目(mù)前,被人們所關注傳感器的類型: 壓力傳感器、光電傳感器、位移傳(chuán)感器、超聲波傳感器、溫(wēn)度傳感器、濕度傳感(gǎn)器(qì)、光纖傳感器。
一、壓力傳感器
壓力傳感器、壓力變送器的(de)種類及選用
壓力傳感器(qì)及壓力變送器分爲(wèi)表壓、絕壓(yā)、差壓等種類。常見0.1、0.2、0.5、1.0等精度等級。可測量的壓力範圍(wéi)很寬(kuān)，小(xiǎo)到幾十毫(háo)米水柱(zhù)，大的可達上百兆帕。不同種(zhǒng)類壓力(lì)傳感器及壓力(lì)變送器(qì)的工作溫度範圍也不同，常分成0~70℃、-25~85℃、-40~125℃、-55~150℃幾個等級(jí)，某些特種壓力傳感器的工作溫度可達400~500℃。
壓力傳感器及壓力變送器(qì)基于不同的材料及結構(gòu)設(shè)計有着(zhe)不同的(de)防水(shuǐ)性能及防爆(bào)等(děng)級，接液腔體由(yóu)于(yú)材料、形狀的差異可測(cè)量的流(liú)體(tǐ)介質種類也不同，常分爲幹燥氣體、一般液體、酸堿腐蝕溶液、可燃性氣(qì)液體、粘稠(chóu)及特殊介質。壓力傳感器及壓力變送器作爲一次儀表(biǎo)需與二次儀表或(huò)計算機(jī)配合(hé)使用，壓力傳感器(qì)及壓力變送器常見的(de)供(gòng)電方式爲：DC 5V、12V、24V、±12V等，輸出方式有：0~5V、1~5V、0.5~4.5V、0~10mA、 0~20mA、 4~20mA等(děng)及Rs232、Rs485等與計算機的接口。
用戶在(zài)選擇壓力傳感器(qì)及壓力變送器時，應充分了解(jiě)壓力測量系統的工況(kuàng)，根據需要合理選擇，使系統工(gōng)作在較好(hǎo)狀态，并可降低(dī)工程(chéng)造價(jià)。
壓力傳感器常見精度參數及試驗設備
傳感器靜态标定設備：活塞壓力計：精度優于0.05% 數字壓力(lì)表: 精(jīng)度優于0.05% 直流穩壓電源: 精度優(yōu)于0.05%。
傳感器溫(wēn)度檢驗設備(bèi)：高溫試驗箱：溫度從0℃～+250℃溫度控制精度爲±1℃，低溫試驗箱(xiāng)：溫度能從0℃～-60℃溫度控制精度爲±1℃
傳感器靜态性(xìng)能試驗項目：零點輸出、滿量程輸出、非線性、遲滞、重複(fú)性、零點漂移、超複荷。
傳感器環境試驗項目：零點溫度漂(piāo)移、靈敏度漂移、零點遲滞、靈敏度遲滞。（檢(jiǎn)查産品在規定的溫度範内對溫度(dù)的(de)适應能力，此(cǐ)項參數對精度影響極爲重要）
壓力傳感器使用(yòng)注意事項
壓力傳感器及壓力變(biàn)送器在安裝使用前應詳細閱讀産(chǎn)品樣本及使用說明書，安裝時壓力接口不能洩露，确保(bǎo)量程及接線正确。壓力傳感器及(jí)壓力變送器的外殼一般需接地，信(xìn)号電纜線不得(dé)與動力電纜混合鋪設，壓力傳感器及(jí)壓力變送器周圍應(yīng)避免有強電磁(cí)幹擾。壓力(lì)傳感器及壓力(lì)變送器在使用中應按(àn)行業規(guī)定進行周(zhōu)期檢(jiǎn)定。
壓力傳感器是(shì)工業實踐中爲常用的(de)一種傳(chuán)感器，其廣泛應用于各種工業自控環境，涉及水利水(shuǐ)電、鐵路交通、智能建築、生産自(zì)控、航(háng)空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等衆多行業，簡單(dān)介紹一些(xiē)常用傳感器原理(lǐ)及其應用：
1、應變片(piàn)壓力傳感(gǎn)器原理與應用(yòng)
力學傳(chuán)感器的種類繁多，如電(diàn)阻應變片壓力傳感器、半導體應變(biàn)片壓力傳感器、壓阻(zǔ)式壓力傳感器(qì)、電感式壓力傳感器、電容式壓(yā)力傳(chuán)感器、諧振式壓(yā)力(lì)傳感器及電(diàn)容式(shì)加速度傳感器等。但應用爲廣泛的(de)是(shì)壓(yā)阻式壓力傳感器，它具有(yǒu)極低的價格和較高的精(jīng)度以及較好的線性特性。下面我們主要(yào)介紹(shào)這類(lèi)傳感器。
