電阻傳感器可以測(cè)量力、壓力、位移、應(yīng)變、加速度和溫度等非電量參數(shù)。電阻式傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，靈敏度較高，有的還可用于動(dòng)態(tài)測(cè)量。

     ② 常見(jiàn)應(yīng)變片材料

材料名稱	成分		靈敏度	電阻率	溫度系數(shù)	線脹系數(shù)
元素	含量	Sg	mm2/m	×10-6/℃	×10-6/℃
康銅	Cu Ni	57% 43%	1.7～2.1	0.49	-20～20	14.9
鎳鉻合金	Ni Cr	80% 20%	2.1～2.5	0.9～1.1	110～150	14.0
鎳鉻鋁合金 （卡瑪合金）	Ni Cr Al Fe	73% 20% 3～4%余量	2.4～2.6	1.33	-10～10	13.3

      ③ 應(yīng)用注意事項(xiàng) 
      (1) 應(yīng)變極限 隨應(yīng)變加大，應(yīng)變器件輸出的非線性加大，一般將誤差達(dá)到10%時(shí)對(duì)應(yīng)的應(yīng)變，作為應(yīng)變器件的應(yīng)變極限。 
      (2) 機(jī)械滯后 敏感柵、底基及膠粘層承受機(jī)械應(yīng)變后，一般都會(huì)存在殘余變形，造成應(yīng)變器件的機(jī)械滯后。 
      (3) 零漂和蠕變 在恒定溫度，無(wú)機(jī)械應(yīng)變時(shí)，應(yīng)變器件阻值隨時(shí)間變化的特性，稱為零漂；在恒定溫度、恒定應(yīng)變時(shí)，應(yīng)變器件阻值隨時(shí)間變化的特性，稱為蠕變。 
      (4) 零漂和蠕變的原因 應(yīng)變器件制造過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力；在一定溫度和載荷條件下電阻絲材料、膠粘劑和底基內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化。 
      (5) 絕緣電阻 粘在試件上的應(yīng)變器件的引出線與試件之間的電阻通常絕緣電阻為50-100M，在長(zhǎng)時(shí)間精密測(cè)量時(shí)要求大于100M，甚至達(dá)到10G。 
      (6) 最大工作電流 應(yīng)變器件正常工作允許通過(guò)的最大電流。通常靜態(tài)測(cè)量時(shí)為 25 mA，動(dòng)態(tài)測(cè)量時(shí)為 75-100mA。工作電流過(guò)大會(huì)導(dǎo)致應(yīng)變器件過(guò)熱、靈敏度變化、零漂和蠕變?cè)黾樱踔翢龤А?nbsp;
      (7) 溫度影響 由溫度變化導(dǎo)致的應(yīng)變器件電阻變化與由應(yīng)變引起的電阻變化往往具有同等數(shù)量級(jí)，須用適當(dāng)電路進(jìn)行溫度補(bǔ)償。

④ 產(chǎn)品圖片

兩端梁	懸臂梁	扭矩傳感器
壓力傳感器	位移傳感器	壓力傳感器

2.電感傳感器

① 電感式傳感器介紹
      電感式傳感器利用電磁感應(yīng)原理將被測(cè)非電量如位移、壓力、流量、 振動(dòng)等轉(zhuǎn)換成線圈自感量L或互感量M的變化, 再由測(cè)量電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量輸出。
      電感式傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 工作可靠, 測(cè)量精度高, 零點(diǎn)穩(wěn)定, 輸出功率較大等一系列優(yōu)點(diǎn), 其主要缺點(diǎn)是靈敏度、線性度和測(cè)量范圍相互制約, 傳感器自身頻率響應(yīng)低, 不適用于快速動(dòng)態(tài)測(cè)量。
      電感式傳感器種類很多，常見(jiàn)的有自感式傳感器，互感式傳感器和電渦流式傳感器三種。


② 電感式傳感器的應(yīng)用 
      電感傳感器能實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)距離傳輸、記錄、顯示和控制, 在工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中被廣泛采用。它主要用于測(cè)量微位移，凡是能轉(zhuǎn)換成位移量變化的參數(shù)，如壓力、力、壓差、加速度、振動(dòng)、應(yīng)變、流量、厚度、液位等都可以用電感式傳感器來(lái)進(jìn)行測(cè)量。其應(yīng)用范圍主要包括：可測(cè)量彎曲和偏移；可測(cè)量振蕩的振幅高度；可控制尺寸的穩(wěn)定性；可控制定位；可控制對(duì)中心率或偏心率。 
      電感傳感器還可用作磁敏速度開(kāi)關(guān)、齒輪齡條測(cè)速等，該類傳感器廣泛應(yīng)用于紡織、化纖、機(jī)床、機(jī)械、冶金、機(jī)車汽車等行業(yè)的鏈輪齒速度檢測(cè)，鏈 輸送帶的速度和距離檢測(cè)，齒輪齡計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)速表及汽車防護(hù)系統(tǒng)的控制等。另外該類傳感器還可用在給料管系統(tǒng)中小物體檢測(cè)、物體噴出控制、斷線監(jiān)測(cè)、小零件區(qū) 分、厚度檢測(cè)和位置控制等。

