固態(tài)傳感器有哪些：固體圖像傳感器
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固體圖像傳感器
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固體圖像傳感器 image solid transducer 采用固體圖像敏感器件將二維圖像變換為電信號(hào)的光電式傳感器。固體圖像敏感器件是高度集成化(即固體化)的半導(dǎo)體光敏元陣列。70年代以來(lái),隨著硅半導(dǎo)體工藝和集成電路技術(shù)的發(fā)展，已能在大尺寸的硅襯底上制成特性均勻的半導(dǎo)體結(jié)、并能達(dá)到很高的集成度。這就為制造固體圖像敏感器件創(chuàng)造了條件，使固體圖像傳感器迅速發(fā)展起來(lái)。與傳統(tǒng)的攝像管（電真空器件）相比，固體圖像傳感器具有尺寸小、價(jià)廉、工作電壓低、壽命長(zhǎng)、性能穩(wěn)定和圖像邊緣無(wú)疇變等優(yōu)點(diǎn)。
中文名
固體圖像傳感器
外文名
image solid transducer
性 質(zhì)
光電式傳感器
屬 性
半導(dǎo)體光敏元陣列
目錄
1
組成
?
電荷耦合器件
?
光電二極管陣列
?
電荷耦合光電二極管
?
電荷注入器件
2
應(yīng)用
固體圖像傳感器組成
編輯
語(yǔ)音
固體圖像傳感器由物鏡、固體圖像敏感器件、驅(qū)動(dòng)電路和信息處理電路組成。物鏡使圖像在敏感器件的光敏區(qū)清晰地成像。固體圖像敏感器件有一維和二維兩種。在采用一維敏感器件的傳感器中，由敏感器件完成一維掃描，同時(shí)將圖像作另一維方向的移動(dòng)，從而完成二維圖像的掃描。二維圖像敏感器件是光敏元的二維陣列,工作時(shí)每個(gè)光敏元本身對(duì)應(yīng)著圖像的一個(gè)像素,在驅(qū)動(dòng)電路的作用下按行輸出脈沖信號(hào)，每個(gè)脈沖的幅值與它所對(duì)應(yīng)的像素的光強(qiáng)度成正比。最后，圖像脈沖信號(hào)被送往信息處理電路進(jìn)行放大和處理，變成適于后續(xù)設(shè)備接收處理的信號(hào)。固體圖像敏感器件是圖像傳感器的核心，可分為電荷耦合器件、光電二極管陣列、電荷耦合光電二極管陣列和電荷注入器件4類(lèi)。
固體圖像傳感器電荷耦合器件
它的英文縮寫(xiě)為CCD,由美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的W.S.博伊爾和G.E.史密斯于1970年發(fā)明。CCD有線陣和面陣兩種。線陣最大達(dá)2048位(每位為一個(gè)光敏元)，相鄰兩位中心距在13～16微米間。驅(qū)動(dòng)電路工作方式有再充電脈沖模式（最大掃描速度達(dá)10兆赫）及取樣和保持方波輸出模式（最大掃描速度達(dá)2兆赫）。CCD芯片是在N型或P型硅襯底上生長(zhǎng)一薄層二氧化硅，然后在二氧化硅薄層上依次沉積金屬電極形成規(guī)則排列的金屬氧化物（MOS）電容器陣列,最后在兩端加上輸入輸出二極管而制成。工作時(shí),CCD通過(guò)電荷轉(zhuǎn)移把光信號(hào)變換成電脈沖信號(hào)輸出。脈沖幅度與它所對(duì)應(yīng)的光敏元的受光強(qiáng)度（對(duì)應(yīng)于圖像的某個(gè)像素）成正比，而脈沖順序則反映光敏元的位置。圖1為一維CCD器件中電荷轉(zhuǎn)移的原理圖。它有64個(gè)光敏元，每個(gè)光敏元上有3個(gè)轉(zhuǎn)移柵電極：1、2、3。光照時(shí)，因光子轟擊而產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，即光生電荷,其電荷量正比于入射光強(qiáng)度。通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路對(duì) 3個(gè)相鄰電極分別加以時(shí)間上交迭的時(shí)鐘脈沖電壓φ1、φ2、φ3來(lái)實(shí)現(xiàn)光敏元電荷的轉(zhuǎn)移。設(shè)在t1時(shí)刻φ1為低電平，使電極1下的N型硅襯底中的電子受排斥而離開(kāi)二氧化硅界面（即產(chǎn)生一個(gè)勢(shì)阱），而電極2、3分別加高電位的φ2、φ3（即產(chǎn)生勢(shì)壘）,因此正電荷（空穴）受低電平電極1的吸引和高電平電極2的排斥而留在電極1之下(即落入勢(shì)阱之中)。在t2時(shí)刻φ1、φ2為低電平，φ3仍為高電平，電荷開(kāi)始向電極2之下轉(zhuǎn)移。在t3時(shí)刻φ1、φ3為高電平,φ2為低電平,電荷全部移至電極2之下。繼續(xù)下去電荷移到電極3之下。再繼續(xù)下去光敏元64的光生電荷移到輸出端經(jīng)二極管輸出，同時(shí)光敏元63的電荷進(jìn)入64，62進(jìn)入63等等。一直進(jìn)行下去就在輸出端G0依次得到光敏元64、63、62、…的電荷，經(jīng)放大后就得到傳輸圖像的電脈沖信號(hào)。還可在輸入端C1輸入被轉(zhuǎn)移的電荷或用以補(bǔ)償轉(zhuǎn)移損失的電荷。
固體圖像傳感器光電二極管陣列
它的英文縮寫(xiě)為SSPD，是在最新的集成電路技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。SSPD也是制作在硅片上的，感光元件可采用光電二極管、光晶體管以及MOS二極管。SSPD也有線陣和面陣兩種。線陣通常為256～1048位。相鄰兩位二極管的中心距為15～100微米。驅(qū)動(dòng)電路工作方式為電壓取樣模式和再充電取樣模式，掃描速度達(dá)10兆赫。圖2是采用當(dāng)前集成度最高的 MOS大規(guī)模集成電路制成的SSPD的示意圖。圖中將光電二極管排列在水平和垂直兩個(gè)方向上構(gòu)成光敏元陣列。MOS晶體管是掃描電路的開(kāi)關(guān)管,它的雙柵極接成“與電路”（見(jiàn)電子邏輯元件），以便在控制信號(hào)到來(lái)時(shí)讀出光電二極管的敏感信號(hào)。SSPD的讀出在垂直掃描電路控制下依行進(jìn)行，并由水平掃描電路控制取出各行中每個(gè)光敏元的信號(hào)，這樣就能在一條輸出線上得到按行掃描的圖像信號(hào)。
固體圖像傳感器電荷耦合光電二極管
它的英文縮寫(xiě)為CCPD。CCPD以光電二極管作為光敏元并以電荷轉(zhuǎn)移方式讀出圖像信號(hào)。它兼有 CCD噪聲低和SSPD響應(yīng)一致性好的優(yōu)點(diǎn)。CCPD最大的線陣列達(dá)1728位，相鄰兩位中心距為16微米。驅(qū)動(dòng)電路工作方式為再充電脈沖模式及取樣和保持方波列輸出模式。掃描速度為5兆赫。
固體圖像傳感器電荷注入器件
它的英文縮寫(xiě)為CID。在CCD的讀出過(guò)程中電荷要經(jīng)過(guò)多次轉(zhuǎn)移,而CID則采用完全不同的讀出方式。CID的每個(gè)敏感元實(shí)際上由一個(gè)MOS電容器構(gòu)成。除公共襯底外,還有兩個(gè)電極。一個(gè)電極接到按X方向排列的引線上,另一電極接到按Y方向排列的引線上。電極電位不等于襯底電位時(shí)，電荷保持在電容器中。兩電極電位同時(shí)等于襯底電位時(shí)，電荷就被注入襯底。光子在各敏感單元產(chǎn)生的電荷用X-Y尋址方式讀出,當(dāng)電荷從一個(gè)電極轉(zhuǎn)移到另一電極時(shí),可在它們注入襯底時(shí)探測(cè),也可用非破壞性讀出系統(tǒng)測(cè)出。CID主要采用二維陣列形式，在工業(yè)中尚未廣泛應(yīng)用。
固體圖像傳感器應(yīng)用
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固體圖像傳感器可用于電視攝像、機(jī)器人視覺(jué)、圖像識(shí)別、快速動(dòng)態(tài)測(cè)量和信息存儲(chǔ)等方面。在航天器的姿態(tài)確定和控制系統(tǒng)中，固體圖像傳感器可用作星敏感器，實(shí)現(xiàn)航天器相對(duì)于遙遠(yuǎn)恒星方位姿態(tài)的精確測(cè)量。在小零件的自動(dòng)檢測(cè)方面，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)男畔⑻幚砗螅直媛士蛇_(dá)光敏元間距的1/10（微米量級(jí)），并可實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)監(jiān)測(cè)。當(dāng)零件關(guān)鍵尺寸與儲(chǔ)存在檢測(cè)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)相差過(guò)大時(shí)，系統(tǒng)能產(chǎn)生“失效”信號(hào)，并自動(dòng)舍棄超差零件。圖3是采用固體傳感器的鈔票檢查系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用兩個(gè)二維光敏元陣列，使兩列鈔票分別通過(guò)其下,并在各自的光敏元陣列上成像,從而分別輸出兩列圖像信號(hào)，經(jīng)過(guò)比較器處理后，能發(fā)現(xiàn)它們的不同特征,證實(shí)缺陷的存在。圖4為防盜檢測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)采用二維光敏陣列制作的照相機(jī)監(jiān)視關(guān)鍵部位（例如門(mén)）?，F(xiàn)場(chǎng)用可見(jiàn)光或紅外線照射，并用輔助電路計(jì)算被遮位的光敏元數(shù)目，從圖像信息中能獲得闖入者的性質(zhì)，例如能分辨出鳥(niǎo)、貓或人。還可用帶有光學(xué)系統(tǒng)的線陣或面陣圖像傳感器制成光學(xué)字符識(shí)別系統(tǒng)。這種系統(tǒng)能獲得高達(dá)3000字/秒的分辨速度，能用于：①標(biāo)準(zhǔn)信件識(shí)別分選；②貼有價(jià)格標(biāo)簽的商品計(jì)價(jià)；③文字閱讀機(jī)。B
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1) solid-state transducer technology
固態(tài)傳感器技術(shù)
2) Transducer technology
傳感器技術(shù)
1.