在了(le)解壓阻式力傳感(gǎn)器時，我們首先認識一(yī)下(xià)電阻應變片這種元件。電阻應變片是一種将被測件上的應變變化轉換成爲一(yī)種電信号的敏感(gǎn)器件。它是壓(yā)阻式應變傳感器的主要組成(chéng)部分之一(yī)。電阻(zǔ)應變片(piàn)應用多的是金(jīn)屬電阻應變片和半導體(tǐ)應變片兩種。金屬電阻應變(biàn)片又有絲狀應變片和金(jīn)屬箔狀應變片兩種。通常是将應變(biàn)片(piàn)通過特殊的粘和劑緊密的粘合在産生力學應變基體上，當基體受(shòu)力發生應力變化時(shí)，電阻應變片也一起産生形變，使應變片的(de)阻值發生改變，從(cóng)而使加在電阻上的電壓(yā)發生變化。這種應變片在受力時産(chǎn)生的阻值變化通常較小，一般(bān)這種應變片都組成應變電橋(qiáo)，并通過後續的儀表放大器(qì)進行放大，再傳輸給處理電路（通(tōng)常是A/D轉換和CPU）顯示或執行機構。
金(jīn)屬(shǔ)電阻應變片的(de)内部結構：由(yóu)基體(tǐ)材(cái)料、金屬應變絲或應變箔、絕緣保護片和引出(chū)線等部分組成。根據不同的用(yòng)途，電阻應(yīng)變片(piàn)的阻值可以由(yóu)設計者設計，但(dàn)電阻的取值範圍應注意：阻值太小，所(suǒ)需的驅動電流太大，同時應變片的發熱緻使本身的溫(wēn)度過高，不同的環境中使用，使應變(biàn)片的阻值變化太大，輸(shū)出零點漂(piāo)移明顯，調零電路過于複雜。而電(diàn)阻(zǔ)太大，阻抗太高，抗外界的電磁(cí)幹擾能力較差。一般均爲幾十歐至幾十千歐左右。
電阻(zǔ)應變片的工作原理(lǐ)：金屬電阻應變片的(de)工作原理是吸附在基體材料(liào)上應變電阻随機械(xiè)形變而産生阻值變化的現象(xiàng)，俗稱爲電阻應(yīng)變效(xiào)應。
我們以金屬絲應變電(diàn)阻爲例，當金屬絲受外力作用(yòng)時，其長度和截面積都會(huì)發生變化，從上式中可(kě)很容易看出，其電阻值(zhí)即會(huì)發生改變，假如金(jīn)屬絲受外力作用(yòng)而伸長時，其長度增(zēng)加，而截(jié)面積減少，電阻值便會(huì)增(zēng)大(dà)。當金屬絲受外力作用而壓縮時，長度減小而截面增加，電阻值則會減小。隻要測出加在電阻的變化（通常是測量電阻兩端的(de)電壓），即可獲(huò)得應變金
2、陶瓷壓力傳感器原理及應用
抗腐蝕的陶瓷壓力傳感器沒有液體的傳遞，壓力直接作(zuò)用在陶瓷膜片的前表面，使膜片産生微小的(de)形變，厚膜電阻印刷在陶瓷膜(mó)片的(de)背面，連接成一個惠斯通電橋(閉橋)，由于壓敏電阻的壓阻效應，使(shǐ)電橋産生一個與壓力成正比的高度線性、與激勵電壓也成正比的電壓信号，标準的信号根據(jù)壓力量程的不(bú)同标定(dìng)爲2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等，可以和應變式傳感器(qì)相(xiàng)兼容。通過激光标定，傳感器具有很高的溫度穩定性和(hé)時間穩定性(xìng)，傳感器自帶溫(wēn)度(dù)補償0～70℃，并可以和絕大多數介質直接接觸。陶(táo)瓷是一種(zhǒng)*的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和振動的材(cái)料。陶瓷的(de)熱穩定特性及它的(de)厚膜電阻可(kě)以使它(tā)的工作(zuò)溫(wēn)度範圍高達-40～135℃，而且具有測量的高精(jīng)度、高穩定性。電(diàn)氣絕緣程度>2kV，輸出信号強，長期穩定性好(hǎo)。高特性，低價格的陶瓷傳(chuán)感器将(jiāng)是壓力傳感器的(de)發展方向(xiàng)，在歐美國家有全面替代其它類型傳感器的趨勢，在中國也越來越多的用戶使用陶瓷傳感器替代擴(kuò)散矽壓力傳感器。
