電阻傳感器論文

..自動檢測技術(shù)及應(yīng)用〔論文〕題目：電阻傳感器摘要傳感器是新技術(shù)革命和信息社會的重要技術(shù)根底,是現(xiàn)代科技的開路先鋒。美國早在80年代就聲稱世界已進(jìn)入傳感器時代，日本那么把傳感器技術(shù)列為十大技術(shù)之首。它是一項當(dāng)今世界令人矚目的迅猛開展起來的高新技術(shù)之一，也是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)開展的一個重要標(biāo)志，它與通信技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)構(gòu)成信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱。如果說計算機(jī)是人類大腦的擴(kuò)展,那么傳感器就是人類五官的延伸，當(dāng)集成電路、計算機(jī)技術(shù)飛速開展時，人們才逐步認(rèn)識信息攝取裝置——傳感器沒有跟上信息技術(shù)的開展而驚呼"大腦興旺、五官不靈〞。而電阻式傳感器是把位移、力、壓力、加速度、扭矩等非電物理量轉(zhuǎn)換為電阻值變化的傳感器。電阻式傳感器與相應(yīng)的測量電路組成的測力、測壓、稱重、測位移、加速度、扭矩等測量儀表是冶金、電力、交通、石化、商業(yè)、生物醫(yī)學(xué)和國防等部門進(jìn)展自動稱重、過程檢測和實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化不可缺少的工具之一。關(guān)鍵詞：傳感器；電阻傳感器；自動化AbstractThesensorisanimportanttechnicalfoundationofthenewtechnologicalrevolutionandtheinformationsociety,isthetrailbreakerofmodernscienceandtechnology.TheUnitedStatesclaimedthattheworldhasenteredtheeraofthesensorintheearly80's,theJapaneseputsensortechnologyasthefirstofthetoptentechnologies.Itisaworldofattractpeople'sattentiontherapiddevelopmentofhigh-techone,anditisalsoasignofthedevelopmentofmodernscienceandtechnology,itandmunicationtechnology,putertechnologyconstitutethethreepillarsofinformationindustry.Iftheputeristheextensionofthehumanbrain,sothesensoristheextensionofhumanfacialfeatures,astherapiddevelopmentofintegratedcircuit,putertechnologydevelopment,peoplegraduallyknowinformationintakedevice--sensorhasnotkeptpacewiththeinformationtechnologyandexclaimed"thebraindeveloped,facialfeatures".Theresistancetypesensoristhedisplacementsensor,force,pressure,acceleration,torqueandothernonelectricalresistancechanges.Resistancetypesensorandcorrespondingmeasuringcircuitposedofforce,pressuremeasuring,weighing,measuringdisplacement,acceleration,torquemeasuringinstrumentisthemetallurgical,petrochemical,electricpower,transportation,business,medicalanddefenseandotherdepartmentsforautomaticweighing,processandtherealizationoftheproductionprocessautomationoneoftheessentialtools.