热敏传感器

热电传感器是常用传感器之一 热电传感器是一种将温度转换成电量的装置，包括电阻式温度传感器、热电偶传感器、集成温度传感器等。 电阻式温度传感器是利用导体或半导体的电阻值随温度变化的原理进行测温的。电阻式温度传感器分为金属热电阻和半导体热电阻两大类，一般把金属热电阻称为热电阻，而把半导体热电阻称为热敏电阻。目前最常用的热电阻有铂热电阻和铜热电阻，铂热电阻的特点是梢度高，性能稳定，工业上广泛应用铂热电阻进行一200^-+850℃范围的温度侧量，还作为复现国际温标的标准仪器;铜热电阻的电阻沮度系数高.线性度好，且价格便宜，应用于一些侧量精度要求不高且温度较低的场合，其侧温范围为一50-+1501C，但由于铜易氧化，热惯性大，不适宜在腐蚀性介质中或高温下工作.热敏电阻的电阻温度系数大，灵敏度高，尺寸小，响应速度快，电阻值范围大((0. 1^-100kS1)，使用方便，但温度特性为非线性.互换性差，测温范围小(一般在一50-200). 热电偶传感器是工程上应用最广泛的温度传感器。它构造简单.使用方便，具有较高的准确度、稳定性及复现性，温度测量范围宽(-200^-+3500'C )，动态性能好，在温度测最中占有重要的地位。 集成温度传感器是利用晶体管PN结的电流电压特性与温度的关系.把感温PN结及有关电子线路集成在一个小硅片上.构成一个专用集成电路芯片。它具有体积小、反应快、线性好、价格低等优点，但受耐热性能和特性范围的限制，只能用来测150℃以下的温度。如AD590是应用最广泛的一种集成温度传感器.它具有内部放大电路，再配上相应的外电路，可方便地构成各种应用电路.来源——中国仪器仪表网

温度是一个基本的物理现象，它是生产过程中应用最普通、最重要的工艺参数，无论是工农业生产，还是科学研究和国防现代化，都离不开温度测量及温度传感器。它是现代测试和工业过程控制中应用频率最高的传感器之一。然而，温度的准确测量并非轻而易举，即使有了准确度很高的温度传感器，但是，如果测量方法选择不当或者测量的环境不能满足要求，则都难以得到预期的结果。　　温度测量的最新进展　　当前，虽然主要的温度传感器，如热电偶、热电阻及辐射温度计等的技术已经成熟，但是只能在传统的场合应用，不能满足许多领域的要求，尤其是高科技领域。因此，各国专家都在针对性的竞争开发各种新型温度传感器及特殊的实用测量技术。　　光纤温度传感器　　光导纤维（简称光纤）自20世纪70年代问世以来，随着激光技术的发展，从理论和实践上都已证明它具有一系列的优越性，光纤在传感技术领域中的应用也日益受到广泛重视。光纤传感器是一种将被测量的状态转变为可测的光信号的装置。它是由光耦合器、传输光纤及光电转换器等三部分组成。目前已有用来测量压力、位移、应变、液面、角速度、线速度、温度、磁场、电流、电压等物理量的光纤传感器问世，解决了传统方式难以解决的测量技术问题。据统计，目前约有百余种不同形式的光纤传感器，用于不同领域进行检测。可以预料，在新技术革命的浪潮中，光纤传感器必将得到广泛的应用，并发挥出更多的作用。　　特种测温热敏电缆　　热电偶是传统的温度传感器，用途非常广泛。近年来，又发展出了一种新的测温技术，能在火灾事故预警中有独特的应用。这种新型温度传感器称为特种测温热敏电缆，又被称为连续热电偶ConTInuous Thermocouple)或寻热式热电偶（Heating Seeking Thermocouple）。　　热敏电缆利用电偶热电效应，但测量的不是偶头部的温度，而是沿热电极长度上最高温度点的温度。由于这种独特功能，最初被发达国家作为高精技术设备铺设在航空母舰、驱逐舰的舰舱以及军用飞机等军事设备中。目前，已被广泛应用到各个领域来预防和减少因“过热”引起的事故和损失。　　热敏电缆的主要性能　　目前，热敏电缆主要有两种产品类型（FTLD和CTTC），它们测温原理相同，只是技术参数不同。　　材料构成外层保护管：FTLD型采用双层聚四氟乙烯，CTTC型采用铬镍铁合金。为有效避免测量环境中的粉尘、油脂以及水分等介质浸入，以及温度范围不同而引起的误报，故采用不同材料。测温元件：K型热电偶。　　外形尺寸目前现有的产品长度约6~15m，若需长度加大，可以将几根热敏电缆连接起来。外径尺寸FTLD为f3.5mm，CTTC为f9.3~18.7mm，可安装在传统探头无法铺设到的恶劣环境中。　　工作温度 FTLD为-40~200℃，CTTC为-40~899℃。　石英温度计　　分度与灵敏度热敏电缆的分度与普通热电偶相近，由于连续热电偶的“临时”热接点不是紧密连接，热接点之外两电极间也并非完全绝缘，所以热敏电缆的输出热电势与同种热电偶相比稍有降低，换算成温度大约相差十几摄氏度，这对于火警预报来说是可以接受的。　　弯曲半径除和热敏电缆组成材料的性能和质量有关外，还与隔离材料的密实程度有关。一般弯曲半径为热敏电缆外径的10~20倍。　　　随着生产及科学技术的发展，各部门对温度测量与控制的要求越来越高，尤其对高精度、高分辨率温度传感器的需求越来越强烈，普通的传感器难以满足要求。　　石英温度计的特性　　高分辨率分辨率达0.001~0.0001℃。　　高精度在-50℃~120℃范围内，精度为±0.05℃。普通温度计的精度为±0.1℃。　　误差小热滞后误差小，响应时间为1s，可以忽略。　　性能稳定它是频率输出型传感器，故不受放大器漂移和电源波动的影响，即使将传感器远距离（如1500m）设置也不受影响，但是抗强冲击性能较差。　　石英温度计的应用　　石英温度计既可用于高精度、高分辨率的温度测量，又可作为标准温度计进行量值传递，也可以在现场稳态温度场合下进行精密测温或用于恒温槽的精密控温，还可用作远距离多点温度测量等。[/

温度是一个基本的物理现象，它是生产过程中应用最普通、最重要的工艺参数，无论是工农业生产，还是科学研究和国防现代化，都离不开温度测量及温度传感器。它是现代测试和工业过程控制中应用频率最高的传感器之一。然而，温度的准确测量并非轻而易举，即使有了准确度很高的温度传感器，但是，如果测量方法选择不当或者测量的环境不能满足要求，则都难以得到预期的结果。　　温度测量的最新进展　　当前，虽然主要的温度传感器，如热电偶、热电阻及辐射温度计等的技术已经成熟，但是只能在传统的场合应用，不能满足许多领域的要求，尤其是高科技领域。因此，各国专家都在针对性的竞争开发各种新型温度传感器及特殊的实用测量技术。　　　　热电偶是传统的温度传感器，用途非常广泛。近年来，又发展出了一种新的测温技术，能在火灾事故预警中有独特的应用。这种新型温度传感器称为特种测温热敏电缆，又被称为连续热电偶ContinuousThermocouple)或寻热式热电偶（HeatingSeekingThermocouple）。　　热敏电缆利用电偶热电效应，但测量的不是偶头部的温度，而是沿热电极长度上最高温度点的温度。由于这种独特功能，最初被发达国家作为高精技术设备铺设在航空母舰、驱逐舰的舰舱以及军用飞机等军事设备中。目前，已被广泛应用到各个领域来预防和减少因“过热”引起的事故和损失。

传感器是一种检测装置，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。传感器的分类方式有很多种，根据不同的原理来区分：1、按被测物理量分：如：力，压力，位移，温度，角度传感器等；2、按照传感器的工作原理分：如：应变式传感器、压电式传感器、压阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、光电式传感器等；3、按照传感器转换能量的方式分： （1）能量转换型：如：压电式、热电偶、光电式传感器等； （2）能量控制型：如：电阻式、电感式、霍尔式等传感器以及热敏电阻、光敏电阻、湿敏电阻等；4、按照传感器工作机理分： （1）结构型：如：电感式、电容式传感器等； （2）物性型：如：压电式、光电式、各种半导体式传感器等；5、按照传感器输出信号的形式分： （1）模拟式：传感器输出为模拟电压量； （2）数字式：传感器输出为数字量，如：编码器式传感器。6、根据能量转换原理可分为：（1）有源传感器：有源传感器将非电量转换为电能量，如电动势、电荷式传感器等； （2）无源传感器：无源程序传感器不起能量转换作用，只是将被测非电量转换为电参数的量，如电阻式、电感式及电容光焕发式传感器等。来源：http://www.firstsensor.cn/

[align=left]传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出。[/align][color=#333333] [/color]传感器可以满足信息的传输、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。传感器的存在和发展，促进了社会的发展，传感器可以代替多种人工操作并且更加便捷、快速、精准。传感器有着微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化的特点，它促进了传统产业的改造和更新换代。传感器能感受规定的被测量件并按照一定的规律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。通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。传感器包括有称重传感器、霍尔传感器、[url=http://www.eptsz.com/Index.aspx][color=black]液位传感器[/color][/url]、生物传感器、温度传感器、光敏传感器、位移传感器、压力传感器、视觉传感器等。我们可以看出传感器可以测量温度、压力、重力、液位、物料位置等。在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，使用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，可以使使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量，所以传感器对于现代化生产十分重要。激光传感器可以用于长度、距离、振动、速度、方位等物理量的测量，还可用于探伤和大气污染物的监测等。霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。温度传感器可以应用于测量室内和室外的环境温度、压缩机顶部的排气温度、测量变频模块的温度等。光敏传感器可以作为探测元件组成其他传感器，对许多非电量进行检测，可以将这些非电量转换为光信号的变化。液位传感器可以检测各类液体的液位，将检测结果转化为电信号输出。位移传感器是一种属于金属感应的线性器件，可以把各种被测物理量转换为电量。[color=#333333] [/color]传感器一般由敏感元件、转换元件、变换电路和辅助电源四部分组成，敏感元件直接感受被测量，并输出与被测量有确定关系的物理量信号；转换元件将敏感元件输出的物理量信号转换为电信号；变换电路负责对转换元件输出的电信号进行放大调制；转换元件和变换电路一般还需要辅助电源供电。传感器早可以应用于工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。传感器可以精准的获取可靠的信息，获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段，因此应用范围十分广泛。

