传感器的相关知识
来源：鑫工海国际贸易发布时间：2018-07-14浏览次数：351次

我国产热敏电阻是按部颁标准SJ1155-82来制定型号，由四部分组成。 部分：主称，用字母'M’表示 元件。 部分：类别，用字母‘Z’表示正温度系数热敏电阻器，或者用字母‘F’表示负温度系数热敏电阻器。 第三部分：用途或特征，用一位数字（0-9）表示。一般数字‘1’表示普通用途，‘2’表示稳压用途（负温度系数热敏电阻器），‘3’表示微波测量用途（负温度系数热敏电阻器），‘4’表示旁热式（负温度系数热敏电阻器），‘5’表示测温用途，‘6’表示控温用途，‘7’表示消磁用途（正温度系数热敏电阻器），‘8’表示线性型（负温度系数热敏电阻器），‘9’表示恒温型（正温度系数热敏电阻器），‘0’表示特殊型（负温度系数热敏电阻器） 第四部分：序号，也由数字表示，代表规格、性能。 往往厂家出于区别本系列产品的特殊需要，在序号后加‘派生序号',由字母、数字和'-’号组合而成。 例： M Z 1 1 序号 普通用途 正温度系数热敏电阻器 元件 3、热敏电阻器的主要参数 各种热敏电阻器的工作条件一定要在其出厂参数允许范围之内。热敏电阻的主要参数有十余项：标称电阻值、使用环境温度（工作温度）、测量功率、额定功率、标称电压（工作电压）、工作电流、温度系数、材料常数、时间常数等。其中标称电阻值是在25℃零功率时的电阻值，实际上总有一定误差，应在±10之内。普通热敏电阻的工作温度范围较大，可根据需要从-55℃到+315℃选择，值得注意的是，不同型号热敏电阻的工作温度差异很大，如MF11片状负温度系数热敏电阻器为+125℃，而MF53-1仅为+70℃，学生实验时应注意（一般不要超过50℃）。 4、实验用热敏电阻选择 普通用途负温度系数热敏电阻器，因它随温度变化一般比正温度系数热敏电阻器易观察，电阻值连续下降明显。若选正温度系数热敏电阻器，实验温度应在该元件居里点温度附近。 例MF11普通负温度系数热敏电阻器参数 主要技术参数名称 参数值 MF11热敏电阻符号外形图 标称阻值（kΩ） 10~15 片状外形 符号 额定功率 （W） 0.25 材料常数B范围（k） 1980~3630 温度系数（10-2/℃） -（2.23~4.09） 耗散系数（mW/℃） ≥5 时间常数（s） ≤30 工作温度（℃） 125 粗测热敏电阻的值，宜选用量程适中且通过热敏电阻测量电流较小万用表。若热敏电阻10kΩ左右，可以选用MF10型万用表，将其挡位开关拨到欧姆挡R×100,用鳄鱼夹代替表笔分别夹住热敏电阻的两引脚。在环境温度明显低于体温时，读数10.2k ,用手捏住热敏电阻，可看到表针指示的阻值逐渐减小；松开手后，阻值加大，逐渐复原。这样的热敏电阻可以选用（工作温度100℃左右）。 新教材热敏特性实验如图： 应将热敏电阻封装后再放入水中。的封装是用长电工朔料套管，也可密封于类似的圆珠笔杆内。 下面是实测的一组数据。 编号 温度（℃） 电阻值（k） 1 15 14 R=R0expB（T-1-T0-1）T0=25+273KB:材料及结构常数（B是温度的函数）R0:标准温度T0时阻值 2 20 11 3 25 9.9 4 30 9.2 5 35 8.5 6 40 7.8 几种实用测温传感器 a空调内专用温控传感器：热敏元件封在铜金属官中。 b 气温测量传感器 二、光传感器及元件 光传感器主要由元件组成。目前元件发展迅速、品种繁多、应用。市场的有电阻器、光电二极管、光电三极管、光电耦合器和光电池等。 