③ 三種常用電感傳感器
2.1 變磁阻式傳感器
      M. Faraday 電磁感應(yīng)定律(1831年)：當(dāng)一個(gè)線圈中電流i變化時(shí)，該電流產(chǎn)生的磁通Φ也隨之變化，因而在線圈本身產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)e，這種現(xiàn)象稱之為自感。產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)稱為自感電勢(shì)。
      變磁阻式傳感器的結(jié)構(gòu)如圖3.1所示。它由線圈、鐵芯和銜鐵三部分組成。鐵芯和銜鐵由導(dǎo)磁材料如硅鋼片或坡莫合金制成，在鐵芯和銜鐵之間有氣隙，氣隙厚度為δ，傳感器的運(yùn)動(dòng)部分與銜鐵相連。當(dāng)銜鐵移動(dòng)時(shí)，氣隙厚度δ發(fā)生改變，引起磁路中磁阻變化，從而導(dǎo)致電感線圈的電感值變化，因此只要能測(cè)出這種電感量的變化，就能確定銜鐵位移量的大小和方向。

圖3.1 變磁阻式傳感器結(jié)構(gòu)示意圖

      特點(diǎn)：變磁阻式傳感器具有很高的靈敏度，這樣對(duì)待測(cè)信號(hào)的放大倍數(shù)要求低。但是受氣隙δ寬度的影響，該類傳感器的測(cè)量范圍很小。

2.2 差動(dòng)變壓器式傳感器
      把被測(cè)的非電量變化轉(zhuǎn)換為線圈互感變化的傳感器稱為互感式傳感器。這種傳感器是根據(jù)變壓器的基本原理制成的，并且次級(jí)繞組用差動(dòng)形式連接，故稱差動(dòng)變壓器式傳感器。 
差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)形式較多，有變隙式、變面積式和螺線管式等。變隙式傳感器的結(jié)構(gòu)原理如圖3.2所示。

圖3.2 差動(dòng)變壓器式傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖

      圖3.2中r1a與L1a , r1b與L1b , r2a與L2a , r2b與L2b，分別為W1a , W1b , W2a, W2b繞阻的直流電阻與電感。

2.3 電渦流式傳感器
      金屬導(dǎo)體置于變化著的磁場(chǎng)中，導(dǎo)體內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流像水中旋渦一樣在導(dǎo)體轉(zhuǎn)圈，這種現(xiàn)象稱為渦流效應(yīng)。電渦流式傳感器結(jié)構(gòu)示意圖如圖3.3所示。
      根據(jù)法拉第定律，當(dāng)傳感器線圈通以正弦交變電流I1時(shí)，線圈周圍空間必然產(chǎn)生正弦交變磁場(chǎng)H1，使置于此磁場(chǎng)中的金屬導(dǎo)體中感應(yīng)電渦流I2，I2又產(chǎn)生新的交變磁場(chǎng)H2。

圖3.3 電渦流式傳感器結(jié)構(gòu)

④ 電感式傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)
      電感式傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)是： 
      (1) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠；
      (2) 靈敏度高，最高分辨力達(dá)0.1μm ；
      (3) 測(cè)量精確度高，輸出線性度可達(dá)±0.1% ；
      (4) 輸出功率較大，在某些情況下可不經(jīng)放大，直接接二次儀表。 
      其缺點(diǎn)是：
      (1) 傳感器本身的頻率響應(yīng)不高，不適于快速動(dòng)態(tài)測(cè)量；
      (2) 對(duì)激磁電源的頻率和幅度的穩(wěn)定度要求較高;
      (3) 傳感器分辨力與測(cè)量范圍有關(guān)，測(cè)量范圍大，分辨力低，反之則高。

⑤ 使用注意事項(xiàng)
      (1) 方案選擇 
      在選擇方案之前應(yīng)首先弄清給定的技術(shù)指標(biāo)，如示值范圍、示值誤差、分辨力、重復(fù)性誤差、時(shí)漂、溫漂、使用環(huán)境等。
      (2) 鐵心材料的選擇
      鐵心材料選擇的主要依據(jù)是要具有較高的導(dǎo)磁系數(shù)，較高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度和較小的磁滯損耗，剩磁 和矯頑磁力 都要小。另外，還要求電阻率大，居里點(diǎn)溫度高，磁性能穩(wěn)定，便于加工等。常用導(dǎo)磁材料有鐵氧體、鐵鎳合金、硅鋼片和純鐵。
      (3) 電源頻率的選擇
      提高電源頻率有下列優(yōu)點(diǎn)：能提高線圈的品質(zhì)因數(shù)；靈敏度有一定的提高；適當(dāng)提高頻率還有利于放大器的設(shè)計(jì)。但是，過(guò)高的電源頻率也會(huì)帶來(lái)缺點(diǎn)，如鐵心渦流損耗增加；導(dǎo)線的集膚效應(yīng)等會(huì)使靈敏度減低；增加寄生電容（包括線圈匝間電容）以及外界干擾的影響。
⑥ 產(chǎn)品圖片

