电阻式传感器
电阻式传感器
组员:吴红 时间:二〇一一年十月二十九日
前言
电阻式传感器按其工作原理可分为:电阻应变式;电位计式;热电阻式;半导体热能电阻传感器等。
目前,传感器的重要性正日益为人们所认识,国内外都已将传感器技术列为优先发展的科技领域之一。而电阻式传感器是把位移、力、压力、加速度、扭矩等非电物理量转换为电阻值变化的传感器。电阻式传感器与相应的测量电路组成的测力、测压、称重、测位移、加速度、扭矩等测量仪表是冶金、电力、交通、石化、商业、生物医学和国防等部门进行自动称重、过程检测和实现生产过程自动化不可缺少的工具之一。 传感器的组成
电阻式半导体气体传感器主要是指半导体金属氧化物陶瓷气体传感器,是一种用金属氧化物薄膜(例如:Sn02,ZnO Fe203,Ti02等)制成的阻抗器件,其电阻随着气体含量不同而变化。气味分子在薄膜表面进行还原反应以引起传感器传导率的变化。
这种传感器具有成本低廉、制造简单、灵敏度高、响应快、寿命长、对适度敏感低和电路简单等优点。为了解决此种传感器的不耐高温、对气味和气体的选择性差、原件参数分散、稳定性不强、功率要求高等缺点,人们研究开发了单一金属氧化物材料、复合金属氧化物材料以及混合经书氧化物材料等一批新型材料。这些材料的应用大大提高了传感器的特性和应用范围,另外人们通过在材料中添加Pt,Pd,Lr等贵金属能有效的提高原件的灵敏度和响应时间。 例如:博洋电气公司生产的用于绝缘油中气体监测的半导体气敏传感器。 蚌埠天光传感器有限公司生产的氯气传感器。
高分子电阻式传感器的研究。
高分子传感器是通过测量高分子气敏材料的电阻来测量气体的体积数,目前的材料主要有欧箐聚合、LB膜、聚毗咯等。其主要优点是制作工艺简单、成本低廉。但这种气体传感器要通过电聚和过程来激活,这即耗费时间,有会引起各批次产品之间的性能差异。因此人们正在研究用新的方法来制作此种传感器。 例如:宝家辉电子国际生产的CHRO1型聚合物湿度传感器。
对新型传感器的研究一角。
NASA 格林研究中心正在开发研制一种最低程度介入的集成传感器的工作,该传感器是为了实现高温环境下实时应变、热流的测量。该传感器可封装为单一个体,可同时反映材料和组件的应力、应变等多种模式,这在发动机研制和确认阶段是非常有用的。一个主要的技术难题是把目前几种测量用的专一传感器结合起来,集成为单个的薄膜传感器。研究的最终目标是把传感器直接淀积(或生成)在发动机部件内部,或淀积在一个小而薄的基底膜上,可以把该膜粘贴在要测量的发动机组件上。目前已制造出了几个铂、铂-铑合金和氧化铝传感器样件,传感器安装在应力不变的氧化铝梁架上,目前仅在试验室进行了试验。
电阻式传感器的缺点:
(1) 有较大的非线性、输出信号较弱,但可采取一定的补偿措施。因此它广泛应用于自动测试和控制技术中。
(2) 随着时间和环境的变化,构成传感器的材料和器件性能会发生变化。因此不适用于长期监测,因为时漂、温漂较大,长时间测的话可能就无法取得真实有效的数据。
(3)易受到电场、磁场、振动、辐射、气压、声压、气流等的影响。
传感器的应用选择参数:
(1) 电阻传感器的测量范围,应力传感器可测出10(-2)~~10(7)N的力,
可制成各种机械量传感器。
(2) 电阻传感器精度和灵敏度可达到很高,灵敏度可达到几十mv/m,高精度
的传感器的误差可达0.1%~~0.01%。
(3) 频率响应特性好,响应时间为10(-7)~~10(-11)S,可测几十到几百
赫兹的动态过程。
(4) 电阻式传感器在恶劣环境下、大加速度和振动条件下工作,只要进行适当
的构造设计及选用合适的材料,也能在高温(低温)、强腐蚀及核辐射条
件下可靠的工作。
(5) 对电阻应变式传感器,应变计的品种多。
我们在传感器选择的时候可以根据其参数特性结合工作环境进行和理的
选择,使我们的工作能有效的、顺利的完成。
参考文献:(1)周利军 吴广宁 唐平 王洪亮 宿冲 《电力系统自动化》 2006 第10期 - 万方数据
(2)王志丽 修德斌 邢涛 施云波 王立权 《传感器与微系统》 2009
第4期 - 万方数据
(3)高晓蓉 《传感器技术》
(4)马文蔚 《大学物理上》
(5)马西秦 《自动检测技术》
(6)张强 管自生《电阻式半导体气体传感器》 南京工业大学
(7)陈艾 敏感材料与传感器 北京 化学工业出版社 2004;179
—184;190-195;
电阻应变计及其应用/沈观林 编.-北京:清华大学出版社,1983.07
255页:无图表;19cm
电阻应变式传感器/陶宝祺等编著.-北京:国防工业出版社,1993.08
330页;19cm
电子元器件的选择与应用:电阻器与电容器的种类、结构及性能/三宅和司(日)著/张秀琴译.-北京:科学出版社,2006.01
174页:图;24cm.-(图解实用电子技术丛书)
使用对象:有关专业科技人员、大学生、研究生等