Application of transducer technology to chemical experiment teaching not only makes it possible for students to carry out those experiments that are difficult to conduct through traditional methods, but also enhances students understanding of the advanced science and technology, helps them obtain the scientific learning methods and form the correct learning attitude.
傳感器技術(shù)是一種與現(xiàn)代科學(xué)密切相關(guān)的新興技術(shù)，具有便捷、直觀、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確等特點(diǎn)。
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3) sensor technique
傳感器技術(shù)
1.
New development of sensor technique in metal ions detection;
傳感器技術(shù)在金屬檢測(cè)中的新發(fā)展
2.
This paper introduces the present situation and developing trend of the s peed regulating system of SRD,and emphatically expounds the location less sensor technique of SRD and the r ipple torque minimization techniqu e of SRD.
介紹了開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)SRD)控制技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì),著重闡述了SR電機(jī)的無(wú)位置傳感器技術(shù)和開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)最小化技術(shù)。
3.
It is known as digital display radius tester which is designed by using sensor technique and micro computer technique and integrated circuit technique.
它利用傳感器技術(shù)、微計(jì)算機(jī)技術(shù)和集成電路技術(shù)設(shè)計(jì)的 ,具有體積小、可手持式測(cè)量的特點(diǎn) ,用LCD顯示測(cè)量結(jié)果表明 ,它可用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng) 。
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4) sensor technology
傳感器技術(shù)
1.
Development and trend of sensor technology;
傳感器技術(shù)的發(fā)展和趨勢(shì)綜述
2.
Nowdays sensor technology is one of high and new technologies which developed quickly,and an important symbol of technology development.
傳感器技術(shù)是當(dāng)今世界令人矚目的迅猛發(fā)展起來(lái)的高新技術(shù)之一。
3.
The article also analyzes the developing trend,opportunities and challenges of sensor technology.
介紹了傳感器的定義、分類(lèi)及作用,闡述了傳感器技術(shù)在現(xiàn)代生活與科學(xué)技術(shù)中的一些主要應(yīng)用,分析了傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)以及面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。
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5) transducer technique
傳感器技術(shù)
1.
based on the thoughts of the new curriculum,sensor and transducer technique have been required in《Curriculum Standards of Physics for Ordinary Senior Middle School》.
根據(jù)新課程的指導(dǎo)思想 ,傳感器及傳感器技術(shù)寫(xiě)入《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中 ,本文就傳感器的部分內(nèi)容及相關(guān)的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)研究作簡(jiǎn)要介
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6) Multi-sensors remote sensing
傳感器遙感技術(shù)
補(bǔ)充資料：固態(tài)壓阻壓力傳感器應(yīng)用指南
半導(dǎo)體單晶硅材料在受到外力作用，產(chǎn)生肉眼根本察覺(jué)不到的極微小應(yīng)變時(shí)，其原子結(jié)構(gòu)內(nèi)部的電子能級(jí)狀態(tài)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致其電阻率劇烈的變化，由其材料制成的電阻也就出現(xiàn)極大變化，這種物理效應(yīng)叫壓阻效應(yīng)。人類(lèi)是在本世紀(jì)五十年代才開(kāi)始發(fā)現(xiàn)和研究這一效應(yīng)的應(yīng)用價(jià)值的。利用壓阻效應(yīng)原理，采用三維集成電路工藝技術(shù)及一些專(zhuān)用特殊工藝，在單晶硅片上的特定晶向，制成應(yīng)變電阻構(gòu)成的惠斯頓檢測(cè)電橋，并同時(shí)利用硅的彈性力學(xué)特性，在同一硅片上進(jìn)行特殊的機(jī)械加工，集應(yīng)力敏感與力電轉(zhuǎn)換檢測(cè)于一體的這種力學(xué)量傳感器，稱(chēng)為固態(tài)壓阻傳感器。以氣、液體壓強(qiáng)為檢測(cè)對(duì)象的則稱(chēng)為固態(tài)壓阻壓力傳感器，它誕生于六十年代末期。顯然，它較之傳統(tǒng)的膜合電位計(jì)式，力平衡式，變電感式，變電容式，金屬應(yīng)變片式及半導(dǎo)體應(yīng)變片式傳感器技術(shù)上先進(jìn)得多，目前仍是壓力測(cè)量領(lǐng)域最新一代傳感器。由于各自的特點(diǎn)及局限性，它雖然不能全面取代上述各種力學(xué)量傳感器，但是，從八十年代中期以后，在美，日，歐傳感器市場(chǎng)上，它已是壓力傳感器中執(zhí)牛耳的品種，并與壓電式幾乎平分了加速度傳感器的國(guó)際市場(chǎng)。
主要特點(diǎn)：
1. 靈敏度高
硅應(yīng)變電阻的靈敏因子比金屬應(yīng)變片高50～100倍，故相應(yīng)的傳感器靈敏度很高，一般滿(mǎn)量程輸出為100mv左右。因此對(duì)接口電路無(wú)特殊要求，應(yīng)用成本相應(yīng)較低。由于它是一種非機(jī)械結(jié)構(gòu)傳感器，因而分辨率極高，國(guó)外稱(chēng)之無(wú)限，即主要受限于外界的檢測(cè)讀出儀表限制及噪聲干擾限制，一般均可達(dá)傳感器滿(mǎn)量程的十萬(wàn)分之一以下。硅壓阻傳感器在零點(diǎn)附近的低量程段無(wú)死區(qū)，且線性?xún)?yōu)良。
2. 精度高
由于固態(tài)壓阻壓力傳感器的感受，敏感轉(zhuǎn)換和檢測(cè)三部分由同一個(gè)元件實(shí)現(xiàn)，沒(méi)有中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，所以不重復(fù)性和遲滯誤差極小。同時(shí)由于硅單晶本身剛度很大，形變很小，保證了良好的線性，因此綜合靜態(tài)精度很高。
3. 體積小、重量輕、動(dòng)態(tài)頻響高
由于芯體采用集成工藝，又無(wú)傳動(dòng)部件，因此體積小，重量輕。小尺寸芯片加上硅極高的彈性模數(shù)，敏感元件的固有頻率很高。在動(dòng)態(tài)應(yīng)用時(shí)，動(dòng)態(tài)精度高，使用頻帶寬，合理選擇設(shè)計(jì)傳感器外型，使用帶寬可以從零頻至100千赫茲。
4. 性能穩(wěn)定、可靠性高
由于工作彈性形變低至微應(yīng)變數(shù)量級(jí)，彈性薄膜最大位移在亞微米數(shù)量級(jí)，因而無(wú)磨損、無(wú)疲勞、無(wú)老化。壽命長(zhǎng)達(dá)107壓力循環(huán)次以上。
說(shuō)明：補(bǔ)充資料僅用于學(xué)習(xí)參考，請(qǐng)勿用于其它任何用途。
參考詞條
固態(tài)pH傳感器
固態(tài)指紋傳感器
純固態(tài)式傳感器
半固態(tài)式傳感器
固態(tài)彩色傳感器
固態(tài)圖象傳感器
固態(tài)壓力傳感器
固態(tài)電路傳感器
?2011 dictall.com
固態(tài)傳感器有哪些：氣體傳感器有哪些分類(lèi)
氣體傳感器的分類(lèi)如下：
一、半導(dǎo)氣體傳感器
這種類(lèi)型的傳感器在氣體傳感器中約占60%，根據(jù)機(jī)理分為電導(dǎo)型和非電導(dǎo)型，電導(dǎo)型中又分為表面型和容積控制型。
二、固體電解質(zhì)氣體傳感器
這種傳感器元件為離子對(duì)固體電解質(zhì)隔膜傳導(dǎo)，稱(chēng)為電化學(xué)池，分為陽(yáng)離子傳導(dǎo)和陰離子傳導(dǎo)，是選擇性強(qiáng)的傳感器，研究較多達(dá)到實(shí)用化的是氧化鋯固體電解質(zhì)傳感器，其機(jī)理是利用隔膜兩側(cè)兩個(gè)電池之間的電位差等于濃差電池的電勢(shì)。穩(wěn)定的氧化鉻固體電解質(zhì)傳感器已成功地應(yīng)用于鋼水中氧的測(cè)定和發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比成分測(cè)量等。
為彌補(bǔ)固體電解質(zhì)導(dǎo)電的不足，近幾年來(lái)在固態(tài)電解質(zhì)上鍍一層氣敏膜，把圍周環(huán)境中存在的氣體分子數(shù)量和介質(zhì)中可移動(dòng)的粒子數(shù)量聯(lián)系起來(lái)。
三、接觸燃燒式氣體傳感器
接觸燃燒式傳感器適用于可燃性氣H2、CO、CH4的檢測(cè)。
四、電化學(xué)氣體傳感器
電化學(xué)方式的氣體傳感器常用的有兩種：
1、恒電位電解式傳感器
是將被測(cè)氣體在特定電場(chǎng)下電離，由流經(jīng)的電解電流測(cè)出氣體濃度，這種傳感器靈敏度高，改變電位可選擇的檢洌氣體，對(duì)毒性氣體檢測(cè)有重要作用。
2、原電池式氣體傳感器
在KOH電解質(zhì)溶液中，Pt—Pb或Ag—Pb電極構(gòu)成電池，已成功用于檢測(cè)O2，其靈敏度高，缺點(diǎn)是透水逸散吸潮，電極易中毒。
五、光學(xué)氣體傳感器
1、直接吸收式氣體傳感器
紅外線氣體傳感器是典型的吸收式光學(xué)氣體傳感器，是根據(jù)氣體分別具有各自固有的光譜吸收譜檢測(cè)氣體成分，非分散紅外吸收光譜對(duì)SO2、CO、CO2、NO等氣體具有較高的靈敏度。
2、光反應(yīng)氣體傳感器
光反應(yīng)氣體傳感器是利用氣體反應(yīng)產(chǎn)生色變引起光強(qiáng)度吸收等光學(xué)特性改變，傳感元件是理想的，但是氣體光感變化受到限制，傳感器的自由度小。
3、氣體光學(xué)特性的新傳感器
光導(dǎo)纖維溫度傳感器為這種類(lèi)型，在光纖頂端涂敷觸媒與氣體反應(yīng)、發(fā)熱。溫度改變，導(dǎo)致光纖溫度改變。利用光纖測(cè)溫已達(dá)到實(shí)用化程度，檢測(cè)氣體也是成功的。
梅特勒-托利多InPro 6800G/12/220/Ka可精確測(cè)量濃度介于0.1％至100％的氧氣濃度，為滿(mǎn)足特定應(yīng)用的要求，InPro 6800G/12/220/Ka的長(zhǎng)度為220 mm，適用于中長(zhǎng)長(zhǎng)度安裝。它采用了Kalrez?O形圈和316L不銹鋼液接部分，應(yīng)用范圍廣泛。
一，半導(dǎo)氣體傳感器
這種類(lèi)型的傳感器在氣體傳感器中約占60%，根據(jù)其機(jī)理分為電導(dǎo)型和非電導(dǎo)型，電導(dǎo)型中又分為表面型和容積控制型.