1、电阻器 电阻器由能透光的半导体光电晶体构成 ,因半导体光电晶体成分不同，又分为可见光电阻（硫化镉晶体）、红外光电阻（砷化镓晶体）、和紫外光电阻（硫化锌晶体）。当波长的光照半导体光电晶体表面，晶体内载流子增加，使其电导率增加（即电阻减小）。 电阻的主要参数： 光电流 、亮阻：在一定外加电压下，当有光（100lx照度）照射时，流过电阻的电流称光电流；外加电压与该电流之比为亮阻，一般几kΩ~几十kΩ。 暗电流、暗阻：在一定外加电压下，当无光（ 0 lx照度）照射时，流过电阻的电流称暗电流；外加电压与该电流之比为暗阻，一般几百kΩ~几千kΩ以上。 工作电压：一般几十伏至上百伏。 环境温度：一般-25℃至 +55℃，有的型号可以-40℃至+70℃。 额定功率（功耗）：电阻的亮电流与外电压乘积；可有5mW至300mW多种规格选择。 电阻的主要参数还有响应时间、灵敏度、光谱响应、光照特性、温度系数、伏安特性等。 值得注意的是，光照特性（随光照强度变化的特性）、温度系数（随温度变化的特性）、伏安特性不是线性的，如以CdS（硫化镉）电阻的光阻有时随温度的增加而增大，有时随温度的增加又变小。 硫化镉电阻器的参数： 型号规格 MG41-22 MG42-16 MG44-02 MG45-52 环境温度（℃） -40~+60 -25~+55 -40~+70 -40~+70 额定功率（mW） 20 10 5 200 亮阻，100lx（kΩ） ≤2 ≤50 ≤2 ≤2 暗阻， 0lx（MΩ） ≥1 ≥10 ≥0.2 ≥1 响应时间 （ms） ≤20 ≤20 ≤20 ≤20 工作电压（v） 100 50 20 250 2、光电二极管 和普通二极管相比，除它的管芯也是一个PN结、具有单向导电性能外，均差异很大。首先管芯内的PN结结深比较浅（小于1微米），以提高光电转换能力；N结面积比较大，电极面积则很小，以有利于面多收集光线；第三光电二极管在外观上都有一个用玻璃透镜密封、能汇聚光线于面的“窗口”;所以光电二极管的灵敏度和响应时间远远优于电阻。 常见的几种光电二极管及符号如下： 2DU有前极、后极、环极三个极。其中环极是为了减小光电二极管的暗电流和增加工作稳定性而设计增加的，应用时需要接电源正极。光电二极管的主要参数有：工作电压（10~50V），暗电流（≤0.05~1微安），光电流（>6~80微安），光电灵敏度、响应时间（几十ns~几十μs）、结电容和正向压降等。 光电二极管的优点是线性好，响应速度快，对宽范围波长的光具有较高的灵敏度，噪声低；缺点是单独使用输出电流（或电压）很小，需要加放大电路。适用于通讯及光电控制等电路。 光电二极管的检测可用万用表R×1K挡，避光测正向电阻应10KΩ~200 KΩ，反向应∞，去掉遮光物后向右偏转角越大，灵敏度越高。 光电三极管可以视为一个光电二极管和一个三极管的组合元件，由于具有放大功能，所以其暗电流、光电流和光电灵敏度比光电二极管要高得多，但结构原因使结电容加大，响应特性变坏。应用于低频的光电控制电路。 常见的光电三极管形状及符号如下： 半导体光电器件还有MOS结构，如扫描仪、摄象头中常用的CCD（电荷耦合器件）就是集成的光电二极管或MOS结构的阵列。 三、气敏传感器及气敏元件 教材仅要求简单的热敏电阻和电阻特性实验。由于气体与人类的日常生活密切相关，对气体的检测已经是保护和居住环境不可缺少手段，气敏传感器发挥着重要的作用。例如生活环境中的一氧化碳浓度达0.8~1.15 ml/L时，就会出现呼吸急促，脉搏，甚至晕厥等状态，达1.84ml/L时则有在几分钟内死亡的危险，因此对一氧化碳检测快而准。