1．什么是线性NTC温度传感器？　　 线性温度传感器就是线性化输出的负温度系数（简称NTC）热敏元件，它实际上是一种线性温度-电压转换元件，就是说在通以工作电流（100uA）的条件下，元件的电压值随温度呈线性变化，从而实现了非电量到电量的线性转换。 2．线性NTC温度传感器的主要特点是什么？　　 这种温度传感器其主要特点就是在工作温度范围内温度-电压关系为一直线，这对于二次开发测温、控温电路的设计，将无须线性化处理，就可以完成测温或控温电路的设计，从而简化仪表的设计和调试。 3．线性NTC温度传感器的测温范围是如何规定的？　　 就总的而言，测温范围可在-200～+200℃之间，但考虑实际的需要，一般无须如此宽的温度范围，因而规定三个不同的区段，以适应不同封装设计，同时在延长线的选用上亦有所不同。而对于温度补偿专用的线性热敏元件，则只设定工作温度范围为-40℃～+80℃。完全可以满足一般电路的温度补偿之用。 4．延长线的选用应遵循什么原则？　　 一般的在-200～+20℃、-50～+100℃宜选用普通双胶线；在100～200℃范围内应选用高温线。 5．基准电压的含义是什么？　　 基准电压是指传感器置于0℃的温场（冰水混合物），在通以工作电流（100μA）的条件下，传感器上的电压值。实际上就是0点电压。其表示符号为V（0），该值出厂时标定，由于传感器的温度系数S相同，则只要知道基准电压值V（0），即可求知任何温度点上的传感器电压值，而不必对传感器进行分度。其计算公式为：V（T）=V（0）+S×T示例：如基准电压V（0）=700mV；温度系数S=-2mV/℃，则在50℃时，传感器的输出电压V（50）=700—2×50=600（mV）。这一点正是线性温度传感器优于其它温度传感器的可贵之处。 6．温度系数S的含义是什么？ 　　 温度系数S是指在规定的工作条件下，传感器的输出电压值的变化与温度变化的比值，即温度每变化1℃传感器的输出电压变化之值： S=△V/△T（mV/℃）。温度系数是线性温度传感器做为温度测量元件的物理基础，其作用与热敏电阻的B值相似，这个参数在整个工作温度范围内是同一值，即-2mV/℃，而且各种型号的传感器也是同一值，这一点传统的热敏电阻温度传感器是无可比拟的。 7．互换精度这一参数有什么意义？　　 互换精度是指在同一工作条件下（同一工作电流、同一温场）对于同一个确定的理想拟合直线，每一只传感器的电压V（T）—温度T曲线与该直线的最大偏差，这个偏差通常按传感器的温度—电压转换系数S折合成温度来表示。由于传感器的输出线性化及温度—电压转换系数相同，即在测温范围内全程互换，所以互换精度表示了基准电压值的离散程度，即用基准电压值的离散值折合成温度值的大小来描述整批传感器之间的互换程度。一般分为三级：I级的互换偏差不大于0.3℃;J级不大于0.5℃;K级不大于1.0℃。 8．线性度的意义是什么？　　 线性度是描述传感器的输出电压值随温度变化的线性程度，实际上也就是传感器输出电压在工作温度范围内相对于理想拟合直线的最大偏差。一般情况下，其线性度的典型值为±0.5%，很显然传感器的线性度越高（其值越小），对于仪表的设计就越简单，在仪表的输入级完全不必采用线性化处理。 9．为什么说线性温度传感器是规范化输出？　　 所谓规范化输出，就是在0℃温度点上传感器在规定的工作条件下，输出的电压值仅限于某一小范围内，即使不互换，其基准电压值仅限定在690-7１0mV之间，这样在电路设计时，易于在宏观上把握传感器的输出情况，不论在桥路设计还是温度补偿，只要在690-7１0mV之间考虑，在调试中稍加调整即可。而不象普通的热敏电阻由于型号不同，其阻值也不同，针对不同的型号，需进行不同的设计计算。所以线性温度传感器的规范化输出，可以使仪表电路实现规范化设计。 10．用户如何检验线性温度传感器？　　 用户在购买传感器后，可在恒流的条件下，依温区的大小，采用两点或三点测试，以检验互换精度、线性度和温度系数。一般情况下，最简单的检验方法只要检验基准电压值即可。而所有电气参数，在交货时均有随货参数表（合格证），以提供该批传感器的详细参数指标。对测试条件有如下要求：恒流源：100μA±0.5%；恒温温场：波动度：≤±0.05℃；测试仪表：41/2或51/2数字电压表。 11．实际使用温度传感器是否一定要采用恒流源供电？　　 一般情况下是不必要的，桥路恒压供电完全可以（参见图1、图2）。这是因为在100μA左右的电流条件下，传感器的温度—电压转换系数变化量很小，可以给一个实测数量级的概念：在100μA时 S=-2mV/℃在40μA 时 S=-2.1mV/℃在1000μA时S=-1.9mV/℃而在实际的桥路恒压供电时,其电流变化不会有如此大的幅度。恒压供电时，传感器负载电阻值如何确定？　　 恒压供电时，负载电阻接在电源与传感器正极之间，信号从传感器正极与负极之间输出，设计电阻值R时，以在0C时使传感器工作电流为100μA即可。如传感器的基准电压为V（0）（mV），恒压源为VDD（mV），则R=（VDD-V（0））(mV)/0.1(mA)。对于计算出的电阻值R，如果实际的电阻没有这种阻值，可就近阻值选用，对测温精度没有影响。 12．线性温度补偿元件做为电路温度补偿有什么优越性？　　 这主要考虑热敏元件的输出规范化及温度系数的一致性，便于设计。另外，由于温度系数与晶体管电路中的晶体管基、射极电压的温度系数相同，做为稳定晶体管电路的工作点的基极偏流元件是非常合适的。而将几只元件串联使用，可以通过并联电位器方式，通过电位器的调节出不同的温度系数，以实现精确的温度补偿作用（参见图3）。这种温度系数可调的补偿元件，无须繁杂设计，对元件的工作电流也无严格要求，这也是这种线性热敏元件用于温度补偿的一大优点。 13．稳定性的含义是什么？　　 稳定性是指传感器的基准电压值年漂移量，这个漂移量再按温度—电压转换系数折合成温度值，即稳定性=±△V/S/年。线性温度传感器的稳定性为±0.05℃/年。这一参数描述了传感器在各种使用条件下保持原有特性的能力。 14．长线传输对传感器信号是否有影响？　　 应当说影响不大，一般情况下传输距离可达1000米以上。如果距离再远，可以考虑将传感器输出的信号在当地转换成数字量，这样可以方便地实现更远距离的传输。

三十年前，第一个硫化镉光电阻在客车上得到了应用，用于通过检测环境光自动打开及关闭车大灯。当今，用于检测光线的主流技术已变成硅光电二极管和光电晶体管，从而使车身电子应用得到了极大扩展。　　在大多数情况下，汽车应用中采用光电二极管，因为在-40°C～+85°C的典型车身电子温度范围内，这些器件的光电流及波长敏感度呈线性。与光电二极管相比，光电晶体管的直流电流增益及暗电流具有更高的温度依赖性。光电晶体管与光电二极管相比的优势是，光线量相同时，前者的输出电流远高于后者，从而可能无需进行放大。　　雨水检测　　安装在挡风玻璃上并成为后视镜装置一部分的Valeo雨水传感器，该传感器由红外线发射二极管与光电二极管组成，光电二极管用于检测玻璃反射的已发射光线量。红外线通过该传感器装置以精确角度发射出去，在挡风玻璃内部进行反射，然后返回到光电二极管。当天开始下雨时，雨滴落在挡风玻璃上，一些光线将发生折射，从而使反射回光电二极管的光线量减少。当降雨量增加时，反射回检测器表面的光线量将减少。　　最终，输出电流会降到定义的阈值以下，该传感器会指示“下雨”。通过这种到微控制器的输入，该传感器会打开刮水器，并调整刮水器的速度。　　环境光检测　　在车身电子应用中，环境光传感器用于调节仪表盘的背光强度，以及导航系统(GPS)、温度控制及DVD屏幕中的LCD背光强度。这对于像BMW的iDrive及 Prius的Multi-Info等显示屏而言尤其重要。例如，当日光变得昏暗并且漆黑一片时，仪表盘背光将进行不同程度地调节，以达到最佳可见度，并降低可能对驾驶者造成的强光。使用这些传感器可消除在白天打开车大灯时烦人的显示屏自动亮度调节等程序，环境光传感器的关键功能是利用 380nm～780nm的敏感度可见波长，复制了人眼的敏感度。　　温度控制　　通过确定日光的角度并连同热敏电阻调整风扇速度和温度，光电二极管在温度控制中发挥了重要作用。确定日光的角度是光电二极管上的照明功能，在光电二极管中，峰值照明可转变成处于最高点的日光。具有集成NTC热敏电阻的光电二极管最适合这种类型的应用。　　隧道检测　　隧道检测需要两个传感器的输入。第一个传感器具有“向上看”的较宽视野，以及相对较长的平均移动时间段，长时间段可防止车灯打开和关闭。第二个传感器具有“向前看”的较窄视野，以及相对较短的平均移动时间段。这可使隧道传感器对突然的日光变化做出快速反应，并打开车大灯，以及在进入隧道时可调节显示屏的背光亮度。前向传感器消除了在进入桥下或遮天蔽日的大树下时打开及关闭车灯。在这些情况下，该传感器仍将“看到”前方的光线。　　当进入隧道时，隧道传感器信号将下降，而宽视野传感器的信号将仍保持高强度；车大灯将打开。当出了隧道时，隧道传感器信号将加强，而宽视野传感器信号将下降；车大灯将关闭。凭借不同的平均移动时间段，控制器可做出明确的区别。