目錄摘要Abstract一、導(dǎo)論二、電阻傳感器的分類及工作原理三、舉例介紹電阻傳感器光敏電阻傳感器〔1〕光敏電阻傳感器構(gòu)造〔2〕光敏電阻傳感器工作原理〔3〕光敏電阻傳感器特性及應(yīng)用熱電阻傳感器〔1〕光敏電阻傳感器構(gòu)造〔2〕光敏電阻傳感器工作原理〔3〕光敏電阻傳感器特性及應(yīng)用電阻傳感器的優(yōu)缺點分析1、電阻傳感器的優(yōu)點2、電阻傳感器的缺點電阻傳感器的開展前景結(jié)論注釋參考文獻(xiàn)一、導(dǎo)論現(xiàn)如今，信息處理技術(shù)取得的進(jìn)展以及微處理器和計算機(jī)技術(shù)的高速開展，都需要在傳感器的開發(fā)方面有相應(yīng)的進(jìn)展。微處理器現(xiàn)在已經(jīng)在測量和控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著這些系統(tǒng)能力的增強(qiáng)，作為信息采集系統(tǒng)的前端單元，傳感器的作用越來越重要。傳感器已成為自動化系統(tǒng)和機(jī)器人技術(shù)中的關(guān)鍵部件，作為系統(tǒng)中的一個構(gòu)造組成，其重要性變得越來越明顯。二、電阻傳感器的分類及工作原理電阻式傳感器按其工作原理可分為：電阻應(yīng)變式；電位計式；熱電阻式；半導(dǎo)體熱能電阻傳感器等。電阻傳感器種類繁多，應(yīng)用的領(lǐng)域也十分廣泛。他們的根本原理都是將各種被測非電量的變化轉(zhuǎn)換成電阻的變化量然后通過對電阻變化量的測量，到達(dá)非電量電測的目的。電阻傳感器以電阻應(yīng)變?yōu)閱挝粸檗D(zhuǎn)換元件。電阻應(yīng)變式傳感器由、電阻應(yīng)變計、補(bǔ)償電阻和外殼組成，可根據(jù)具體測量要求設(shè)計成多種構(gòu)造形式。彈性敏感元件受到所測量的力而產(chǎn)生變形，并使附著其上的電阻應(yīng)變計一起變形。電阻應(yīng)變計再將變形轉(zhuǎn)換為電阻值的變化，從而可以測量力、壓力、扭矩、位移、加速度和溫度等多種物理量。三、舉例介紹各種電阻傳感器1、光敏電阻傳感器〔1〕光敏電阻傳感器構(gòu)造光敏電阻傳感器是通過把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化來實現(xiàn)控制的，它的根本構(gòu)造包括光源,光學(xué)通路和光電元件三局部，它首先把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化,然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。由于光敏電阻傳感器是一種依靠被測物與光電元件和光源之間的關(guān)系，來到達(dá)測量目的的，因此光敏電阻傳感器的光源扮演著很重要的角色，光敏電阻傳感器的電源要是一個恒光源，電源穩(wěn)定性的設(shè)計至關(guān)重要，電源的穩(wěn)定性直接影響到測量的準(zhǔn)確性，常用光源有以下幾種：發(fā)光二極管是一種把電能轉(zhuǎn)變成光能的半導(dǎo)體器件。它具有體積小、功耗低、壽命長、響應(yīng)快、機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點，并能和集成電路相匹配。因此，廣泛地用于計算機(jī)、儀器儀表和自動控制設(shè)備中。絲燈泡這是一種最常用的光源，它具有豐富的紅外線。如果選用的光電元件對紅外光敏感，構(gòu)成傳感器時可加濾色片將鎢絲燈泡的可見光濾除，而僅用它的紅外線做光源，這樣，可有效防止其他光線的干擾?！?〕光敏電阻傳感器工作原理由于光敏電池即使在強(qiáng)光照射下，最大輸出電壓也僅0.6V，還不能使下一級晶體管有較大的電流輸出，故必須加正向偏壓，為了減小晶體管基極電路阻抗變化，盡量降低光電池在無光照時承受的反向偏壓，可在光電池兩端并聯(lián)一個電阻。或者利用鍺[注1]二極管產(chǎn)生的正向壓降和光電池受到光照時產(chǎn)生的電壓疊加，使硅管e、b極間電壓大于0.7V，而導(dǎo)通工作。半導(dǎo)體光電元件的光電轉(zhuǎn)換電路也可以使用集成運(yùn)算放大器。硅光敏二極管通過集成運(yùn)放可得到較大輸出幅度，當(dāng)光照產(chǎn)生的光電流為時，輸出電壓為了保證光敏二極管處于反向偏置，在它的正極要加一個負(fù)電壓，由于光電池的短路電流和光照成線性關(guān)系，因此將它接在運(yùn)放的正、反相輸入端之間，利用這兩端電位差接近于零的特點，可以得到較好的效果。〔3〕光敏電阻傳感器特性及應(yīng)用隨著科學(xué)技術(shù)的開展人們對測量精度有了更高的要求，這就促使光電傳感器不得不隨著時代步伐而更新，改善光電傳感器性能的主要手段就是應(yīng)用新材料、新技術(shù)制造性能更優(yōu)越的光電元件。例如今天光電傳感器的雛形，是一種小的金屬圓柱形設(shè)備,發(fā)射器帶一個校準(zhǔn)鏡頭,將光聚焦射向接收器,接收器出電纜將這套裝置接到一個真空管放大器上在金屬圓筒有一個小的白熾燈作為光源的一種鞏固的白熾燈傳感器。由于這種傳感器存在各種缺陷，逐漸在測量領(lǐng)域銷聲匿跡。