電渦流式傳感器	差動(dòng)變壓器式傳感器	電感式測(cè)微儀

3.熱電傳感器
① 熱電式傳感器介紹
      熱電式傳感器是一種將溫度變化轉(zhuǎn)換為電量的裝置。它是利用某些材料或元件的性能隨溫度變化的特性來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。例如將溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻、熱電動(dòng)勢(shì)、熱膨脹、導(dǎo)磁率等的變化，再通過(guò)適當(dāng)?shù)臏y(cè)量電路達(dá)到檢測(cè)溫度的目的。按照測(cè)溫方法的不同，熱電式傳感器分為接觸式和非接觸式兩大類。

② 熱電式傳感器應(yīng)用
      熱電傳感器主要應(yīng)用于對(duì)溫度的檢測(cè)，廣泛應(yīng)用于冶金，鍛造，化工，電子，環(huán)境監(jiān)測(cè)，溫控等領(lǐng)域。

③ 熱電式傳感器分類
3.1 接觸式熱電傳感器
3.1.1 熱電偶溫度傳感器
      熱電偶溫度傳感器的工作原理基于材料的熱電效應(yīng)：兩種不同材料的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）組成一個(gè)閉合回路，當(dāng)兩接點(diǎn)溫度T和T0不同時(shí)，在該回路中就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。如圖1所示

圖1 熱電偶式傳感器

      熱偶式傳感器的影響因素取決于材料和接點(diǎn)溫度，與形狀、尺寸等無(wú)關(guān)，兩熱電極相同時(shí)，總電動(dòng)勢(shì)為0，兩接點(diǎn)溫度相同時(shí)，總電動(dòng)勢(shì)為0。對(duì)于已選定的熱電偶，當(dāng)參考端溫度t0恒定時(shí)，eAB(t0)=c為常數(shù)，則總的熱電動(dòng)勢(shì)就只與溫度t成單值函數(shù)關(guān)系，即 ：

      可見(jiàn)，只要測(cè)出eAB（T,T0）的大小，就能得到被測(cè)溫度t，這就是利用熱電偶測(cè)溫的原理。表1為常用的電偶材料搭配及性能指標(biāo)。

表1 常用的電偶材料及性能指標(biāo)

熱偶名稱	適用溫度（1型）	允許差值
銅-銅鎳	-40~350℃	0.5℃
鎳鉻-銅鎳	-40~800℃	1.5℃
鐵-銅鎳	-40~750℃	1.5℃
鉑銠-鉑	0~1100℃	1.5℃

      熱電偶式傳感器的缺點(diǎn):體積大，靈敏度低。
      熱電偶式傳感器的優(yōu)點(diǎn):壽命長(zhǎng)，抗干擾能力好，測(cè)溫范圍寬。

3.1.2 熱電阻溫度傳感器
      熱電阻溫度傳感器是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化的原理進(jìn)行測(cè)溫的。目前最常用的熱電阻有鉑熱電阻和銅熱電阻。典型的熱阻式傳感器如圖2所示。表2給出了銅熱電阻的分度表。

圖2 熱電阻式溫度傳感器

表2 銅熱電阻分度表（R=50歐）
溫度/℃	-50	-40	-30	-20	-10	0	10	20	30	40	50
電阻/Ω	39.24	41.40	43.55	45.70	47.85	50.00	52.14	45.28	56.42	58.56	60.70
溫度/℃	60	70	80	90	100	110	120	130	140	150
電阻/Ω	62.84	64.98	67.12	69.26	71.40	73.54	75.68	77.83	79.98	82.13

      熱電阻式溫度傳感器的優(yōu)點(diǎn):電阻溫度系數(shù)大，靈敏度高；電阻率高，熱慣性??；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
      熱電阻式溫度傳感器的缺點(diǎn):阻值與溫度變化呈非線性；穩(wěn)定性和互換性差。

3.2 非接觸式電熱傳感器
      非接觸式測(cè)溫方法是應(yīng)用物體的熱輻射能量隨溫度的變化而變化的原理。物體輻射能量的大小與溫度有關(guān),當(dāng)選擇合適的接收檢測(cè)裝置時(shí),便可測(cè)得被測(cè)對(duì)象發(fā)出的熱輻射能量并且轉(zhuǎn)換成可測(cè)量和顯示的各種信號(hào),實(shí)現(xiàn)溫度的測(cè)量。這類測(cè)溫方法的溫度傳感器主要有光電高溫傳感器、紅外輻射溫度傳感器、光纖高溫傳感器等。測(cè)量范圍600—6000度。 紅外輻射溫度傳感器如圖3所示。

