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电容式传感器的应用与发展

电容式传感器的应用与发展
电容式传感器的应用与发展

HEFEI UNIVERSITY

电容式传感器的应用与发展

系别电子信息与电气工程系

专业班级 11级自动化(1)班

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目录

1.概述 (2)

2.电容式传感器的工作原理和结构形式 (2)

2.1 电容式传感器的工作原理 (2)

2.2电容传感器的测量电路 (3)

3.电容式传感器的优点与不足 (4)

3.1电容式传感器与电阻式、电感式等传感器相比有如下一些优点 (4)

3.2 电容式传感器的分类 (5)

4.电容式传感器的性能指标 (6)

5. 影响电容式传感器精度的因素及提高精度的措施 (6)

5.1 影响精度的因素 (6)

5.2温度的影响 (6)

5.2.1 温度对结构尺寸的影响 (6)

5.2.2温度对介质介电常数的影响 (6)

5.3漏电阻的影响 (6)

5.4边缘效应的影响 (7)

5.5外界电场的影响 (7)

5.6提高精度的措施 (7)

6 电容式传感器的应用 (7)

6.1电容式传感器在农业上的应用 (8)

6.2电容式传感器在工业上的应用 (8)

6.3传感器在军事上应用 (9)

6.4传感器在环境上应有 (9)

6.5传感器的发展前景 (9)

7.总结 (9)

8.参考文献 (10)

电容式传感器

摘要::随着传感器不断的发展与成熟,电容式传感器广泛应用于压力、液位、位移等各种检测中,在农业、工业等领域的发展做出突出贡献。电容式传感器作为一项前途广阔的新型技术,日益受到人们的重视。

关键词:电容式传感器、工作原理、测量电路、性能指标、应用前景。

1.概述

把被测的机械量如位移、压力等转换为电容量变化的传感器。它的敏感部分就是具有可变参数的电容器。其最常用的形式是由两个平行电极组

板电容器的电容为εA/δ式中ε为极间介质的介电常数

A为两电极互相覆盖的有效面积,δ为两电极之间的距

离。δ、A、ε三个参数中任一个的变化都将引起电容

变化型、面积变化型、介质变化型三类。极距变化型一

般用来测量微小的线位移或由于力、压力、振动等引起

的极距变化。面积变化型一般用于测量角位移或较大的

线位移。介质变化型常用于物位测量和各种介质的温度、

密度、湿度的测定。70年代末以来,随着集成电路技术的发展,出现了与微型测量仪表封装在一起的电容式传感器。这种新型的传感器能使分布电容的影响大为减小使其固有的缺点得到克服。电容式传感器是一种用途极广,很有发展潜力的传感器。

2.电容式传感器的工作原理和结构形式

2.1 电容式传感器的工作原理

电容式传感器是一个具有可变参量的电容器,将被测非电量变化成为电容量。多数情况下,电容式传感器是指以空气为介质的两个平行金属极板组成的可变电容器。

由两平行极板组成一个电容器,若忽略其边缘效应,则它的电容量可用下式表示

C= ?S/δ= ?0?r S/δ

式中S ——极板相互遮盖面积(m2);

δ——两平行板间距离(m);

?r ——极板间介质的相对介电常数;

?0 ——真空的介电常数(8.85×10-12F/m)。

可见,在? r、S、δ三个参量中,只要保持其中两个不变,改变其中的一个均可使电容量C 改变,这就是电容式传感器的工作原理。所以电容式传感器可以分为三种类型:改变极板面积的变面积型;改变极板间距离的变极距型;改变极板间介质的变介质型。

2.2电容传感器的测量电路

电容传感器的特点:电容电容量小、变化更小(PF级),理论上,交流电桥可作为电容传感器的测量电路,但由于电容及变化太小,不易实现。

1.调频测量电路

特点:转换电路生成频率信号,可远距离传输不受干扰。但非线性较差,可通过鉴频器(频压转换)转化为电压信号后,进行补偿。

2.谐振电路

特点:比较好的灵敏,但工作点不容易选好,变化范围也较窄

3. 运算放大器电路

运算放大器要求:输入阻抗高(避免泄漏)、放大倍数大(接近理想放大器)

特点:运算放大器电路解决了变极距电容传感器的非线

性问题。但要求u非常稳定。

4.脉冲宽度调制电路

如图所示:则有

说明:直流输出电压正比于电容C1与C2的差值,其极性可正可负

特点:

(1)对元件无线性要求;

(2)效率高,信号只要经过低通滤波器就有较大的直流输出;

(3)调宽频率的变化对输出无影响;

(4)由于低通滤波器作用,对输出矩形波纯度要求不高。

3.电容式传感器的优点与不足

3.1电容式传感器与电阻式、电感式等传感器相比有如下一些优点

1.温度稳定性好电容式传感器的电容值一般与电极材料无关有利于选择温度系数低的材料又因本身发热极小影响稳定性甚微。

2. 结构简单、适应性强电容式传感器结构简单易于制造易于保证高的精度可以做得非常小巧以实现某些特殊的测量电容式传感器一般用金属作电极、以无机材料(如玻璃、石英、陶瓷等)作绝缘支承因此能工作在高低温、强辐射及强磁场等恶劣的环境中可以承受很大的温度变化承受高压力、高冲击、过载等能测超高压和低压差也能对带磁工件进行测量。

3. 动态响应好电容式传感器由于极板间的静电引力很小(约几个N)

量极小又由于它的可动部分可以做得很小很薄即质量很轻,因此其固有频率很高动态响应时间短能在几兆赫的频率下工作特别适合动态测量。又由于其介质损耗小可以用较高频率供电,因此系统工作频率高。它可用于测量高速变化的参数如测量振动、瞬时压力等。

4. 可以实现非接触测量、具有平均效应例如非接触测量回转轴的振动或偏心、小型滚珠轴承的径向间隙等。当采用非接触测量时,电容式传感器具有平均效应可以减小工件表面粗糙度等对测量的影响。电容式传感器除上述优点之外;还因带电极板间的静电引力极小(约几个毫克)因此所需输入能量极小,所以特别适宜用来解决输入能量低的测量问题,例如测量极低的压力、力和很小的加速度、位移等可以做得很灵敏、分辨率非常高、能感受0.001m 甚至更小的位移。

1、输出阻抗高、负载能力差电容式传感器的电容量受其电

为几十到几百皮法使传感器的输出阻抗很高,尤其当采用音频范围内的交流电源时输出阻抗高达106,108W 。因此传感器负载能力差易受外界干扰影响而产生不稳定现象严重时甚至无法工作必须采取屏蔽措施从而给设计和使用带来不便。容抗大还要求传感器绝缘部分的电阻值极高(几十兆欧以上)否则绝缘部分将作为旁路电阻而影响传感器的性能(如灵敏度降低)为此还要特别注意周围环境如温湿度、清洁度等对绝缘性能的影响。高频供电虽然可降低传感器输出阻抗但放大、传输远比低频时复杂且寄生电容影响加大难以保证工作稳定。

2. 寄生电容影响大电容式传感器的初始电容量很小,测量电路的杂散电容以及传感器极板与其周围导体构成的电容等“寄生电容”却较大。这一方面降低了传感器的灵敏度,另一方面这些电容(如电缆电容)常常是随机变化的将使传感器工作不稳定影响测量精度其变化量甚至超过被测量引起的电容变化量致使传感器无法工作。因此对电缆的选择、安装、接法都要有要求。上述不足直接导致电容式传感器测量电路复杂的缺点。但随着材料、工艺、电子技术特别是集成电路的高速发展,电容式传感器的优点得到发扬而缺点不断得到克服成为一种大有发展前途的传感器。

3.2 电容式传感器的分类

电容式传感器可分为变极距型、变面积型和变介电常数型三种。图2所示为常用电容器的结构形式。图(b)、(c)、(d)、(f)、(g)和(h)为变面积型,图(a)和(e)为变极距型,而图(i)~(l)则为变介电常数型。