3、擴散(sàn)矽壓力傳感器原理及應用
工作原理：被測介質的壓力直接作用于傳感器的膜(mó)片上（不鏽鋼或陶瓷），使膜片産生與介質壓力(lì)成正比的(de)微位移，使傳感器的電阻值發生變化，和用電子(zǐ)線路檢測這一變化，并轉換(huàn)輸出一個對應于這一壓力的标準測量信号。
4、藍寶(bǎo)石壓(yā)力傳感器原理與應用
利用應變電阻式(shì)工作(zuò)原理，采用矽-藍寶石作爲半導體敏感元件，具有的計量特性。藍寶石系由單晶(jīng)體(tǐ)絕緣體元素組(zǔ)成，不(bú)會發生滞後、疲勞和蠕變(biàn)現象；藍(lán)寶石比矽要堅固，硬度(dù)更高，不怕形變；藍寶石有着非常好(hǎo)的彈(dàn)性和絕緣特性（1000 OC以内(nèi)），因此，利用矽-藍寶石(shí)制造的半導體敏感元件，對溫度變(biàn)化不敏感，即(jí)使在高溫條(tiáo)件(jiàn)下，也有(yǒu)着很好的工作特性；藍寶石的抗輻射特性*；另(lìng)外，矽(xī)-藍寶石半導體敏感(gǎn)元件，無p-n漂移，因此，從(cóng)根本(běn)上簡化(huà)了制造工藝，提高了重複性，确保了高成品率。
用矽-藍寶石半導體敏感元件制造的壓力傳感(gǎn)器和變送(sòng)器，可在惡劣的工作條件下正常工(gōng)作，并且可靠性高、精度好(hǎo)、溫度(dù)誤差極小、性價比高。表壓壓力傳(chuán)感器和變送器(qì)由雙膜片構成：钛(tài)合金測量(liàng)膜片和钛合金接收膜片(piàn)。印刷有異質外(wài)延性應變靈敏(mǐn)電橋電路的藍(lán)寶石薄片，被焊接在钛合(hé)金測(cè)量膜片上。被測壓力傳送到接收膜片上（接收膜片與測量膜片之間用拉杆堅固的連接在一起）。在壓力的作用下，钛合金接收膜片産生(shēng)形變，該形變被矽(xī)-藍寶石敏感元件(jiàn)感知後，其電橋輸出會發生變化，變化的幅度與被(bèi)測(cè)壓力成正比。
傳感器的電路能夠保證應變(biàn)電橋電路的供電，并将應變電橋的失衡信号(hào)轉換爲統一的(de)電信号輸出（0-5，4-20mA或(huò)0-5V）。在絕壓壓力傳感器和變送器中，藍(lán)寶石薄片，與陶瓷基極玻璃焊料連接在一起，起到了彈性元(yuán)件的作用，将被測壓力轉換爲應變片形變，從而達到壓力測量的目的。
5、壓電壓力傳感器原理與應用
壓電(diàn)傳感器中(zhōng)主要使用的壓電材(cái)料包括有石英(yīng)、酒石酸鉀(jiǎ)鈉和磷酸(suān)二氫胺。其中石英（二氧化矽）是一種(zhǒng)天然晶體(tǐ)，壓電(diàn)效應就是在這種晶(jīng)體(tǐ)中發現的，在一(yī)定的溫度範圍之(zhī)内，壓電性質一直存在，但溫度超過(guò)這個範圍之後(hòu)，壓(yā)電性質*消失（這個高溫就是所謂的“居裏點”）。由于随着應力(lì)的變化電場變化微小（也就說(shuō)壓電系數比較低），所以石英逐漸被其他的壓電晶(jīng)體所替代。而酒石酸(suān)鉀鈉具有很大的(de)壓電靈敏度和(hé)壓(yā)電系數，但是它隻能在室溫和濕度(dù)比較低的(de)環境下才能夠應用。磷酸二氫胺屬于人(rén)造晶體，能夠承受高溫和相當高的濕(shī)度，所以已經得到了廣(guǎng)泛的應用。
壓電效應也(yě)應用在多晶體上，比如現在的壓(yā)電陶瓷，包(bāo)括钛酸鋇壓電陶瓷、PZT、铌酸鹽系(xì)壓電陶瓷、铌鎂酸鉛(qiān)壓電(diàn)陶瓷等，壓電效(xiào)應是壓電傳感器的主要工作原理(lǐ)，壓電傳感(gǎn)器不能用于靜(jìng)态測(cè)量(liàng)，因爲經過外力作用後的電荷，隻(zhī)有在回路具(jù)有無限大的輸入阻抗時才(cái)得到保存。實(shí)際的(de)情況不是這樣的，所以這決定了壓電傳感(gǎn)器隻能夠測量動态(tài)的應力。
