下载文档原格式
压力传感器和光电门的工作原理
压力传感器和光电门是现代工业中常用的传感器类型，具有广泛的应用。
它们能够感知物体的压力或者物体通过光线的情况，进而将这些信息转换成电信号，从而实现自动化控制。
压力传感器的工作原理是基于压阻效应。
当物体施加在传感器上的压力改变时，传感器内部的电阻也会随之发生变化。
传感器将电阻变化转换成电信号，再通过放大、滤波等处理，将其转化成可供系统分析处理的数字量。
压力传感器通常应用于测量液体或气体的压力，并且依据不同的原理、结构和应用场景，可分为压阻式、压电式、电容式、谐振式等多种类型。
光电门的工作原理是基于红外线遮断原理。
当物体通过光电门时，会打断两个发射和接收光线的器件之间的光路，从而使接收器接收到的信号发生变化，这个变化就可以被转换成数字信号。
光电门广泛应用于物料传输、流水线控制、自动售货机、门禁系统等自动化领域，可以实现快速、准确的控制和检测。
同时，光电门也分为多种类型，如反射式、穿越式、分光式等，以适应不同应用场景的需求。
总之，压力传感器和光电门都具有广泛的应用前景，在工业自动化、智能家居、安防等领域中都有着不可替代的作用。
- 1 -。
压力传感器原理内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商,超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展。
一．压力传感器原理一些常用传感器原理及其应用：1、应变片压力传感器原理与应用力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等。
但应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。
下面我们主要介绍这类传感器。
在了解压阻式力传感器时，我们首先认识一下电阻应变片这种元件。
电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件.它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。
电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。
金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种.通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化.这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小,一般这种应变片都组成应变电桥,并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是A/D转换和CPU)显示或执行机构。
金属电阻应变片的内部结构1、应变片压力传感器原理如图1所示，是电阻应变片的结构示意图，它由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。
根据不同的用途，电阻应变片的阻值可以由设计者设计，但电阻的取值范围应注意：阻值太小，所需的驱动电流太大，同时应变片的发热致使本身的温度过高，不同的环境中使用，使应变片的阻值变化太大，输出零点漂移明显，调零电路过于复杂。
而电阻太大，阻抗太高，抗外界的电磁干扰能力较差.一般均为几十欧至几十千欧左右。
mems压力传感器分类一、基于工作原理的分类1. 电阻式mems压力传感器：这种传感器利用电阻的变化来测量压力的变化。
当压力作用于传感器时，电阻发生变化，通过测量电阻值的变化来确定压力的大小。
2. 电容式mems压力传感器：这种传感器利用电容的变化来测量压力的变化。
当压力作用于传感器时，电容发生变化，通过测量电容值的变化来确定压力的大小。
3. 压阻式mems压力传感器：这种传感器利用压阻的变化来测量压力的变化。
当压力作用于传感器时，压阻发生变化，通过测量压阻值的变化来确定压力的大小。
4. 表面声波式mems压力传感器：这种传感器利用表面声波的变化来测量压力的变化。
当压力作用于传感器时，表面声波的传播速度发生变化，通过测量声波传播时间的变化来确定压力的大小。