4.电容式传感器的性能指标

首尾连线法的线性度0007 74

最小二乘法的线性度00049

灵敏度1 020246 mV/μm

分辨率0001μm mV

5. 影响电容式传感器精度的因素及提高精度的措施

5.1 影响精度的因素

温度对电容结构尺寸的影响,将引起电容值的变化。

温度对电容的电介质的影响,将引起电容值的变化。

电容式传感的电容很小,容抗大,电容漏电流有较大的分流作用,将引起电容式传感灵敏度的下降。

电容边缘效应和寄生参数将引起电容式传感的非线性效应,并且使灵敏度下降。

5.2温度的影响

5.2.1 温度对结构尺寸的影响

环境温度的改变将引起电容式传感器各零件几何尺寸和相互间几何位置的变化, 从而导致电容式传感器产生温度附加误差, 这个误差尤其在改变间隙的电容式传感器中更为严重, 因为它的初始间隙都很小, 为减小这种误差一般尽量选取温度系数小和温度系数稳定的材料。如电极的支架选用陶瓷材料, 电极材料选用铁镍合金, 近年来又采用在陶瓷或石英上进行喷镀金或银的工艺。

5.2.2温度对介质介电常数的影响

传感器的电容值与介质的介电常数成正比,因此若介质的介电常数有不为零的温度系数,就必然要引起传感电容值的改变,从而造成温度附加误差。空气及云母介电常数的温度系数可认为等于零。而某些液体介质,如硅油、蓖麻油、甲基、硅油、煤油等就必须注意由此而引起的误差。可以采用补偿电桥以抵消介电常数随温度的变化。

5.3漏电阻的影响

电容式传感器的容抗都很高,特别是当激励频率较低时。当两极板间总的漏电阻若与此

容抗相近,就必须考虑分路作用对系统总灵敏度的影响,它将使灵敏度下降。因此,应选取绝缘性能好的材料(通常要求绝缘电阻在100MΩ 以上)作两极板间支架。如陶瓷、石英、聚四氟乙烯等。当然,适当地提高激励电源的频率也可以降低对材料绝缘性能的要求。还应指出,由于电容式传感器的灵敏度与极板间距离成反比,因此初始距离应尽量取得小些,这样不仅会增大加工工艺的难度、减小变换器使用的动态范围, 还会增加对支架等绝缘材料的要求,这时甚至要注意极间可能会出现的电压击穿现象。

5.4边缘效应的影响

边缘效应使设计计算复杂化、产生非线性以及降低传感器的灵敏度。消除或减小的方法是在结构上增设防护电极,防护电极必须与被防护电极取相同的电位, 尽量使它们同为地电位。

5.5外界电场的影响

电容式传感器一般原始电容值很小,只有几个甚至几十个皮法,易受外界电场的干扰。这样就要求采用高阻抗,低噪声的前置放大器;引出线应尽量短,采用屏蔽线,而且屏蔽线与壳体及可动电极应有可靠的接地,以减少外电场的干扰。

5.6提高精度的措施

选用温度系数小和稳定的材料和电介质,以消除温度的影响。

增加原始电容值,以减小寄生电容和漏电的影响。

缩短传感器到测量电路前置级的距离,以减小寄生电容和提高寄生电容的稳定性。

采用驱动电缆法,以消除电缆电容效应。

采用整体屏蔽法,以消除寄生参数效应。整体屏蔽法就是将整个传感器桥体,包括电源和电缆,用一个统一屏蔽保护起来。

6 电容式传感器的应用

电容式传感器具有许多独特的特点,是当今传感器技术的重要发展方向之一,具有广阔的应用前景。其中在指纹传感器上的应用更是多种多样,如:西门子推出的“ID Mouse”指纹鼠标、98年西门子推出的SL10指纹手机、手形识别系统、面部识别系统、人体静脉识别

系统和指纹保险箱等等。随着科技的发展,电容式传感器在各种领域上的应用将越来越广泛。

6.1电容式传感器在农业上的应用

在农业生产中,长期以来,粮食水分检测一直依靠手搓、嘴咬、眼观为主要的判别方法,人为影响很大。但是国家在粮食收购过程中开始推行收购统一化、标准化,其中就包括粮食水分检测的标准化,因此设计一套粮食水分快速检测仪是十分必要的。传统的电烘箱恒重法是利用电阻炉加热并根据失去的质量来测量粮食的含水量,因此可以实现粮食水分的在线测量,并可以作为其它水分仪标定的标准装置。但它是一种间歇式的测量装置,测量周期较长,大约需要.40S,不能实现对粮食水分的连续测量,不利于提高控制指标。在研究了粮食的导电浴盆效应的基础上提出了用电容式传感器测量粮食的水分。这种方法把粮食作为电介质,通过测量粮食的介电常数来测量粮食的含水量。由于用电容式传感器测量电容时,在电容两端还有一个并联的电导成分,因此总的变化是由电容(C)与电导(G)的比值来反映的,又由于C/G的值与相角有确定的函数关系,因此只要测量出相角的值即可以测量出水分的含量。用这种方法设计出的测量装置结构简单、成本低,并可以连续的在线测量。在设计中采用电容式传感器作为测量器件。该传感器是根据变介质型电容式传感器设计的。被测粮食放入电容式传感器两极板间时,由于粮食的含水

量不同,从而使电容式传感器的相对介电常数发生

变化,即引起了电容值变化。在电容式传感器一端

施加一个正弦高频激励信号,则在其输出端必然产

生一个衰减响应,而且,激励与响应信号是同频的,

只是相位发生了平移,通过测量相角即可求得电容

与电导的比值,从而测出粮食的含水量。由于所测

的粮食为颗粒形状,其装入容器中存在许多气隙,

因而其介电常数较小,但其传感器的极板有效面积

不能太小,因此本系统的电容式传感器采用同轴的

圆筒型电容式传感器。采用圆筒型电容式传感器的

另一目的是它的电极是非对称的,即内极板被外极

板所包络,这样可以十分有效地抑制人体感应。圆

筒型电容式传感器的结构如图 2 和 1 。由于水的介电常数远大于空气和玻璃的介电常数,所以瓶中液位的变化将明显改变检测电极的电容。当液位增加时,电容增大,液位降低时,电容减小。为了检测电容的变化,把传感器电容C和固定电阻R 串联起来,接在高频信号源上。高频振荡源产生稳定的正弦波, 信号回路的阻抗为R+1/JWC,当电容增大时, 电路阻抗降低, 流过R上的电流I增大, R上的电压U增大。把R上的电压U放大、整流、滤波后就可以得到稳定的直流电压输出,通过和给定的电压值进行比教就可以看出是不是合格。

6.2电容式传感器在工业上的应用

饮料包装中产品净含量是否达标是产品质量的一个重要指标。虽然在饮料灌注机上使用精确流量计来满足定量灌装的要求,但灌注机长期高速运行会导致灌注机件磨损或喷管堵塞, 从而造成灌注的实际值和设定值有偏差;有些含气饮料刚灌注好时会有大量泡沫存在,如果瓶盖没盖严,饮料将会溢出,从而导致饮料实际含量偏低。所以,在实际生产中,饮料灌装好后要用液位检测仪实时检测瓶子的液位。目前,饮料包装中的液位检测方法主要有射线、红外线、

光学、红外热成像以及声波等,但这些方法都有一定的缺陷。为了能够快速精确地检测液位,需要设计出一套测量精度高、速度快、造价低、维护容易的液位检测设备,而且这个设备对被测对象没有过多要求,对人体没有伤害,电容式液位检测装置可以满足上述要求。以玻璃瓶装饮料为例,电容传感器的两块电极放置在瓶颈两侧,电极与瓶颈之间留有一定的间距,以免瓶子在输送带上运行时碰撞到电极,电极的高度以液位在电极的检测范围内为宜。两电极间有三种介质,分别是水, 玻璃和空气。已知饮料(水)为极性电介质,其相对介电常数为81 。

