhì)的復合介電常數具有加和性決定的。由于ε的變 化，使濕敏電容元件的電容量C與相對濕度成正比。在設計和制作工藝中很難組到感濕特性全濕程線(xiàn)性。作為電容器，高分子介質(zhì)膜的厚度d和平板電容的效面積S也和溫度有關(guān)。溫度變化所引起的介質(zhì)幾何尺寸的變化將影響C值。高分子聚合物的平均熱線(xiàn)脹系數可達到 的量級。例如硝酸纖維素的平均熱線(xiàn)脹系數為108x10-5/℃。隨著(zhù)溫度上升，介質(zhì)膜厚d增加，對C呈負貢獻值；但感濕膜的膨脹又使介質(zhì)對水的吸附量增加，即對C呈正值貢獻?？梢?jiàn)濕敏電容的溫度特性受多種因素支配，在不同的濕度范圍溫漂不同；在不同的溫區呈不同的溫度系數；不同的感濕材料溫度特性不同?？傊?，高分子濕度傳感器的溫度系數并非常數，而是個(gè)變量。所以通常傳感器生產(chǎn)廠(chǎng)家能在-10-60攝氏度范圍內是傳感器線(xiàn)性化減小溫度對濕敏元件的影響。

　　比較優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品主要使用聚酰胺樹(shù)脂，產(chǎn)品結構概要為在硼硅玻璃或藍寶石襯底上真空蒸發(fā)制作金電極，再?lài)婂兏袧窠橘|(zhì)材料（如前所述）形式平整的感濕膜，再在薄膜上蒸發(fā)上金電極.濕敏元件的電容值與相對濕度成正比關(guān)系，線(xiàn)性度約±2%。雖然，測濕性能還算可以但其耐溫性、耐腐蝕性都不太理想，在工業(yè)領(lǐng)域使用，壽命、耐溫性和穩定性、抗腐蝕能力都有待于進(jìn)一步提高。

　　陶瓷濕敏傳感器是近年來(lái)大力發(fā)展的一種新型傳感器。優(yōu)點(diǎn)在于能耐高溫，濕度滯后，響應速度快，體積小，便于批量生產(chǎn)，但由于多孔型材質(zhì)，對塵埃影響很大，日常維護頻繁，時(shí)常需要電加熱加以清洗易影響產(chǎn)品質(zhì)量，易受濕度影響，在低濕高溫環(huán)境下線(xiàn)性度差，特別是使用壽命短，長(cháng)期可靠性差，是此類(lèi)濕敏傳感器迫切解決的問(wèn)題。

　　當前在濕敏元件的開(kāi)發(fā)和研究中，電阻式濕度傳感器應當最適用于濕度控制領(lǐng)域，其代表產(chǎn)品氯化鋰濕度傳感器具有穩定性、耐溫性和使用壽命長(cháng)多項重要的優(yōu)點(diǎn)，氯化鋰濕敏傳感器已有了五十年以上的生產(chǎn)和研究的歷史，有著(zhù)多種多樣的產(chǎn)品型式和制作方法，都應用了氯化鋰感濕液具備的各種優(yōu)點(diǎn)尤其是穩定性最強。

　　氯化鋰濕敏器件屬于電解質(zhì)感濕性材料，在眾多的感濕材料之中，首先被人們所注意并應用于制造濕敏器件，氯化鋰電解質(zhì)感濕液依據當量電導隨著(zhù)溶液濃度的增加而下降。電解質(zhì)溶解于水中降低水面上的水蒸氣壓的原理而實(shí)現感濕。

　　氯化鋰濕敏器件的襯底結構分柱狀和梳妝，以氯化鋰聚乙烯醇涂覆為主要成份的感濕液和制作金質(zhì)電極是氯化鋰濕敏器件的三個(gè)組成部分。多年來(lái)產(chǎn)品制作不斷改進(jìn)提高，產(chǎn)品性能不斷得到改善，氯化鋰感濕傳感器其特有的長(cháng)期穩定性是其它感濕材料不可替代的，也是濕度傳感器最重要的性能。在產(chǎn)品制作過(guò)程中，經(jīng)過(guò)感濕混合液的配制和工藝上的嚴格控制是保持和發(fā)揮這一特性的關(guān)鍵。 