壓電傳(chuán)感器主要應用在加(jiā)速度、壓力和力等的測量中。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計。它具有結構簡單、體積小(xiǎo)、重量輕、使用(yòng)壽命長等優異的特點。壓電式加速度傳感器在飛機、汽車、船(chuán)舶、橋梁和建築的(de)振動和沖擊測量中已經得到了廣(guǎng)泛的應用，特别是航空和(hé)宇航領域中更有它的特殊(shū)地位。壓電式傳感器也可以用來測量發動機内部燃(rán)燒壓力的測量與真空度的測(cè)量。也(yě)可以用于軍事工業(yè)，例如用它來測(cè)量子彈在膛中(zhōng)擊發的一(yī)瞬間的膛壓的變化和炮(pào)口的沖擊(jī)波壓力。它既可以用來測量大的壓力，也可以用來測量微小的壓力。
壓電式傳感器也廣泛應用在生物醫學測量中，比如說心室導管式(shì)微音器就是(shì)由壓電傳感器制成的(de)，因爲測量動态壓力是如此(cǐ)普遍，所以壓電(diàn)傳感器的應用就非常廣泛
二、光電(diàn)傳感器
光電傳感器的功能主要有：檢測物體的有無(wú)，檢測透明(míng)物體，檢測色标，檢測顔色，檢測發光(guāng)物體，檢(jiǎn)測位移，激光傳感器，CCD視像傳(chuán)感器，槽形開關等(děng)；檢(jiǎn)測和測量的光栅及傳感器的功能(néng)主要有：測量物體的外形，糾(jiū)偏，檢測微小的透明物(wù)體，測(cè)量位(wèi)移等；安(ān)全光幕的功能主要有：對人的手指，手掌，手臂等身體各部位的2級和4級保護；溫度控制器的功能主要有：PID控制和自動演算，自診(zhěn)斷，自動調諧和自(zì)适應等功能以及三級軟件安全鎖。
品牌有:OMRON,SUNX,KEYENCE,SICK,AUTONICS
光電式(shì)傳感器(qì)是以光電器件作爲轉換元件的傳感器。它可用于檢(jiǎn)測直接引起光量變化(huà)的非(fēi)電量，如光強(qiáng)、光照度、輻射(shè)測溫、氣(qì)體成分分(fèn)析等；也可用(yòng)來檢(jiǎn)測能轉換成光量變化的其他非(fēi)電量，如零件直徑、表面粗糙度、應(yīng)變、位移、振動、速度、加速(sù)度，以及物體的形狀、工作狀态的識(shí)别等。光電式傳感器具有非接觸、響應快、性能可靠等(děng)特點，因此在工業(yè)自動化裝置和機器人中獲得廣泛(fàn)應用。近年來，新的光電器件不斷湧現，特别是CCD圖像傳(chuán)感器的誕生(shēng)，爲光(guāng)電傳感器的進一步應用開創了新的一頁。具體應用：
1、煙塵濁度監(jiān)測儀：防止工業煙(yān)塵污染是環保的重要任務之(zhī)一(yī)。爲了消除工業煙塵污染(rǎn)，首先要知道煙塵排放量(liàng)，因此必須對煙(yān)塵(chén)源進行監測、自動顯示和超标報警。煙道裏(lǐ)的煙塵濁(zhuó)度是(shì)用通過光在(zài)煙道裏傳輸(shū)過程中的變化大小來檢測的。如果煙道濁度增加，光源(yuán)發(fā)出的光被(bèi)煙塵顆粒的吸收和折射增加，到達光檢測器的光減少，因而光檢測器(qì)輸出信号的強弱便(biàn)可(kě)反映煙道濁度的變化。
2、光電池在光電檢測和自動控制方面的應用：光電池作(zuò)爲光電探測使用時，其基本原理(lǐ)與光敏二極(jí)管相同，但它們的基本結構和制造工(gōng)藝不*相同。由于光電池工作時(shí)不需要外(wài)加電(diàn)壓；光電轉換效(xiào)率高，光譜範圍寬，頻率(lǜ)特性好，噪聲低(dī)等，它已(yǐ)廣泛地用于光(guāng)電讀出、光(guāng)電耦合、光栅測距(jù)、激(jī)光準直、電影還音、紫外光監視器和燃氣輪機的熄火保護裝(zhuāng)置等。