一、传感器的定义　　国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律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”。传感器是一种检测装置，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。　　二、传感器的分类　　目前对传感器尚无一个统一的分类方法，但比较常用的有如下三种：　　１、按传感器的物理量分类，可分为位移、力、速度、温度、流量、气体成份等传感器　　２、按传感器工作原理分类，可分为电阻、电容、电感、电压、霍尔、光电、光栅、热电偶等传感器。　　３、按传感器输出信号的性质分类，可分为：输出为开关量（“１”和"０”或“开”和“关”）的开关型传感器；输出为模拟型传感器；输出为脉冲或代码的数字型传感器。　　关于传感器的分类：　　1.按被测物理量分：如：力，压力，位移，温度，角度传感器等；　　2.按照传感器的工作原理分：如：应变式传感器、压电式传感器、压阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、光电式传感器等；　　3.按照传感器转换能量的方式分：　　（1）能量转换型：如：压电式、热电偶、光电式传感器等；　　（2）能量控制型：如：电阻式、电感式、霍尔式等传感器以及热敏电阻、光敏电阻、湿敏电阻等；　　4.按照传感器工作机理分：　　（1）结构型：如：电感式、电容式传感器等；　　（2）物性型：如：压电式、光电式、各种半导体式传感器等；　　5.按照传感器输出信号的形式分：　　（1）模拟式：传感器输出为模拟电压量；　　（2）数字式：传感器输出为数字量，如：编码器式传感器。　　三、传感器的静态特性　　传感器的静态特性是指对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。因为这时输入量和输出量都和时间无关，所以它们之间的关系，即传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。表征传感器静态特性的主要参数有：线性度、灵敏度、分辨力和迟滞等。　　四、传感器的动态特性　　所谓动态特性，是指传感器在输入变化时，它的输出的特性。在实际工作中，传感器的动态特性常用它对某些标准输入信号的响应来表示。这是因为传感器对标准输入信号的响应容易用实验方法求得，并且它对标准输入信号的响应与它对任意输入信号的响应之间存在一定的关系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种，所以传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。　　五、传感器的线性度　　通常情况下，传感器的实际静态特性输出是条曲线而非直线。在实际工作中，为使仪表具有均匀刻度的读数，常用一条拟合直线近似地代表实际的特性曲线、线性度（非线性误差）就是这个近似程度的一个性能指标。　　拟合直线的选取有多种方法。如将零输入和满量程输出点相连的理论直线作为拟合直线；或将与特性曲线上各点偏差的平方和为最小的理论直线作为拟合直线，此拟合直线称为最小二乘法拟合直线。　　六、传感器的灵敏度　　灵敏度是指传感器在稳态工作情况下输出量变化△y对输入量变化△x的比值。　　它是输出一输入特性曲线的斜率。如果传感器的输出和输入之间显线性关系，则灵敏度S是一个常数。否则，它将随输入量的变化而变化。　　灵敏度的量纲是输出、输入量的量纲之比。例如，某位移传感器，在位移变化1mm时，输出电压变化为200mV，则其灵敏度应表示为200mV/mm。　　当传感器的输出、输入量的量纲相同时，灵敏度可理解为放大倍数。　　提高灵敏度，可得到较高的测量精度。但灵敏度愈高，测量范围愈窄，稳定性也往往愈差。　　七、传感器的分辨力　　分辨力是指传感器可能感受到的被测量的最小变化的能力。也就是说，如果输入量从某一非零值缓慢地变化。当输入变化值未超过某一数值时，传感器的输出不会发生变化，即传感器对此输入量的变化是分辨不出来的。只有当输入量的变化超过分辨力时，其输出才会发生变化。　　通常传感器在满量程范围内各点的分辨力并不相同，因此常用满量程中能使输出量产生阶跃变化的输入量中的最大变化值作为衡量分辨力的指标。上述指标若用满量程的百分比表示，则称为分辨率。　　八、电阻式传感器　　电阻式传感器是将被测量，如位移、形变、力、加速度、湿度、温度等这些物理量转换式成电阻值这样的一种器件。主要有电阻应变式、压阻式、热电阻、热敏、气敏、湿敏等电阻式传感器件。　　九、电阻应变式传感器　　传感器中的电阻应变片具有金属的应变效应，即在外力作用下产生机械形变，从而使电阻值随之发生相应的变化。电阻应变片主要有金属和半导体两类，金属应变片有金属丝式、箔式、薄膜式之分。半导体应变片具有灵敏度高（通常是丝式、箔式的几十倍）、横向效应小等优点。　　十、压阻式传感器　　压阻式传感器是根据半导体材料的压阻效应在半导体材料的基片上经扩散电阻而制成的器件。其基片可直接作为测量传感元件，扩散电阻在基片内接成电桥形式。当基片受到外力作用而产生形变时，各电阻值将发生变化，电桥就会产生相应的不平衡输出。　　用作压阻式传感器的基片（或称膜片）材料主要为硅片和锗片，硅片为敏感 材料而制成的硅压阻传感器越来越受到人们的重视，尤其是以测量压力和速度的固态压阻式传感器应用最为普遍。　　十一、热电阻传感器　　热电阻传感器主要是利用电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。在温度检测精度要求比较高的场合，这种传感器比较适用。目前较为广泛的热电阻材料为铂、铜、镍等，它们具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点。用于测量-200℃～+500℃范围内的温度。　　十二、传感器的迟滞特性　　迟滞特性表征传感器在正向（输入量增大）和反向（输入量减小）行程间输出-一输入特性曲线不一致的程度，通常用这两条曲线之间的最大差值△MAX与满量程输出F·S的百分比表示。　　迟滞可由传感器内部元件存在能量的吸收造成。 　　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。

转载一篇文章[url=http://www.instrument.com.cn/download/search.asp?sel=admin_name&keywords=quanbaogang]欢迎到我的资料库下载[/url][color=blue][b]纳米气敏传感器研究进展[/b][/color]１引言纳米技术是研究尺寸在０１～１００ｎｍ的物质组成体系的运动规律和相互作用以及可能的实际应用中的技术问题的科学技术［１］。纳米技术的发展，不仅为传感器提供了优良的敏感材料，例如纳米粒子、纳米管、纳米线、纳米薄膜等，而且为传感器制作提供了许多新型的方法，例如纳米技术中的关键技术ＳＴＭ，研究对象向纳米尺度过渡的ＭＥＭＳ技术等。与传统的传感器相比，纳米传感器尺寸减小、精度提高等性能大大改善，更重要的是利用纳米技术制作传感器，是站在原子尺度上，从而极大地丰富了传感器的理论，推动了传感器的制作水平，拓宽了传感器的应用领域。纳米传感器现已在生物、化学、机械、航空、军事等方面获得广泛的发展。湖南长沙索普测控技术有限公司研制成功电阻应变式纳米压力传感器，这种电阻应变式纳米膜压力传感器，测量精度和灵敏度高、体积小、重量轻、安装维护方便，是一种稳定和可靠的测量压力参数的科技创新产品。利用一些纳米材料的巨磁阻效应，科学家们已经研制出了各种纳米磁敏传感器［２］。在生物传感器中，用纳米颗粒、多孔纳米结构和纳米器件都获得了令人满意的应用［３］。在光纤传感器基础上发展起来的纳米光纤生物传感器，不但具有光纤传感器的优点，而且由于这种传感器的尺寸只取决于探针的大小，大大减小了测微传感器的体积，响应时间大大缩短，满足了单细胞内测量要求实现的微创实时动态测量［４］。 ２纳米气敏传感器的研究现状随着工业生产和环境检测的迫切需要，纳米气敏传感器已获得长足的进展。用零维的金属氧化物半导体纳米颗粒、碳纳米管及二维纳米薄膜等都可以作为敏感材料构成气敏传感器。这是因为纳米气敏传感器具有常规传感器不可替代的优点：一是纳米固体材料具有庞大的界面，提供了大量气体通道，从而大大提高了灵敏度；二是工作温度大大降低；三是大大缩小了传感器的尺寸［５］。２．１基于金属氧化物半导体纳米颗粒的纳米气敏传感器 在气敏传感器的研究中，主要方向之一是在气体环境中依靠敏感材料（例如金属氧化物半导体气敏材料以ＳｎＯ２，ＺｎＯ，ＴｉＯ２，Ｆｅ２Ｏ３为代表）的电导发生变化来制作气敏传感器。目前已实用化的气敏传感器由纳米ＳｎＯ２膜制成，用作可燃性气体泄漏报警器和湿度传感器。在这些纳米敏感材料中加入贵重金属纳米颗粒（例如Ｐｔ和Ｐｄ），大大增强了选择性，提高了灵敏度，降低了工作温度。其性能的具体改善程度与加入贵重金属纳米颗粒的晶粒尺寸、化学状态及分布有关。北京大学王远等人［６］制成一种ＴｉＯ２／ＰｔＯＰｔ双层纳米膜作为敏感材料探测氢气的气敏传感器。其敏感材料的制备方法是先在玻璃衬底上覆盖上一层由Ｐｔ纳米颗粒构成的表面氧化的多孔连续膜，其中Ｐｔ的纳米颗粒直径大约１３ ｎｍ，膜厚大约１００ ｎｍ，然后在ＰｔＯＰｔ膜上覆盖ＴｉＯ２膜，其中ＴｉＯ２纳米颗粒的直径尺寸从３４ ｎｍ到５４ ｎｍ，平均直径４１ ｎｍ。传感器的工作温度在１８０～２００ ℃，ＰｔＯＰｔ多孔膜作为催化剂使ＴｉＯ２纳米膜对氢气产生部分还原作用，从而使传感器在空气中，甚至在ＣＯ、ＮＨ３、ＣＨ４等还原性气体存在的情况下，对氢气都表现出很高的灵敏度和选择性，比较以前的钛基探测氢气的传感器有显著的提高。Ｒａüｌ Ｄìａｚ等人［７］用非电镀金属沉积法沉积Ｐｔ在ＳｎＯ２纳米颗粒的表面，结果证明这种方法对改善气敏传感器催化剂的性能有很大帮助。Ｐｔ和Ｐｄ作为两种主要的贵重金属添加物，它们与衬底有不同的相互作用，Ｐｄ倾向于嵌入纳米ＳｎＯ２晶粒中，而Ｐｔ倾向于形成大的金属颗粒团簇。与传统方法相比，用非电镀沉积法形成的催化剂的不同化学状态，为研究催化剂对气体探测机制的影响提供了一种新的方法。２．２用单壁碳纳米管制作气敏传感器碳纳米管具有一定的吸附特性，由于吸附的气体分子与碳纳米管发生相互作用，改变其费米能级引起其宏观电阻发生较大改变，通过检测其电阻变化来检测气体成分，因此单壁碳纳米管可用作气敏传感器。J．ｋｏｎｇ等人［８］用化学[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相[/url]沉积法在分散有催化剂的ＳｉＯ２／Ｓｉ基片上可制得单个的单壁碳纳米管，如图１（ａ）所示，两种金属被用来连接一ＳＳＷＮＴ时，形成金属／ＳＳＷＮＴ／金属结构，呈现出ｐ型晶体管的性质。气体探测试验是把ＳＳＷＮＴ样品放在一个带着电引线的密封的５００ ｍＬ的玻璃瓶中，通入在空气或者氩气中稀释的ＮＯ２（（２～２００）×１０－６）或者ＮＨ３（０１％～１％），流速７００ ｍＬ／ｍｉｎ。检测ＳＳＷＮＴ的电阻变化，得到的Ｉ／Ｖ关系曲线如图１（ｂ）和（ｃ）所示，在ＮＨ３气氛中其电导可减小两个数量级，而在ＮＯ２气氛中电导可增加３个数量级。其工作机理是半导体单壁碳纳米管在置于ＮＨ３气氛中时，使价带偏离费米能级，结果使空穴损耗导致其电导变小；而在ＮＯ２气氛中时，使价带向费米能级靠近，结果使空穴载流子增加从而使其电导增加。由于金属／ＳＳＷＮＴ／金属结构类似于空穴作为主要载流子的场效应管，所以在源极和漏极之间的电压一定时，电流随着栅极电压增大而减小（如图２所示）。图２中，ｂ曲线是未通入任何气体的栅电压电流关系曲线，曲线ａ和ｃ的栅电压电流关系曲线分别是ＮＨ３和ＮＯ２气氛中测得的。未通入任何气体时，在栅电压为０ Ｖ时，电流是１５ μＡ，若通入有ＮＨ３的气氛中时，电流则几乎变为０ Ａ。那么，如果测ＮＨ３气，我们就将初始栅电压设置在０ Ｖ，则由上图可知样品的电导将减小两个数量级。若测ＮＯ２气体，先将栅电压设置在＋４ Ｖ，未通入ＮＯ２气体前则电流几乎为零，ＮＯ２通入后，电流大大增加，则其电导增加了３个数量级。这样可以使传感器在复杂的气体环境中具有选择性。