6.3传感器在军事上应用

传感器网络研究最早起源于军事领域,实验系统有海洋声纳监测的大规模传感器网络,也有监测地面物体的小型传感器网络。现代传感器网络应用中,通过飞机撒播、特种炮弹发射等手段,可以将大量便宜的传感器密集地撒布于人员不便于到达的观察区域如敌方阵地内,收集到有用的微观数据;在一部分传感器因为遭破坏等原因失效时,传感器网络作为整传感器网络体仍能完成观察任务。

6.4传感器在环境上应有

应用于环境监测的传感器网络,一般具有部署简单、便宜、长期不需更换电池、无需派人现场维护的优点。通过密集的节点布置,可以观察到微观的环境因素,为环境研究和环境监测提供了崭新的途径传感器网络研究在环境监测领域已经有很多的实例。这些应用实例包括:对海岛鸟类生活规律的观测;气象现象的观测和天气预报;森林火警;生物群落的微观观测等。

6.5传感器的发展前景

电容式传感器有着巨大的应用前景,被认为是将21世纪产生巨大影响力的技术之一。已有和潜在的传感器应用领域包括:军事侦察、环境监测、医疗、建筑物监测等等。1、微型化为了能够与信息时代信息量激增、要求捕获和处理信息的能力日益增强的技术发展趋势保持一致,对于传感器性能指标(包括精确性、可靠性、灵敏性等)的要求越来越严格;与此同时,传感器系统的操作友好性亦被提上了议事日程,因此还要求传感器必须配有标准的输出模式;而传统的大体积弱功能传感器往往很难满足上述要求,所以它们已逐步被各种不同类型的高性能微型传感器所取代;后者主要由硅材料构成,具有体积小、重量轻、反应快、灵敏度高以及成本低等优点。2、智能化随着微处理器技术的不断进步,电容式传感器技术正在向智能化方向发展,所谓智能化就是将传感器获取信息的功能与专用的微处理器的信息分析、处理等功能紧密结合在一起。由于微处理器具有计算与逻辑判断功能,故可以方便地对传感器所采集的数据进行存储记忆、比较分析。

7.总结

当今技术水平下的传感器系统正向着微小型化、智能化、多功能化合网络化的方向发展。今后随着CAD技术MEMS技术信息理论及数据分析算法的继续向前发展未来的传感器系

统必将变得更加微型化、综合化、多功能化、智能化和系统化。在各种新兴科学技术呈辐射状广泛渗透的现代化社会作为现在科学“耳目”的传感器系统作为认了快速获取·分析和利用有效信息的基础必将进一步得到社会的普遍关注。

8.参考文献

1.陈霞吴春旺电容传感器在使用中存在的几个问题及处理方法(济宁职业技术学院)

2.张白莉电容式传感器的应用和发展(忻州师范学院)

3.马西秦自动检测技术机械工业出版社

4.屈伟平电容式触摸屏将引领市场潮流(解放军76410 部队广西桂林)

5.精密电容式测微仪及其应用(天津大学精仪学院)

6.张亮指纹图像传感器技术关键及发展趋势(江苏警官学院科技系,)

7.富士FCX-AⅢ智能压力变送器的特点及应用

8陈杰. 传感器与检测技术

9张祖魁. 电容式传感器在自动化生产设备上的应用

10中国传感器网https://www.doczj.com/doc/f13914228.html,

传感器信息网https://www.doczj.com/doc/f13914228.html,

传感器的技术应用与发展前景

传 感 器 的 技 术 应 用 与 发 展 趋 势 院系:新联学院 专业:10电子信息工程 姓名:王俊锋 学号:1002174050

传感器的技术应用与发展趋势 摘要:随着信息科学、生物科学以及材料科学的日益进步,传感器技术也随着发展很迅速, 日常生活的各个领域它已越来越受到广泛的关注。将来的传感器技术会向微型化、多功能化、智能化以及网络化的方向发展。 关键词:传感器技术;应用; 现状;发展趋势;微型化;多功能化;智能化;网络化随着科学技术的迅猛发展, 在机械制造、交通运输、石油化工以及医疗卫生等领域,传感器技术的应用越来越广泛,它正逐渐地渗透到人们的日常生活中去。 从某种程度上来讲, 衡量一个国家科学技术现代化程度的重要标志是传感器技术水平的高低,主要体现在传感器能够较好地实现自动控制水平和测试技术的高低。作为测量与自动控制的重要环节的传感器,不仅是新技术革命的重要技术基础,而且还是当今信息社会的重要技术基础。笔者就当前一些重要的领域里,讲述了传感器技术的应用情况,并按照目前传感器技术的发展现状,对其将来的发展方向加以预测。 一、传感器的定义以及分类 (一)传感器的定义 从广义上来说,传感器是指将被测量对象的某一确定的信息具有定量检出与感知功能,而且根据一定的规律能够转化为与之相符的有价值认识信号的装置或者元器件。从狭义上来说,可以感受被测量,而且可以根据特定的规律把其转化为性质相同或不同的输出信号的装置。 (二)传感器的分类 1.传感器种类及品种繁多,原理也各式各样。 2.按照输入物理量的分类,传感器常以别测物理量命名,如位移传感器,速度传感器、温度传感器、压力传感器等; 3.按照工作原理分类,传感器的命名常能够根据工作原理,如应变式、电容式、电感式、热点式、光电传感器等; 4.按输出信号分类,可分为模拟传感器和数字式传感器。若输出量为模拟量则成为模拟式,输出量为数字式则称为数字式传感器等。 5.按照被测量的性质,可分为物理传感器、化学传感器和生物传感器三大类。 (1)物理传感器原理及应用 物理传感器是利用某些物理效应,把被测量转化成为便于处理的能量形式的信号装置,其输出的信号和输入的信号有确定的关系。常用的物理传感器有光电式传感器、压电式传感器、电磁式传感器、热电式传感器、光导纤维传感器等。 (2)化学传感器原理及应用 化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器,将被测信号量的微小变化转换成电信号。常用的有气敏、湿敏和离子传感器。 (3)生物传感器原理及应用 生物传感器是利用生物分子探测生物反应信息的器件。换句话说,它是利用生物的或有生命物质分子的识别功能与信号转换器相结合,将生物反应所引起的化学、物理变化变换成

传感器的应用现状及发展趋势-论文2011-11-16

传感器技术的研究应用现状与发展前景 传感器技术作为信息技术的三大基础之一,是当前各发达国家竞相发展的高技术是进入21 世纪以来优先发展的十大顶尖技术之一。传感器在科学技术领域、工农业生产以及日常生活中发挥着越来越重要的作用。人类社会对传感器提出的越来越高的要求是传感器技术发展的强大动力,而现代科学技术突飞猛进则提供了坚强的后盾。传感器是信息系统的源头, 在某种程度上是决定系统特性和性能指标的关键部件。本文回顾了传感器技术的发展历史,综述了近几年高端前沿的光电传感器技术和生物传感器技术的主要研究应用状况,并通过简述当前的应用实例,展望了现代传感器技术的发展和应用前景。 1.引言 传感器是将物理、化学、生物等自然科学和机械、土木、化工等工程技术中的非电信号转换成电信号的换能器。当今社会的发展是信息化社会的发展,在信息时代人们的社会活动将主要依靠对信息资源的开发及获取、传输与处理,而传感器是获取自然领域中信息的主要途径与手段,是现代科学的中枢神经系统,它是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受(或响应)与检出功能,并使之按照一定规律转换成与之对应的可输出信号的元器件或装置的总称。传感器处于研究对象与测控系统的接口位置一切科学研究和生产过程所要获取的信息都要通过它转换为容易传输和处理的电信号。如果把计算机比喻为处理和识别信息的大脑,把通信系统比喻为传递信息的神经系统,那么传感器就是感知和获取信息的感觉器官。传感器技术是现代科技的前沿技术,发展迅猛,同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大支柱,许多国家已将传感器技术列为与通信技术和计算机技术同等重要的位置现代传感器技术具有巨大的应用潜力拥有广泛的开发空间,发展前景十分广阔。 2.传感器的发展历史及分类 2.1传感器技术的发展历史 传感器技术是20世纪的中期才刚刚问世的,在那时与计算机技术和数字控制技术相比,传感技术的发展都落后于它们,不少先进的成果仍停留在实验研究阶段并没有投入到实际生产与广泛应用转化率比较低。在国外,传感器技术主要是在各国不断发展与提高的工业化浪潮下诞生的,并在早期多用于国家级项目