(1 ) SnO2半導(dǎo)體是典型的表面型氣敏元件，其傳感原理是SnO2為n 型半導(dǎo)體材料。當(dāng)施加電壓時(shí)，半導(dǎo)體材科溫度升高，被吸附的氧接受了半導(dǎo)體中的電子形成了O2或O2原性氣體H2、CO、CH4存在時(shí)，使半導(dǎo)體表面電阻下降，電導(dǎo)上升，電導(dǎo)變化與氣體濃度成比倒。NiO為p型半導(dǎo)體，氧化性氣體使電導(dǎo)下降，對(duì)O2敏感。ZnO半導(dǎo)體傳感器也屬于此種類(lèi)型。
半導(dǎo)體氣體傳感器
a. 電導(dǎo)型的傳感器元件分為表面敏感型和容積控制型，表面敏感型傳感材料為SnO2+Pd 、ZnO十Pt 、AgO、V 205 、金屬酞青、Pt —SnO2。 表面敏感型氣體傳感器可檢測(cè)氣體為各種可燃性氣體C0、NO2、 氟利昂。傳感材料Pt —SnO2 的氣體傳感器可檢測(cè)氣體為可燃性氣體CO、H2、CH4 。
b. 容積控制型傳感材料為Fe2O8、la1-SSrxCOO8 和TiO2、CoO-MgO —SnO2體傳感器可檢測(cè)氣體為各種可燃性氣體CO、NO2 氟利昂。。傳感材料Pt —SnO2
容積控制型半導(dǎo)體氣體傳感器可檢測(cè)氣體為液化石油氣、酒精、空燃比控制、燃燒爐氣尾氣。
( 2) 容積控制型的是晶格缺陷變化導(dǎo)致電導(dǎo)率變化，電導(dǎo)變化與氣體濃度成比例關(guān)系。
Fe2O8、TiO2屬于此種，對(duì)可燃性氣體敏感。
(3) 熱線性傳感器，是利用熱導(dǎo)率變化的半導(dǎo)體傳感器，又稱(chēng)熱線性半導(dǎo)體傳感器，是在Pt 絲線圈上涂敷SnO2層，Pt絲除起加熱作用外，還有檢測(cè)溫度變化的功能。施加電壓半導(dǎo)體變熱，表面吸氧，使自由電子濃度下降，可燃性氣體存在時(shí)，由于燃燒耗掉氧自由電子濃度增大，導(dǎo)熱率隨自由電子濃度增加而增大，散熱率相應(yīng)增高，使Pt 絲溫度下降，阻值減小，P t絲阻值變化與氣體濃度為線性關(guān)系。
這種傳感器體積小、穩(wěn)定、抗毒，可檢測(cè)低濃度氣體，在可燃?xì)怏w檢測(cè)中有重要作用。
( 4) 非電導(dǎo)型的FET場(chǎng)效應(yīng)晶體管氣體傳感器，Pd —FET．場(chǎng)效應(yīng)晶體管傳感器，利用Pd 吸收H z 并擴(kuò)散達(dá)到半導(dǎo)體Si 和Pd的界面，減少Pd 的功函，這種對(duì)H2、CO敏感。非電導(dǎo)型FET場(chǎng)效應(yīng)晶體管氣體傳感器體積小，便于集成化，多功能，是具有發(fā)展前途的氣體傳感器。
二，固體電解質(zhì)氣體傳感器
這種傳感器元件為離子對(duì)固體電解質(zhì)隔膜傳導(dǎo)，稱(chēng)為電化學(xué)池，分為陽(yáng)離子傳導(dǎo)和陰離子傳導(dǎo)，是選擇性強(qiáng)的傳感器，研究較多達(dá)到實(shí)用化的是氧化鋯固體電解質(zhì)傳感器，其機(jī)理是利用隔膜兩側(cè)兩個(gè)電池之間的電位差等于濃差電池的電勢(shì)。穩(wěn)定的氧化鉻固體電解質(zhì)傳感器已成功地應(yīng)用于鋼水中氧的測(cè)定和發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比成分測(cè)量等。
為彌補(bǔ)固體電解質(zhì)導(dǎo)電的不足，近幾年來(lái)在固態(tài)電解質(zhì)上鍍一層氣敏膜，把圍周環(huán)境中存在的氣體分子數(shù)量和介質(zhì)中可移動(dòng)的粒子數(shù)量聯(lián)系起來(lái)。
三，接觸燃燒式氣體傳感器
接觸燃燒式傳感器適用于可燃性氣H2、CO、CH4的檢測(cè)?？扇?xì)怏w接觸表面催化劑
Pt 、Pd 時(shí)燃燒、破熱，燃燒熱與氣體濃富有關(guān)。這類(lèi)傳感器的應(yīng)用面廣、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好，缺點(diǎn)是選擇性差。
四，電化學(xué)氣體傳感器
電化學(xué)方式的氣體傳感器常用的有兩種
( 1 )恒電位電解式傳感器
是將被測(cè)氣體在特定電場(chǎng)下電離，由流經(jīng)的電解電流測(cè)出氣體濃度，這種傳感器靈敏度高，改變電位可選擇的檢洌氣體，對(duì)毒性氣體檢測(cè)有重要作用。
( 2) 原電池式氣體傳感器
在KOH電解質(zhì)溶液中，Pt —Pb或Ag —Pb 電極構(gòu)成電池，已成功用于檢測(cè)O2，其靈敏度高，缺點(diǎn)是透水逸散吸潮，電極易中毒。
五，光學(xué)氣體傳感器
( 1 )直接吸收式氣體傳感器
紅外線氣體傳感器是典型的吸收式光學(xué)氣體傳感器，是根據(jù)氣體分別具有各自固有的光譜吸收譜檢測(cè)氣體成分，非分散紅外吸收光譜對(duì)SO2、CO、CO2、NO等氣體具有較高的靈敏度。
另外紫外吸收、非分散紫外線吸收、相關(guān)分光、二次導(dǎo)數(shù)、自調(diào)制光吸收法對(duì)NO、NO2、SO2、烴類(lèi)( CH4) 等氣體具有較高的靈敏度。
( 2)光反應(yīng)氣體傳感器
光反應(yīng)氣體傳感器是利用氣體反應(yīng)產(chǎn)生色變引起光強(qiáng)度吸收等光學(xué)特性改變，傳感元件是理想的，但是氣體光感變化受到限制，傳感器的自由度小。
( 3 )氣體光學(xué)特性的新傳感器
光導(dǎo)纖維溫度傳感器為這種類(lèi)型，在光纖頂端涂敷觸媒與氣體反應(yīng)、發(fā)熱。溫度改變，導(dǎo)致光纖溫度改變。利用光纖測(cè)溫已達(dá)到實(shí)用化程度，檢測(cè)氣體也是成功的。
此外，利用其它物理量變化測(cè)量氣體成分的傳感器在不斷開(kāi)發(fā)，如聲表面波傳感器檢測(cè)SO2、NO2、H2S、NH3、H2 等氣體也有較高的靈敏度。
1
、半導(dǎo)體式氣體傳感器
它是利用一些金屬氧化物半導(dǎo)體材料，在一定溫度下，電導(dǎo)率隨著
環(huán)境氣體成份的變化而變化的原理制造的。比如，酒精傳感器，就
是利用二氧化錫在高溫下遇到酒精氣體時(shí)，電阻會(huì)急劇減小的原理
制備的。
半導(dǎo)體式氣體傳感器可以有效地用于：甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、
酒精、
甲醛、
一氧化碳、
二氧化碳、
乙烯、
乙炔、
氯乙烯、
苯乙烯、
丙烯酸等很多氣體地檢測(cè)。尤其是，這種傳感器成本低廉，適宜于
民用氣體檢測(cè)的需求。
下列幾種半導(dǎo)體式氣體傳感器是成功的：甲烷（天然氣、沼氣）、
酒精、一氧化碳（城市煤氣）、硫化氫、氨氣（包括胺類(lèi)，肼類(lèi)）。
高質(zhì)量的傳感器可以滿(mǎn)足工業(yè)檢測(cè)的需要。
缺點(diǎn)：穩(wěn)定性較差，受環(huán)境影響較大；尤其，每一種傳感器的選擇
性都不是唯一的，輸出參數(shù)也不能確定。因此，不宜應(yīng)用于計(jì)量準(zhǔn)
確要求的場(chǎng)所。
目前這種傳感器的主要供應(yīng)商在日本（發(fā)明者），其次是中國(guó)，最
近有新加入了韓國(guó)，其他國(guó)家如美國(guó)在這方面也有相當(dāng)?shù)墓ぷ?，?br/>是始終沒(méi)有匯入主流！中國(guó)在這個(gè)領(lǐng)域投入的人力和時(shí)間都不亞于
日本，但是由于多年來(lái)國(guó)家政策導(dǎo)向以及社會(huì)信息閉塞等原因，我
國(guó)流行于市場(chǎng)的半導(dǎo)體式氣體傳感器性能質(zhì)量都遠(yuǎn)遜于日本產(chǎn)品，
相信，隨著市場(chǎng)進(jìn)步，民營(yíng)資本的進(jìn)一步興起，中國(guó)產(chǎn)的半導(dǎo)體式
氣體傳感器
達(dá)到和超越日本水平已經(jīng)指日可待
2
、催化燃燒式氣體傳感器
這種傳感器是在白金電阻的表面制備耐高溫的催化劑層，在一定的
溫度下，
可燃性氣體在其表面催化燃燒，
燃燒是白金電阻溫度升高，
電阻變化，變化值是可燃性氣體濃度的函數(shù)。
催化燃燒式氣體傳感器選擇性地檢測(cè)可燃性氣體：
凡是可以燃燒的，