我是一名大四的学生，最近学院的实验室要做一个氢气传感器，用于检测氢气浓度的。我是负责传感器成型后的标定工作的，这也是我的毕业设计项目。我想请教各位朋友，一般的传感器厂家都是利用什么样的系统进行气敏传感器的出厂前的标定的？或者国家相关机构是怎样对这种传感器进行合格检测的？成都有没有进行这种检测分析这样的相关国家机构？也许我的问题太多太泛了，不好回答，或者各位朋友能否给我指一条解决之路，告诉能到哪些相关网站或者机构查询资料？非常感谢！！！！

【亚洲流体网讯】目前，中国最高水平的MEMS磁敏传感器在贵州雅光电子科技股份有限公司诞生，并通过工信部主持的专家组科技成果鉴定。专家组认为，该传感器总体技术处于国内最高水平，解决了国产磁敏传感器运用于汽车生产领域的技术瓶颈。 在我国，磁敏传感器生产已有三十余年历史，广泛运用于医疗、工业控制等领域。然而，作为磁敏传感器的最大使用领域——汽车生产领域，其传感器市场一直由德国博世集团垄断，国产产品均未能涉足其中。雅光电子副总经理杨成斌说：“这是由于高压传感不成磁和喷油控制不成磁两大技术瓶颈，导致国产磁敏传感器不符合汽车生产的要求。” 雅光电子另辟蹊径，发现可将军用飞机传感技术改进民用，破解国产磁敏传感器在汽车生产领域运用难的问题。亚光电子与当地科研院校联合设立院士工作站，并引进15人的院士研发团队，开展科研攻关，终于取得了突破。目前，亚光电子的MEMS磁敏传感器通过了工信部主持的专家组科技成果鉴定，被评价为“技术与德国博世集团的水平不相上下。”与目前国内主要用的霍尔传感器不同的是，MEMS磁敏传感器不仅传感和信号数据处理单元集成在一起，而且敏感范围更广。同时，其生产成本仅为霍尔传感器的1/10。 据悉，雅光电子准备投入3000多万元，启动MEMS磁敏传感器一期项目。目前，该公司正对旧厂房进行改造，以推动项目尽快投产。预计达产后，项目年销售收入可达5000万元。同时，该公司还将着力开关传感、线性传感等五个阶段发展，逐步拓展产业链，实现规模化生产。本文转载：亚洲流体网

一、温度测量的基本概念(温度传感器有双金属温度计、热电偶、热电阻等)1、温度定义：温度是表征物体冷热程度的物理量。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量，而用来量度物体温度 :数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度的基本单位。目前国际上用得较多的温标有华氏温标、摄氏温标、热力学温标和国际实用温标。摄氏温标（℃）规定：在标准大气压下，冰的熔点为0度，水的沸点为100度，中间划分100等份，每等分为摄氏1度，符号为℃。华氏温标（℉）规定：在标准大气压下，冰的熔点为32度，水的沸点为212度，中间划分180等份每等份为华氏1度符号为℉。热力学温标（符号T）又称开尔文温标（符号K），或绝对温标，它规定分子运动停止时的温度为绝对零度。国际温标：国际实用温标是一个国际协议性温标，它与热力学温标相接近，而且复现精度高，使用方便。目前国际通用的温标是1975年第15届国际权度大会通过的《1968年国际实用温标-1975年修订版》，记为：IPTS-68（REV-75）。但由于IPTS-68温度存在一定的不捉，国际计量委员会在18届国际计量大会第七号决议授权予1989年会议通过1990年国际ITS-90，ITS-90温标替代IPS-68。我国自1994年1月1日起全面实施ITS-90国际温标。1990年国际温标：a、温度单位：热力学温度是基本功手物理量，它的单位开尔文，定义为水三相点的热力学温度的1/273.16，使用了与273.15K（冰点）的差值来表示温度，因此现在仍保留这个方法。根据定义，摄氏度的大小等于开尔文，温差亦可用摄氏度或开尔文来表示。国际温标ITS-90同时定义国际开尔文温度（符号T90）和国际摄氏温度（符号t90）。b、国际温标ITS-90的通则：ITS-90由0.65K向上到普朗克辐射定律使用单色辐射实际可测量的最高温度。ITS-90是这样制订的即在全量程，任何于温度采纳时T的最佳估计值，与直接测量热力学温度相比T90的测量要方便的多，而且更为精密，并且有很高的复现性。c、ITS-90的定义：第一温区为0.65K到5.00K之间，T90由3He和4He的蒸汽压与温度的关系式来定义。第二温区为3.0K到氖三相点（24.5661K）之间T90是氦气体温度计来定义。第三温区为平蘅氢三相点（13.8033K）到银的凝固点（961.78℃）之间，T90是由铂电阻温度计来定义，它使用一组规定的定义内插法来分度。银凝固点（961.78℃）以上的温区，T90是按普朗克辐射定律来定义的，复现仪器为光学高温计。二、温度测量仪表的分类温度测量仪表按测温方式可分为接触式和非接触式两大类。通常来说接触式测温仪表比较简单、可靠、测量精度较高；但因测温元件与被测介质需要进行充分的热交金刚，需要一定的时间才能达到热平衡，所以存在测温的延迟现象，同时受耐高温材料的限制，不能应用于很高的温度测量。非接触式仪表测温是通过热辐射原理来测量温度的，测量元件不需要与被测介质接触，测温范围广，不受测温上限的限制，也不会破坏被测物体的温度场，反应速度一般也比较快；但受到物体的发射率、测量距离、烟尘和水气等外界因素的影响，其测量误差较大。三、传感器的选用国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律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”。传感器是一种检测装置，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。（一）、现代传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理选用传感器，是在进行某个量时首先要解决的问题。当传感器确定之后，与之相配套的测量方法和测量设备也可以确定了。测量结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。1、根据测量对象与测量环境确定传感器的类型：要进行一个具体的测量工作，首先要考虑采用何种原理的传感器，这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为，即使测量同一物理量，也有多种原理的传感器可供选用，那一种原理的传感器更为合适，则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下具体问题：量程的大小；被测位置对传感器的体积要求；测量方式为接触式或非接触式；信号的引出方法，有线或是非接触测量；传感器的来源，是进口还是国产的，价格能否接受，还是自行研制。2、灵敏度的选择：通常，在传感器的线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好，因为只有灵敏度高时，与被测量变化对应的输出信号才比较大有利于信号处理。但要注意的是，传感器的灵敏度高，与被测量无关的外界噪声也容易混入，也会被放大系统放大，影响测量精度，因此要求传感器本身具有很高的信躁比，尽量减少从外界引入的厂忧信号。传感器的灵敏度是有方向性的。当被测量是单向量，而且对其方向性要求较高，则应选择其它方向灵敏度小的传感器，如果被测量是多维向量，则要求传感器的交叉灵敏度越小越好。3、频率响应特性：传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围，必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件，实际上传感器的响应总有一定的延迟，希望延迟越短越好。传感器的频率响应高，可测的信号频率范围就宽，而由于受到结构特性的影响，机械系统的惯性较大，因有频率低的传感器可测信号的频率较低。在动态测量中，应根据信号的特点（稳态、随机等）响应特性，以免产生过火的误差。4、线性范围：传感器的线性范围是指输出与输入成正比的范围。从理论上讲，在此范围内，灵敏度保持定值，传感器的线性范围越宽，则其量程越大，并且能保证一定的测量精度。在选择传感器时，当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求。但实际上，任何传感器都不能保证绝对的线性，其线性度也是相对的。当所要求测量精度比较低时，在一定的范围内可以将非线性误差较小的传感器近似看作线性，这会给测量带来极大的方便。5、稳定性：传感器使用一段时间后，其性能保持不变化的能力称稳定性。影响传感器长期稳定的因素除传感器本身结构外，主要是传感器的使用环境。因此，要使传感器具有良好的稳定性，传感器必须要有较强的环境适应能力。在选择传感器之前，应对其使用环境进行调查，并根据具体的使用环境选择合适的传感器，或采取适当的措施，减少环境影响。在某些要求传感器能长期使用而又轻易更换或标定的场合，所选用的传感器稳定性要求更严格，要能够经受住长时间的考验。6、精度：精度是传感器的一个重要的性能指标，它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。传感器的精度越高，其价格越昂贵，因此，传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以，不必选得过高，这样就可以在满足同一测量的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器。如果测量目的是定性分析的，选用重复精度高的传感器即可，不宜选用绝对量值精度高的；如果是为了定量分析，必须获得精确的测量值，就需选用精度等级能满足要求的传感器。对某些特殊使用场合，无法选到合适的传感器，则需自行设计制造传感器，自制传感器的性能应满足使用要求。（二) 测温器：1、热电阻：热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热电阻的测量精度是最高的，它不广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。① 热电阻测温原理及材料：热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用铑、镍、锰等材料制造热电阻。② 热电阻测温系统的组成：热电阻测温系统一般由热电阻、连接导线和数码温度控制显示表等组成。必须注意两点：“热电阻和数码温度控制显示表的分度号必须一致；为了消除连接导线电阻变化的影响，必须采取三线制接法。”2、热敏电阻：NTC热敏电阻器，具有体积小，测试精度高，反应速度快，稳定可靠，抗老化，互换性，一致性好等特点。广泛应用于空调、暖气设备、电子体温计、液位传感器、汽车电子、电子台历等领域。3、热电偶：热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是：① 测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质影响。② 测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可连续测量，某些特殊热电偶最低-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。③ 构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。(1)．热电偶测温基本原理将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。(2)．热电偶的种类常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电