圖3 紅外輻射溫度傳感器

④ 應(yīng)用中注意事項(xiàng)
      選擇溫度傳感器比選擇其它類型的傳感器所需要考慮的內(nèi)容更多。首先，必須選擇傳感器的結(jié)構(gòu)，使敏感元件的規(guī)定的測(cè)量時(shí)間之內(nèi)達(dá)到所測(cè)流體或被測(cè)表面的溫度。溫度傳感器的輸出僅僅是敏感元件的溫度。實(shí)際上，要確保傳感器指示的溫度即為所測(cè)對(duì)象的溫度，常常是很困難的。 在大多數(shù)情況下，對(duì)溫度傳感器的選用，需考慮以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：
      (1) 被測(cè)對(duì)象的溫度是否需記錄、報(bào)警和自動(dòng)控制，是否需要遠(yuǎn)距離測(cè)量和傳送。
      (2) 測(cè)溫范圍的大小和精度要求。
      (3) 測(cè)溫元件大小是否適當(dāng)。
      (4) 在被測(cè)對(duì)象溫度隨時(shí)間變化的場(chǎng)合，測(cè)溫元件的滯后能否適應(yīng)測(cè)溫要求。
      (5) 被測(cè)對(duì)象的環(huán)境條件對(duì)測(cè)溫元件是否有損害。
      (6) 價(jià)格如保，使用是否方便。

      溫度傳感器的選擇主要是根據(jù)測(cè)量范圍。當(dāng)測(cè)量范圍預(yù)計(jì)在總量程之內(nèi)，可選用鉑電阻傳感器。較窄的量程通常要求傳感器必須具有相當(dāng)高的基本電阻，以便獲得足夠大的電阻變化。熱敏電阻所提供的足夠大的電阻變化使得這些敏感元件非常適用于窄的測(cè)量范圍。如果測(cè)量范圍相當(dāng)大時(shí)，熱電偶更適用。最好將冰點(diǎn)也包括在此范圍內(nèi)，因?yàn)闊犭娕嫉姆侄缺硎且源藴囟葹榛鶞?zhǔn)的。已知范圍內(nèi)的傳感器線性也可作為選擇傳感器的附加條件。

⑤ 產(chǎn)品圖片

一體化雙只溫度變送器	單路溫度變送模塊	一體化溫度變送器
熱敏電阻	熱敏電阻	供應(yīng)電站專用熱電偶

      霍爾傳感器利用霍爾效應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)物理量的檢測(cè)，按被檢測(cè)對(duì)象的性質(zhì)可將它們的應(yīng)用分為直接應(yīng)用和間接應(yīng)用。前者是直接檢測(cè)出受檢測(cè)對(duì)象本身的磁場(chǎng)或磁特性，后者是檢測(cè)受檢對(duì)象上人為設(shè)置的磁場(chǎng)，用這個(gè)磁場(chǎng)來(lái)作被檢測(cè)的信息的載體，通過(guò)它，將許多非電、非磁的物理量例如力、力矩、壓力、應(yīng)力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)速以及工作狀態(tài)發(fā)生變化的時(shí)間等，轉(zhuǎn)變成電量來(lái)進(jìn)行檢測(cè)和控制。
(3) 霍爾傳感器的應(yīng)用
       維持I、q 不變，則EH=f（B），這方面的應(yīng)用有測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度的高斯計(jì)、測(cè)量轉(zhuǎn)速的霍爾轉(zhuǎn)速表、磁性產(chǎn)品計(jì)數(shù)器、霍爾式角編碼器以及基于微小位移測(cè)量原理的霍爾式加速度計(jì)、微壓力計(jì)等;
      維持I、B不變，則EH=f（q），這方面的應(yīng)用有角位移測(cè)量?jī)x等。
      維持q 不變，則EH=f（IB），即傳感器的輸出EH與I、B的乘積成正比，這方面的應(yīng)用有模擬乘法器、霍爾式功率計(jì)等。

(4) 霍爾傳感器的選用注意事項(xiàng)
      1．磁場(chǎng)測(cè)量。如果要求被測(cè)磁場(chǎng)精度較高，如優(yōu)于±0.5％，那么通常選用砷化鎵霍爾元件，其靈敏度高，約為5—10mv/100mT.溫度誤差可 忽略不計(jì)，且材料性能好，可以做的體積較小。在被測(cè)磁場(chǎng)精度較低，體積要求不高。如精度低于±0.5％時(shí)，最好選用硅和鍺雹爾元件。
      2．電流測(cè)量。大部分霍爾元件可以用于電流測(cè)量，要求精度較高時(shí)．選用砷化鎵霍爾元件，精度不高時(shí)，可選用砷化鎵、硅、鍺等霍爾元件。
      3．轉(zhuǎn)速和脈沖測(cè)量。測(cè)量轉(zhuǎn)速和脈沖時(shí)，通常是選用集成霍爾開(kāi)關(guān)和銻化銦霍爾元件。如在錄像機(jī)和攝像機(jī)中采用了銻銦霍爾元件替代電機(jī)的電刷，提高了使用壽命。
      4．信號(hào)的運(yùn)算和測(cè)量。通常利用霍爾電勢(shì)與控制電流、被測(cè)磁場(chǎng)成正比，并與被測(cè)磁場(chǎng)同霍爾元件表面的夾角成正弦關(guān)系的特性，制造函數(shù)發(fā)生器。利用霍爾元件輸出與控制電流和被測(cè)磁場(chǎng)乘積成正比的特性。制造功率表、電度表等。
      5．拉力和壓力測(cè)量。選用霍爾件制成的傳感器較其它材料制成的陣感器靈敏度和線性度更佳。