二、基于结构的分类1. 膜片式mems压力传感器：这种传感器的结构中包含一个薄膜片，当压力作用于膜片时，膜片发生变形，通过测量膜片变形的程度来确定压力的大小。
2. 压阻式mems压力传感器：这种传感器的结构中包含一个压阻器件，当压力作用于压阻器件时，压阻器件发生变化，通过测量压阻器件变化的程度来确定压力的大小。
3. 压电式mems压力传感器：这种传感器的结构中包含一个压电材料，当压力作用于压电材料时，压电材料发生电荷分布变化，通过测量电荷分布变化的程度来确定压力的大小。
三、基于应用领域的分类1. 工业mems压力传感器：这种传感器广泛应用于工业领域，用于测量工业过程中的压力变化，如管道压力、储罐压力等。
2. 汽车mems压力传感器：这种传感器广泛应用于汽车领域，用于测量汽车发动机中的气缸压力、轮胎气压等。
3. 医疗mems压力传感器：这种传感器广泛应用于医疗领域，用于测量血压、呼吸压力等生理参数。
4. 环境mems压力传感器：这种传感器广泛应用于环境监测领域，用于测量大气压力、海洋深度等环境参数。
以上是对mems压力传感器的分类介绍，通过对不同分类的传感器的介绍，我们可以更好地了解mems压力传感器的工作原理和应用领域，为相关领域的应用和研究提供参考和指导。
溅射薄膜压力传感器原理引言：在现代工业生产和科学研究中，压力传感器是一种常见且重要的测量设备。
溅射薄膜压力传感器作为一种常用的压力测量技术，广泛应用于各个领域，如航空航天、汽车工业、医疗器械等。
本文将对溅射薄膜压力传感器的原理进行详细阐述。
一、溅射薄膜压力传感器的基本原理溅射薄膜压力传感器是一种利用溅射技术制备的压力敏感元件来测量压力变化的传感器。
其基本原理是利用溅射技术在传感器的薄膜表面形成一层薄膜材料，当外界施加压力时，薄膜发生形变，从而改变电阻、电容或电感等电学特性，进而将压力转化为电信号输出。
二、溅射薄膜压力传感器的工作原理溅射薄膜压力传感器主要由溅射薄膜、支撑结构和电路部分组成。
当外界施加压力时，溅射薄膜会发生微小的形变，进而改变了薄膜的电学特性。
该电学特性可以通过电路部分的测量，将压力转化为与之对应的电信号输出。
三、溅射薄膜压力传感器的制备过程溅射薄膜压力传感器的制备主要包括溅射薄膜的制备和传感器的组装两个步骤。
在溅射薄膜的制备过程中，首先选择合适的薄膜材料，如金属或氧化物，然后将薄膜材料放置在真空腔中，通过溅射技术将薄膜材料沉积在基底上。
在传感器的组装过程中，将制备好的薄膜与支撑结构和电路部分进行组装，形成完整的压力传感器。
四、溅射薄膜压力传感器的特点1. 高灵敏度：溅射薄膜压力传感器采用了高性能薄膜材料，具有较高的灵敏度，可以精确地测量微小的压力变化。
2. 宽压力范围：溅射薄膜压力传感器可以根据实际需求选择不同的薄膜材料和结构设计，以适应不同的压力范围，从几帕到几千帕不等。
3. 快速响应：溅射薄膜压力传感器具有快速响应的特点，可以实时监测压力变化。
4. 高稳定性：溅射薄膜压力传感器采用了高质量的薄膜材料和稳定的制备工艺，具有较高的稳定性和长寿命。
5. 抗污染性强：溅射薄膜压力传感器的薄膜表面经过特殊处理，具有一定的抗污染性能，可以在恶劣的环境下正常工作。
五、溅射薄膜压力传感器的应用领域溅射薄膜压力传感器广泛应用于航空航天、汽车工业、医疗器械等领域。
1.3传感器的分类往往同一种被测量可以用不同的传感器类型来测量，如压力可用电容式、电阻式、光纤式等传感器来进行测量；而同一原理的传感器又可测量多种物理量，如电阻式传感器可以测量位移、温度、压力及加速度等。
因此，传感器有许多种分类方法，常用的分类方法如下。
1.3.1 按被测物理量分类按被测物理量分类的方法是根据被测物理量的性质进行分类的。
按被测物理量分类的传感器有加速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器、位移传感器、流量传感器、液位传感器、力传感器及转矩传感器等。
这种分类方法把种类繁多的被测物理量分为基本被测物理量和派生被测物理量两类。
例如，可将力视为基本被测物理量，从力可派生出压力、重量、应力和力矩等派生被测物理量。
当需要测量这些被测物理量时，只要采用力传感器就可以了。
常见的非电基本被测量和派生被测量如表1-1所示。