一、温度测量的基本概念 1、温度定义： 温度是表征物体冷热程度的物理量。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量，而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度的基本单位。目前国际上用得较多的温标有华氏温标、摄氏温标、热力学温标和国际实用温标。 摄氏温标（℃）规定：在标准大气压下，冰的熔点为0度，水的沸点为100度，中间划分100等份，每等分为摄氏1度，符号为℃。 华氏温标（℉）规定：在标准大气压下，冰的熔点为32度，水的沸点为212度，中间划分180等份每等份为华氏1度符号为℉。 热力学温标（符号T）又称开尔文温标（符号K），或绝对温标，它规定分子运动停止时的温度为绝对零度。 国际温标：国际实用温标是一个国际协议性温标，它与热力学温标相接近，而且复现精度高，使用方便。目前国际通用的温标是1975年第15届国际权度大会通过的《1968年国际实用温标-1975年修订版》，记为：IPTS-68（REV-75）。但由于IPTS-68温度存在一定的不捉，国际计量委员会在18届国际计量大会第七号决议授权予1989年会议通过1990年国际ITS-90，ITS-90温标替代IPS-68。我国自1994年1月1日起全面实施ITS-90国际温标。 1990年国际温标： a、温度单位：热力学温度是基本功手物理量，它的单位开尔文，定义为水三相点的热力学温度的1/273.16，使用了与273.15K（冰点）的差值来表示温度，因此现在仍保留这个方法。根据定义，摄氏度的大小等于开尔文，温差亦可用摄氏度或开尔文来表示。国际温标ITS-90同时定义国际开尔文温度（符号T90）和国际摄氏温度（符号t90）。 b、国际温标ITS-90的通则：ITS-90由0.65K向上到普朗克辐射定律使用单色辐射实际可测量的最高温度。ITS-90是这样制订的即在全量程，任何于温度采纳时T的最佳估计值，与直接测量热力学温度相比T90的测量要方便的多，而且更为精密，并且有很高的复现性。 c、ITS-90的定义： 第一温区为0.65K到5.00K之间，T90由3He和4He的蒸汽压与温度的关系式来定义。 第二温区为3.0K到氖三相点（24.5661K）之间T90是氦气体温度计来定义。 第三温区为平蘅氢三相点（13.8033K）到银的凝固点（961.78℃）之间，T90是由铂电阻温度计来定义，它使用一组规定的定义内插法来分度。银凝固点（961.78℃）以上的温区，T90是按普朗克辐射定律来定义的，复现仪器为光学高温计。 二、温度测量仪表的分类 温度测量仪表按测温方式可分为接触式和非接触式两大类。通常来说接触式测温仪表比较简单、可靠、测量精度较高；但因测温元件与被测介质需要进行充分的热交金刚，需要一定的时间才能达到热平衡，所以存在测温的延迟现象，同时受耐高温材料的限制，不能应用于很高的温度测量。非接触式仪表测温是通过热辐射原理来测量温度的，测量元件不需要与被测介质接触，测温范围广，不受测温上限的限制，也不会破坏被测物体的温度场，反应速度一般也比较快；但受到物体的发射率、测量距离、烟尘和水气等外界因素的影响，其测量误差较大。 三、传感器的选用 国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律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”。传感器是一种检测装置，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。 （一）、现代传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理选用传感器，是在进行某个量时首先要解决的问题。当传感器确定之后，与之相配套的测量方法和测量设备也可以确定了。测量结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。 1、根据测量对象与测量环境确定传感器的类型：要进行一个具体的测量工作，首先要考虑采用何种原理的传感器，这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为，即使测量同一物理量，也有多种原理的传感器可供选用，那一种原理的传感器更为合适，则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下具体问题：量程的大小；被测位置对传感器的体积要求；测量方式为接触式或非接触式；信号的引出方法，有线或是非接触测量；传感器的来源，是进口还是国产的，价格能否接受，还是自行研制。 2、灵敏度的选择：通常，在传感器的线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好，因为只有灵敏度高时，与被测量变化对应的输出信号才比较大有利于信号处理。但要注意的是，传感器的灵敏度高，与被测量无关的外界噪声也容易混入，也会被放大系统放大，影响测量精度，因此要求传感器本身具有很高的信躁比，尽量减少从外界引入的厂忧信号。传感器的灵敏度是有方向性的。当被测量是单向量，而且对其方向性要求较高，则应选择其它方向灵敏度小的传感器，如果被测量是多维向量，则要求传感器的交叉灵敏度越小越好。 3、频率响应特性：传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围，必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件，实际上传感器的响应总有一定的延迟，希望延迟越短越好。传感器的频率响应高，可测的信号频率范围就宽，而由于受到结构特性的影响，机械系统的惯性较大，因有频率低的传感器可测信号的频率较低。在动态测量中，应根据信号的特点（稳态、随机等）响应特性，以免产生过火的误差。 4、线性范围：传感器的线性范围是指输出与输入成正比的范围。从理论上讲，在此范围内，灵敏度保持定值，传感器的线性范围越宽，则其量程越大，并且能保证一定的测量精度。在选择传感器时，当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求。但实际上，任何传感器都不能保证绝对的线性，其线性度也是相对的。当所要求测量精度比较低时，在一定的范围内可以将非线性误差较小的传感器近似看作线性，这会给测量带来极大的方便。 5、稳定性：传感器使用一段时间后，其性能保持不变化的能力称稳定性。影响传感器长期稳定的因素除传感器本身结构外，主要是传感器的使用环境。因此，要使传感器具有良好的稳定性，传感器必须要有较强的环境适应能力。在选择传感器之前，应对其使用环境进行调查，并根据具体的使用环境选择合适的传感器，或采取适当的措施，减少环境影响。在某些要求传感器能长期使用而又轻易更换或标定的场合，所选用的传感器稳定性要求更严格，要能够经受住长时间的考验。 6、精度：精度是传感器的一个重要的性能指标，它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。传感器的精度越高，其价格越昂贵，因此，传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以，不必选得过高，这样就可以在满足同一测量的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器。如果测量目的是定性分析的，选用重复精度高的传感器即可，不宜选用绝对量值精度高的；如果是为了定量分析，必须获得精确的测量值，就需选用精度等级能满足要求的传感器。对某些特殊使用场合，无法选到合适的传感器，则需自行设计制造传感器，自制传感器的性能应满足使用要求。 （二) 测温器： 1、热电阻：热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热电阻的测量精度是最高的，它不广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。 ① 热电阻测温原理及材料：热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用铑、镍、锰等材料制造热电阻。 ② 热电阻测温系统的组成：热电阻测温系统一般由热电阻、连接导线和数码温度控制显示表等组成。必须注意两点：“热电阻和数码温度控制显示表的分度号必须一致；为了消除连接导线电阻变化的影响，必须采取三线制接法。” 2、热敏电阻：NTC热敏电阻器，具有体积小，测试精度高，反应速度快，稳定可靠，抗老化，互换性，一致性好等特点。广泛应用于空调、暖气设备、电子体温计、液位传感器、汽车电子、电子台历等领域。 3、热电偶：热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是： ① 测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质影响。 ② 测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可连续测量，某些特殊热电偶最低-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。 ③ 构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。 (1)．热电偶测温基本原理 将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。 (2)．热电偶的种类 常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。 标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。 非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。 我国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准

一、传感器的定义 　　信息处理技术取得的进展以及微处理器和计算机技术的高速发展，都需要在传感器的开发方面有相应的进展。微处理器现在已经在测量和控制系统中得到了广泛的应用。随着这些系统能力的增强，作为信息采集系统的前端单元，传感器的作用越来越重要。传感器已成为自动化系统和机器人技术中的关键部件，作为系统中的一个结构组成，其重要性变得越来越明显。　　最广义地来说，传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。国际电工委员会(IEC:International Electrotechnical Committee)的定义为：“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。按照Gopel等的说法是：“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”，而“传感器系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字)能力的传感器”。传感器是传感器系统的一个组成部分，它是被测量信号输入的第一道关口。 　　传感器系统的原则框图示于图1-1，进入传感器的信号幅度是很小的，而且混杂有干扰信号和噪声。为了方便随后的处理过程，首先要将信号整形成具有最佳特性的波形，有时还需要将信号线性化，该工作是由放大器、滤波器以及其他一些模拟电路完成的。在某些情况下，这些电路的一部分是和传感器部件直接相邻的。成形后的信号随后转换成数字信号，并输入到微处理器。　　德国和俄罗斯学者认为传感器应是由二部分组成的，即直接感知被测量信号的敏感元件部分和初始处理信号的电路部分。按这种理解，传感器还包含了信号成形器的电路部分。 　　传感器系统的性能主要取决于传感器，传感器把某种形式的能量转换成另一种形式的能量。有两类传感器：有源的和无源的。有源传感器能将一种能量形式直接转变成另一种，不需要外接的能源或激励源(参阅图1-2(a))。 有源(a)和无源(b)传感器的信号流程　　无源传感器不能直接转换能量形式，但它能控制从另一输入端输入的能量或激励能传感器承担将某个对象或过程的特定特性转换成数量的工作。其“对象”可以是固体、液体或气体，而它们的状态可以是静态的，也可以是动态(即过程)的。对象特性被转换量化后可以通过多种方式检测。对象的特性可以是物理性质的，也可以是化学性质的。按照其工作原理，传感器将对象特性或状态参数转换成可测定的电学量，然后将此电信号分离出来，送入传感器系统加以评测或标示。 　　各种物理效应和工作机理被用于制作不同功能的传感器。传感器可以直接接触被测量对象，也可以不接触。用于传感器的工作机制和效应类型不断增加，其包含的处理过程日益完善。　　常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟： 　　光敏传感器——视觉 声敏传感器——听觉　　气敏传感器——嗅觉 化学传感器——味觉 　　压敏、温敏、流体传感器——触觉　　与当代的传感器相比，人类的感觉能力好得多，但也有一些传感器比人的感觉功能优越，例如人类没有能力感知紫外或红外线辐射，感觉不到电磁场、无色无味的气体等。　　对传感器设定了许多技术要求，有一些是对所有类型传感器都适用的，也有只对特定类型传感器适用的特殊要求。针对传感器的工作原理和结构在不同场合均需要的基本要求是： 　　高灵敏度　　抗干扰的稳定性(对噪声不敏感) 　　线性　　容易调节(校准简易) 　　高精度　　高可靠性 　　无迟滞性　　工作寿命长(耐用性) 　　可重复性　　抗老化 　　高响应速率　　抗环境影响(热、振动、酸、碱、空气、水、尘埃)的能力 　　选择性　　安全性(传感器应是无污染的) 　　互换性　　低成本 　　宽测量范围　　小尺寸、重量轻和高强度 　　宽工作温度范围 　　 　　 　　二、传感器的分类　　可以用不同的观点对传感器进行分类：它们的转换原理(传感器工作的基本物理或化学效应)；它们的用途；它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。　　根据传感器工作原理，可分为物理传感器和化学传感器二大类传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的微小变化都将转换成电信号。　　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，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。　　有些传感器既不能划分到物理类，也不能划分为化学类。大多数传感器是以物理原理为基础运作的。化学传感器技术问题较多，例如可靠性问题，规模生产的可能性，价格问题等，解决了这类难题，化学传感器的应用将会有巨大增长。 　　常见传感器的应用领域和工作原理列于表1.1。 　　按照其用途，传感器可分类为： 　　 　　压力敏和力敏传感器 位置传感器 　　 　　液面传感器 能耗传感器 　　 　　速度传感器 热敏传感器 　　 　　加速度传感器 射线辐射传感器 　　 　　振动传感器 湿敏传感器 　　 　　磁敏传感器 气敏传感器 　　 　　真空度传感器 生物传感器等。 　　 　　以其输出信号为标准可将传感器分为： 　　 　　模拟传感器——将被测量的非电学量转换成模拟电信号。 　　 　　数字传感器——将被测量的非电学量转换成数字输出信号(包括直接和间接转换)。 　　 　　膺数字传感器——将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出(包括直接或间接转换)。 　　 　　开关传感器——当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时，传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。 　　在外界因素的作用下，所有材料都会作出相应的、具有特征性的反应。它们中的那些对外界作用最敏感的材料，即那些具有功能特性的材料，被用来制作传感器的敏感元件。从所应用的材料观点出发可将传感器分成下列几类： 　　 　　(1)按照其所用材料的类别分 　　 　　金属 聚合物 陶瓷 混合物 　　 　　(2)按材料的物理性质分  导体 绝缘体 半导体 磁性材料 　　 　　(3)按材料的晶体结构分 　　 　　单晶 多晶 非晶材料 　　 　　与采用新材料紧密相关的传感器开发工作，可以归纳为下述三个方向： 　　 　　(1)在已知的材料中探索新的现象、效应和反应，然后使它们能在传感器技术中得到实际使用。 　　 　　(2)探索新的材料，应用那些已知的现象、效应和反应来改进传感器技术。 　　 　　(3)在研究新型材料的基础上探索新现象、新效应和反应，并在传感器技术中加以具体实施。　　现代传感器制造业的进展取决于用于传感器技术的新材料和敏感元件的开发强度。传感器开发的基本趋势是和半导体以及介质材料的应用密切关联的。表1.2中给出了一些可用于传感器技术的、能够转换能量形式的材料。 　　 　　按照其制造工艺，可以将传感器区分为： 　　 　　集成传感器薄膜传感器厚膜传感器陶瓷传感器 　　集成传感器是用标准的生产硅基半导体集成电路的工艺技术制造的。通常还将用于初步处理被测信号的部分电路也集成在同一芯片上。 　　薄膜传感器则是通过沉积在介质衬底(基板)上的，相应敏感材料的薄膜形成的。使用混合工艺时，同样可将部分电路制造在此基板上。 　　厚膜传感器是利用相应材料的浆料，涂覆在陶瓷基片上制成的，基片通常是Al2O3制成的，然后进行热处理，使厚膜成形。 　　陶瓷传感器采用标准的陶瓷工艺或其某种变种工艺(溶胶-凝胶等)生产。 　　完成适当的预备性操作之后，已成形的元件在高温中进行烧结。厚膜和陶瓷传感器这二种工艺之间有许多共同特性，在某些方面，可以认为厚膜工艺是陶瓷工艺的一种变型。每种工艺技术都有自已的优点和不足。由于研究、开发和生产所需的资本投入较低，以及传感器参数的高稳定性等原因，采用陶瓷和厚膜传感器比较合理。