都能夠檢測(cè)；凡是不能燃燒的，傳感器都沒(méi)有任何響應(yīng)。當(dāng)然，凡
是可以燃燒的，都能夠檢測(cè)這一句有很多例外，但是，總的來(lái)講，
上述選擇性是成立的。
催化燃燒式氣體傳感器計(jì)量準(zhǔn)確，響應(yīng)快速，壽命較長(zhǎng)。傳感器的
輸出與環(huán)境的爆炸危險(xiǎn)直接相關(guān)，在安全檢測(cè)領(lǐng)域是一類(lèi)主導(dǎo)地位
的傳感器。
缺點(diǎn)：在可燃性氣體范圍內(nèi)，無(wú)選擇性。暗火工作，有引燃爆炸的
危險(xiǎn)。大部分元素有機(jī)蒸汽對(duì)傳感器都有中毒作用。
目前這種傳感器的主要供應(yīng)商在中國(guó)、日本、英國(guó)（發(fā)明國(guó)）！目
前中國(guó)是這種傳感器的最大用戶(hù)（煤礦），也擁有最佳的傳感器生
產(chǎn)技術(shù)，盡管不斷有各種各樣的代理商在宣傳上干擾社會(huì)對(duì)這種傳
感器的認(rèn)識(shí)，但是畢竟，催化燃燒式氣體傳感器的主流制造商在國(guó)
內(nèi)。
3
、熱導(dǎo)池式氣體傳感器
每一種氣體，都有自己特定的熱導(dǎo)率，當(dāng)兩個(gè)和多個(gè)氣體的熱導(dǎo)率
差別較大時(shí)，可以利用熱導(dǎo)元件，分辨其中一個(gè)組分的含量。這種
傳感器已經(jīng)傳感器地用于氫氣的檢測(cè)、二氧化碳的檢測(cè)、高濃度甲
烷的檢測(cè)。
這種氣體傳感器可應(yīng)用范圍較窄，限制因素較多。
這是一種老式產(chǎn)品，全世界各地都有制造商。產(chǎn)品質(zhì)量全世界大同
小異。
4
、電化學(xué)式氣體傳感器
它相當(dāng)一部分的可燃性的、有毒有害氣體都有電化學(xué)活性，可以被
電化學(xué)氧化或者還原。利用這些反應(yīng)，可以分辨氣體成份、檢測(cè)氣
體濃度。電化學(xué)
氣體傳感器
分很多子類(lèi)：
（
1
）、原電池型氣體傳感器（也稱(chēng)：加伏尼電池型氣體傳感器，也
有稱(chēng)燃料電池型氣體傳感器，也有稱(chēng)自發(fā)電池型氣體傳感器），他
們的原理行同我們用的干電池，只是，電池的碳錳電極被氣體電極
替代了。以氧氣傳感器為例，氧在陰極被還原，電子通過(guò)電流表流
到陽(yáng)極，
在那里鉛金屬被氧化。
電流的大小與氧氣的濃度直接相關(guān)。
這種傳感器可以有效地檢測(cè)氧氣、二氧化硫、氯氣等。
（
2
）
、
恒定電位電解池型氣體傳感器，這種傳感器用于檢測(cè)還原性
氣體非常有效，它的原理與原電池型傳感器不一樣，它的電化學(xué)反
應(yīng)是在電流強(qiáng)制下發(fā)生的，是一種真正的庫(kù)侖分析的傳感器。這種
傳感器已經(jīng)成功地用于：一氧化碳、硫化氫、氫氣、氨氣、肼、等
氣體的檢測(cè)之中，是目前有毒有害氣體檢測(cè)的主流傳感器。
1、半導(dǎo)體式氣體傳感器
2、催化燃燒式氣體傳感器
3、熱導(dǎo)池式氣體傳感器
4、電化學(xué)式氣體傳感器
一氧化碳是一種無(wú)色無(wú)味、易燃易爆的有毒氣體，是碳基燃料燃燒后不完整后的主要產(chǎn)物。我們可以用一氧化碳所占燃燒氣體的比例來(lái)表示燃燒的效率。即便國(guó)家對(duì)汽車(chē)尾氣排放的審核標(biāo)準(zhǔn)一再提高，但是隨著人們與日俱增的對(duì)物質(zhì)需求的提升和人均用車(chē)量導(dǎo)致CO等溫室的氣體污染不斷加重。在原礦進(jìn)行提煉時(shí)，整個(gè)能量轉(zhuǎn)化過(guò)程比較容易釋放煤氣。因?yàn)樵诂F(xiàn)代化的生活與工業(yè)生產(chǎn)中，煤氣屬于中關(guān)鍵性能源，伴隨社會(huì)發(fā)展與進(jìn)步，煤氣使用、生產(chǎn)以及運(yùn)輸規(guī)模不斷變大，而煤氣中一氧化碳的含量比較多。并且其中一氧化碳占比將近0.97，基本等同于空氣含量，所以擴(kuò)散難度比較大，經(jīng)常會(huì)聚集在某個(gè)區(qū)域。如果一個(gè)區(qū)域中一氧化碳的含量達(dá)到特定濃度，極易引起爆炸的事故。同時(shí)一氧化碳是無(wú)味無(wú)色的氣體，比較難察覺(jué)，這種氣體是有毒的氣體，所以經(jīng)常會(huì)見(jiàn)到一氧化碳的中毒事件。一氧化碳這種劇毒性的氣體，最主要的危害有兩點(diǎn)：一是會(huì)污染大氣環(huán)境，二是會(huì)一氧化碳會(huì)使得人體內(nèi)細(xì)胞缺氧而導(dǎo)致人機(jī)體細(xì)胞死亡。如果人體血液的循環(huán)系統(tǒng)中進(jìn)入了一氧化碳，這種氣體就會(huì)結(jié)合血紅蛋白，生產(chǎn)碳氧的血紅蛋白，這種血紅蛋白比較難解離，導(dǎo)致人的組織細(xì)胞缺氧甚至死亡。二氧化碳是一種完全燃燒的產(chǎn)物，通常用于定量攝入EGR水平;它也是一種重要的溫室氣體，與CO一起，是一種燃燒完成度和總排碳量的測(cè)量方法。因此，如何在生活以及工作環(huán)境對(duì)一氧化碳和二氧化碳進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)，對(duì)于今后生態(tài)環(huán)境保護(hù)至關(guān)重要。在國(guó)內(nèi)環(huán)境污染不斷加重以及檢測(cè)技術(shù)不夠先進(jìn)的背景下，各種檢測(cè)設(shè)備老化，因?yàn)檫@些諸多問(wèn)題，需要將環(huán)境的監(jiān)測(cè)領(lǐng)域投資加大，繼而推動(dòng)光纖氣體的監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展。就目前而言，國(guó)內(nèi)大氣質(zhì)量的周報(bào)中，五大主要污染源就是臭氧、PM10、二氧化氮、二氧化硫以及一氧化碳，這些氣體監(jiān)測(cè)儀主要源自國(guó)外，并且這些儀器主要采取光化學(xué)方式監(jiān)測(cè)，就監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展的態(tài)勢(shì)來(lái)看，最新一代的監(jiān)測(cè)技術(shù)是光譜學(xué)與光學(xué)技術(shù)，這兩種技術(shù)即為差分吸收的光譜技術(shù)。[i]
1.1 氣體傳感技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
伴隨全球工業(yè)化的革命發(fā)展，生產(chǎn)力提升和日新月異科技的發(fā)展卻導(dǎo)致環(huán)境污染變得越來(lái)越嚴(yán)重，環(huán)境保護(hù)已成為了全世界不得不一起共同面對(duì)的巨大挑戰(zhàn)。各國(guó)政府都設(shè)置環(huán)境保護(hù)的組織，旨在經(jīng)科學(xué)手段檢測(cè)污染源，合理的運(yùn)用新型的傳感測(cè)量技術(shù)是針對(duì)環(huán)境污染最有效監(jiān)控途徑。近幾年來(lái)，世界各國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)投資比較大，通過(guò)大量物力以及人力對(duì)新型傳感的器件進(jìn)行開(kāi)發(fā)，用來(lái)對(duì)未知的污染源進(jìn)行識(shí)別，同時(shí)對(duì)已知的污染源變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)。有學(xué)者預(yù)測(cè)，環(huán)境保護(hù)傳感器的市場(chǎng)會(huì)逐漸擴(kuò)大，直至在未來(lái)環(huán)境保護(hù)方面市場(chǎng)份額達(dá)到舉足輕重的地位。僅僅在我國(guó)2016年對(duì)傳感器需求就達(dá)到了30億只，換算市值可達(dá)到1200億元。光纖傳感技術(shù)是一種七十年代后期才逐漸開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)。但是我國(guó)中高檔傳感器幾乎均靠國(guó)外進(jìn)口，國(guó)內(nèi)缺乏對(duì)新型光纖傳感技術(shù)為原理的新型傳感器研發(fā)和產(chǎn)品化。而由于光纖傳感器有極高的靈敏度和精度、輕細(xì)柔軟便于安裝、良好的化學(xué)穩(wěn)定性和安全抗干擾性的特性，能補(bǔ)足傳統(tǒng)傳感器的種種局限，因此我們可以斷言光纖傳感器將會(huì)在未來(lái)環(huán)境監(jiān)控上起到重大的作用和影響。