这种分类方法的优点是比较明确地表达了传感器的用途，便于使用者根据其用途选用。
其缺点是没有区分每种传感器在转换机理上的共性和差异，不便于使用者掌握其基本原理及分析方法。
表1-1基本被测量和派生被测量基本被测物理量派生被测物理量位移线位移长度、厚度、应变、振动、磨损、平面度角位移旋转角、偏转角、角振动速度线速度速度、振动、流量、动量角速度转速、角振动加速度线加速度振动、冲击、质量角加速度角振动、转矩、转动惯量力压力重量、应力、力矩时间频率周期、计数、统计分布温度热容、气体速度、涡流光光通量与密度、光谱分布湿度水气、水分、露点1.3.2 按传感器工作原理分类按传感器工作原理的分类方法是将物理、化学、生物等学科的原理、规律和效应作为分类的依据。
这种分类法的优点是对传感器的工作原理表达比较清楚，而且类别少，有利于传感器专业工作者对传感器进行深入研究分析。
其缺点是不便于使用者根据用途选用。
1.电学式传感器电学式传感器是应用范围较广的一种传感器，常用的有电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、磁电式传感器及电涡流式传感器等。
第一章微机电系统（MEMS）概论掌握MEMS的基本概念、尺度范围；w1-1 试给出微机电系统的定义。
微机电系统，是在微电子技术基础上结合精密机械技术发展起来的一个新的科学技术领域。
一般来说，MEMS是指可以采用微电子批量加工工艺制造的，集微型机械元件和微电子于一体的微型器件、微型系统。
从广义上讲，MEMS是指集微型传感器、微型执行器、信号处理和控制电路、接口电路、通信系统以及电源于一体的集成微器件、微系统。
典型MEMS器件的长度尺寸约在1um~1mm。
了解MEMS技术的发展过程掌握MEMS与微电子技术的对比特征；1.微型化Miniaturization 。
微米量级空间里实现机电功能，典型MEMS器件的长度尺寸约在1um~1mm。
2.集成化Microeletronics Integration ，从而提高功能密度。
3.规模化Mass Fabrication with Precision。
采用微加工，形成类似IC的高精度批量制造、低成本、低消耗特征MEMS的加工与一般传统加工方法的对比特征。
w1-4 微型机件的加工与一般传统加工方法的区别在哪里？1.两者设计与制作方法不同。
2.控制方法和工作方式不同。
3.与环境的关系不同。
4.不能忽略尺度效应。
理解MEMS微尺度效应的概念。
w1-5 尺度效应的概念。
传统机械材料是经过熔炼、压延、切削加工成形，微机械结构的加工使其物理性能与整体材料不同，其性能随构件结构和制造工艺参数变化很大。
尺寸微小化对材料的力学性能和系统的物理特性产生很大影响第二章MEMS材料掌握微机电系统主要材料——硅的晶体结构；二氧化硅、氮化硅、碳化硅基本物理性能、用途和制备方法晶体结构:硅属于立方晶体结构SiO2：1 作为选择性掺杂的掩模：SiO2膜能阻挡杂质(例如硼、磷、砷等)向半导体中扩散的能力。
2 作为隔离层：器件与器件之间的隔离可以有PN结隔离和SiO2介质隔离。
SiO2介质隔离比PN结隔离的效果好，它采用一个厚的场氧化层来完成。
压力传感器原理及应用压力传感器是压力检测系统中的重要组成部分,由各种压力敏感元件将被测压力信号转换成容易测量的电信号作输出,给显示仪表显示压力值,或供控制和报警使用。
压力传感器的种类繁多，如压阻式压力传感器、应变式压力传感器、压电式压力传感器、电容式压力传感器、压磁式压力传感器、谐振式压力传感器及差动变压器式压力传感器，光纤压力传感器等。
一、压阻式压力传感器固体受力后电阻率发生变化的现象称为压阻效应。
压阻式压力传感器是基于半导体材料(单晶硅)的压阻效应原理制成的传感器，就是利用集成电路工艺直接在硅平膜片上按一定晶向制成扩散压敏电阻，当硅膜片受压时，膜片的变形将使扩散电阻的阻值发生变化。
压阻式具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。
1、压阻式压力传感器基本介绍压阻式传感器有两种类型：一种是利用半导体材料的体电阻做成粘贴式应变片，称为半导体应变片，因此应变片制成的传感器称为半导体应变式传感器，另一种是在半导体材料的基片上用集成电路工艺制成的扩散电阻，以此扩散电阻的传感器称为扩散型压阻传感器。