一氧化碳传感器是一种安全的气体检测产品，它涉及到一氧化碳气体的生产，目前，一氧化碳传感器广泛使用在矿山，汽车，家庭等需要空[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/bp][color=#3333ff]气质[/color][/url]量安全检测的地方。一氧化碳传感器可以24小时连续检测场所中一氧化碳气体的浓度，并将实时信息传递到监控平台，可随时随地监控气体变化。此外，一氧化碳传感器采用高灵敏度传感器，能自动适应环境变化，自动校正传感器的老化曲线，具有反应迅速灵敏、抗干扰能力强的特点，是一种能保持检测灵敏度恒定的工业安全仪表。[b]一氧化碳传感器的工作原理[/b]当一氧化碳气体通过外壳上的气孔经透气膜扩散到工作电极表面上时，在工作电极的催化作用下，一氧化碳气体在工作电极上发生氧化。在工作电极上发生氧化反应产生的H+离子和电子，通过电解液转移到与工作电极保持一定间隔的对电极上，与水中的氧发生还原反应。因此，传感器内部就发生了氧化-还原的可逆反应。这个氧化-还原的可逆反应在工作电极与对电极之间始终发生着，并在电极间产生电位差。但是由于在两个电极上发生的反应都会使电极极化，这使得极间电位难以维持恒定，因而也限制了对一氧化碳浓度可检测的范围。为了维持极间电位的恒定，我们加入了一个参比电极。在三电极电化学气体传感器中，其输出端所反应出的是参比电极和工作电极之间的电位变化,由于参比电极不参与氧化或还原反应，因此它可以使极间的电位维持恒定（即恒电位），此时电位的变化就同一氧化碳浓度的变化直接有关。当气体传感器产生输出电流时，其大小与气体的浓度成正比。通过电极引出线用外部电路测量传感器输出电流的大小，便可检测出一氧化碳的浓度，并且有很宽的线性测量范围。这样，在气体传感器上外接信号采集电路和相应的转换和输出电路，就能够对一氧化碳气体实现检测和监控。一氧化碳传感器是一种精密的工业电子仪器，在使用过程中容易受到外界环境的影响，导致检测数据不准确，缩短传感器的使用寿命。[b]因此，在日常使用中，必须注意检测器的维护，保持其传感器的检测灵敏度。维护中，应注意以下几个方面：[/b]1.安装。安装一氧化碳传感器时，应注意远离烟尘较多的地方。2.除尘。一氧化碳传感器长期使用时，其表面会堆积大量灰尘，严重影响一氧化碳传感器的检测灵敏度。因此，一氧化碳传感器应定期除尘，以保持仪器清洁。3、防潮。潮湿的环境同样影响一氧化碳传感器的灵敏性，甚至会导致仪器检测失灵，所以应经常检查仪器内是否有水珠，及时进行干燥处理。4、清洁。清洁一氧化碳传感器时，避免使用清洁剂或溶剂擦拭仪器，损坏一氧化碳传感器内部器件，造成传感器材质产生某些化学反应。5、检查。维护人员应定期检查一氧化碳传感器是否处于正常工作状态，避免报警器失灵情况的发生。

使用NTC热敏电阻应该注意以下事项，避免NTC热敏电阻损坏、使用设备损伤或引起误动作。 　　(1) NTC热敏电阻是按不同用途分别进行设计的。　　(2) 设计设备时，请进行NTC热敏电阻贴装评估试验，确认无异常后再使用。　　(3) 请勿在过高的功率下使用NTC热敏电阻。　　(4) 由于自身发热导致电阻值下降时，可能会引起温度检测精度降低、设备功能故障，故使用时请参考散热系数，注意NTC热敏电阻的外加功率及电压。　　(5) 请勿在使用温度范围以外使用。　　(6) 请勿施加超出使用温度范围上下限的急剧温度变化。　　(7) 将NTC热敏电阻作为装置的主控制元件单独使用时，为防止事故发生，请务必采取设置“安全电路”、“同时使用具有同等功能的NTC热敏电阻”等周全NTC温度传感器的安全措施。　　(8) 在有噪音的环境中使用时，请采取设置保护电路及屏蔽NTC热敏电阻(包括导线)的措施。　　(9) 在高湿环境下使用护套型NTC热敏电阻时，应采取仅护套头部暴露于环境(水中、湿气中)、而护套开口部不会直接接触到水及蒸气的设计。　　(10) 请勿施加过度的振动、冲击及压力。　　(11) 请勿过度拉伸及弯曲导线。　　(12) 请勿在绝缘部和电极间施加过大的电压。否则，可能会产生绝缘不良现象。　　(13) 配线时应确保导线端部(含连接器)不会渗入“水”、“蒸气”、“电解质”等，否则会造成接触不良。 　　严格遵守以上的注意事项，安全操作。NTC热敏电阻如何非线性解决？NTC热敏电阻通常为一款高阻抗、电阻性器件，当您需要将热敏电阻的阻值转换为电压值时，该器件可以简化其中的一个接口问题。然而更具挑战性的接口问题是，如何利用线性 ADC 以数字形式捕获热敏电阻的非线性行为。　　“NTC热敏电阻”一词源于对“热度敏感的电阻”这一描述的概括。热敏电阻包括两种基本的类型，分别为正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻。负温度系数热敏电阻非常适用于高精度温度测量。要确定热敏电阻周围的温度，您可以借助Steinhart-Hart公式：T=1/(A0+A1(lnRT)+A3(lnRT3))来实现。其中，T为开氏温度;RT为热敏电阻在温度T时的阻值;而 A0、A1和A3则是由热敏电阻生产厂商提供的常数。　　热敏电阻的阻值会随着温度的改变而改变，而这种改变是非线性的，Steinhart-Hart公式表明了这一点。在进行温度测量时，需要驱动一个通过热敏电阻的参考电流，以创建一个等效电压，该等效电压具有非线性的响应。您可以使用配备在微控制器上的参照表，尝试对热敏电阻的非线性响应进行补偿。即使您可以在微控制器固件上运行此类算法，但您还是需要一个高精度转换器用于在出现极端值温度时进行数据捕获。　　另一种方法是，您可以在数字化之前使用“硬件线性化”技术和一个较低精度的 ADC。(Figure 1)其中一种技术是将一个电阻RSER与热敏电阻RTHERM以及参考电压或电源进行串联(见图1)。将 PGA(可编程增益放大器)设置为1V/V，但在这样的电路中，一个10位精度的ADC只能感应很有限的温度范围(大约±25°C)。　　请注意，在图1中对高温区没能解析。但如果在这些温度值下增加 PGA 的增益，就可以将 PGA 的输出信号控制在一定范围内，在此范围内 ADC 能够提供可靠地转换，从而对热敏电阻的温度进行识别。　　微控制器固件的温度传感算法可读取 10 位精度的 ADC 数字值，并将其传送到PGA 滞后软件程序。PGA 滞后程序会校验 PGA 增益设置，并将 ADC 数字值与图1显示的电压节点的值进行比较。如果 ADC 输出超过了电压节点的值，则微控制器会将 PGA 增益设置到下一个较高或较低的增益设定值上。如果有必要，微控制器会再次获取一个新的 ADC 值。然后 PGA 增益和 ADC 值会被传送到一个微控制器分段线性内插程序。　　从非线性的NTC热敏电阻上获取数据有时候会被看作是一项“不可能实现的任务”。您可以将一个串联电阻、一个微控制器、一个 10 位 ADC 以及一个 PGA 合理的配合使用，以解决非线性热敏电阻在超过±25°C温度以后所带来的测量难题。