光電傳感器(qì)特長。①檢測距(jù)離長：如果在對射型中(zhōng)保留10m以上的檢測距離等，便能實現其他檢測手段（磁性、超聲波(bō)等）無法離(lí)檢測。②對檢(jiǎn)測物體的限制少：由于以(yǐ)檢測物體引起的遮光和反射爲檢測原理，所以不象接(jiē)近傳感器等将(jiāng)檢測物體限定在(zài)金屬，它可對玻璃.塑料.木材.液體等幾乎所有物體進(jìn)行檢(jiǎn)測。③響應時間(jiān)短：光本身爲高速(sù)，并且傳感(gǎn)器的電路(lù)都由電子零件構成，所(suǒ)以不包含機械性工作時間(jiān)，響應時間(jiān)非常短。④分辨率高：能通過設計技術使投光(guāng)光束集中在小(xiǎo)光點，或通過構成(chéng)特殊(shū)的受光光學系統，來實現高分辨率。也可進行微小(xiǎo)物體的檢測和高精度的位置(zhì)檢測。⑤可實現非接觸的(de)檢測：可以無須機械性地接觸檢測物體實現檢測，因(yīn)此不會對檢測(cè)物體和傳感器造成(chéng)損傷。因此，傳感器(qì)能長期使用。⑥可實現顔色判别：通過檢測物體形成的(de)光的反射率和吸收率根據被投光的光線波長和檢測物體的顔色組(zǔ)合而(ér)有所(suǒ)差異。利用這種性質(zhì)，可對檢測(cè)物體的(de)顔色(sè)進行檢測。⑦便于調(diào)整：在投射可視光的類型中，投光光(guāng)束是眼睛可見的，便于對(duì)檢測物(wù)體(tǐ)的位置進行調(diào)整。
三、位移(yí)傳感器
主要特(tè)性參數：标稱阻(zǔ)值：電(diàn)位器上面所标示的(de)阻值；重複精度：此參(cān)數越(yuè)小越好；分辨率(lǜ)：位(wèi)移傳感器所能反(fǎn)饋的小位移數值，此參數越小越好，導電塑料位移傳感器分(fèn)辨率爲無窮小；允許誤差：标稱阻值(zhí)與實際阻值的差值跟标稱阻值(zhí)之比的百分(fèn)數稱阻值偏差，它表示(shì)電(diàn)位器的(de)精度。允許誤差一般隻要在±20%以内就符合要求，因爲一般位移傳感器是以分壓的方式來使用(yòng),具體電阻的大小對傳(chuán)感器的數據采集沒有影響；線性精度：直線性誤差.此參數越小越好；壽(shòu)命：導電塑(sù)料位移(yí)傳感器都在200萬次以上.
常用傳感器特性：
導電塑料位移傳感(gǎn)器：用特殊工藝将DAP（鄰苯二甲酸二稀丙脂）電阻漿料覆在絕緣機體上，加熱聚(jù)合成電阻(zǔ)膜，或将DAP電阻粉熱塑(sù)壓在絕緣基體(tǐ)的凹槽内形成的實心體(tǐ)作爲電阻體。特點是：平滑性好(hǎo)、分辯力優異耐磨性(xìng)好、壽命長、動噪聲小、可靠性*、耐化學腐蝕。用于宇宙(zhòu)裝置、飛機雷達天線的伺服系統等(děng)。
繞線位移傳感器：是将康銅絲或鎳鉻合(hé)金絲作(zuò)爲(wèi)電阻體，并把它繞在絕緣骨架上制成。繞線電位器(qì)特點是接觸電阻小，精度高，溫(wēn)度系(xì)數小，其缺點是分辨力(lì)差，阻值偏低(dī)，高頻特性差。主要用(yòng)作分壓器、變阻器、儀(yí)器中調零(líng)和(hé)工作點等。
金屬玻璃鈾(yóu)位移(yí)傳感器：用絲網印刷法按照一定圖形，将金屬玻璃鈾電阻漿料塗覆在陶瓷基體上，經(jīng)高溫燒結而成(chéng)。特點(diǎn)是：阻值範圍寬，耐熱性好，過載能力強(qiáng)，耐潮，耐磨等都很(hěn)好，是很有前途的電位器品種(zhǒng)，缺點(diǎn)是接觸電阻和電流噪聲大。
金屬膜位移傳感器:金屬膜電位(wèi)器的電阻體可由合金膜、金屬氧化膜(mó)、金屬箔等分别組(zǔ)成。特點是分辨力高、耐高溫、溫度(dù)系數小、動噪聲小、平滑性好(hǎo)。
磁敏式位移傳感器:消除了機械接觸，壽命長、可靠性高，缺點：對工作環境要求較高.