傳感器的遲滯特性

　　遲滯特性表征傳感器在正向（輸入量增大）和反向（輸入量減?。┬谐涕g輸出-一輸入特性曲線(xiàn)不一致的程度，通常用這兩條曲線(xiàn)之間的最大差值△MAX與滿(mǎn)量程輸出F·S的百分比表示。

　　遲滯可由傳感器內部元件存在能量的吸收造成。 

　　接口傳感器

　　魏德米勒傳感器/執行器接口產(chǎn)品，可以通過(guò)加裝相應的總線(xiàn)協(xié)議適配器，SAI產(chǎn)品可以直接連接到現場(chǎng)總線(xiàn)?？梢灾С?/span>Profibus-DP、CANopen、DeviceNet、Interbus和ASi現場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議。

　　無(wú)源傳感器/執行器接口產(chǎn)品(SAI)

　　防護等級達到IP68，可直接安裝而無(wú)需防護。 

　　節約安裝材料、時(shí)間、空間。 

　　提供4、6、8路的分配器，每路有3針、4針和5針的結構(提供一路和兩路信號)。 

　　有帶接線(xiàn)蓋型(標準型)和電纜預制型。 

　　可另外提供金屬外殼的產(chǎn)品，適用于食品行業(yè)。 

　　帶有信號和電源的指示。

　　有源傳感器/執行器接口產(chǎn)品(SAI)

　　通過(guò)加裝相應的總線(xiàn)協(xié)議適配器，SAI產(chǎn)品可以直接連接到現場(chǎng)總線(xiàn)?？梢灾С?/span>Profibus-DP、　CANopen、DeviceNet、Interbus和ASi現場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議。

　　提供兩種防護等級的產(chǎn)品：IP67(總線(xiàn)連接方式為圓形接頭連接)， IP68(總線(xiàn)連接方式為自裝配型)。

　　提供8DI、8DO、8DI/4DO、16DI、8DI/8DO五種輸入輸出的產(chǎn)品。

　　傳感器的發(fā)展趨勢 

　　采用新原理、開(kāi)發(fā)新型傳感器；

　　大力開(kāi)發(fā)物性型傳感器(因為靠結構型有些滿(mǎn)足不了要求)；

　　傳感器的集成化；

　　傳感器的多功能化；

　　傳感器的智能化(Smart Sensor)；

　　研究生物感官，開(kāi)發(fā)仿生傳感器。 

傳感器的工作過(guò)程舉例

　　向傳感器提供±15V電源，激磁電路中的晶體振蕩器產(chǎn)生400Hz的方波，經(jīng)過(guò)TDA2030功率放大器即產(chǎn)生交流激磁功率電源，通過(guò)能源環(huán)形變壓器T1從靜止的初級線(xiàn)圈傳遞至旋轉的次級線(xiàn)圈，得到的交流電源通過(guò)軸上的整流濾波電路得到±5V的直流電源，該電源做運算放大器AD822的工作電源；由基準電源AD589與雙運放AD822組成的高精度穩壓電源產(chǎn)生±4.5V的精密直流電源，該電源既作為電橋電源，又作為放大器及V/F轉換器的工作電源。當彈性軸受扭時(shí)，應變橋檢測得到的mV級的應變信號通過(guò)儀表放大器AD620放大成1.5v±1v的強信號，再通過(guò)V/F轉換器LM131變換成頻率信號，通過(guò)信號環(huán)形變壓器T2從旋轉的初級線(xiàn)圈傳遞至靜止次級線(xiàn)圈，再經(jīng)過(guò)外殼上的信號處理電路濾波、整形即可得到與彈性軸承受的扭矩成正比的頻率信號，該信號為TTL電平,既可提供給專(zhuān)用二次儀表或頻率計顯示也可直接送計算機處理。由于該旋轉變壓器動(dòng)--靜環(huán)之間只有零點(diǎn)幾毫米的間隙，加之傳感器軸上部分都密封在金屬外殼之內，形成有效的屏蔽，因此具有很強的抗干擾能力。 