氣體檢測(cè)傳感器的發(fā)展趨勢(shì)是：
1.由勞動(dòng)密集型向技術(shù)密集型方向發(fā)展。
2.氣體檢測(cè)現(xiàn)在主要經(jīng)大型工業(yè)的實(shí)驗(yàn)室以及人工采樣方式來(lái)處理，今后應(yīng)該轉(zhuǎn)向智能化、機(jī)械化以及自動(dòng)化的方向。
3.由物理理論領(lǐng)域監(jiān)測(cè)向全方位信息領(lǐng)域監(jiān)測(cè)的方向發(fā)展。
4．向新材料新工藝傳感器發(fā)展。
5.向物理、電子、光學(xué)等多方面高新領(lǐng)域發(fā)展。
6.由單功能向多功能傳感器發(fā)展。
1.3 本論文內(nèi)容和結(jié)構(gòu)框架
本論文第一章對(duì)氣體傳感器應(yīng)用前景與當(dāng)前進(jìn)展進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，對(duì)氣體傳感器發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行總結(jié)，以便給氣體傳感器研究提供參考。
第二章對(duì)光纖氣體的傳感器分類(lèi)與發(fā)展進(jìn)行介紹，同時(shí)分析LED燈在今后氣體傳感器的發(fā)展中所產(chǎn)生的影響。
第三章介紹了了氣體傳感器的特性概述，首先簡(jiǎn)單介紹了氣體分子光譜理論，然后粗略的介紹了光譜吸收定律和氣體分子的吸收線，最后描述了一下氣體傳感器耦合問(wèn)題。
第四章主要介紹了在光纖氣體傳感系統(tǒng)當(dāng)中，因?yàn)榇嬖诤芏嘤绊憸y(cè)試結(jié)果的不利因
素，而我們可以通過(guò)差分吸收檢測(cè)方法和波長(zhǎng)調(diào)制諧波檢測(cè)方法來(lái)保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，本
章簡(jiǎn)單的介紹了一下差分吸收法和諧波檢測(cè)的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)和給出了模型支持簡(jiǎn)單的了
解了兩種方法的工作原理。還以此建立了傳感器的理論模型。
第五章主要研究了一種簡(jiǎn)單的檢測(cè)co2和co的基于LED光譜吸收的氣體傳感器，同時(shí)分析了其工作原理和工作模擬圖，通過(guò)比對(duì)不同氣體的吸收譜來(lái)選擇相應(yīng)的波長(zhǎng)闡述了具體的設(shè)計(jì)理念展示了相關(guān)數(shù)據(jù)。
第六章總結(jié)了本論文所完成的研究工作，討論了論文本身存在的不足之處。展望了未來(lái)光纖傳感器的發(fā)展和進(jìn)步。
2 光纖氣體傳感器概論
2.1 光纖氣體傳感器的發(fā)展
由于氣體光譜的吸收氣體測(cè)量的技術(shù)，主要優(yōu)勢(shì)就是鑒別氣體濃度以及測(cè)量的靈敏度比較高，所以在控制工業(yè)的氣體監(jiān)測(cè)以及環(huán)境監(jiān)測(cè)中有著重要作用。通常傳統(tǒng)吸收光譜的分析方法只可以對(duì)野外實(shí)地的采集樣本進(jìn)行監(jiān)測(cè)，再經(jīng)實(shí)驗(yàn)室的儀器實(shí)施精確光譜的分析。另外，傳統(tǒng)吸收光譜工作的時(shí)間比較長(zhǎng)，儀器的精密性要求，所以對(duì)工作環(huán)境有著一定要求，所以導(dǎo)致實(shí)際應(yīng)用受限，特別在工業(yè)氣體與環(huán)境監(jiān)測(cè)控制的過(guò)程中，傳統(tǒng)分析方法無(wú)法與在線連續(xù)性的精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)要求相符。而光纖傳的感技術(shù)在70年代的末期才逐漸出現(xiàn)在大家視野的一門(mén)高新技術(shù)。把石英光纖當(dāng)作例子，于1.55波長(zhǎng)附近，光纖的損耗能夠降低到每公里 0.2d B。換句話(huà)說(shuō)，光纖氣體傳感器可以克服以往舊的傳感器無(wú)法對(duì)惡劣環(huán)境的情況（例如高溫環(huán)境、易爆高危高毒環(huán)境或高頻高磁場(chǎng)環(huán)境），工作人員可以通過(guò)相應(yīng)的軟件程序進(jìn)行遠(yuǎn)距離操控。與傳統(tǒng)的電傳感器相比，光纖傳感器所需要的匹配功率較低，操作人員的安全得到大大提升。另外，光纖由于具有耐腐蝕的特性，可在高核輻射這種危險(xiǎn)環(huán)境中進(jìn)行作業(yè)。由于光纖有交寬頻帶，可以攜帶海量信息，經(jīng)分波長(zhǎng)、分時(shí)與分頻等多路服用的技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)不同傳感器共用傳輸?shù)墓饫w，一個(gè)探測(cè)器或是一個(gè)光源，一根光纖，就可以測(cè)量不同的化學(xué)參量，或用于多點(diǎn)或分布式測(cè)量，這樣可以大大降低整個(gè)系統(tǒng)的成本。[ii]
光纖傳感器主要優(yōu)勢(shì)是結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、靈敏度比較高、體積較小以及耐腐蝕等，也就因?yàn)檫@些優(yōu)勢(shì)逐漸受到廣大科研人員的喜愛(ài)。在無(wú)數(shù)的智慧火花碰撞后衍生出了許多結(jié)合其他的高新領(lǐng)域和光纖的傳感技術(shù)的新技術(shù)，也就是氣體傳感的技術(shù)。到目前為止，光纖的傳感器在濃度、位移、加速度以及振動(dòng)等物理量測(cè)量中有廣泛應(yīng)用，其市場(chǎng)前景與潛力比較大[iii]。
2.2 光纖氣體傳感器的分類(lèi)
光纖傳感器主要在氣體物理與化學(xué)性質(zhì)、光學(xué)現(xiàn)象等測(cè)量中，下面我們將簡(jiǎn)單的介紹幾種主流的光纖傳感器：
2.2.1光譜吸收型熒光型
我們可以通過(guò)測(cè)量與之相對(duì)應(yīng)熒的光輻射對(duì)氣體濃度進(jìn)行檢測(cè)，熒光不僅可以由被物質(zhì)的被測(cè)物質(zhì)自身變化而來(lái)，而且可以由熒光染料和被測(cè)物化學(xué)反應(yīng)而來(lái)。圖2-1呈現(xiàn)的是熒光物質(zhì)經(jīng)吸收特定的波長(zhǎng)所得光照，當(dāng)電子將能量吸收以后，就會(huì)轉(zhuǎn)變成受激的狀態(tài)，由低能態(tài)轉(zhuǎn)變成高能態(tài)；電子受光輻射的刺激以后，會(huì)出現(xiàn)熒光，并且此時(shí)熒光波長(zhǎng)比應(yīng)激波長(zhǎng)大。通常在受激的狀態(tài)下，電子不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間停留，其壽命普遍在1-20ns之間。
圖2-1熒光產(chǎn)生機(jī)理