2.3 磁阻效應(yīng)傳感器
      磁阻元件類似霍爾元件，但它的工作原理是利用半導(dǎo)體材料的磁阻效應(yīng)(或稱高斯效應(yīng))。磁阻效應(yīng)與霍爾效應(yīng)的區(qū)別在于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相對(duì)于電流的方向，霍爾電勢(shì)是垂直于電流方向的橫向電壓，而磁阻效應(yīng)則是沿電流方向的電阻變化。

      上圖是一種測(cè)量位移的磁阻效應(yīng)傳感器。將磁阻元件置于磁場(chǎng)中，當(dāng)它相對(duì)于磁場(chǎng)發(fā)生位移時(shí)，元件內(nèi)阻R1、R2發(fā)生變化，如果將它們接于電橋，則其輸出電壓比例于電阻的變化。
      磁阻效應(yīng)與材料性質(zhì)及幾何形狀有關(guān)，一般遷移率大的材料，磁阻效應(yīng)愈顯著；元件的長(zhǎng)、寬比愈小，磁阻效應(yīng)愈大。
      磁阻元件可用于位移、力、加速度、磁場(chǎng)等參數(shù)的測(cè)量。

磁電式振動(dòng)速度傳感器	磁電感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器	磁電轉(zhuǎn)速傳感器
磁阻位移傳感器	磁阻效應(yīng)傳感器	霍爾傳感器
霍爾傳感器	霍爾式位移傳感器	霍爾轉(zhuǎn)速傳感器

圖1 光電傳感器結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 光電管的結(jié)構(gòu)示意圖

圖3a 真空光電管的伏安特性	圖3b 充氣光電管的伏安特性

圖4 光電管的光照特性

3.1.2 光電倍增管
(1) 原理
      當(dāng)入射光很微弱時(shí)，普通光電管產(chǎn)生的光電流很小，只有零點(diǎn)幾μA，很不容易探測(cè)。這時(shí)常用光電倍增管對(duì)電流進(jìn)行放大，圖5為光電倍增管內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5 光電倍增管內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

      光電倍增管由光陰極、次陰極(倍增電極)以及陽(yáng)極三部分組成。光陰極是由半導(dǎo)體光電材料銻銫做成；次陰極是在鎳或銅-鈹?shù)囊r底上涂上銻銫材料而形成的，次陰極多的可達(dá)30級(jí)；陽(yáng)極是最后用來(lái)收集電子的，收集到的電子數(shù)是陰極發(fā)射電子數(shù)的倍。即光電倍增管的放大倍數(shù)可達(dá)幾萬(wàn)倍到幾百萬(wàn)倍。光電倍增管的靈敏度就比普通光電管高幾萬(wàn)倍到幾百萬(wàn)倍。因此在很微弱的光照時(shí)，它就能產(chǎn)生很大的光電流。

(2) 主要特性
1. 倍增系數(shù)M
      倍增系數(shù)M等于n個(gè)倍增電極的二次電子發(fā)射系數(shù)δ的乘積。M與所加電壓有關(guān)，在之間，穩(wěn)定性為1％左右，此時(shí)要求加速電壓穩(wěn)定性要在0.1％以內(nèi)。
2. 光電陰極靈敏度和光電倍增管總靈敏度
      一個(gè)光子在陰極上能夠打出的平均電子數(shù)叫做光電倍增管的陰極靈敏度。而一個(gè)光子在陽(yáng)極上產(chǎn)生的平均電子數(shù)叫做光電倍增管的總靈敏度。光電倍增管的最大靈敏度可達(dá)10A/lm，極間電壓越高，靈敏度越高；但極間電壓也不能太高，太高反而會(huì)使陽(yáng)極電流不穩(wěn)。另外，由于光電倍增管的靈敏度很高，所以不能受強(qiáng)光照射，否則將會(huì)損壞。
3. 暗電流和本底脈沖
      一般在使用光電倍增管時(shí)，必須把管子放在暗室里避光使用，使其只對(duì)入射光起作用；但是由于環(huán)境溫度、熱輻射和其它因素的影響，即使沒(méi)有光信號(hào)輸入，加上電壓后陽(yáng)極仍有電流，這種電流稱為暗電流，這是熱發(fā)射所致或場(chǎng)致發(fā)射造成的，這種暗電流通?？梢杂醚a(bǔ)償電路消除。如果光電倍增管與閃爍體放在一處，在完全蔽光情況下，出現(xiàn)的電流稱為本底電流，其值大于暗電流。增加的部分是宇宙射線對(duì)閃爍體的照射而使其激發(fā)，被激發(fā)的閃爍體照射在光電倍增管上而造成的，本底電流具有脈沖形式。
4. 光電倍增管的光譜特性
      光譜特性反應(yīng)了光電倍增管的陽(yáng)極輸出電流與照射在光電陰極上的光通量之間的函數(shù)關(guān)系。對(duì)于較好的管子，在很寬的光通量范圍之內(nèi)，這個(gè)關(guān)系是線性的，即入射光通量小于lm時(shí)，有較好的線性關(guān)系。光通量大，開(kāi)始出現(xiàn)非線性，如圖6所示。