生物传感器的研究现状及应用

生物传感器的研究现状及应用 生物传感器?这个熟悉但又概念模糊的名词最近不断出现在媒体报道上,生物传感器相关的研究项目陆续获得巨额的研究资助,显示出越来越受重视的前景。要掌握生命科学研究的前研信息,争取好的研究课题和资金,你怎能不了解生物传感器? 让我们来看看生物通最近的一些报道: 英国纽卡斯尔大学科学家研发了可用于检测肿瘤蛋白以及耐药性MASA细菌的微型生物传感器。该系统利用一个回旋装置来检测,类似导航系统和气袋的原理。振荡晶片的大小类似于一颗尘埃尺寸,有望可使医生诊断和监测常见类型的肿瘤,获得最佳治疗方案。该装置可以鉴定肿瘤标志物-蛋白以及其它肿瘤细胞产生的丰度不同的生物分子。该小组下一步目标是把检测系统做成一个手持式系统,更加快速方便地检测组织样品。欧共体已经拨款1200万欧元资金给该小组,以使该技术进一步完善。 苏格兰IntermediaryTechnologyInstitutes计划投资1亿2千万英镑发展“生物传感器平台(BiosensorPlatform)”——一种治疗诊断技术。作为将诊断和治疗疾病结合在一起的新兴疗法,能够在诊断的同时,提出适合不同病人的治疗方案,可以降低疾病诊断和医学临床的费用与复杂性,同时具备提供疾病发展和药品疗效成果的能力。目前该技术已被使用在某些乳癌的治疗上,只需在事前做些特殊的测试,即可根据结果决定适合的疗程。这个技术更被医学界视为未来疾病疗程的主流。 来自加州大学洛杉矶分校的研究者使用GeneFluidics开发的新型生物传感器来鉴定引起感染的特定革兰氏阴性菌,该结果表明利用微型电化学传感器芯片已经可以用于人临床样本的细菌检查。GeneFluidics'16-sensor上的芯片包被了UCLA设计的特异的遗传探针。临床样本直接加到芯片上,然后其电化学信号被多通道阅读器获取。根据传感器上信号的变化来判断尿路感染的细菌种类。从样品收集到结果仅需45分钟。比传统方法(需要2天时间)

电容式传感器在日常生活中的应用

精密电容位移传感器可以在线检测压电微位移、振动台,电子显微镜微调,天文望远镜镜片微调,精密微位移测量等。该传感器是一个单一的通道,高性能线性位移测量系统,创新的电容位移测量技术,提供了纳米测量能力,成本低,适合测量任何导电目标。 在线电容式水分检测传感器能够在线检测各种工作机械的液压、润滑系统介质的含水率,特别是外部水容易渗入机械内部的轧钢机、造纸机、汽轮机、船舶机械。监视循环油系统是否存在泄漏,如水冷却器等。监视工作机械的密封元件是否损坏,引起外部水渗入。 监视环境空气湿度对润滑液压系统油品品质和含水率的影响。从而精确测定润滑油质量,预测设备故障,是设备润滑油管理中的关键部件。本传感器采用螺纹连接,体积小,重量轻,结构可靠,测量精度高,工作稳定,具有较强的抗电磁干扰性能。封闭型不锈钢制外壳具有很好的防水防尘性能。可直接安装于工厂现场液压润滑管道上。是理想的在线水分检测传感器。 还可与控制室中的二次仪表或控制器相连,在线、连续、实时的检测各种低水分油品的含水率。直接显示,远程控制和报警。实现数据存储,积算、传输和控制功能。普遍应用于大中型机械联动机组的液压、润滑循环系统。 电容式润滑油实时在线监测传感器可以在线准确测定润滑油的污染程度,包括氧化程度、含水量和其它机械化学杂质污染度,从而精确测定润滑油质量,判定是否需要更换润滑油,即可节约油料,又能预测设备故障,是设备润滑油管理中改变传统的按期换油,实现按质换油的关键部件。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台,正品现货、优势价格、迅捷配送,是一站式采购的工业品商城!具有 10年工业用品电子商务领域研究,以强大的信息通道建设的优势,以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力,为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解相关传感器产品的选型,报价,采购,参数,图片,批发等信息,请关注艾驰商城https://www.doczj.com/doc/f13914228.html,。

压电式传感器的发展与应用

HEFEI UNIVERSITY 自动检测技术报告 题目压电式传感器的应用与发展 系别 ***级自动化 班级 **班 姓名 ********************** 指导老师***** 完成时间 2011-11-28

前言:压电式传感器是以某些电介质的压电效应为基础,在外力作用下,在电介质的表面上产生电荷,从而实现非电量测量。压电传感元件是力敏感元件,所以它能测量最终能变换为力的那些物理量,例如力、压力、加速度等。压电式传感器具有响应频带宽、灵敏度高、信噪比大、结构简单、工作可靠、重量轻等优点。近年来,由于电子技术的飞速发展,随着与之配套的二次仪表以及低噪声、小电容、高绝缘电阻电缆的出现,使压电传感器的使用更为方便。因此,在工程力学、生物医学、石油勘探、声波测井、电声学等许多技术领域中获得了广泛的应用。本文重点介绍压电式传感器的工作原理,在航空发动机中的应用及发展趋势。 关键字:传感器压电效应测振 正文:压电式传感器的发展及应用压电式传感器是一种自发电式和机电转换式传感器。它的敏感元件由压电材料制成。压电材料受力后表面产生电荷。此电荷经电荷放大器和测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出。压电式传感器用于测量力和能变换为力的非电物理量。它的优点是频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠和重量轻等。缺点是某些压电材料需要防潮措施,而且输出的直流响应差,需要采用高输入阻抗电路或电荷放大器来克服这一缺陷。 压电效应可分为正压电效应和逆压电效应。正压电效应是指:当晶体受到某固定方向外力的作用时,内部就产生电极化现象,同时在某两个表面上产生符号相反的电荷;当外力撤去后,晶体又恢复到不带电的状态;当外力作用方向改变 时,电荷的极性也随之改变;晶体受力所产生的电荷量 与外力的大小成正比。压电式传感器大多是利用正压电 效应制成的。逆压电效应是指对晶体施加交变电场引起 晶体机械变形的现象,又称电致伸缩效应。用逆压电效 应制造的变送器可用于电声和超声工程。压电敏感元件 的受力变形有厚度变形型、长度变形型、体积变形型、 厚度切变型、平面切变型5种基本形式(见图)。压电 晶体是各向异性的,并非所有晶体都能在这5种状态下产生压电效应。例如石英晶体就没有体积变形压电效应,但具有良好的厚度变形和长度变形压电效应。 压电效应是压电传感器的主要工作原理,压电传感器不能用于静态测量,因为经过外力作用后的电荷,只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。实际的情况不是这样的,所以这决定了压电传感器只能够测量动态的应力。 压电传感器主要应用在加速度、压力和力等的测量中。压电式加速度传感器是一种常用的加速度计。它具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。压电式加速度传感器在飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑的振动和冲击测量中已经得到了广泛的应用,特别是航空和宇航领域中更有它的特殊地位。压电式传感器也可以用来测量发动机内部燃烧压力的测量与真空度的测量。也可以用于军事工业,例如用它来测量枪炮子弹在膛中击发的一瞬间的膛压的变化和炮口的冲击波压力。它既可以用来测量大的压力,也可以用来测量微小的压力。 压电式传感器也广泛应用在生物医学测量中,比如说心室导管式微音器就是由压电传感器制成的,因为测量动态压力是如此普遍,所以压电传感器的应用就非常广泛。