如果測(cè)量濃度將某種特定光照射吸收以后，不僅可以對(duì)熒光輻射強(qiáng)度進(jìn)行改變，而且能引起壽命的變化。所以按照各種測(cè)量的方式以及傳感的機(jī)理，可以劃分成兩種，其一是對(duì)熒光輻射的壽命進(jìn)行測(cè)量；其二是對(duì)熒光輻射的強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量[iv]。相較于吸收型的光纖傳感器，熒光型的傳感器中傳感熒光波長(zhǎng)與激勵(lì)光波長(zhǎng)不一樣，因?yàn)楦鞣N熒光材料中熒光輻射的波長(zhǎng)不一樣，所以熒光傳感器在鑒別被測(cè)量物方面，準(zhǔn)確性比較高[v]。就實(shí)際應(yīng)用而言，人們經(jīng)常希望激勵(lì)波長(zhǎng)和輻射波長(zhǎng)可以有較遠(yuǎn)的距離，以便經(jīng)價(jià)格低廉波長(zhǎng)的濾波器劃分傳感光和激勵(lì)光。都要去激勵(lì)波長(zhǎng)處于近紅外區(qū)或是見(jiàn)光區(qū)，關(guān)于這段波的研究技術(shù)相對(duì)成熟，價(jià)格方面人們也比較容易接受。熒光傳感的原理主要就是對(duì)某固定的波長(zhǎng)段熒光的強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量，經(jīng)過(guò)這個(gè)原理，能夠制作出熒光pH的傳感器，即通過(guò)實(shí)驗(yàn)不斷改變濃度ph值的大小，使得熒光輻射的強(qiáng)度也不斷改變。熒光壽命的測(cè)量方法較為復(fù)雜，這里我們就暫且不去討論。熒光型傳感器具有極高的物質(zhì)鑒別能力但其缺點(diǎn)就是其檢測(cè)信號(hào)極其微弱不易測(cè)量且設(shè)計(jì)檢測(cè)系統(tǒng)極其復(fù)雜，不利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化和商品化。
2.2.2基于折射率變化的傳感器
就折射率的變化也就是光程變化光纖傳感器而言，主要是將特殊材料涂敷在光纖端面或是表面，該材料折射率與體積在氣體上有較強(qiáng)的敏感性。例如：雜聚硅氧烷( HPS)材料能夠經(jīng)溶膠凝膠(Sol-Gel)方式，將其涂抹于光纖的表面，并且設(shè)計(jì)涂層的折射率類(lèi)似石英光纖的折射率。該材料與某種化學(xué)量發(fā)生作用后，會(huì)改變了折射率，這各類(lèi)型HPS能夠?qū)Σ煌瘜W(xué)量進(jìn)行測(cè)量。例如：glycidoxyl propyl siloxane折射率在碳?xì)浠衔锓磻?yīng)后，對(duì)于甲苯會(huì)有敏感性。并且折射率發(fā)生變化，會(huì)使得波導(dǎo)參數(shù)發(fā)生變化，例如：雙折射率、損耗與有效的折射率等，上述參數(shù)能夠采取千涉或是強(qiáng)度檢測(cè)方式進(jìn)行測(cè)量。膜與氫氣相遇，就會(huì)出現(xiàn)膨脹，四氟乙烯、高分子膜與己烷、酒精燈相遇，同樣會(huì)膨脹。這些材料會(huì)在光纖的端部沉積，構(gòu)成Fabry-Perot的干涉儀，而氣體所致薄膜膨脹可已經(jīng)測(cè)量干涉儀的光強(qiáng)度輸出獲得。[vi]
2.2.3基于染料染色劑的傳感器
在石英的吸光譜上，部分氣體吸收波不夠明顯，即便存在吸收波，但是因?yàn)楦鞣N因素導(dǎo)致相應(yīng)波長(zhǎng)的光源并不存在與現(xiàn)實(shí)生活中，基于這種情況應(yīng)運(yùn)而生的便是將染料指示劑當(dāng)作中間產(chǎn)物，完成間接的傳感。一旦燃料和氣體產(chǎn)生化學(xué)的反應(yīng)，本身光學(xué)的性質(zhì)同樣會(huì)變化，經(jīng)過(guò)對(duì)其中變化進(jìn)行測(cè)量，可以獲取被測(cè)氣體信息[vii]。ph值的傳感器屬于較常見(jiàn)的一種，染料的指示劑，例如：石蕊試紙顏色會(huì)伴隨ph大小改變而發(fā)生變化。因此我們可以通過(guò)測(cè)量所對(duì)應(yīng)的溶液ph值來(lái)測(cè)量部分氣體的濃度（如NH3.CO2等）。
2.2.4 光纖漸逝場(chǎng)氣體傳感器
光纖漸逝場(chǎng)氣體傳感器在現(xiàn)實(shí)生活是一類(lèi)已經(jīng)得到實(shí)現(xiàn)且具有廣大潛力前景的一類(lèi)傳感器。企業(yè)已經(jīng)能商業(yè)化出產(chǎn)著在波長(zhǎng)3.39um處利用漸逝場(chǎng)原理的光纖傳感器。但是另一方面因?yàn)樵擃?lèi)傳感器在該波長(zhǎng)段處的光纖傳輸損耗極高運(yùn)用效率極低，導(dǎo)致該類(lèi)別傳感器的光路往往不能夠超過(guò)3米及以上標(biāo)準(zhǔn)。此類(lèi)傳感器檢測(cè)的氣體濃度同時(shí)也將限制于百分之二量級(jí)上。漸逝場(chǎng)的傳感器并且容易發(fā)生表面污染的問(wèn)題，即便經(jīng)高分子的隔離膜能夠防止大型的污染物進(jìn)入到漸逝場(chǎng)的區(qū)域，和氣體分子的體積接近的分子卻難以阻擋，這些污染物將會(huì)改變光纖表面的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，從而改變其測(cè)量出的參數(shù)導(dǎo)致影響傳感器的靈敏度。如何降低表面污染對(duì)漸勢(shì)場(chǎng)型傳感器的影響是未來(lái)科研人員仍需要攻克的主要技術(shù)性難關(guān)。
漸勢(shì)場(chǎng)型光纖氣體傳感原理圖
2.2.5 吸收式光纖氣體傳感器
在這些傳感器之中，光纖作用就是當(dāng)作傳輸?shù)慕橘|(zhì)，只可以對(duì)光能量進(jìn)行傳輸，所傳輸光能量能夠和待測(cè)氣體的樣本互相作用，產(chǎn)生各類(lèi)信息，以便在某些區(qū)域檢測(cè)待測(cè)氣體的樣本[viii]。依據(jù)現(xiàn)有的情況數(shù)據(jù)分析，吸收式光纖氣體傳感器是在現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)手段支持下由理論走向造福社會(huì)的一類(lèi)新型的傳感器。
吸收型的傳感器主要是經(jīng)氣體測(cè)量石英光纖透射窗口(0.8-1.7um)吸收峰。通過(guò)氣體吸收產(chǎn)生的光強(qiáng)衰減程度來(lái)通過(guò)一定的數(shù)學(xué)公式運(yùn)算對(duì)氣體濃度進(jìn)行測(cè)定，主要是按照Lambert-Beer的定律計(jì)算。常見(jiàn)氣體(如CO2, C2H2, CH4, N02, C0)在紅外光譜范圍內(nèi)都存在較強(qiáng)的吸收譜線，該紅外光譜波段對(duì)應(yīng)接收器與氣體的發(fā)光器均是相對(duì)理想光電轉(zhuǎn)換的器件。經(jīng)該方式能夠準(zhǔn)確測(cè)量大部分氣體的濃度，不僅能保證產(chǎn)品質(zhì)量安全，而且具有靈敏度高、高抗電磁干擾功能、響應(yīng)速度比傳統(tǒng)傳感器快、成本價(jià)格低廉、運(yùn)用對(duì)象廣泛、具有良好的兼容性特別是傳感頭不帶電、本質(zhì)防爆的特點(diǎn)，在高危工業(yè)的檢測(cè)中應(yīng)用前景較好，此次所用傳感器就是吸收型傳感器
圖3吸收型光纖氣體傳感的原理圖
2.3 LED在傳感器起到的功效
在光纖的系統(tǒng)中，主要是采取光纖和發(fā)光二極管最佳耦合高亮度，并且傳感器中明確要求部件達(dá)到最大利用率和安全保障率的同時(shí)，確保發(fā)射波長(zhǎng)和光纖吸收的頻率創(chuàng)口一樣。LED的器件公共特性都一樣，光/電流的曲線特性如圖2-3所示。如果范圍比較寬，也就是40dB左右，在一定的范圍區(qū)間內(nèi)光輸出就會(huì)伴隨正向偏置電流變化方向，與線性圖比較接近，然而，伴隨器件的溫度變化，會(huì)增加使用期，曲線也會(huì)越來(lái)月平穩(wěn)。這種變化會(huì)影響到傳感器的系統(tǒng)，繼而使得測(cè)量數(shù)據(jù)間存在極大偏差。因此需要及時(shí)經(jīng)熱反饋方式，對(duì)這些變化進(jìn)行了解，本文經(jīng)發(fā)射系統(tǒng)或是溫度的敏感電源中光電二極管進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
圖2-3發(fā)光二極管的光/電流曲線