光電式(shì)位移傳感器:消除(chú)了(le)機械接觸(chù)，壽命長、可靠性高，缺點：數字信(xìn)号輸出,處(chù)理煩瑣.
四、超聲(shēng)波傳感器(qì) 超聲波傳感器(qì)是利用超聲波的特(tè)性研制而成的傳(chuán)感器。超聲波是一種振(zhèn)動頻率高于聲波的機械波(bō)，由換能晶片(piàn)在電壓的(de)激勵下發(fā)生振動産生的，它具有(yǒu)頻率高、波長短、繞射現象小，特别是方向性好、能夠成(chéng)爲射線而定向傳播等特(tè)點。超(chāo)聲波對液體、固體的穿透本領很大，尤其(qí)是在陽光不透(tòu)明的固體中，它可穿(chuān)透幾十米的深度。超聲波碰到雜質或分界面會産生(shēng)顯著反射形成反射成回波(bō)，碰到活動物體能産生多(duō)普勒效應。因(yīn)此超聲波檢測廣泛應(yīng)用在工業、國防、生物醫學等方面。 以超聲波作爲檢測手段，必須産(chǎn)生超聲波和接收超聲波。完成這(zhè)種功能的裝置就是超聲波傳感器，習慣上稱爲超聲換能(néng)器，或者(zhě)超(chāo)聲探頭。超聲波探頭主要由壓電晶片組成，既可以發射超聲波，也可以接收(shōu)超聲波。小功(gōng)率超聲探頭(tóu)多作探測(cè)作用。它有許多不同的(de)結構，可分直探頭（縱波）、斜探頭（橫波）、表面波(bō)探頭(tóu)（表面波）、蘭姆波探(tàn)頭(tóu)（蘭姆波）、雙探頭（一個探頭反射、一個探頭接收）等。超聲探頭的核心是其塑料外套或者(zhě)金屬(shǔ)外套中的(de)一(yī)塊壓電晶片。構成(chéng)晶片的材料可以有許多種。晶片的大小，如直徑和厚度也各(gè)不相同，因此每個探頭的性能(néng)是不同的(de)，我們使用前必須預先了解它的性能。 超聲波(bō)傳感器的主要性能(néng)指标(biāo)包括：（1）工作頻率。工作(zuò)頻(pín)率就是壓電(diàn)晶片的共振頻率。當(dāng)加到它兩端的交流(liú)電壓的頻率和晶片的共振頻(pín)率相等時(shí)，輸出(chū)的能量大，靈敏度也高。（2）工作溫度。由(yóu)于壓(yā)電材料的居裏點一般(bān)比較高，特别是診斷用超聲波探頭使(shǐ)用功率較小，所(suǒ)以工作溫度比較低，可以長時間地工作而不失效(xiào)。醫療用的超聲探頭的溫度比較高，需要單獨的制冷設備。（3）靈敏度。主要取決于制造晶片本(běn)身。機電耦(ǒu)合系數(shù)大，靈敏度高；反之，靈敏度低。 超聲波傳感技術應(yīng)用在生産實踐的不同方面，而醫學應用是其主要(yào)的應用之一，下面以(yǐ)醫學爲例子(zǐ)說明超聲波傳感技術的應用。超聲波在醫學上的應用主要是診斷(duàn)疾病，它已經成爲了臨床醫學中*的診斷方法。超聲波診斷的優點是(shì)：對(duì)受檢者(zhě)無痛(tòng)苦、無損害、方法簡便、顯像清晰、診斷的準确率高(gāo)等。因而推廣容易，受到醫務工作者和患者的(de)歡迎。超聲波診斷可以基于(yú)不同的醫學原理，我們來看看其中有(yǒu)代表性的一(yī)種所謂的A型方法。這個方法是利用(yòng)超聲波的反(fǎn)射。當超聲波在(zài)人體組織中(zhōng)傳(chuán)播遇到兩層聲阻抗(kàng)不同的介質界面是，在該(gāi)界面就産生反射回聲。每(měi)遇到一個(gè)反射面時，回聲(shēng)在示波器的屏幕上顯示(shì)出來，而兩個界面的阻抗(kàng)差值也決定了回聲(shēng)的振幅的高低。 在工業方面，超聲波的典型應用是對金(jīn)屬的無損探傷和超聲波測厚兩種。