电容式传感器的特点及应用中存在的问题

电容式传感器的特点及应用中存在的问题 张文杰 保定天翔集团毛纺织有限责任公司河北保定071000 摘要:本文阐述了电容式传感器有温度稳定性好、结构简单、动态响应好、可以实现非接触测量,具有平均效应的优点,输出阻抗高,负载能力差、寄生电容影的及其缺点,以及在应用中存在的 问题。 关键词:电容、传感器、负载 Abstract:This paper describes the capacitive sensor has good temperature stability,simple structure,good dynamic response,non-contact measurement can be achieved,with the average effect of the advantages of high output impedance, load capacity is poor,and shortcomings of the parasitic capacitance of the film,and Problems in the application. Keywords:capacitors,sensors,load 1.电容式传感器的特点 1)优点 (1)温度稳定性好。电容式传感器的电容值一般与电极材料无关,有利于选择温度系统低的材料,又因本身发热极小,影响稳定性甚微。而电阻传感器有电阻,供电后产生热量:电感式传感器有铜损、磁游和涡流损耗等,易发热产生零漂。 (2)结构简单。电容式传感器结构简单,易于制造,易于保证高的精度,可以做得非常小巧,以实现某些特殊的测量;能工作在高温,强车船及强磁场等恶劣的环境中,可以承受很大的温度变化,承受高压力、高冲击、过载等;能测量超高温和低压差,也能对带磁工作进行测量。 (3)动态响应好。电容式传感器由于带电极板间的静电引力很小(约几个10-5N),需要的作用能量极小,又由于它的可动部分可以做得很小、很薄,即质量很轻,因此其固有频率很高,动态响应时间短,能在几兆赫的频率下工作,特别适用于动态测量。又由于其介质损耗小可以用较高频率供电,因此系统工作频率高。它可用于测量高速变化的参数。 (4)可以实现非接触测量,具有平均效应。例如,非接触测量回转轴的振动或偏心率、小型滚珠轴承的径向间隙等。当采用非接触测量时,电容式传感器具有平均效应,可以减少工作表面粗糙度等对测量的影响。 电容式传感器除了上上述的优点外,还因其带电极板间的静电引力很小,所以输入和输入能量极小,因而可测极低的压力,以及很小的加速度、位移等,可以做得很灵敏,分辨率高,能敏感0.01μm甚至更小的位移;由于其空气等介质损耗小,采用差动结构连接成电桥式时产生的零残极小,因此允许电路进行高倍率放大,使仪器具有很高的灵敏度。 2)缺点 (1)输出阻抗高,负载能力差。电容式传感器的容量受共电极的几何尺寸等限制,一般只有几pF到几百pF,使传感器的输出阻抗很高,尤其当采用音频范围内的交流电源时,输出阻抗高达106—108Ω。因此传感器的负载能力很差,易受外界干扰影响而产生不稳定现象,严重时甚至无法工作,必须采取屏蔽措施,从而给设计和使用带来极大的不便。阻抗大还要求传感器绝缘部分的电阻值极高(几十MΩ以上),否则绝缘部分将作为旁路电阻而影响仪器的性能(如灵敏度降低),为此还要特别注意周围的环境如温度、清洁度等。不采用高频供电,可降低传感器输出阻抗,但高频放大、传输远比低频的复杂,且寄生电容影响大,不易保证工作的稳定性。 (2)。电容式传感器由于受结构与尺寸的限制,其寝电容量都很小(几pF到几十pF),而连接传感器和电子线路的引线电缆电容(1—2m导线可达800pF),电子线路的杂散电容,以及传感器内极板与其周围导体构成的“寄生电容”却较大,不仅降低了传感器的灵敏度,而且这些电容(职电缆电容)常常的随机变化的,将使仪器工作很不稳定,影响测量精度。因此对电缆的选择、安装、接法都有要求。 随着材料、工艺、电子技术,特别是集成技术的发展,使电容式传感器的优点得到发扬,而缺点不断地得到克服。电容式传感器正逐渐成为一种高灵敏度、高精度,在动态、低压及一些特殊测量方面大有发展前途的传感器。 2.应用中存在的问题 1)边缘效应以上分析各种电容式传感器进还忽略了边缘效应的影响。实际上当极板厚度h与极距d之比相对较大时,边缘疚的影响就不能忽略。这时,对极板半径为r的变极距型电容传感器。

(完整版)传感器的目前现状与发展趋势综述

传感器的目前现状与发展趋势 吴伟 1106032008 材控2班 摘要:传感器是高度自动化系统乃至现代尖端技术必不可少的一个关键组成部分。传感器技术是世界各国竞相发展的高新技术,也是进入21 世纪以来优先发展的十大顶尖技术之一。传感器技术所涉及的知识领域非常广泛,其研究和发展也越来越多地和其他学科技术的发展紧密联系。本文首先介绍了传感器的基本知识和传感器技术的发展历史。之后,综述了近几年高端前沿的光电传感器技术和生物传感器技术的主要研究状况。最后,展望了现代传感器技术的发展和应用前景。 关键词:传感器技术;传感器;研究现状;趋势 引言 当今社会的发展,是信息化社会的发展。在信息时代,人们的社会活动将主要依靠对信息资源的开发及获取、传输与处理。而传感器是获取自然领域中信息的主要途径与手段,是现代科学的中枢神经系统。它是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受(或响应)与检出功能,并使之按照一定规律转换成与之对应的可输出信号的元器件或装置的总称。传感器处于研究对象与测控系统的接口位置,一切科学研究和生产过程所要获取的信息都要通过它转换为容易传输和处理的电信号。如果把计算机比喻为处理和识别信息的“大脑”,把通信系统比喻为传递信息的“神经系统”,那么传感器就是感知和获取信息的“感觉器官”。 传感器技术是现代科技的前沿技术,发展迅猛,同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大支柱,许多国家已将传感器技术列为与通信技术和计算机技术同等重要的位置。现代传感器技术具有巨大的应用潜力,拥有广泛的开发空间,发展前景十分广阔。 1 传感器的基本知识

1.1 传感器的定义和组成 广义地说,传感器是指将被测量转化为可感知或定量认识的信号的传感器。从狭义方面讲,感受被测量,并按一定规律将其转化为同种或别种性质的输出信号的装置。传感器一般由敏感元件、转换元件、测量电路和辅助电源四部分组成,其中敏感元件和转换元件可能合二为一,而有的传感器不需要辅助电源。 1.2 传感器技术的基本特性 在测试过程中,要求传感器能感受到被测量的变化并将其不失真地转换成容易测量的量。被测量有两种形式:一种是稳定的,称为静态信号;一种是随着时间变化的,称为动态信号。由于输入量的状态不同,传感器的输入特性也不同,因此,传感器的基本特性一般用静态特性和动态特性来描述。衡量传感器的静态特性指标有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、分辨率和漂移等。影响传感器的动态特性主要是传感器的固有因素,如温度传感器的热惯性等,动态特性还与传感器输入量的变化形式有关。 2 传感器技术的发展历史与回顾 传感器技术是在20世纪的中期才刚刚问世的。在那时,与计算机技术和数字控制技术相比,传感技术的发展都落后于它们,不少先进的成果仍停留在实验研究阶段,并没有投入到实际生产与广泛应用中,转化率比较低。在国外,传感器技术主要是在各国不断发展与提高的工业化浪潮下诞生的,并在早期多用于国家级项目的科研研发以及各国军事技术、航空航天领域的试验研究。然而,随着各国机械工业、电子、计算机、自动化等相关信息化产业的迅猛发展,以日本和欧美等西方国家为代表的传感器研发及其相关技术产业的发展已在国际市场中逐步占有了重要的份额。 我国从20世纪60年代开始传感技术的研究与开发,经过从“六五”到“九五”的国家攻关,在传感器研究开发、设计、制造、可靠性改进等方面获得长足的进步,初步形成了传感器研究、开发、生产和应用的体系,并在数控机床攻关中取得了一批可喜的、为世界瞩目的发明专利与工况监控系统或仪器的成果。但从总体上讲,它还不能适应我国经济与科技的迅速发展,我国不少传感器、信号