生物傳感器

　　生物傳感器的概念

　　生物傳感器是用生物活性材料（酶、蛋白質(zhì)、DNA、抗體、抗原、生物膜等）與物理化學(xué)換能器有機結合的一門(mén)交叉學(xué)科，是發(fā)展生物技術(shù)必不可少的一種先進(jìn)的檢測方法與監控方法，也是物質(zhì)分子水平的快速、微量分析方法。各種生物傳感器有以下共同的結構：包括一種或數種相關(guān)生物活性材料（生物膜）及能把生物活性表達的信號轉換為電信號的物理或化學(xué)換能器（傳感器），二者組合在一起，用現代微電子和自動(dòng)化儀表技術(shù)進(jìn)行生物信號的再加工，構成各種可以使用的生物傳感器分析裝置、儀器和系統。

　　生物傳感器的原理

　　待測物質(zhì)經(jīng)擴散作用進(jìn)入生物活性材料，經(jīng)分子識別，發(fā)生生物學(xué)反應，產(chǎn)生的信息繼而被相應的物理或化學(xué)換能器轉變成可定量和可處理的電信號，再經(jīng)二次儀表放大并輸出，便可知道待測物濃度。

　　生物傳感器的分類(lèi)

　　按照其感受器中所采用的生命物質(zhì)分類(lèi)，可分為：微生物傳感器、免疫傳感器、組織傳感器、細胞傳感器、酶傳感器、DNA傳感器等等

　　按照傳感器器件檢測的原理分類(lèi) ，可分為：熱敏生物傳感器、場(chǎng)效應管生物傳感器、壓電生物傳感器、光學(xué)生物傳感器、聲波道生物傳感器、酶電極生物傳感器、介體生物傳感器等。

　　按照生物敏感物質(zhì)相互作用的類(lèi)型分類(lèi)，可分為親和型和代謝型兩種。

　　UVA-1210是一個(gè)近紫外波光電傳感器，可見(jiàn)光范圍不響應，輸出電流與紫外指數呈線(xiàn)性關(guān)系。適用于手機、PDA、MP4等便攜式移動(dòng)產(chǎn)品測量紫外指數，隨時(shí)提醒人們（特別是女士）紫外線(xiàn)的強度并注意防曬，也適用于紫外波段的檢測器、紫外線(xiàn)指數檢測器。 

　　紫外傳感器

　　■電氣特性 

　　采用氮化鎵基材料； 

　　PIN型光電二極管； 

　　光伏工作模式； 

　　對可見(jiàn)光無(wú)響應； 

　　暗電流低； 

　　輸出電流與紫外指數成線(xiàn)性關(guān)系。 

　　符合歐盟RoHS指令，無(wú)鉛、無(wú)鎘 

　　■典型應用 

　　測量紫外指數：手機、數碼相機、MP4、PDA、GPS等攜式移動(dòng)產(chǎn)品； 

　　用于紫外檢測器：全部紫外線(xiàn)波段的檢測器、單UV-A波段檢測器、紫外線(xiàn)指數檢測器、紫外線(xiàn)殺菌燈輻照檢測器。

　　傳感器制造工藝

　　以下步驟：１）以注塑方法，成型傳感器本體；２）將帶有感應頭的電路板安裝在傳感器本體上，并通過(guò)焊錫進(jìn)行焊接；３）蓋上保護罩，通過(guò)卡扣及加密封膠工藝將感應頭固定安裝在傳感器本體上。應用本制造工藝，由于注塑過(guò)程和電路板安裝過(guò)程是分開(kāi)進(jìn)行的，因而避免了現有技術(shù)中，在注塑過(guò)程中因溫度高而損壞電路器件的現象。

　　由于材料科學(xué)的發(fā)展，一系列無(wú)機非金屬材料被用來(lái)制造傳感器，因為它們的一些性質(zhì)，例如耐高溫性、抗腐蝕能力、耐磨損等，對傳感器具有實(shí)用價(jià)值。