到了光纖出現(xiàn)，因為它的各種優(yōu)越的性能，于是出現(xiàn)了光纖與傳感器配套使用的無源元件,另外光纖不受任何電磁信號的干擾,并且能使傳感器的電子元件與其他電的干擾相隔離。正是因為這樣，光電傳感器具有其他傳感器所不能取代優(yōu)越性，因此它開展前景非常好，應(yīng)用也會越來越廣泛。熱電阻傳感器熱敏電阻傳感器構(gòu)造普通型熱電阻由感溫元件〔金屬電阻絲〕、支架、引出線、保護(hù)套管及接線盒等根本局部組成。為防止電感分量，熱電阻絲常采用雙線并繞，制成無感電阻。〔2〕熱敏電阻傳感器工作原理在金屬中，載流子[注2]為自由電子，當(dāng)溫度升高時，雖然自由電子數(shù)目根本不變〔當(dāng)溫度變化圍不是很大時〕，但每個自由電子的動能將增加，因而在一定的電場作用下，要使這些雜亂無章的電子作定向運(yùn)動就會遇到更大的阻力，導(dǎo)致金屬電阻值隨溫度的升高而增加。熱電阻就要是利用電阻隨溫度升高而增大這一特性來測量溫度的。熱敏電阻是一種新型的半導(dǎo)體測溫元件。半導(dǎo)體中參加導(dǎo)電的是載流子，由于半導(dǎo)體中載流子的數(shù)目遠(yuǎn)比金屬中的自由電子數(shù)目少得多，所以它的電阻率大。隨溫度的升高，半導(dǎo)體中更多的價電子受熱激發(fā)躍遷到較高能級而產(chǎn)生新的電子—空穴[注3]對，因而參加到電的載流子數(shù)目增加了，半導(dǎo)體的電阻率也就降低了〔電導(dǎo)率增加〕。因為載流子數(shù)目隨溫度上升按指數(shù)規(guī)律增加，所以半導(dǎo)體的電阻率也就隨溫度上升按指數(shù)規(guī)律下降。熱敏電阻正是利用半導(dǎo)體這種載流子數(shù)隨溫度變化而變化的特性制成的一種溫度敏感元件。當(dāng)溫度變化1℃時，某些半導(dǎo)體熱敏電阻的阻值變化將到達(dá)〔3～6〕%。在一定條件下，根據(jù)測量熱敏電阻值的變化得到溫度的變化〔3〕熱敏電阻傳感器特性及應(yīng)用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測量溫度及與溫度有關(guān)的參數(shù)。主要用途有測溫、溫度補(bǔ)償、過熱保護(hù)、液面的測量。在溫度檢測精度要求比擬高的場合，這種傳感器比擬適用。熱電阻傳感器具有電阻溫度系數(shù)大、線性好、性能穩(wěn)定、使用溫度圍寬、加工容易等特點。用于測量-200℃～+500℃圍的溫度。四、電阻傳感器的優(yōu)缺點分析1、電阻式傳感器的優(yōu)點(1)有較大的非線性、輸出信號較弱，但可采取一定的補(bǔ)償措施。因此它廣泛應(yīng)用于自動測試和控制技術(shù)中。(2)電阻應(yīng)變式傳感器中的電阻應(yīng)變片具有金屬的應(yīng)變效應(yīng)，即在外力作用下產(chǎn)生機(jī)械形變，從而使電阻值隨之發(fā)生相應(yīng)的變化2、電阻式傳感器的缺點〔1〕對于大應(yīng)變有較大的非線性、但輸出信號較弱。〔2〕隨著時間和環(huán)境的變化，構(gòu)成傳感器的材料和器件性能會發(fā)生變化。因此不適用于長期監(jiān)測，因為時漂、溫漂較大，長時間測的話可能就無法取得真實有效的數(shù)據(jù)?！?〕易受到電場、磁場、振動、輻射、氣壓、聲壓、氣流等的影響。五、電阻傳感器的開展前景分析普通電阻傳感器朝向高精度、使用方便快捷、省力方向開展。而電阻傳感器是一種把應(yīng)變信號直接轉(zhuǎn)化成電信號的敏感元件,因此適用于制作各種傳感器,電阻傳感器主要用于測力、壓力、加速度、位移、扭矩等。過去電阻傳感器主要用于試驗研究工作,而現(xiàn)在,經(jīng)常用于工業(yè)檢測以及生產(chǎn)線的稱重計量和控制。而且在醫(yī)學(xué)和生物工程等方面的使用也有所增加。在使用過程常要求傳感器具有電信號輸出穩(wěn)定、響應(yīng)速度快以及體積小、重量輕等特性,而電阻傳感器都能滿足這樣的條件。但電阻傳感器在溫度、蠕變、滯后、彈性模量自補(bǔ)償?shù)榷喾N功能方面還存在缺乏之處。但是隨著優(yōu)良的酚醛膠、環(huán)氧一酚醛膠以及聚酞亞胺膠等材料的相繼問世，性能更完善的電阻傳感器將會有更美好的前景。結(jié)論通過在課堂上聽教師的講解和自己在課下網(wǎng)上的學(xué)習(xí)，我了解到很多關(guān)于傳感器的知識，更深入的學(xué)習(xí)了關(guān)于電阻傳感器的知識。我深有感觸，認(rèn)識到電阻式傳感器在我們的生活中應(yīng)用廣泛。傳感檢測技術(shù)和現(xiàn)代科技的開展是相互扶持的，自動化和智能化的開展關(guān)鍵也在于傳感器的開展。傳感器技術(shù)還是一種新興技術(shù)，我們應(yīng)把握機(jī)遇，把我們的傳感器技術(shù)做到世界先進(jìn)水準(zhǔn)。注釋[注1]：鍺〔舊譯作鈤〕是一種化學(xué)元素。鍺的物質(zhì)形態(tài)是一種灰白色的類金屬。鍺的性質(zhì)與