面發(fā)光二極管與光纖的藕合從結(jié)果上分析這是個(gè)低效率過(guò)程。為什么這么說(shuō)呢？這是因?yàn)長(zhǎng)ED面發(fā)光管所產(chǎn)生的光功率會(huì)散漫的分布在一個(gè)極大的立體角內(nèi)，能夠進(jìn)入光纖部分的輸出光功率甚至不足百分之十，所以結(jié)合單模的光纖系統(tǒng)和發(fā)光二極管使用，沒(méi)有現(xiàn)實(shí)的意義。
邊發(fā)光放入二極管主要是經(jīng)雙異質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生輻射，引起局部?jī)?nèi)波導(dǎo)的效應(yīng)，可以構(gòu)成穩(wěn)定定向紅外的光束，能夠?qū)Πl(fā)射光方向性進(jìn)行保證，將光束限制于垂直方向的30°范圍中，限制在水平方向的120°內(nèi)。所以對(duì)比了面發(fā)光二極管以及邊發(fā)光二極管得出，邊發(fā)光二級(jí)光光耦合的效率比較高，而就接收小立體角類(lèi)光纖而言，光耦合的效率就是一個(gè)重要部分。
圖2.3.1
從圖2.3.1中我們可以看出只有在某一波段的光才具有在光纖中低損耗傳輸?shù)哪芰Α?br/>2.4 本章小結(jié)
本章主要介紹了氣體傳感器的發(fā)展歷程，之后又介紹了幾種不同工作類(lèi)型的光纖型傳感器；為后面介紹該論文闡述的氣體傳感器系統(tǒng)原理做了鋪墊；接著介紹了光纖在LED中起到的作用和功效，展現(xiàn)了吸收型光纖傳感器在未來(lái)的前景。
3.吸收型氣體傳感器特性分析
3.1引言
就氣體分子吸收光譜的理論而言，經(jīng)氣體分子吸收作用以及特定波長(zhǎng)光原理，能夠?qū)怏w濃度進(jìn)行檢測(cè)，因?yàn)闅怏w分子中存在吸收光譜，如果穿過(guò)待測(cè)的氣體，并且氣體濃度不高，該氣體就會(huì)吸收特定波長(zhǎng)的能量，滿(mǎn)足Lambert －Beer定律。氣體分子的吸收光譜理論和Lambert －Beer定律，建立吸收型傳感器的支持理論框架。然而，因?yàn)闅怏w分子光譜線寬極比較窄，其譜寬主要是納米的量級(jí)，同時(shí)吸收的功勞不大，經(jīng)測(cè)光照的強(qiáng)度增減，對(duì)氣體難度進(jìn)行測(cè)量的難度比較大。因此，需要按照比爾朗伯吸收定律以及氣體分子的光譜理論，經(jīng)諧波檢測(cè)與差分吸收方式，對(duì)各種因素的干擾進(jìn)行克服，有效檢測(cè)出微弱光電的信號(hào)。
3.2 氣體分子光譜理論
當(dāng)電磁輻射與氣體分子相互作用時(shí)，能引起分子狀態(tài)由低能態(tài)過(guò)渡到高能態(tài)，發(fā)生所
謂的能級(jí)躍遷，記錄不同氣體所需要的電磁輻射強(qiáng)度變化被氣體分子所吸收隨波長(zhǎng)的變
化，所得到的光譜圖便是氣體分子吸收光譜
在光纖氣體傳感器傳感系統(tǒng)當(dāng)中由于選擇的光源的波段主要是紅外光的波動(dòng)，在紅外光譜區(qū)，分子振動(dòng)和吸收等，都會(huì)在各能級(jí)間躍遷，能量躍遷能夠經(jīng)量子力學(xué)的原理解釋?zhuān)谀芰康能S遷過(guò)程，氣體分子之中原子會(huì)不斷振動(dòng)，并且分子振動(dòng)過(guò)程，會(huì)發(fā)生自我的轉(zhuǎn)動(dòng)。按照量子力學(xué)的原理可知，如果分子的能態(tài)改變，那么其都是按照特定規(guī)律進(jìn)行變化，分子能級(jí)會(huì)呈現(xiàn)出規(guī)律化。若經(jīng)低能量紅外光的輻射對(duì)分子進(jìn)行照射，則分子能夠吸收相應(yīng)于相鄰轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)之差的遠(yuǎn)紅外輻射能量，由低能態(tài)躍遷到高能態(tài)，通常我們將這一現(xiàn)象稱(chēng)為能級(jí)躍遷。
3.3 光譜吸收定律
當(dāng)光源以平行光的形式通過(guò)待測(cè)氣 體時(shí),如果光源的光譜覆蓋 1個(gè)或多個(gè)氣體的吸
收譜,那么部分光將被吸收，光通過(guò)氣體時(shí)將會(huì)發(fā)生強(qiáng)度衰減。未衰減的光將按原路徑繼
續(xù)傳播。根據(jù)朗伯比爾定律定律,出 射發(fā)光強(qiáng)度 I 與入射發(fā)光強(qiáng)度 I0 和氣體的體積分
數(shù) 之間的關(guān)系為
（3-3）
是氣體吸收系數(shù),即氣體在頻率 v 處 的吸收線型; L 測(cè)量氣體作用在傳感器的長(zhǎng)度單位為m; c 為氣體的濃 度，通過(guò)計(jì)算，上式可變形為：
（3-3.1）
通過(guò)上述公式我們可以知道，當(dāng)氣體的吸收系數(shù)和作用長(zhǎng)度已知，氣體的濃度可以通過(guò)投射光和入射光強(qiáng)來(lái)求出。
圖3.3吸收型傳感器原理
3.4氣體分子的吸收線
氣體分子吸收線寬與以下因素相關(guān):
1.氣體分子自然的線寬;
2.通過(guò)氣體分子自由運(yùn)動(dòng)所引發(fā)多普勒的效應(yīng)，繼而將分子的吸收光譜加寬;
3.分子自由碰撞的展寬。通常情況下，氣體分子自然線寬會(huì)因?yàn)榧ぐl(fā)態(tài)的分子自然壽命、躍遷時(shí)間受到影響，而寬度微小，通常可以忽略。
圖3-4氣體分子的典型吸收線
圖3-4中 表示波長(zhǎng)的吸收系數(shù)；表示對(duì)應(yīng)的吸收峰；表示帶阻尼的電偶極振子的衰減速率。由上圖可知影響氣體的吸收線寬的因素不僅包括壓力因素還包括溫度因素。但只考慮到碰撞展寬時(shí)，溫度因素對(duì)大局無(wú)影響可忽略。因此我們可以從上圖中得出結(jié)論：當(dāng)外界壓力保持恒定時(shí)，待測(cè)氣體的譜線形狀和寬度可在理論認(rèn)為其是保持穩(wěn)定不變的。
3.5 光纖氣體傳感器耦合
3.5.1光源與探測(cè)器的耦合
理論上，光源發(fā)射光功率從多地匯入到傳輸?shù)墓饫w，屬于光纖和光源耦合的問(wèn)題。通常情況下，采取藕合效率對(duì)耦合程度進(jìn)行表示，公式表示如下；
(3.5)
表示為耦合輸出功率，表示為光源總功率
3.5.2 氣室的耦合
在氣體傳感器中存在一個(gè)敏感元件為氣室。穩(wěn)定的氣室能幫我們只需簡(jiǎn)單的更換光源就可以完成對(duì)不同氣體的濃度檢測(cè)。氣室組成部分包含輸出與輸入兩組透鏡。光纖射出光經(jīng)輸入透鏡變成平行光，經(jīng)氣室耦合至輸出的透鏡，下面給出了三類(lèi)氣室設(shè)計(jì)的模型圖。
圖3-5氣室設(shè)計(jì)圖
上面三組設(shè)計(jì)圖分別是(a)投射式氣室；（b）反射式氣室；（c）漸變折射式氣室。
3.6本章小結(jié)
本章主要介紹了氣體傳感器的特性概述，首先簡(jiǎn)單介紹了氣體分子光譜理論，然后粗略的介紹了光譜吸收定律和氣體分子的吸收線，最后描述了一下氣體傳感器耦合問(wèn)題為下一章節(jié)介紹總體設(shè)計(jì)做好鋪墊。
4. 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
4.1引言
在光纖氣體傳感系統(tǒng)當(dāng)中，總是會(huì)存在很多影響測(cè)試結(jié)果的不利因素，比如光源光功
率的波動(dòng)、氣室對(duì)光路的干擾、PIN管的噪聲等等，我們可以通過(guò)利用差分吸收檢測(cè)方法
和波長(zhǎng)調(diào)制諧波檢測(cè)方法來(lái)減弱不利因素對(duì)結(jié)果的影響來(lái)保證測(cè)試的準(zhǔn)確性
4.2諧波檢測(cè)原理