圖6 光電倍增管的光照特性

3.2 內(nèi)光電效應(yīng)器件
      利用物質(zhì)在光的照射下電導(dǎo)性能改變或產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的光電器件稱內(nèi)光電效應(yīng)器件，常見(jiàn)的有光敏電阻、光電池、光敏二極管和光敏三極管等。
3.2.1 光敏電阻
      光敏電阻又稱光導(dǎo)管，為純電阻元件，其工作原理是基于光電導(dǎo)效應(yīng)，其阻值隨光照增強(qiáng)而減小。其優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，光譜響應(yīng)范圍寬，體積小、重量輕、機(jī)械強(qiáng)度高，耐沖擊、耐振動(dòng)、抗過(guò)載能力強(qiáng)和壽命長(zhǎng)等。不足有需要外部電源，有電流時(shí)會(huì)發(fā)熱。
3.2.2 光電池
      光電池是利用光生伏特效應(yīng)把光直接轉(zhuǎn)變成電能的器件。由于它可把太陽(yáng)能直接變電能，因此又稱為太陽(yáng)能電池。它是基于光生伏特效應(yīng)制成的，是發(fā)電式有源元件。它有較大面積的PN結(jié)，當(dāng)光照射在PN結(jié)上時(shí)，在結(jié)的兩端出現(xiàn)電動(dòng)勢(shì)。
3.2.3 光敏二極管和光敏三極管
      光電二極管和光電池一樣，其基本結(jié)構(gòu)也是一個(gè)PN結(jié)。它和光電池相比，重要的不同點(diǎn)是結(jié)面積小，因此它的頻率特性特別好。光生電勢(shì)與光電池相同，但輸出電流普遍比光電池小，一般為幾μA到幾十μA。按材料分，光電二極管有硅、砷化鎵、銻化銦光電二極管等許多種。按結(jié)構(gòu)分，有同質(zhì)結(jié)與異質(zhì)結(jié)之分。其中最典型的是同質(zhì)結(jié)硅光電二極管。國(guó)產(chǎn)硅光電二極管按襯底材料的導(dǎo)電類型不同，分為2CU和2DU兩種系列。2CU系列以N-Si為襯底，2DU系列以P-Si為襯底。2CU系列的光電二極管只有兩條引線，而2DU系列光電二極管有三條引線。

定向反射式光電傳感器	E3X-ZA光電傳感器	光電式煙霧傳感器
光電式轉(zhuǎn)速傳感器	亮度傳感器	反射式光電傳感器
圓柱形光電傳感器	反射型光電傳感器	微型光電傳感器

(2) 變面積型電容傳感器
      角位移：極板2的軸由被測(cè)物體帶動(dòng)而旋轉(zhuǎn)一個(gè)角位移θ度時(shí)，兩極板的遮蓋面積A↓→電容量↓。
      板狀線位移：極板2可以左右移動(dòng)。極板1固定不動(dòng)。
      筒形：外圓筒不動(dòng)，內(nèi)圓筒在外圓筒內(nèi)作上、下直線運(yùn)動(dòng)。

圖1 紅外吸收式濕度傳感器

      一種典型的水分子親和力型濕度傳感器——氯化鋰電阻濕度傳感器介紹：
      氯化鋰是一種在大氣中不分解、不揮發(fā)，也不變質(zhì)而具有穩(wěn)定的離子型無(wú)機(jī)鹽類。其吸濕量與空氣相對(duì)濕度成一定函數(shù)關(guān)系，隨著空氣相對(duì)濕度的增減變化，氯化鋰吸濕量也隨之變化。當(dāng)氯化鋰溶液吸收水汽后，使導(dǎo)電的離子數(shù)增加，因此導(dǎo)致電阻的降低；反之，則使電阻增加。這種將空氣相對(duì)濕度轉(zhuǎn)換為其電阻值的測(cè)量方法稱為吸濕法濕度測(cè)量。氯化鋰電阻濕度計(jì)的傳感器就是根據(jù)這一原理工作的。其結(jié)構(gòu)和阻—濕特性分別如圖2，圖3所示。

圖2 氯化鋰濕度傳感器的結(jié)構(gòu)

圖3 氯化鋰濕度傳感器的阻—濕特性

      氯化鋰傳感器的測(cè)濕范圍與所涂氯化鋰濃度及其它成分有關(guān)。采用某一濃度制作的元件在其有效的感濕范圍內(nèi)，其電阻值隨周圍空氣相對(duì)濕度的變化符合指數(shù)關(guān)系。當(dāng)濕度低于其有效的感濕范圍時(shí)，其阻值迅速增加，趨于無(wú)限大；而當(dāng)高于該范圍時(shí)，其阻值變得非常小，乃至趨于零。每一傳感器的測(cè)量范圍較窄，故應(yīng)按照測(cè)量范圍的要求，選用相應(yīng)的量程。為擴(kuò)大測(cè)量范圍，可采用多片組合傳感器。組合式氯化鋰濕度傳感器的結(jié)構(gòu)和阻-濕特性如圖4，圖5所示。