传感器技术的应用及其发展

传感器技术的应用及其发展 摘要:传感器是新技术革命和信息社会的重要技术基础,传感器技术是实现测试与自动控制的重要环节,而测试技术与自动控制水平 高低,是衡量一个国家科学技术现代化程度的重要标志。本文列举了传感器技术在当前一些重要领域里的应用,并讲述了其发展趋势。 关键词:传感器技术应用现状发展趋势 一、引言 传感器技术是当今世界令人瞩目,迅速发展的高新技术之一,也是当代科学发展的一个重要标志,与通许技术、计算机技术共同构成21世纪信息产业的三大支柱。如果说计算机是人类大脑的扩展,那么传感器就是人类五官的延伸。因此各发达国家都将传感器技术作为本世纪重点技术加以发展。随着国内工业自动化、信息化和国防现代化的发展,传感器的年需求量持续增长。传感器的应用也越来越广泛、已渗透到各个专业领域。但是目前国内传感器技术的创新和新产品开发能力落后于国内外先进水平,制约了我国工业自动化和信息化技术的发展。 二、传感器介绍 传感器一般由敏感元件、传感元件和其他辅助件组成,有时也将信号调节与转换电路、辅助电源作为传感器的组成部分。传感器通常可以按照一系列方法进行分类。根据输入物理量的分类,传感器常以别测物理量命名,如位移传感器,速度传感器、温度传感器、压力传感器等;根据工作原理分类,传感器常可以依据工作原理进行命名,如应变式、电容式、电感式、热电式、光电传感器等;按输出信号分类,可分为模拟传感器和数字式传感器。输出量为模拟量则称为模拟式,输出量为数字式则称为数字式传感器等等。 三、主要传感器技术分类 传感器技术是当前代表国家综合科研水平的重要技术,传感器技术的具体应用是传感器技术转化的重要途径和方法。加强对传感器技术应用的研究也是了解传感器技术发展现状并对其未来发展进行预测的基础和前提。 3.1 光电传感器技术

电容式传感器在液位测量中的应用

电容式传感器在液位测量中的应用 【摘要】本文主要介绍了电容式传感器在液体测量中的一项应用——电容式液位计。电容式液位计是企业自动化的重要检测工具.本文介绍的电容式传感器做成水位测量计报警系统,结构简单,具有极高的抗干扰性和可靠性,解决了温度、湿度、压力及物质的导电性等因素对测量过程的影响。 【关键词】电容式液位计;测量原理;连接电路 洪水灾害是我国发生频率高、危害范围广、对国民经济影响最为严重的自然灾害。洪灾会造成江、河、湖、库水位猛涨,堤坝漫溢或溃决。所以一个安全,可靠,及时的水位测量系统显得尤为重要,目前我国较多使用的是浮子式水位测量计,虽然结构简单,但是干扰性较差,抗腐蚀能力也较低。本文根据检测与转化技术中的电容式传感器做成水位测量计报警系统,结构简单,具有极高的抗干扰性和可靠性,解决了温度、湿度、压力及物质的导电性等因素对测量过程的影响。能够测量强腐蚀性的液体,如酸、碱、盐、污水等。 1.解决方案 由于较多的降雨,水库的水位会增加,所以可以利用电容式传感器做成水位测量计。 1.1检测原理 电容式液位计是根据电容的变化来实现液位高度测量的液位仪表,电容式液位计的主要构件包括容式物位传感器和检测电容的线路。电容式液位计在测量时是将一根金属棒探入被测量容器的溶液中,将金属棒作为电容的一极,将容器壁作为电容的另一极。 电容式液位计在工作时,两个电极之间分别处于两种介质之中,而这两种介质的介电常数肯定是不同的,液体的介电常数ε1和气体的介电常数ε2之间存在一个差,这样同一段距离中ε1与ε2的比例不同,加和的结果也不同。 电容式液位计测量时,加设ε1>ε2,那么当液位升高时,ε1占据的比例增大而ε2占据的比例减小,两个电极之间的总的介电常数值也就会随之增大,而电容量也就会相应增加,通过对电容量增加值的测算就可以得到液位高度值。 在液位的连续测量中,多用同心圆柱式电容器,同心圆柱式电容器的电容量: C=■ 式中:

传感器技术发展现状及趋势

传感器技术发展现状及趋势 桂林航天工业学院 课程论文 题目:传感器技术发展现状及趋势 专业:工商企业管理(生产运作与质量管理) 姓名:罗并 学号:20190820Z00102 指导教师:陈少航 2019年 6月12日 传感器技术发展现状及趋势 在信息化社会,几乎没有任何一种科学技术的发展和应用能够离得开传感器和信号探 测技术的支持。生活在信息时代的人们,绝大部分的日常生活与信息资源的开发,采集, 传送和处理息息相关。分析当前信息与技术发展状态,21世纪的先进传感器必须具备小型化,智能化,多功能化和网络化等优良特征。 为了能够与信息时代信息量激增,要求捕获和处理信息的能力日益增强的技术发展趋 势保持一致,对于传感器性能指标(包括精确性,可靠性,灵敏性等)的要求越来越严格; 与此同时,传感器系统的操作友好性亦被提上了议事日程,因此还要求传感器必须配有标 准的输出模式;而传统的大体积弱功能传感器往往很难满足上述要求,所以它们已逐步被 各种不同类型的高性能微型传感器所取代;后者主要由硅材料构成,具有体积小,重量轻,反应快,灵敏度高以及成本低等优点。 目前,几乎所有的传感器都在由传统的结构化生产设计向基于计算机辅助设计(CAD) 的模拟式工程化设计转变,从而使设计者们能够在较短的时间内设计出低成本,高性能的 新型系统,这种设计手段的巨大转变在很大程度上推动着传感器系统以更快的速度向着能 够满足科技发展需求的微型化的方向发展。 智能化传感器(Smart Sensor)是20世纪80年代末出现的另外一种涉及多种学科的新 型传感器系统。此类传感器系统一经问世即刻受到科研界的普遍重视,尤其在探测器应用 领域,如分布式实时探测,网络探测和多信号探测方面一直颇受欢迎,产生的影响较大。,智能化传感器具有以下优点: (1)智能化传感器不但能够对信息进行处理,分析和调节,能够对所测的数值及其误 差进行补偿,而且还能够进行逻辑思考和结论判断,能够借助于一览表对非线性信号进行

先进传感器的应用与发展

先进传感器的应用与发展传感器(transducer/sensor)是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将检测感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。我国的国家标准对传感器的定义是“能感受规定的被测量件并按照一定的规律(数学函数法则)转换成可用信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成”,而在新韦伯斯特大辞典上的定义是“从一个系统接受功率,通常另一种形式将功率送到第二个系统中的器件”。 从这些定义上看,我们身边处处都有传感器的身影:楼道的声控灯,办公楼的自动门,手里用的触屏手机、相机,电子眼,红外线报警器,流量计,测速计,电子称,乃至一个小小的温度计,在某种意义上讲,也是一个简易的传感器。科技的发展,让传感器也有一个用简易到复杂的发展过程,到了现在,传感器在控制过程中的应用已经是相当的广泛,并且依旧有广阔的发展空间。 人们常将传感器称为人类五官的延长,因此传感器可以粗略的依靠视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉而分为五大类,下面就以这五大类传感器来谈谈现在的先进的传感器在过程控制工业与生活中的应用,以及这些传感器未来的发展趋势。 一、光敏传感器 光敏传感器类似于人类的视觉,可以依靠光线的颜色与亮度来进行系统的调节。其分类并不仅仅限于最简单的那些阻值随光线强弱变化的光敏电阻,光电管、光电倍增管、太阳能电池、红外线传感器、紫外线传感器、色彩传感器、图像传感器等等都属于光敏传感器的范畴。下面简单介绍几类与控制领域相关的传感器的应用。 红外线传感器:如上文所说的自动门,当传感器检测到高温(生命体)信号时,可以控制门的自动打开,等高温信号在一定距离外消失后,又可以把门关上,这类应用,属于在未来很有研究潜力的领域——智能家居的范围。而一些重要的场合应用的红外线报警器,可以有效的进行防盗。红外线成像仪的作用类似于图像传感器,但是主要检测的高温物体,并且可以利用红外线的穿透性来检测一些在障碍物外的高温物体,这是图像传感器所不能达到的。 光敏电阻:生活中比较常见的楼道电灯的声光控开关,这类开关可以保证在白天光线较强的情况下,电灯是不能被打开的。而到了夜晚或者光线不足的情况时。可以通过声音来打开电灯。这样可以有效的节省能源。现在的触屏手机中的某些产品也有一些光敏电阻,可以根据所处环境的光线强弱来自动调节手机屏幕的亮度,这种人性化的设计也得益于光敏电阻的应用。 图像传感器:这类传感器的应用更为广泛,照相机、摄像头,尤其是现在的

