磁致伸縮位移傳感器由靈敏元器材(感知元件)和變換器材兩有些構(gòu)成,有的半導(dǎo)體靈敏元器材能夠直接輸出電信號,自身就構(gòu)成傳感器。靈敏元器材品種繁多,就其感知外界信息的原理來講,可分為①物理類,根據(jù)力、熱、光、電、磁和聲等物理效應(yīng)。②化學(xué)類,根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的原理。③生物類,根據(jù)酶、抗體、和激素等分子辨認(rèn)功用。通常據(jù)其根本感知功用可分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線靈敏元件、色敏元件和味敏元件等十大類(還有人曾將傳感器分46類)。下面臨常用的熱敏、光敏、氣敏、力敏和磁敏傳感器及其靈敏元件介紹如下。
一 溫度傳感器及熱敏元件
溫度傳感器主要由熱敏元件構(gòu)成。熱敏元件品種教多,市場上出售的有雙金屬片、銅熱電阻、鉑熱電阻、熱電偶及半導(dǎo)體熱敏電阻等。以半導(dǎo)體熱敏電阻為勘探元件的溫度傳感器應(yīng)用廣泛,這是由于在元件答應(yīng)作業(yè)條件規(guī)模內(nèi),半導(dǎo)體熱敏電阻器具有體積小、靈敏度高、精度高的特色,并且制作技術(shù)簡略、報(bào)價低廉。
1 半導(dǎo)體熱敏電阻的作業(yè)原理
按溫度特性熱敏電阻可分為兩類,隨溫度上升電阻添加的為正溫度系數(shù)熱敏電阻,反之為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。
⑴ 正溫度系數(shù)熱敏電阻的作業(yè)原理
此種熱敏電阻以鈦酸鋇(BaTio3)為根本資料,再摻入適當(dāng)?shù)南⊥猎?,運(yùn)用陶瓷技術(shù)高溫?zé)Y(jié)爾成。純鈦酸鋇是一種絕緣資料,但摻入適當(dāng)?shù)南⊥猎厝玷|(La)和鈮(Nb)等今后,變成了半導(dǎo)體資料,被稱半導(dǎo)體化鈦酸鋇。它是一種多晶體資料,晶粒之間存在著晶粒界面,對于導(dǎo)電電子而言,晶粒間界面相當(dāng)于一個位壘。當(dāng)溫度低時,由于半導(dǎo)體化鈦酸鋇內(nèi)電場的作用,導(dǎo)電電子能夠很容易越過位壘,所以電阻值較?。划?dāng)溫度添加到居里點(diǎn)溫度(即臨界溫度,此元件的‘溫度控制點(diǎn)' 通常鈦酸鋇的居里點(diǎn)為120℃)時,內(nèi)電場受到破壞,不能幫助導(dǎo)電電子越過位壘,所以表現(xiàn)為電阻值的急劇添加。由于這種元件具有未達(dá)居里點(diǎn)前電阻隨溫度改變十分緩慢,具有恒溫、調(diào)溫文主動控溫的功用,只發(fā)熱,不發(fā)紅,無明火,不易焚燒,電壓交、直流3~440V均可,運(yùn)用壽命長,十分適用于電動機(jī)等電器設(shè)備的過熱勘探。
?、?負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的作業(yè)原理
負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻是以氧化錳、氧化鈷、氧化鎳、氧化銅和氧化鋁等金屬氧化物為主要原料,選用陶瓷技術(shù)制作而成。這些金屬氧化物資料都具有半導(dǎo)體性質(zhì),徹底類似于鍺、硅晶體資料,體內(nèi)的載流子(電子和空穴)數(shù)目少,電阻較高;溫度添加,體內(nèi)載流子數(shù)目添加,天然電阻值下降。負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻類型許多,運(yùn)用區(qū)別低溫(-60~300℃)、中溫(300~600℃)、高溫(>600℃)三種,有靈敏度高、穩(wěn)定性好、響應(yīng)快、壽命長、報(bào)價低一級優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于需求定點(diǎn)測溫的溫度主動控制電路,如冰箱、空調(diào)、溫室等的溫控體系。
熱敏電阻與簡略的擴(kuò)大電路聯(lián)系,就可檢查千分之一度的溫度改變,所以和電子外表構(gòu)成測溫計(jì),能完結(jié)高精度的溫度丈量。通常用處熱敏電阻作業(yè)溫度為-55℃~+315℃,特別低溫?zé)崦綦娮璧淖鳂I(yè)溫度低于-55℃,可達(dá)-273℃。
2 熱敏電阻的類型
我國產(chǎn)熱敏電阻是按部頒標(biāo)準(zhǔn)SJ1155-82來擬定類型,由四有些構(gòu)成。
第一有些:主稱,用字母'M’表明 靈敏元件。
第二有些:種類,用字母‘Z’表明正溫度系數(shù)熱敏電阻器,或者用字母‘F’表明負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器。
第三有些:用處或特征,用一位數(shù)字(0-9)表明。通常數(shù)字‘1’表明通常用處,‘2’表明穩(wěn)壓用處(負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器),‘3’表明微波丈量用處(負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器),‘4’表明旁熱式(負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器),‘5’表明測溫用處,‘6’表明控溫用處,‘7’表明消磁用處(正溫度系數(shù)熱敏電阻器),‘8’表明線性型(負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器),‘9’表明恒溫型(正溫度系數(shù)熱敏電阻器),‘0’表明特別型(負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器)
3 熱敏電阻器的主要參數(shù)
各種熱敏電阻器的作業(yè)條件必定要在其出廠參數(shù)答應(yīng)規(guī)模以內(nèi)。熱敏電阻的主要參數(shù)有十余項(xiàng):標(biāo)稱電阻值、運(yùn)用環(huán)境溫度(最高作業(yè)溫度)、丈量功率、額定功率、標(biāo)稱電壓(最大作業(yè)電壓)、作業(yè)電流、溫度系數(shù)、資料常數(shù)、時間常數(shù)等。其中標(biāo)稱電阻值是在25℃零功率時的電阻值,實(shí)際上總有必定誤差,應(yīng)在±10%以內(nèi)。通常熱敏電阻的作業(yè)溫度規(guī)模較大,可根據(jù)需求從-55℃到+315℃挑選,值得留意的是,不一樣類型熱敏電阻的最高作業(yè)溫度區(qū)別很大,如MF11片狀負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器為+125℃,而MF53-1僅為+70℃,學(xué)生試驗(yàn)時應(yīng)留意(通常不要超過50℃)。
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