過去，許多技術因爲(wèi)無法探測(cè)到物體組(zǔ)織内部而受到阻礙，超聲波傳感技術的出現改變了這種狀(zhuàng)況。當然更(gèng)多的超聲波傳(chuán)感器是固(gù)定地安裝在不同的裝置(zhì)上，“悄無聲息”地探測人們所需要的信号。在未來的應用中，超(chāo)聲(shēng)波将與信息技術、新材料技術結合起來，将出現更多的智能化、高靈敏度的超(chāo)聲波傳感(gǎn)器。 五(wǔ)、溫度傳(chuán)感器 溫度是(shì)一個基本的物理量，自然界中的一切過程無不與溫度(dù)密切相關。溫度(dù)傳感器是早開發，應用廣的一類傳(chuán)感器。溫度傳感器(qì)的*大大超過了其他的傳感器。從17世紀初人們開始利(lì)用溫度進行測量(liàng)。在半導體技術的支持(chí)下，本世紀相繼開發(fā)了半導體(tǐ)熱電偶傳感器、PN結溫度傳感器和集成溫度傳感(gǎn)器。與之相應(yīng)，根據波與物質的相互作用規律，相繼開發(fā)了聲學溫度傳感器、紅(hóng)外傳感器和微波傳感(gǎn)器。 兩種不同材(cái)質的導(dǎo)體，如在某點互(hù)相連接在一起，對這個連接點加熱，在它(tā)們不加熱的部位就會出現電位差。這個電位差的數值與不加熱部位測量點的(de)溫度有關，和這兩種(zhǒng)導體的材質有關。這(zhè)種現象可以在(zài)很寬的溫度範圍内出現，如果測量這個電位差，再測出不加熱部(bù)位的(de)環境溫度，就可以(yǐ)準确知道加熱點(diǎn)的溫度(dù)。由于它必須有兩種不(bú)同材質的(de)導體，所以稱之爲“熱電偶”。不同材質做出的熱電偶使用于不同的溫度範圍，它們的(de)靈敏度也各不相(xiàng)同。熱電偶的靈敏度是指加熱點溫度變化1℃時(shí)，輸出電(diàn)位差的變化量。對(duì)于大多數金屬材料支撐的熱電偶而言，這個數值大約在5～40微伏／℃之間。 熱電(diàn)偶傳感器(qì)有自己的優(yōu)點和缺陷，它靈敏度比較低，容易受到環境幹擾信(xìn)号的影響，也容易受到前置放大器溫度(dù)漂移的影響，因此不适合測量微小的溫(wēn)度變(biàn)化。由于熱電偶(ǒu)溫度傳感器的靈(líng)敏度與材料(liào)的粗細無關，用非常細的材料(liào)也能夠做成溫度傳感器。也由于制作熱電偶的金屬材料具(jù)有很好的延展性，這種細微的(de)測溫元件有*的響應速度，可以(yǐ)測量快速變化的過程。 溫度傳感器是五花八門的各種傳感器中爲常用(yòng)的(de)一種，現代(dài)的溫度傳感器外形非常得小，這樣更加(jiā)讓它廣泛應(yīng)用在生産實踐的各個(gè)領域中，也爲我們的生(shēng)活提供了無數的便利和功(gōng)能。 溫度傳感器有四種主要類型：熱電偶(ǒu)、熱敏電阻(zǔ)、電阻(zǔ)溫度檢測器(RTD)和IC溫度傳感(gǎn)器。IC溫度傳感器(qì)又包括(kuò)模拟輸出和數字(zì)輸出兩種類型。 接觸式溫度傳感器的檢測部分與被測對象有良好(hǎo)的接觸，又稱溫度計。溫度計通過傳導或對流達到熱平衡，從而使溫(wēn)度計的示值能直接表(biǎo)示被測對象(xiàng)的溫度。一般測量精度較高。在一定的測溫範圍内(nèi)，溫度計也可測量物體内部(bù)的溫度(dù)分布。但對于運動體、小目标或熱容量很小的對象則會(huì)産生(shēng)較大的測量誤差，常用(yòng)的溫度(dù)計有雙金屬溫度計、玻璃液體溫度計、壓力式溫度(dù)計、電阻(zǔ)溫度計、熱敏(mǐn)電阻(zǔ)和溫差電偶等。它們廣泛應用于工業、農業、商業(yè)等部門。