圖4 組合式氯化鋰溫度傳感器結(jié)構(gòu)圖

圖5 組合式氯化鋰的阻—濕特性

3.2 非水分子親和力型濕度傳感器
      利用潮濕空氣和干燥空氣的熱傳導(dǎo)之差來(lái)測(cè)定濕度，可以制成熱敏電阻式濕度傳感器；利用微波或超聲波在含水蒸汽的空氣中傳播時(shí)，傳輸損耗的能量與環(huán)境空氣中的濕度的相關(guān)性來(lái)測(cè)定濕度，可以制成微波或超聲波濕度傳感器；利用水蒸汽能吸收特定波長(zhǎng)的紅外線來(lái)測(cè)定空氣中的濕度，可以制成紅外吸收式濕度傳感器。一種典型的紅外吸收式濕度傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理如圖1所示。

④ 濕度傳感器的特性參數(shù)

　　濕度傳感器的特性參數(shù)主要有：濕度量程、靈敏度、溫度系數(shù)、響應(yīng)時(shí)間、濕滯回差、感濕特征量-相對(duì)濕度特性曲線等。 
　　(1) 濕度量程：它是指濕度傳感器能夠較精確測(cè)量的環(huán)境濕度的最大范圍。由于各種濕度傳感器所使用的材料及依據(jù)的工作原理不同，其特性并不都能適用于0～100%RH的整個(gè)相對(duì)濕度范圍。
　　(2) 感濕特征量-相對(duì)濕度特性曲線： 濕度傳感器的輸出變量稱為其感濕特征量， 如電阻、電容等。 濕度傳感器的感濕特征量隨環(huán)境濕度的變化曲線， 稱為傳感器的感濕特征量-環(huán)境濕度特性曲線， 簡(jiǎn)稱為感濕特性曲線。 性能良好的濕度敏感器件的感濕特性曲線， 應(yīng)有寬的線性范圍和適中的靈敏度。
　　(3) 靈敏度：濕度傳感器的靈敏度即其感濕特性曲線的斜率。大多數(shù)濕度敏感器件的感濕特性曲線是非線性的， 因此尚無(wú)統(tǒng)一的表示方法。 較普遍采用的方法是用器件在不同環(huán)境濕度下的感濕特征量之比來(lái)表示。
　　(4) 濕度溫度系數(shù)： 它定義為在器件感濕特征量恒定的條件下，該感濕特征量值所表示的環(huán)境相對(duì)濕度隨環(huán)境溫度的變化率， 即

　　因此，環(huán)境溫度將造成測(cè)濕誤差。 例如，α=0.3％RH/℃時(shí)， 環(huán)境的溫度變化20℃，將引起6％RH的測(cè)濕誤差。

　　(5) 響應(yīng)時(shí)間： 它表示當(dāng)環(huán)境濕度發(fā)生變化時(shí)， 傳感器完成吸濕或脫濕以及動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程所需時(shí)間的特性參數(shù)。 響應(yīng)時(shí)間用時(shí)間常數(shù)τ來(lái)定義， 即感濕特征量由起始值變化到終止值的0.632倍所需的時(shí)間。可見(jiàn)， 響應(yīng)時(shí)間是與環(huán)境相對(duì)濕度的起、止值密切相關(guān)。
　　(6) 濕滯回線和濕滯回差：一個(gè)濕度傳感器在吸濕和脫濕兩種情況下的感濕特性曲線不相重復(fù)，一般可形成為一回線，這種特性稱為濕滯特性； 其曲線稱為濕滯回線。

(1) 電源選擇
　　濕敏電阻必須工作于交流回路中，若用直流供電，會(huì)引起多孔陶瓷表面結(jié)構(gòu)改變，濕敏特性變劣。采用交流電源頻率過(guò)高，將由于元件的附加容抗而影響測(cè)濕靈敏度和準(zhǔn)確性， 因此應(yīng)以不產(chǎn)生正、負(fù)離子積聚為原則， 使電源頻率盡可能低。對(duì)離子導(dǎo)電型濕敏元件，電源頻率應(yīng)大于50 Hz，一般以1000 Hz為宜。對(duì)電子導(dǎo)電型，電源頻率應(yīng)低于50 Hz。
(2) 線性化
　　一般濕敏元件的特性均為非線性， 為便于測(cè)量， 應(yīng)將其線性化。
(3) 溫度補(bǔ)償
　　通常氧化物半導(dǎo)體陶瓷濕敏電阻濕度溫度系數(shù)為0.1～0.3，故在測(cè)濕精度要求高的情況下必須進(jìn)行溫度補(bǔ)償。 
(4) 測(cè)濕范圍
　　電阻式濕敏元件在溫度超過(guò)95％RH時(shí)， 濕敏膜因濕潤(rùn)溶解， 厚度會(huì)發(fā)生變化， 若反復(fù)結(jié)露與潮解， 特性會(huì)變壞而不能復(fù)原。 電容式傳感器在80％RH以上高濕及100％RH以上結(jié)露或潮解狀態(tài)下， 也難以檢測(cè)。 另外， 切勿將濕敏電容直接浸入水中或長(zhǎng)期用于結(jié)露狀態(tài)， 也不要用手摸或嘴吹其表面。

毛發(fā)濕度計(jì)	電容式濕度傳感器	電容式濕度傳感器
電容式濕度傳感器	電容式濕度傳感器	干濕球濕度計(jì)