利用SnO2金属氧化物半导体气敏材料，通过颗粒超微细化和掺杂工艺制备SnO2颗粒，并以此为基体掺杂一定催化剂，经适当烧结工艺进行表面修饰，制成旁热式烧结型CO元件，能够探测0.0050.5范围的CO气体。还有许多易爆可燃气体、酒精气体、汽车尾气等有毒气体的进行探测的传感器。常用的主要有接触燃烧式气体传感器、电化学气敏传感器和半导体气敏传感器等。接触燃烧式气体传感器的检测元件一般为铂金属丝（也可表面涂铂、钯等稀有金属催化层），使用时对铂丝通以电流，保持300℃~400℃的高温，此时若与可燃性气体接触，可燃性气体就会在稀有金属催化层上燃烧，因此铂丝的温度会上升，铂丝的电阻值也上升；通过测量铂丝的电阻值变化的大小，就知道可燃性气体的浓度。电化学气敏传感器一般利用液体（或固体、凝胶等）电解质，其输出形式可以是气体直接氧化或还原产生的电流，也可以是离子作用于离子电极产生的电动势。半导体气敏传感器具有灵敏度高、响应快、稳定性好、使用简单的特点，应用；下面绍半导体气敏传感器及其气敏元件。 半导体气敏元件有N型和P型之分。N型在检测时阻值随气体浓度的增大而减小；P型阻值随气体浓度的增大而增大。象SnO2金属氧化物半导体气敏材料，属于N型半导体，在200~300℃温度它吸附空气中的氧，形成氧的负离子吸附，使半导体中的电子密度减少，从而使其电阻值增加。当遇到有能供给电子的可燃气体（如CO等）时，原来吸附的氧脱附，而由可燃气体以正离子状态吸附在金属氧化物半导体表面；氧脱附放出电子，可燃体以正离子状态吸附也要放出电子，从而使氧化物半导体导带电子密度增加，电阻值下降。可燃性气体不存在了，金属氧化物半导体又会自动恢复氧的负离子吸附，使电阻值升高到初始状态。这就是半导体气敏元件检测可燃气体的基本原理。 目前国产的气敏元件有2种。一种是直热式，加热丝和测量电极一同烧结在金属氧化物半导体管芯内；旁热式气敏元件以陶瓷管为基底，管内穿加热丝，管外侧有两个测量极，测量极之间为金属氧化物气敏材料，经高温烧结而成。 气敏元件的参数主要有加热电压、电流，测量回路电压，灵敏度，响应时间，恢复时间，标定气体（0.丁烷气体）中电压，负载电阻值等。QM-N5型气敏元件适用于气、煤气、氢气、烷类气体、烯类气体、汽油、煤油、乙炔、氨气、烟雾等的检测，属于N型半导体元件。灵敏度较高，稳定性较好，响应和恢复时间短，市场上应用。QM-N5气敏元件参数如下：标定气体（0.1丁烷气体，工作条件）中电压≥2V,响应时间≤10S,恢复时间≤30S,作条件加热电压5V、测量回路电压10V、负载电阻RL为2K,允许工作条件加热电压4.5~5.5V、测量回路电压5~15V、负载电阻0.5~2.2K.下图为气敏元件的简单测试电路（组成传感器），电压表指针变化越大，灵敏度越高；只要加一简单电路可实现。常见的气敏元件还有MQ-31（专用于检测CO），QM-J1酒敏元件等。 四、力敏传感器和力敏元件 力敏传感器的种类甚多，传统的测量方法是利用弹性材料的形变和位移来表示。随着微电子技术的发展，利用半导体材料的压阻效应（即对其某一方向施加压力，其电阻率就发生变化）和良好的弹性，已经研制出体积小、重量轻、灵敏度高的力敏传感器，用于压力、加速度等物理力学量的测量。 鑫工海国际贸易做为一家仪器仪表供应商，自身在德国汉诺威设有采购，针对进口备品特别是欧美产品有着独到的理解和优势，经过几年的技术及人员累积，目前鑫工海国际贸易可以针对产品提供完善的备件，针对产品系列问题可以提供一条龙服务，大大缩短了客户维修等待的时间，欢迎广大用户前来咨询交流。咨询电话：4008-168-096