半导体应变式传感器半导体应变式传感器的结构形式基本上与电阻应变片传感器相同，也是由弹性敏感元件等三部分组成，所不同的是应变片的敏感栅是用半导体材料制成。
半导体应变片与金属应变片相比，最突出的优点是它的体积小而灵敏高。
它的灵敏系数比后者要大几十倍甚至上百倍，输出信号有时不必放大即可直接进行测量记录。
此外，半导体应变片横向效应非常小，蠕变和滞后也小，频率响应范围亦很宽，从静态应变至高频动态应变都能测量。
由于半导体集成化制造工艺的发展，用此技术与半导体应变片相结合，可以直接制成各种小型和超小型半导体应变式传感器，使测量系统大为简化。
但是半导体应变片也存在着很大的缺点，它的电阻温度系统要比金属电阻变化大一个数量级，灵敏系数随温度变化较大它的应变—电阻特性曲线性较大，它的电阻值和灵敏系数分散性较大，不利于选配组合电桥等等。
传感器的原理
传感器是一种能够感知、检测并转换物理量或化学量等非电能量为电能量的装置或设备。
它们广泛应用于各个领域，如环境监测、工业自动化、医疗仪器等。
传感器的基本原理是基于一些物理效应或现象，通过感知目标物理量的变化，并将其转化为与之相对应的电信号输出。
光传感器的原理是基于光电效应，当光照射到光电器件上时，光子被光电器件吸收，激发出光电子，从而产生电流或电压输出。
利用这个原理，光传感器可以感知光照的强度、颜色等。
温度传感器的原理是基于热敏效应，即物体的温度变化会引起电阻值的变化。
温度传感器通常采用热敏电阻或热敏电偶作为感温元件，当温度发生变化时，感温元件的电阻值会相应改变，从而输出与温度相关的电信号。
压力传感器的原理主要有电阻式、电容式和谐振式等。
电阻式压力传感器利用金属薄膜受力变形引起电阻的变化，从而测量压力大小；电容式压力传感器则利用机械结构的变化造成电容值的改变，通过测量电容变化来判断压力的大小。
除了以上几种常见的传感器，还有许多其他类型的传感器，如湿度传感器、气体传感器、加速度传感器等。
它们的工作原理各不相同，但都是基于物理效应或现象，将被测量的非电能量转换为电信号输出。
这些传感器的应用，不仅在工业领域具有
重要作用，也广泛应用于日常生活中，提高了生产效率和生活质量。
压力传感器是压力检测系统中的重要组成部分,由各种压力敏感元件将被测压力信号转换成容易测量的电信号作输出,给显示仪表显示压力值,或供控制和报警使用。
压力传感器的种类繁多，如压阻式压力传感器、应变式压力传感器、压电式压力传感器、电容式压力传感器、压磁式压力传感器、谐振式压力传感器及差动变压器式压力传感器，光纤压力传感器等。
一、压阻式压力传感器固体受力后电阻率发生变化的现象称为压阻效应。
压阻式压力传感器是基于半导体材料(单晶硅)的压阻效应原理制成的传感器，就是利用集成电路工艺直接在硅平膜片上按一定晶向制成扩散压敏电阻，当硅膜片受压时，膜片的变形将使扩散电阻的阻值发生变化。
压阻式具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。
1、压阻式压力传感器基本介绍压阻式传感器有两种类型：一种是利用半导体材料的体电阻做成粘贴式应变片，称为半导体应变片，因此应变片制成的传感器称为半导体应变式传感器，另一种是在半导体材料的基片上用集成电路工艺制成的扩散电阻，以此扩散电阻的传感器称为扩散型压阻传感器。
半导体应变式传感器半导体应变式传感器的结构形式基本上与电阻应变片传感器相同，也是由弹性敏感元件等三部分组成，所不同的是应变片的敏感栅是用半导体材料制成。
半导体应变片与金属应变片相比，最突出的优点是它的体积小而灵敏高。
它的灵敏系数比后者要大几十倍甚至上百倍，输出信号有时不必放大即可直接进行测量记录。
此外，半导体应变片横向效应非常小，蠕变和滞后也小，频率响应范围亦很宽，从静态应变至高频动态应变都能测量。
由于半导体集成化制造工艺的发展，用此技术与半导体应变片相结合，可以直接制成各种小型和超小型半导体应变式传感器，使测量系统大为简化。
但是半导体应变片也存在着很大的缺点，它的电阻温度系统要比金属电阻变化大一个数量级，灵敏系数随温度变化较大它的应变—电阻特性曲线性较大，它的电阻值和灵敏系数分散性较大，不利于选配组合电桥等等。
扩散型压阻式传感器扩散型压阻传感器的基片是半导体单晶硅。