　　陶瓷傳感器

　　傳感器選用陶瓷材料是因為陶瓷材料具有下述性質(zhì)：

　　 相對而言，通過(guò)控制它的成分和燒結條件等手段，陶瓷的微觀(guān)結構比較容易調節。微觀(guān)結構對陶瓷的所有特性都有重大影響，包括它們的電學(xué)、磁性、光學(xué)、熱學(xué)和機械性能。

　　 由于陶瓷材料的耐高溫和抗惡劣環(huán)境影響能力很強，所以常常將它們用于高溫環(huán)境下的處理過(guò)程。

　　 陶瓷主要是由價(jià)格便宜的材料制備而成的，這就是說(shuō)用它生產(chǎn)的傳感器價(jià)格也將比較低廉。

　　陶瓷的結構特性是和下列因素密切相關(guān)的：晶粒(塊體)，分隔相鄰晶粒的表面(晶粒間界)，分隔晶粒表面和空間的界面，以及結構中的孔隙。由于這些各不相同的特性，既可利用陶瓷塊體，也可利用陶瓷表面的性質(zhì)來(lái)制造傳感器。

　　目前已用于傳感器制備的陶瓷材料有以下幾類(lèi)：

　　 基于利用其晶粒物理特性的材料。

　　 基于利用其晶粒間界性質(zhì)的材料。

　　 基于利用其表面特性的陶瓷材料。

　　有時(shí)，無(wú)法嚴格地將某些陶瓷材料歸入任何上述類(lèi)型，因為傳感器的工作是基于不止一種的、而是多種特性的綜合效應。表1.4示出了按照所利用的材料屬性進(jìn)行的陶瓷傳感器分類(lèi)。一類(lèi)是在其工作過(guò)程中利用陶瓷塊體性質(zhì)的陶瓷傳感器，這類(lèi)傳感器具有材料物理性質(zhì)的特征——介質(zhì)，壓電體，磁性或半導體。在這些傳感器中已經(jīng)達到的材料特性水準已接近單晶材料所具有的特性水準。 

全球傳感器市場(chǎng)預測

　　2008年全球傳感器市場(chǎng)容量為506億美元，預計2010年全球傳感器市場(chǎng)可達600億美元以上。調查顯示，東歐、亞太區和加拿大成為傳感器市場(chǎng)增長(cháng)最快的地區，而美國、德國、日本依舊是傳感器市場(chǎng)分布最大的地區。就世界范圍而言，傳感器市場(chǎng)上增長(cháng)最快的依舊是汽車(chē)市場(chǎng)，占第二位的是過(guò)程控制市場(chǎng)，看好通訊市場(chǎng)前景。

　　一些傳感器市場(chǎng)比如壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、水平傳感器已表現出成熟市場(chǎng)的特征。流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器的市場(chǎng)規模最大，分別占到整個(gè)傳感器市場(chǎng)的21%、19%和14%。傳感器市場(chǎng)的主要增長(cháng)來(lái)自于無(wú)線(xiàn)傳感器、MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystems，微機電系統)傳感器、生物傳感器等新興傳感器。其中，無(wú)線(xiàn)傳感器在2007-2010年復合年增長(cháng)率預計會(huì )超過(guò)25%。

　　目前，全球的傳感器市場(chǎng)在不斷變化的創(chuàng )新之中呈現出快速增長(cháng)的趨勢。有關(guān)專(zhuān)家指出，傳感器領(lǐng)域的主要技術(shù)將在現有基礎上予以延伸和提高，各國將競相加速新一代傳感器的開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，競爭也將日益激烈。新技術(shù)的發(fā)展將重新定義未來(lái)的傳感器市場(chǎng)，比如無(wú)線(xiàn)傳感器、光纖傳感器、智能傳感器和金屬氧化傳感器等新型傳感器的出現與市場(chǎng)份額的擴大。 

傳感器常用術(shù)語(yǔ)

　　1.傳感器

　　能感受規定的被測量并按照一定的規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置。通常有敏感元件和轉換元件組成。