在日(rì)常生活中人們也常(cháng)常使用這些溫(wēn)度計。随着低溫技術(shù)在*、空(kōng)間技術、冶金、電(diàn)子、食品(pǐn)、醫藥和石油化工等部門的廣泛應用和超導技術的研究，測量120K以下溫度的低溫溫度計得到了發展，如低溫(wēn)氣體溫度計、蒸汽壓溫度(dù)計、聲學溫度計、順磁鹽溫度計、量子溫度(dù)計、低溫熱電阻和低溫溫差電偶等。低溫溫度計要求感溫元件體積小、準确度高、複現性和(hé)穩定性好。利用多(duō)孔(kǒng)高(gāo)矽氧玻(bō)璃滲碳燒結而成的滲碳玻璃熱電(diàn)阻就是低溫溫度計(jì)的一種感溫元件，可用于測量1.6～300K範圍内的溫度。 非接觸式溫度傳感器(qì)的敏感元(yuán)件(jiàn)與被測對象互(hù)不接觸，又(yòu)稱非(fēi)接觸式測(cè)溫儀表。可用(yòng)來測量運動物體、小目(mù)标和熱容量小或(huò)溫度變化迅速(sù)（瞬變）對象的表面溫度(dù)，也可用于測量(liàng)溫度場的溫度分布。常用的非接觸(chù)式測溫儀表基于黑體輻射的基本定(dìng)律，稱爲輻射測溫儀表。輻射測溫法包括亮度法（見光(guāng)學高溫計）、輻射法（見輻射高溫計）和比色法（見比色溫度計）。各類輻射測溫方法隻能測(cè)出對應的光度(dù)溫度、輻射溫度或比色溫度。隻有對(duì)黑體（吸收全部輻射并不(bú)反射光的物體）所測溫度才是真實溫度。如欲測(cè)定物體的真實溫度，則必須進行材料表面發射率的修正。而材料表面發射率不僅取決于溫(wēn)度和波長，而且還與(yǔ)表面狀态(tài)、塗(tú)膜和微觀組織等有關，因此很難測量(liàng)。在自動化生産中往(wǎng)往需要利(lì)用輻射測溫法來測量或控制某些物體(tǐ)的表面溫(wēn)度(dù)，如冶金中的鋼帶軋制溫度、軋輥溫度、鍛件溫度和各種熔融金屬在(zài)冶煉爐或坩埚中的溫度。在這些具體情況下，物體表面發射率的測量是相當困難的。對(duì)于(yú)固體(tǐ)表面溫(wēn)度自動測量和控制，可以采用附加的反射鏡使與被測表(biǎo)面一起組成黑(hēi)體(tǐ)空腔。附加輻射的影響(xiǎng)能提高被測表面的有效(xiào)輻射(shè)和有效發射系數。利用有效發射系數通過儀表對實測溫度進行相應(yīng)的修正，終可得到被(bèi)測表(biǎo)面的真實(shí)溫度(dù)。爲典型的附加反射鏡(jìng)是(shì)半球反射鏡。球(qiú)中心附(fù)近被測表面的漫(màn)射輻射能受(shòu)半球鏡反射回到表面(miàn)而形成附加輻射(shè)，從(cóng)而提高有效發射系數：式中ε爲材(cái)料表面發射率，ρ爲(wèi)反射鏡的反射率(lǜ)。至于氣體和液體(tǐ)介質真實溫度(dù)的輻射測量，則(zé)可以(yǐ)用插入耐熱材料管至一定深度以形成黑(hēi)體空腔的(de)方法。通過計算求出與介質達到熱平衡後的圓筒空腔的有效發射系數。在自動測量和控制中就可以用此值對所測腔(qiāng)底溫度（即介質溫度）進行修正而得到(dào)介質的真實溫度。 非接觸測溫優點：測量上限(xiàn)不受感溫(wēn)元件耐溫(wēn)程度的限制，因而對(duì)高可測溫(wēn)度原(yuán)則上沒有(yǒu)限制。對于(yú)1800℃以上的高(gāo)溫(wēn)，主(zhǔ)要采用非接觸測溫方法。随着紅外技術的發展，輻射測溫逐(zhú)漸由可見光(guāng)向紅外線擴展，700℃以下直至常溫都已采用，且分辨率很高。 |
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