光电传感器在汽车上的应用及发展

传感器与检测技术论文 题目:光电传感器在汽车上的应用班级:2013级电子信息工程1班学号: :俊旭 指导老师:江华 2016.5.2

摘要 光电传感器是把被测量的变化转换成光信号的变化,然后,借助光电元件把光信号转换成电信号来实现控制。如光电开关、光感电阻、光感二极管、光电池、光纤等。光电式传感器在检测和控制领域中应用非常广泛,它是采用光电元件作为检测元件的传感器,具有反应快、精度高、非接触等优点,而且可测参数多,结构简单,形式灵活多样。本文列举了光电传感器技术在一些领域里的应用。并阐述了当前传感器技术的发展现状以及发展趋势。 关键词:光电传感器;汽车;应用;

目录 一、引言 二、光电传感器 2.1 光电传感器的概念 2.2 光电传感器的工作原理 2.3 光电传感器的分类 三、光电式传感器在汽车上的应用 3.1 光电式车高传感器 3.2 光电式转向传感器 3.3光电式光量传感器 3.4 光电式车速传感器 四、参考文献

一、引言 随着汽车电子技术的迅速发展及电控单元运用的普及,新型汽车为了提高动力性、经济性、安全性、舒适性以及减少排气污染,已广泛应用电子控制技术。从发动机的燃油喷射系统、点火装置、进气装置、废气排放、故障自诊断到底盘的传动系统、行驶系统、转向制动系统以及车身和辅助设备等普遍采用了电子控制技术。在汽车电子控制系统中,传感器担负着采集和传输功能,它是电子控制中非常重要的部件,其技术性能的好坏,直接影响汽车电子控制系统的工作情况。汽车传感器主要有温度传感器、压力传感器、空气流量传感器、位置与角度传感器、气体浓度传感器、速度与加速度传感器、爆燃与碰撞传感器等几十种。 本文主要讲述了传感器在汽车技术中的应用以及各种汽车传感器的工作原理和在汽车技术中的作用。其中转速传感器是检测发动机的转速、空气流量传感器检测发动机的进气量以更好的控制空燃比、节气门位置传感器是将节气门开度转换为电信号,通过ECU控制喷油量、进气温度传感器是检测发动机的进气温度,将进气温度转变为电压信号输入ECU作为喷油修正信号、氧传感器是根据化学平衡原理计算出对应的氧浓度,达到监测和控制炉燃烧空然比,保证产品质量及尾气排放达标的测量元件。

生物传感器的原理及应用

生物传感器的原理及应用 摘要: 随着信息技术与生物工程技术的发展,生物传感器得到了极为迅速的发展,当今各发达国家都把生物传感器列为21世纪的关键技术,给予高度的重视。生物传感器不仅广泛用于传统医学领域,推动医学发展,而且还在空间生命科学、食品工业、环境监测和军事等领域广泛应用。 关键词:生物传感器;原理;应用;发展 Abstract: As information technology and biological engineering technology, bio-sensors has been very rapid development,today's developed countries regard the biosensor technology as the key to the 21st century, given a high priority. Biosensors are widely used in traditional medicine not only to promote the development of medicine, but also in space life science, food industry, environmental monitoring and widely used in military and other fields. Keyword s: biosensor; principle; application; development

目录 一. 引言 (4) 二. 生物传感器的原理 (4) 三. 生物传感器的应用 (5) 3.1.生物传感器在医学领域的应用 (5) 3.1.1. 基于中医针灸针的传感针 (5) 3.1.2.生物芯片 (5) 3.1.3.生物传感器的临床应用 (5) 3.2.生物传感器在非传统医学领域的应用 (6) 3.2.1.在空间生命科学发展中的应用 (6) 3.2.2.在环境监测中的应用 (6) 3.2.3.在食品工程中的应用 (6) 3.2.4.在军事领域的应用 (6) 四. 生物传感器的未来 (7) 五. 结束语 (7) 六. 参考文献 (7)

当前传感器技术的应用与发展

当前传感器技术的应用与发展 【摘要】传感器技术是当前科技的现代信息技术前沿技术之一,传感器技术水平高低作为一个国家科技发展水平高低的重要标志。传感器产业技术含量高、经济效益好、渗透能力强、市场前景广等特点,本文对常见传感器技术进行了说明,展望了传感器技术未来发展趋势。 【关键词】传感器技术光纤红外 一、引言 传感器是对被测对象的某一信息具有响应与检出功能,按照一定规律转换成输出信号的装置。传感器是研究对象与测控系统的接口位置,一切科学研究和生产过程所要获取的信息都要通过它转换为容易传输和处理的电信号。传感器技术是当前前沿技术,同计算机技术和通信技术共同被称为信息技术的三大支柱,现代传感器技术具有巨大的应用空间,其具有巨大发展前景。 二、传感器概述 传感器是指将被测量转化为定量认识的信号的传感器,其感受被测量,并按规律转化为输出信号的装置。传感器由敏感元件、转换元件、测量电路和辅助电源四部分组成。传感器能感受到被测量的变化并将其不失真地转换成容易测量的量。被测量有一般有两种形式,一种是稳定的,称为静态信号。另一种是随着时间变化的,称为动态信号。传感器的基本特性用静态特性和动态特性来描述,衡量传感器的静态特性指标有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、分辨率和漂移等。影响传感器的动态特性主要是传感器的固有因素,如温度传感器的热惯性等,动态特性还与传感器输入量的变化形式有关[1]。

三、传感器技术历史 传感器技术是二十世纪中期出现的,随着各国机械工业、电子、计算机、自动化等相关信息化产业的迅猛发展,欧美西方国家传感器研发及其相关技术产业的发展处于领先地位。我国从二十世纪六十年代开始传感技术的研究与开发,当前在传感器研究开发、设计、制造、可靠性改进等方面具备了一定能力,现初步形成了传感器研究、开发、生产和应用的体系,并在数控机床攻关中取得了具有世界领先的成果。但国产传感器还不能完全适应我国经济与科技的迅速发展要求。 四、传感器技术的应用 (一)光纤测量技术。光纤测量技术的特点是分散测量的能力强。对测量值进行处理输出后,一根光纤整个长度可作为单独传感器,可提供优于点测量的断面测量。其灵敏度高、响应速度快、动态范围大、防电磁场干扰、超高压绝缘、无源性、防燃防爆、适于远距离遥测、多路系统无地回路串音干扰、体积小、机械强度大、可灵活柔性挠曲、材料资源丰富、成本低等优点。光纤可实现的传感信息量很广。例如光导纤维本身就对压力和应变力极为敏感,光纤可同时作为压力、温度和应力传感器而使用。发达国家已将光纤用于测量磁、声、力、温度、位移、旋转、加速度、液位、扭矩、应变、电流、电压、传象和某些化学量等。光纤分布式温度传感器最大优点之一,是能经济地实现对大量地点的温度监视。国外正逐渐将它用于对电站关键部件的温度监视。例如DTS用光电元件测量出沿光纤整段长度的温度信号值,并实现连续刷新。人员可在控制室内通过屏幕观察温度变化情况,并可在设备温度恶化时作出相应操作。DTS有抗电磁干扰的能力,特别适合于在电磁或射频干扰的恶劣环境中使用。(二)红外测量技术。利用红外热效应及穿透力而开发的热图像红外传感器,用于检查金属、非金属等热处理和加工工序,监视轴承发热情况并对其进行热分析,对重要设备如发电机、汽轮机等进行非破坏性检查等。例如红外摄像机、红外辐射测温计、红外辐射热成像仪及其