在网上查了一下目前市场上氧气传感器的测试原理，主要有以下几种：电化学氧气分析仪—— 采用完全密封的燃料电池氧传感器是当前国际上最先进的测氧方法之一。燃料池氧传感器是由高活性的氧电极和铅电极构成，浸没在KOH的溶液中。在阴极氧被还原成氢氧根离子，而在阳极铅被氧化。 O2+2H2O+4e=4OH- 2Pb+4OH=2Pb(OH)2+4e KOH溶液与外界有一层高分子薄膜隔开，样气不直接进入传感器，因而溶液与铅电极不需定期清洗或更换。样气中的氧分子通过高分子薄膜扩散到氧电极中进行电化学反应，电化学反应中产生的电流决定于扩散到氧电极的氧分子数，而氧的扩散速率又正比于样气中的氧含量，这样，该传感器输出信号大小只与样气中的氧含量相关，而与通过传感器的气体总量无关。通过外部电路的连接，反应中的电荷转移即电流的大小与参加反应的氧成正比例关系。 采用此方法进行测氧，可以不受被测气体中还原性气体的影响，免去了许多的样气处理系统。它比老式“金网-铅”原电池测氧更快速，不需要漫长的开机吹除过程，“金网-铅”原电池样气直接进入溶液中，导致仪器的维护量很大，而燃料电池法样气不直接进入溶液中，传感器可以非常稳定可靠的工作很长时间。事实上， 燃料电池氧传感器是完全免维护的。磁氧分析仪—— 是利用常温下，氧气分子的顺磁性的原理，也就是可以被磁场吸引的原理制作的，这种仪器对氧气有独特的选择性，其他气体几乎没有干扰（NOx干扰，但不严重），它分为：1、热磁式，2、磁机械式－－两种基本结构。热磁式是利用被加热的氧气会失去顺磁性的原理制造的，由于冷的顺磁的氧气不断被吸引到磁场里，而热的反磁的氧气不断被挤出磁场，形成所谓的“氧风”，测定这个氧风的强度，就可以换算出氧的浓度。热磁式氧分析仪虽然具有结构简单、便于制造和调整等优点，但也具有反应速度慢、测量误差大、容易发生测量环室堵塞和热敏元件腐蚀严重等缺点。磁机械式的也是利用相似的原理制造的，空心的不含氧气的石英泡在强磁场附近，不会受到磁场的吸引，而当环境中有氧气存在时，氧被磁场吸引，它必然将石英泡向磁场外排挤，测定这个排挤的力的大小，就可以换算出氧的浓度。磁机械式的氧气分析仪的精度更高一些，它甚至可以测定PPM级的氧浓度，功耗小，耐腐蚀，但是怕震动，价格贵。 二氧化锆式氧传感器—— 多孔体固体电解质内。温度较高时，氧气发生电离。只要锆管内外侧氧含量不一样，存在氧浓度差，则在固体电解质内部氧离子从大气一侧向排气一侧扩散，使锆管形成微电池，在锆管铂极间产生电压。 当混合气体稀时，排气中氧含量多，两侧氧浓度差小，产生的电压小；当混合气体浓时，排气中氧含量少，CO、HC、H2的含量较多，这些成分在锆管外表面的铂的催化作用下，与氧发生反应，消耗废气中残余的氧，使锆管外表面氧浓度变成零，这样使得锆管内、外两侧的氧浓度差突然增大，两极间产生的电压也增大。二氧化钛式氧传感器—— 电控单元ECU将一个恒定的IV电压加在二氧化钛氧传感器的正极，并将传感器负极上的电压降与电控单元控制程序中设定的参考电压相比较。发动机混合气浓度变化时，排出的废气中的氧分子含量也发生变化，氧传感器的电阻也随之改变，使得与电控单元连接的氧传感器负极上的电压降也产生变化。 当发动机的可燃混合气浓（A／F14.7）时，排气中氧含量高，氧化钛管外表面氧浓度大，二氧化钛呈现高电阻。电阻在混合气空燃比理论空燃比14.7（过量空气系数约为1）时产生突变。通过这样的反馈控制，使混合器的浓度保持在理论空燃比附近的狭小范围内。铅氧电池的测试精度与铅的纯度关系密切，之前用过这种传感器，他们做标线的时候用两条直线近似替代对数曲线，其测量值与实际值差别比较大。[color=#DC143C]请教大家：这些传感器有没有特定的适用范围？哪些牌子和型号的传感器测试精度比较高，使用寿命比较长？[/color]

传感器的定义和分类详细介绍一、传感器的定义　　信息处理技术取得的进展以及微处理器和计算机技术的高速发展，都需要在传感器的开发方面有相应的进展。微处理器现在已经在测量和控制系统中得到了广泛的应用。随着这些系统能力的增强，作为信息采集系统的前端单元，传感器的作用越来越重要。传感器已成为自动化系统和机器人技术中的关键部件，作为系统中的一个结构组成，其重要性变得越来越明显。　　最广义地来说，传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。国际电工委员会(IEC:International Electrotechnical Committee)的定义为：“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。按照Gopel等的说法是：“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”，而“传感器系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字)能力的传感器”。传感器是传感器系统的一个组成部分，它是被测量信号输入的第一道关口。 http://www.xbgk.com/UpImagePic/Info/200732817636782.gif图1 传感器系统的框图　　传感器系统的原则框图示于图1，进入传感器的信号幅度是很小的，而且混杂有干扰信号和噪声。为了方便随后的处理过程，首先要将信号整形成具有最佳特性的波形，有时还需要将信号线性化，该工作是由放大器、滤波器以及其他一些模拟电路完成的。在某些情况下，这些电路的一部分是和传感器部件直接相邻的。成形后的信号随后转换成数字信号，并输入到微处理器。　　德国和俄罗斯学者认为传感器应是由二部分组成的，即直接感知被测量信号的敏感元件部分和初始处理信号的电路部分。按这种理解，传感器还包含了信号成形器的电路部分。　　传感器系统的性能主要取决于传感器，传感器把某种形式的能量转换成另一种形式的能量。有两类传感器：有源的和无源的。有源传感器能将一种能量形式直接转变成另一种，不需要外接的能源或激励源(参阅图2(a))。http://www.xbgk.com/UpImagePic/Info/200732817636475.gif图 2有源(a)和无源(b)传感器的信号流程　　无源传感器不能直接转换能量形式，但它能控制从另一输入端输入的能量或激励能(参阅图2(b))。　　传感器承担将某个对象或过程的特定特性转换成数量的工作。其“对象”可以是固体、液体或气体，而它们的状态可以是静态的，也可以是动态(即过程)的。对象特性被转换量化后可以通过多种方式检测。对象的特性可以是物理性质的，也可以是化学性质的。按照其工作原理，传感器将对象特性或状态参数转换成可测定的电学量，然后将此电信号分离出来，送入传感器系统加以评测或标示。 　　各种物理效应和工作机理被用于制作不同功能的传感器。传感器可以直接接触被测量对象，也可以不接触。用于传感器的工作机制和效应类型不断增加，其包含的处理过程日益完善。常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟：　　光敏传感器——视觉;声敏传感器——听觉;气敏传感器——嗅觉;化学传感器——味觉;压敏、温敏、流体传感器——触觉;与当代的传感器相比，人类的感觉能力好得多，但也有一些传感器比人的感觉功能优越，例如人类没有能力感知紫外或红外线辐射，感觉不到电磁场、无色无味的气体等。　　对传感器设定了许多技术要求，有一些是对所有类型传感器都适用的，也有只对特定类型传感器适用的特殊要求。针对传感器的工作原理和结构在不同场合均需要的基本要求是：　　高灵敏度；抗干扰的稳定性(对噪声不敏感)；线性；容易调节(校准简易)；高精度；高可靠性；无迟滞性；工作寿命长(耐用性)；可重复性；抗老化；高响应速率；抗环境影响(热、振动、酸、碱、空气、水、尘埃)的能力；选择性；安全性(传感器应是无污染的)；互换性；低成本；宽测量范围；小尺寸、重量轻和高强度；宽工作温度范围。二、传感器的分类　　可以用不同的观点对传感器进行分类：它们的转换原理(传感器工作的基本物理或化学效应)；它们的用途；它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。　　根据传感器工作原理，可分为物理传感器和化学传感器二大类。　　按传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的微小变化都将转换成电信号。　　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，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。　　有些传感器既不能划分到物理类，也不能划分为化学类。大多数传感器是以物理原理为基础运作的。化学传感器技术问题较多，例如可靠性问题，规模生产的可能性，价格问题等，解决了这类难题，化学传感器的应用将会有巨大增长。常见传感器的应用领域和工作原理列于表1。 http://www.xbgk.com/UpImagePic/Info/200732817636504.gif　　按照其用途，传感器可分类为：压力敏和力敏传感器 位置传感器 　　 　　液面传感器 能耗传感器 　　 　　速度传感器 热敏传感器 　　 　　加速度传感器 射线辐射传感器 　　 　　振动传感器 湿敏传感器 　　 　　磁敏传感器 气敏传感器 　　 　　真空度传感器 生物传感器等。　　以其输出信号为标准可将传感器分为： 模拟传感器——将被测量的非电学量转换成模拟电信号。　　数字传感器——将被测量的非电学量转换成数字输出信号(包括直接和间接转换)。　　膺数字传感器——将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出(包括直接或间接转换)。　　开关传感器——当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时，传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。 　　在外界因素的作用下，所有材料都会作出相应的、具有特征性的反应。它们中的那些对外界作用最敏感的材料，即那些具有功能特性的材料，被用来制作传感器的敏感元件。从所应用的材料观点出发可将传感器分成下列几类：　　 (1)按照其所用材料的类别分 金属 聚合物 陶瓷 混合物 　　 (2)按材料的物理性质分 导体 绝缘体 半导体 磁性材料 　　 (3)按材料的晶体结构分　单晶 多晶 非晶材料　　与采用新材料紧密相关的传感器开发工作，可以归纳为下述三个方向： 　　(1)在已知的材料中探索新的现象、效应和反应，然后使它们能在传感器技术中得到实际使用。　　(2)探索新的材料，应用那些已知的现象、效应和反应来改进传感器技术。 　 (3)在研究新型材料的基础上探索新现象、新效应和反应，并在传感器技术中加以具体实施。　　现代传感器制造业的进展取决于用于传感器技术的新材料和敏感元件的开发强度。传感器开发的基本趋势是和半导体以及介质材料的应用密切关联的。表1.2中给出了一些可用于传感器技术的、能够转换能量形式的材料。按照其制造工艺，可以将传感器区分为：集成传感器 薄膜传感器 厚膜传感器 陶瓷传感器。　　表2 半导体和介质材料的能量转换(调制)能量转换(调制) http://www.xbgk.com/UpImagePic/Info/200732817636355.gif　　集成传感器是用标准的生产硅基半导体集成电路的工艺技术制造的。通常还将用于初步处理被测信号的部分电路也集成在同一芯片上。薄膜传感器则是通过沉积在介质衬底(基板)上的，相应敏感材料的薄膜形成的。使用混合工艺时，同样可将部分电路制造在此基板上。厚膜传感器是利用相应材料的浆料，涂覆在陶瓷基片上制成的，基片通常是Al2O3制成的，然后进行热处理，使厚膜成形。 陶瓷传感器采用标准的陶瓷工艺或其某种变种工艺(溶胶-凝胶等)生产。　　完成适当的预备性操作之后，已成形的元件在高温中进行烧结。厚膜和陶瓷传感器这二种工艺之间有许多共同特性，在某些方面，可以认为厚膜工艺是陶瓷工艺的一种变型　　从列于表3中的比较中可知，每种工艺技术都有自已的优点和不足。由于研究、开发和生产所需的资本投入较低，以及传感器参数的高稳定性等原因，采用陶瓷和厚膜传感器比较合理。表3 传感器制造工艺的比较特性 http://www.xbgk.com/UpImagePic/Info/200732817637930.gif