② 生物傳感器的應(yīng)用



③ 生物傳感器分類與特點(diǎn)

按照分子識(shí)別元件分類

按照器件分類

酶?jìng)鞲衅?/span>是由酶催化劑和電化學(xué)器件構(gòu)成的。由于酶是蛋白質(zhì)組成的生物催化劑，能催化許多生物化學(xué)反應(yīng)，生物細(xì)胞的復(fù)雜代謝就是由于成千上萬(wàn)的酶控制的。酶的催化效率極高，而且具有高度專一性，即能對(duì)待測(cè)生物量（底物）進(jìn)行選擇性催化，并且有化學(xué)放大作用。因此利用酶的特性可以制造出高靈敏度、選擇性好的傳感器。
微生物傳感器用微生物作為分子識(shí)別元件。與酶相比，微生物更經(jīng)濟(jì)、耐久性也好。
免疫傳感器的基本原理是免疫反應(yīng)。 利用抗體能識(shí)別抗原結(jié)合的功能的生物傳感器稱為免疫傳感器。
生物組織傳感器是以活的動(dòng)植物組織細(xì)胞切片作為識(shí)別元件，并與相應(yīng)的變換元件構(gòu)成的傳感器。生物組織傳感器具有如下一些特點(diǎn)：
      (1) 生物組織含有豐富的酶類，這些酶在適宜的自然環(huán)境中，可以得到相當(dāng)穩(wěn)定的酶活性，許多組織傳感器工作壽命比相應(yīng)的酶?jìng)鞲衅鲏勖L(zhǎng)很多；
      (2) 在所需要的酶難以提純時(shí)，直接利用生物組織可以得到足夠高的酶活性；
      (3) 組織識(shí)別元件制作簡(jiǎn)便，一般不需要采用固定化技術(shù)。
半導(dǎo)體生物傳感器是由生物分子識(shí)別器件（生物敏感膜）與半導(dǎo)體器件結(jié)合構(gòu)成的傳感器。目前常用的半導(dǎo)體傳感器是半導(dǎo)體光電二極管、場(chǎng)效應(yīng)管（FET）等。半導(dǎo)體生物傳感器的特點(diǎn)有：
      (1) 構(gòu)造簡(jiǎn)單，便于批量生產(chǎn)，成本低；
      (2) 它屬于固態(tài)傳感器，機(jī)械性能好，抗震性能好，壽命長(zhǎng)；
      (3) 輸出阻抗低，便于與后續(xù)電路匹配；
      (4) 可在同一芯片上集成多種傳感器，可實(shí)現(xiàn)多功能、多參數(shù)與計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)。

④ 生物活性材料固定化技術(shù)
      使用生物活性材料作為生物敏感膜，必須研究如何使生物活性材料固定在載體（或稱基質(zhì)）上，這種結(jié)合技術(shù)稱為固定化技術(shù)。在研制傳感器時(shí)，關(guān)鍵是把生物活性材料與載體固定化成為生物敏感膜。固定化生物敏感膜應(yīng)該具有的特點(diǎn)：
      (1) 對(duì)被測(cè)物質(zhì)選擇性好，專一性好
      (2) 性能穩(wěn)定
      (3) 可以反復(fù)使用，長(zhǎng)期保持其生理活性
      (4) 使用方便

常用載體	膠原、右旋糖酐、纖維素、淀粉等天然高分子
	陶瓷、不銹鋼、玻璃等無(wú)機(jī)物
固化方法	夾心法	吸附法	包埋法	共價(jià)連接法	交聯(lián)法

⑤ 未來(lái)生物傳感器的特點(diǎn)
      (1) 功能多樣化
      未來(lái)的生物傳感器將進(jìn)一步涉及醫(yī)療保健、疾病診斷、食品檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、發(fā)酵工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。目前, 生物傳感器研究中的重要內(nèi)容之一就是研究能代替生物視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)等感覺(jué)器官的生物傳感器,即仿生傳感器。
      (2) 微型化
      隨著微加工技術(shù)和納米技術(shù)的進(jìn)步，生物傳感器將不斷地微型化，各種便攜式生物傳感器的出現(xiàn)使人們?cè)诩抑羞M(jìn)行疾病診斷，在市場(chǎng)上直接檢測(cè)食品成為可能。
      (3) 智能化和集成化
      未來(lái)的生物傳感器必定與計(jì)算機(jī)緊密結(jié)合，自動(dòng)采集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)，更科學(xué)、更準(zhǔn)確地提供結(jié)果，實(shí)現(xiàn)采樣、進(jìn)樣、結(jié)果一條龍,形成檢測(cè)的自動(dòng)化系統(tǒng)。同時(shí), 芯片技術(shù)將越來(lái)越多地進(jìn)入傳感器領(lǐng)域,實(shí)現(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)的集成化、一體化。

⑥ 產(chǎn)品圖片

固態(tài)指紋識(shí)別傳感器	生理壓力傳感器	體溫傳感器
胃腸運(yùn)動(dòng)傳感器	心音換能器	張力換能器
生物傳感分析儀	納米生物傳感器	光波導(dǎo)模式譜儀