　　① 敏感元件是指傳感器中能直接（或響應）被測量的部分。

　　② 轉換元件指傳感器中能較敏感元件感受（或響應）的被測量轉換成是與傳輸和（或）測量的電信號部分。

　　③ 當輸出為規定的標準信號時(shí)，則稱(chēng)為變送器。

　　2.測量范圍

　　在允許誤差限內被測量值的范圍。

　　3. 量程

　　測量范圍上限值和下限值的代數差。

　　4. 精確度

　　被測量的測量結果與真值間的一致程度。

　　5.從復性

　　在所有下述條件下，對同一被測的量進(jìn)行多次連續測量所得結果之間的符合程度：

　　相同測量方法：

　　相同觀(guān)測者：

　　相同測量?jì)x器：

　　相同地點(diǎn)：

　　相同使用條件：

　　在短時(shí)期內的重復。

　　6. 分辨力

　　傳感器在規定測量范圍內可能檢測出的被測量的最小變化量。

　　7. 閾值

　　能使傳感器輸出端產(chǎn)生可測變化量的被測量的最小變化量。

　　8. 零位

　　使輸出的絕對值為最小的狀態(tài)，例如平衡狀態(tài)。

　　9. 激勵

　　為使傳感器正常工作而施加的外部能量（電壓或電流）。

　　10. 最大激勵

　　在市內條件下，能夠施加到傳感器上的激勵電壓或電流的最大值。

　　11. 輸入阻抗

　　在輸出端短路時(shí)，傳感器輸入端測得的阻抗。

　　12. 輸出

　　有傳感器產(chǎn)生的與外加被測量成函數關(guān)系的電量。

　　13. 輸出阻抗

　　在輸入端短路時(shí)，傳感器輸出端測得的阻抗。

　　14. 零點(diǎn)輸出

　　在室內條件下，所加被測量為零時(shí)傳感器的輸出。

　　15. 滯后

　　在規定的范圍內，當被測量值增加和減少時(shí)，輸出中出現的最大差值。

　　16. 遲后

　　輸出信號變化相對于輸入信號變化的時(shí)間延遲。

　　17. 漂移

　　在一定的時(shí)間間隔內，傳感器輸出中有與被測量無(wú)關(guān)的不需要的變化量。

　　18. 零點(diǎn)漂移

　　在規定的時(shí)間間隔及室內條件下零點(diǎn)輸出時(shí)的變化。

　　19. 靈敏度

　　傳感器輸出量的增量與相應的輸入量增量之比。

　　20. 靈敏度漂移

　　由于靈敏度的變化而引起的校準曲線(xiàn)斜率的變化。

　　21.熱靈敏度漂移

　　由于靈敏度的變化而引起的靈敏度漂移。

　　22. 熱零點(diǎn)漂移

　　由于周?chē)鷾囟茸兓鸬牧泓c(diǎn)漂移。

　　23. 線(xiàn)性度

　　校準曲線(xiàn)與某一規定直線(xiàn)一致的程度。

　　24. 非線(xiàn)性度

　　校準曲線(xiàn)與某一規定直線(xiàn)偏離的程度。

　　25.長(cháng)期穩定性

　　傳感器在規定的時(shí)間內仍能保持不超過(guò)允許誤差的能力。

　　26. 固有憑率

　　在無(wú)阻力時(shí)，傳感器的自由（不加外力）振蕩憑率。

　　27. 響應

　　輸出時(shí)被測量變化的特性。

　　28.補償溫度范圍

　　使傳感器保持量程和規定極限內的零平衡所補償的溫度范圍。

　　29. 蠕變

　　當被測量機器多有環(huán)境條件保持恒定時(shí)，在規定時(shí)間內輸出量的變化。

　　30. 絕緣電阻

　　如無(wú)其他規定，指在室溫條件下施加規定的直流電壓時(shí)，從傳感器規定絕緣部分之間測得的電阻值。 

壓力傳感器

　　壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中最為常用的一種傳感器，其廣泛應用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業(yè).