新型传感器的应用及发展方向

新型传感器的应用及发展方向 传感器技术是实现测试和自动控制的重要环节。它的主要特征是能准确地传递和检测出某一形态的信息,并将它转换成另一形态的信息。随着科学技术的迅猛发展,其越来越广泛的应用于科学技术的各个领域。传感器是一种检测装置,是实现自动检测和自动控制的首要环节。它能感受到被测量的信息,将检测感受到的信息,并按照一定的规律转换成可用输出信号,来满足信息的传输、处理、存储、显示、记录以及控制等的要求。在机电一体化的系统中,传感器处系统之首,是机电一体化系统达到高水平的有效保证。随着人类探知领域的不断深入,各种信息的传递速度将越来越快, 处理信息的能力也将越来越强,因此,就要求相对应的信息采集传感技术也要跟上发展的步伐,这也就决定了传感器将越来越被广泛运用、无处不在。 一、差压式流量传感器 1、介绍 差压式流量传感器又称节流式流量传感器,它是利用管路内的节流装置,将管道中流体的瞬时流量转换成节流装置前后的压力差的原理来实现的。压式流量传感器发展较早,技术成熟而较完善,而且结构简单,对流体的种类、温度、压力限制较少, 因而应用广泛。 差压式流量传感器流量测量系统主要由节流装置和差压计(或差压变送器)组成。节流装置的作用是把被测流体的流量转换成压差信号,差压计则对压差信号进行测量并显示测量值,差压变送器能把差压信号转换为与流量对应的标准电信号或气信号,以供显示、记录或控制。 1.1、工作原理 356 42 1q p 2p 3 p 1—节流装置;2—压力信号管路;3—差压变送器;4—电流信号传输线;5— 开方器;6—显示仪表节流装置 差压流量变送器

充满管道的流体,当它流经管道内的节流件时,如上图所示,流速将在节流件处形成局部收缩,因而流速增加,静压力降低,于是在节流件前后便产生了压差。流体流量愈大,产生的压差愈大,这样可依据压差来衡量流量的大小。这种测量方法是以流动连续性方程(质量守恒定律)和伯努利方程(能量守恒定律)为基础的。压差的大小不仅与流量还与其他许多因素有关,例如当节流装置形式或管道内流体的物理性质(密度、粘度)不同时,在同样大小的流量下产生的压差也是不同的。 二、电磁流量传感器 1、介绍 电磁流量传感器是由电磁流量计和电磁流量转换器组成,用于测量导电液体与浆液的瞬时流量与体积流量。电磁流量传感器在结构上可分为分体式和一体式两种,分体式电磁流量传感器的传感器与转换器为各自独立结构,传感器装在管道上,转换器可安装在离传感器200m 以内的场所。那么它的工作原理是基于法拉第电磁感应定律,即导电液体在磁场中作切割磁力线运动时,导体中产生感应电压,其感应电压为:U=DBvK 式中:K=仪表常数B=磁感应强度D=测量管的内直径v=测量管截面内的平均流速测量流量时,流体流过垂直于流动方向的磁场,导电性液体的流动感应出一个与平均流速成正比的电压,因此要求被测的流动液体具有最低限度的电导率。电磁流量传感器是根据法拉弟电磁感应定律来测量导电性液体的流量的。是基于垂直于磁场运动的导体会在导体上感应出与导体垂直、并与流体速度成线性比例关系电压的原理构成的。电磁流量传感器适用于对导电液体的平均流速(m/s )进行测量。如测量血液的平均流速。 1.1、工作原理 S N E x B 电磁流量传感器原理

生物传感器原理及应用

Chapter 1生物传感器 (Biosensors) ? 1.1 Generalization(概述)? 1.2 Principle (基本原理)? 1.3 Classification(分类)? 1.4 Application(应用)

1.2 生物传感器工作原理 被测对象生物敏 感膜 (分子 识别感 受器) 电 信 号 换 能 器 物理、化学反应 化学物质 力 热 光 声 . . . 图16-1 生物传感器原理图

BIOSENSORS 1.2 生物传感器原理 无论是基于电化学、光学、热学或压电 晶体等不同类型的生物传感器,其探头均由 两个主要部分组成,一是感应器,它是由对 被测定的物质(底物)具有高选择性分子识 别功能的膜构成。二是转换器,它能把膜上 进行的生化反应中消耗或生成的化学物质, 或产生的光、热等转变成电信号,最后把所 得的电信号经过电子技术的处理后,在仪器 上显示或记录下来。

换能器(T r a n s d u c e r )感受器(R e c e p t o r )= 分析物(Analyte ) 溶液(Solution )选择性膜(Thin selective membrane ) 识别元件(Recognition )生物传感器工作机理 测量信号(Measurable Signal ) BIOSENSORS

(1)将化学变化转变成电信号 酶传感器为例,酶催化特定底物发生化学反应,从而使特定生成物的量有所增减。用能把这类物质的量的改变转换为电信号的装置和固定化酶耦合,即组成酶传感器.常用转换装置有氧电极、过氧化氢。

电化学传感器的应用及发展前景

苏州大学研究生考试答卷封面 考试科目:仪器分析考试得分:________________院别:材料与化学化工学部专业:分析化学 学生姓名:饶海英学号: 033 授课教师: 考试日期: 2012 年 1 月 10 日

电化学传感器的应用研究 摘要:随着电分析技术的发展,电化学传感技术越来越成为生命科学、临床诊断和药学研究的重要手段之一。本文主要介绍了电化学发光免疫传感器,电化学DNA 传感器、电化学氧传感器、纳米材料电化学传感器的基本概念、原理,以及这些传感器在各领域的应用。 关键词:电化学传感器免疫传感器传感器 电化学传感技术的核心是传感器。传感器能感受(或响应)规定的被测量并按照一定规律转换成可用信号输出的器件或装置。传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件和产生可用信号输出的转换元件以及相应的电子线路所组成,是将一种信息能转换成可测量信号(一般指电学信号)的器件。传感器可分为物理传感器、化学传感器和生物传感器三大类。本文以化学传感器尤其是电化学传感器进行研究。 电致化学发光(Electrogenerated chemiluminescence),也称电化学发光(Electrochemiluminescence),简称ECL,是通过电极对含有化学发光物质的体系施加一定的电压或通过一定的电流,电极氧化还原产物之间或电极氧化还原产物与体系其它共存物质之间发生化学反应并生成某种不稳定的中间态物质,该物质分解而产生的化学发光现象。电致化学发光技术是电化学与化学发光相结合的检测技术,该技术既集成了发光与电化学分析技术的优点,又具有二者结合产生的可控性、选择性、重现性好、灵敏度高、检测限低及动力学响应范围宽等新优势[ 1~3 ]。 电化学传感器可分为以下几个类型。①吸附型:通过吸附方式将修饰物质结合在电极表面得到的修饰电极为吸附型化学修饰电极。可以制备单分子层和多分子层。根据吸附作用力的不同,又可分为平衡吸附型、静电吸附型、LB膜型、SA 膜型、涂层型。②共价键合型:在电极的表面通过键合反应把预定功能团接在电极表面而得到的化学修饰电极为共价型化学修饰电极。常用基体电极有碳电极、玻碳电极、金属和金属氧化物电极。③聚合物型:利用聚合反应在电极表面形成修饰膜的电极。制备方式有氧化还原沉积、有机硅烷缩合、等离子聚合、电化学聚合等。④其他类型:无机物修饰电极,如普鲁士蓝修饰电极、粘土修饰电极、

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