最近在研究变压器油色谱装置，看论坛上的检测器一般是TCD和FID，不知一般的半导体气敏传感器能否作为检测器？

导读：传感器技术是现代科技的前沿技术，其水平高低是衡量一个国家科技发展水平的重要标志之一。感器技术已经从传统的物性型向集成化、多功能化、数字化、智能化、系统化、网络化发展，并不断应用新材料。　　　　传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。国际电工委员会(IEC:International Electrotechnical Committee)的定义为：“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。按照Gopel等的说法是：“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”，而“传感器系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字)能力的传感器”。传感器是传感器系统的一个组成部分，它是被测量信号输入的第一道关口。　　　　传感器的种类繁多，分类方法也多。目前常用的是按照传感器的用途，分为：力敏传感器、热敏传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器、加速度传感器、生物传感器，等等。(3)技术动向与发展趋势　　　　传感器技术是现代科技的前沿技术，其水平高低是衡量一个国家科技发展水平的重要标志之一。通过多国展，我们不难发现，感器技术已经从传统的物性型向集成化、多功能化、数字化、智能化、系统化、网络化发展，并不断应用新材料。应用领域也从高技术和军事领域迅速转移到传统基础工业改造、大型工程系统配套、汽车电子化配套、家电控制系统、医疗卫生、健康保健、环保监测治理等国民经济的各个领域。　　　　1)传感器的集成化和多功能化　　　　传感器集成化，即将传感器、信号处理器、控制系统、电源系统等产品一体化，作为投入市场的初始产品，才能获取行业的重视，满足市场需求。已经获得广泛应用的多功能硅压力/差压传感器是小型集成化的典型。它是在4mm＊4mm的硅片上，采用微电子平面工艺和微机械加工工艺，采用三坯双岛的复合敏感结构，实现了差压、静压和温度3参数的同时测量。　　　　2)传感器的数字化和智能化　　　　传感器的数字化和智能化的出现是传感器产业又一次突破，也成为当今传感器行业发展的重要发展方向之一。智能传感器将微处理、通信总线接口、信息检测、信息处理和信息传输等功能一体化，并自行进行补偿、校正、故障排除，将只能进行单一检测、单一功能的传统传感器与智能化技术相结合，实现传感器的多种测量、多种变量的特性。另外数字传感器内部结构简单，利用纯数字电路进行测量，抗干扰性强。随着计算机技术的发展，使传感器的数字化和智能化得到了最大意义的体现，具有更大的发展潜力和空间。　　　　3)传感器的系统化和网络化　　　　传感器的系统化和网络化是必然，智能化传感器的发展，为传感器测控网络的实现提供了技术基础，网络技术和传感器技术的结合，使传感器随着无所不在的计算机网络的发展而发展。这种技术上的飞跃不仅使传感器的性能大大提高，而且将带来高额的技术附加值。要实现无所不在的参数检测，传感器向网络化发展将成为今后研究的热点，他将为系统的扩充提供了极大的方便，减少现场布线的复杂性和电缆的数量。网络传感器是以嵌入式微处理器为核心，集成了传感器、信号处理器和网络接口的新一代传感器。在网络传感器中，采用嵌入式技术和集成技术，使传感器的体积减小，抗干扰性能和可靠性提高；微处理器的引入，使网络化传感器成为硬件和软件的结合体，根据输入信号进行判断、决策、自动修正和补偿，提高了控制系统的实时性和可靠性；网络接口技术的应用，为系统的扩充提供了极大的方便，减少了现场布线的复杂性和电缆的数量。　　　　(4)国内外的差距　　　　物联刚应用已从政府政策扶持进入市场导入期，传感器作为物联网基础，处于产业链上游，在物联网发展之初受益较深。但传感器已成我国物联网发展瓶颈。据分析，我国传感器行业发展落后，困内传感器需求，尤其是高端需求严重依赖进口，困产化缺口巨大，目前传感器进口占比80%，传感器芯片进口占比达90%。国产化需求迫切。国内传感器厂商占据中低端市场从发展态势看，国内传感器厂商有三种情况：　　　　一是国有企业发展处于平稳增长状态，总体上跟跟不上国外最新技术发展的步伐，除少数厂家外，总体差距有扩火的趋势。这是因为传感器技术发展快，工艺和制造设备更新快，许多新设备国内厂商无法制造等原因造成的。并且设备的单台价格少则几十万美元，多则数百万美元，绝大多数厂家靠白身积累很难购买新型设备，致使在许多新技术、新工艺方面无法跟国外企业飞速发展的步伐。　　　　二是营或合资企业的产品占据了中低端市场，传统技术和装备手段可以满足绝火多数产品的制造要求，市场发展状态良好。除个别厂家在个别品种方面将国外生产的芯片拿到国内封装出相关产晶、．占据市场较大份额外，其他高端产品均是困外厂商在垄断。　　　　三是外资企业的产品占据国内高端市场绝大多数的市场份额，并将会在今后很长一段时问内持续把持高端市场，这种势头在短期内不会得到根本转变。　　　　我国传感器业取得的新进展主要表现在：一是在数景方面，通过多年的积累，随着装备的改进，产能在近几年得到了突飞猛进的发展，几乎以每年近一倍的速度在增长；是在品种方面，除少数品种外，目前国内能够生产多数品种的产品；三是在质量方面，国内厂商开发的多数产品性能能够满足工程需要，产品质量丌始接近困外产品水平：四是在新产品方面，由于创新能力小足以及工艺技术和加工手段的差距，我困企业自主发的新产品少。　　　　面临的的问题在于：原刨技术少、新型加工手段缺少、工艺装备落后、持续发展的体系没有建立起来。新型传感器的产业化速度慢仍困扰着众多传感器企业。产品更新换代是行业持续发展的源泉，传感器正向更多领域拓展，这些领域不断增长的需求，要求新型传感器产品不断的涌现。网络的应用，IT业的迅速发展，也对传感器新品提出更多要求，因此本土传感器还有太多的地方需要学习和提高。在技术方面，我国传感核心技术缺乏，成为行业发展、甚至物联网产业进步的阻碍力量。在企业方面，我国传感器企业规模普遍较小，很难和世界级大型公司竞争。在政策方面，我国行业专业激励政策不明确，企业不易得到辅助。在市场方面，我国传感器业面临中高端依赖进口、低端价格战和同质化竞争的局面。

美国密歇根大学的研究人员近日发明出一种新型生物传感装置，利用该装置，无需显微镜即可测量出细菌的生长过程及药敏特征。研究结果发表在1月15日的《生物传感器与生物电子学》期刊上。 科学家将这种装置称为“异步磁珠转动（AMBR）传感器”，它采用了一种可以在磁场中异步旋转的磁性小珠，任何附着到这种磁珠的物质都会降低其转速。在这项研究中，研究人员将杆状大肠杆菌附着在磁珠上，然后用AMBR传感器进行检测。“当单个细菌附着上去后……将极大地阻碍磁珠，使磁珠旋转速率减慢到原来的四分之一”，领导这项研究的Raoul Kopelman教授解释，“若细菌再长大一点点，阻碍力将持续增大，转速也将随之变化，因而我们可测量出细菌的这种纳米级生长变化”。利用同样的原理，该装置也可用于检测细菌的药敏性。当细菌受到药物影响停止持续生长，进而使得磁珠转速发生变化，于是研究人员便能在数分钟内知道药物是否对细菌产生了作用。“采用这种方法，我们可以检测到小至80纳米程度的细菌生长变化，远比一台光学显微镜管用——显微镜的解析度也就大约250纳米”，文章第一作者Paivo Kinnunen说，“这种方法可以应用到任何微米级或纳米级的大小变化检测中”。研究人员表示，这种新型生物传感装置或将有助于加快细菌感染治疗。（科学网 张笑/编译）相关仪器：IX71型倒置光学显微镜 异步磁珠转动传感器完成人：拉乌尔·科普曼课题组实验室：美国密歇根大学化学系、生物医药工程系、化学工程系、病理学系、应用物理计划兰道实验室 密歇根大学卫生系统临床微生物学与病毒学实验室群

美国密歇根大学的研究人员近日发明出一种新型生物传感装置，利用该装置，无需显微镜即可测量出细菌的生长过程及药敏特征。研究结果发表在1月15日的《生物传感器与生物电子学》期刊上。科学家将这种装置称为“异步磁珠转动（AMBR）传感器”，它采用了一种可以在磁场中异步旋转的磁性小珠，任何附着到这种磁珠的物质都会降低其转速。在这项研究中，研究人员将杆状大肠杆菌附着在磁珠上，然后用AMBR传感器进行检测。“当单个细菌附着上去后……将极大地阻碍磁珠，使磁珠旋转速率减慢到原来的四分之一”，领导这项研究的Raoul Kopelman教授解释，“若细菌再长大一点点，阻碍力将持续增大，转速也将随之变化，因而我们可测量出细菌的这种纳米级生长变化”。利用同样的原理，该装置也可用于检测细菌的药敏性。当细菌受到药物影响停止持续生长，进而使得磁珠转速发生变化，于是研究人员便能在数分钟内知道药物是否对细菌产生了作用。“采用这种方法，我们可以检测到小至80纳米程度的细菌生长变化，远比一台光学显微镜管用——显微镜的解析度也就大约250纳米”，文章第一作者Paivo Kinnunen说，“这种方法可以应用到任何微米级或纳米级的大小变化检测中”。研究人员表示，这种新型生物传感装置或将有助于加快细菌感染治疗。相关仪器：IX71型倒置光学显微镜 异步磁珠转动传感器完成人：拉乌尔·科普曼课题组实验室：美国密歇根大学化学系、生物医药工程系、化学工程系、病理学系、应用物理计划兰道实验室 密歇根大学卫生系统临床微生物学与病毒学实验室群http://simg.instrument.com.cn/bbs/images/brow/em09505.gif