當(dāng)電路上施加了正弦波的電壓時(shí)，所通過(guò)的電流將會(huì)變成非正弦波形式，非正弦波電流在電網(wǎng)阻抗上將會(huì)產(chǎn)生壓降，使得電壓波形也變?yōu)榉钦也ㄐ问健７钦也煞纸鉃楦道锶~級(jí)數(shù)，頻率與工頻相同的分量稱(chēng)為基波，頻率大于基波的分量稱(chēng)為諧波;如變頻器、電磁爐、電動(dòng)機(jī)、整流器、電子用品等都會(huì)產(chǎn)生諧波。諧波檢測(cè)方法最開(kāi)始提出來(lái)的時(shí)候是作為一種檢測(cè)微弱信號(hào)的方法。在電子光譜，聲光光譜以及Zeeman及Stark光譜的研究中均有涉及。諧波檢測(cè)的基本原理是把一個(gè)高頻調(diào)制過(guò)的信號(hào)(依賴(lài)于某頻率)，使其“檢索”待測(cè)的特征信號(hào)[ix]。之后在信號(hào)處理過(guò)程中，通過(guò)調(diào)制頻率或調(diào)制頻率的倍頻以此依據(jù)來(lái)作為參考信號(hào)，用鎖相放大器記錄下所有已得到的特征信息，這里得到的特征信息便是由調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生的諧波信息。如果調(diào)制出來(lái)的諧波信號(hào)不滿(mǎn)足規(guī)律的數(shù)學(xué)關(guān)系比例就會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)極大的偏差。雖然存在一定的弊端，但是諧波檢測(cè)技術(shù)仍適用于上述各種光譜的微弱信號(hào)檢測(cè)。
圖4-2諧波檢測(cè)原理圖
在圖4-2 (a)中，發(fā)射器的波長(zhǎng)被正弦信號(hào)的調(diào)制，輸出的光信號(hào)是含有一次和二次諧波的強(qiáng)度信號(hào)。如圖4-2（b）所示通過(guò)把發(fā)射器固定在光譜氣體吸收峰上，或者讓照射光掃過(guò)氣體的吸收譜，最后用鎖相放大器檢測(cè)二次諧波的最大值，就可測(cè)量氣體的濃度。
4.3差分吸收原理
由Lambert －Beer定律我們可知：
（式4-3）
在4-3式中，和分別是初始和入射光強(qiáng); 是某波長(zhǎng)下的單位濃度、單
位長(zhǎng)度介質(zhì)的吸收系數(shù); 是米氏散射系數(shù); 是瑞利散射系數(shù)；是表征氣
體密度波動(dòng)造成的吸收和散射總的變化量;0是待測(cè)氣體與光相互作用的長(zhǎng)度;c是
待測(cè)氣體的濃度。
如圖4-3所示寬帶光源LED的譜寬比氣體吸收線寬大的多，使用不
同中心波長(zhǎng)的干涉光柵濾光片就可以提取需要的波長(zhǎng)和。為測(cè)量氣體的吸收譜線
中心波長(zhǎng)，為偏離吸收譜線某一氣體的波長(zhǎng)的吸收谷，通過(guò)上圖結(jié)構(gòu)我們可以依次
實(shí)現(xiàn)差分吸收法。
4.4系統(tǒng)理論設(shè)計(jì)
圖4-4為本文設(shè)計(jì)的光纖氣體傳感系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，光源LED與傳輸光纖藕合進(jìn)入氣室，再由氣室由藕合器通過(guò)光纖到達(dá)法布里-珀羅干涉腔。頻率調(diào)節(jié)后進(jìn)入光檢測(cè)器PIN由光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。經(jīng)電壓調(diào)制方式，繼而調(diào)控布里-珀羅干涉腔長(zhǎng)，繼而有效控制光波長(zhǎng)。經(jīng)由電腦模擬軟件處理后，就可以檢測(cè)出待測(cè)氣體的濃度。
圖4-4光纖傳感器系統(tǒng)
固態(tài)傳感器有哪些：這20種傳感器，工控人你都見(jiàn)過(guò)嗎？沒(méi)見(jiàn)過(guò)的來(lái)漲知識(shí)了
電子技術(shù)正在迅速發(fā)展。最讓我興奮的一件事是：我們周?chē)S多的電子設(shè)備都是在沒(méi)有人值班的狀態(tài)下工作的。
隨著科技的發(fā)展，我們創(chuàng)造出了很多可以感知周?chē)氖挛锏膫鞲衅鳌?br/>傳感器在監(jiān)測(cè)和檢測(cè)人類(lèi)的活動(dòng)時(shí)起著不可或缺的作用，并能夠?qū)⑦@些信息提供給其他電子設(shè)備作為控制參考。
接下來(lái)我們從基礎(chǔ)知識(shí)開(kāi)始。
以下是今天我們聊的內(nèi)容的目錄
什么是傳感器？
什么是不同類(lèi)型的傳感器？
1、溫度傳感器2、壓力傳感器3、觸摸傳感器4、圖像傳感器5、運(yùn)動(dòng)傳感器6、光傳感器7、振動(dòng)傳感器8、濕度傳感器9、接近傳感器10、顏色傳感器11、輻射傳感器12、液位傳感器13、位置傳感器14、煙霧或氣體傳感器15、火焰?zhèn)鞲衅?6、泄漏傳感器17、加速度計(jì)18、傾斜傳感器19、標(biāo)記傳感器20、流量傳感器或浮子傳感器
首先什么是傳感器？
通常，傳感器基本定義是探測(cè)器；傳感器是一種電子設(shè)備，用于檢測(cè)各種類(lèi)別的信號(hào)，并將信號(hào)傳遞給其他電氣控制設(shè)備。
換一種說(shuō)法，傳感器是一種能將能量從一種形式轉(zhuǎn)換到另一種形式的電子裝置。所以，它被稱(chēng)為傳感器。
傳感器主要是通過(guò)距離、溫度、濕度度等來(lái)識(shí)別氣體的物理量、熱量等。
它以電信號(hào)的形式向連接的控制系統(tǒng)提供輸出。
例如，在自動(dòng)化系統(tǒng)中，傳感器是向可編程邏輯控制器（plc）傳遞信號(hào)，從而參與控制。
在日常生活應(yīng)用、商業(yè)和工業(yè)設(shè)備、教育工程中，不同類(lèi)型的傳感器都有著特定的作用。
什么是不同類(lèi)型的傳感器？
傳感器分為以下四大類(lèi)：
1、模擬傳感器
2、數(shù)字傳感器
3、有源傳感器
4、無(wú)源傳感器
每個(gè)類(lèi)別又都有如下不同類(lèi)型的傳感器。
一、溫度傳感器
溫度傳感器用于檢測(cè)溫度和熱能并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)（以電壓或電流的形式進(jìn)行傳遞)。
我們實(shí)際上有以下幾種類(lèi)型的溫度傳感器使用。
1、溫度計(jì)
2、熱電偶
3、電阻式溫度檢測(cè)器
4、熱敏電阻溫度傳感器
5、半導(dǎo)體溫度傳感器
6、振弦式溫度傳感器
溫度傳感器現(xiàn)在我們常見(jiàn)的就是被應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、冰箱、汽車(chē)、醫(yī)療器械、炊具等設(shè)備中。
二、壓力傳感器
壓力傳感器還可以被稱(chēng)為壓力變送器或壓力計(jì)。
壓力傳感器檢測(cè)空氣、氣體、水的壓力，并向控制器提供電信號(hào)。
根據(jù)不同的用途和更多的特點(diǎn)，它分為不同的類(lèi)別：
1、真空壓力傳感器
2、絕對(duì)壓力傳感器
3、表壓傳感器
4、壓差傳感器
壓力傳感器用于許多系統(tǒng)，常見(jiàn)的是氣動(dòng)、液壓、真空系統(tǒng)等。
三、觸摸傳感器
觸摸傳感器稱(chēng)為觸覺(jué)傳感器。它是一種電子傳感器，用于檢測(cè)和記錄人類(lèi)的觸摸。
電容式觸摸傳感器、電阻式觸摸傳感器是觸摸傳感器現(xiàn)在用的最多的。
它在工業(yè)中用的多的比如：開(kāi)關(guān)燈、空調(diào)（AC）遙控、門(mén)開(kāi)/關(guān)操作、電梯、機(jī)器人、智能手機(jī)等。
實(shí)際上有個(gè)冷門(mén)知識(shí)：血氧飽和度計(jì)是觸摸式傳感器檢測(cè)人體內(nèi)氧含量的最好例子之一。
這次疫情中，血氧儀的需求量實(shí)際上是很大的。它比較容易操作，即使在家里。你可以很容易地能夠在網(wǎng)上買(mǎi)到血氧儀。
四、圖像傳感器
圖像傳感器是用于檢測(cè)圖像像素并向顯示設(shè)備提供信息的電子設(shè)備。
圖像傳感器有模擬型和數(shù)字型。一般來(lái)說(shuō)，電子圖像傳感器分為兩種主要類(lèi)型。
1、電荷耦合器件
2、有源像素傳感器
對(duì)于數(shù)碼相機(jī)、閉路電視（CCTV）、醫(yī)療成像設(shè)備、熱成像設(shè)備、雷達(dá)、聲納等，都使用圖像傳感器。
五、運(yùn)動(dòng)傳感器
運(yùn)動(dòng)傳感器測(cè)量并記錄身體活動(dòng)或運(yùn)動(dòng)。它分為以下幾種類(lèi)型。
1、主動(dòng)式運(yùn)動(dòng)傳感器
2、被動(dòng)運(yùn)動(dòng)傳感器
3、斷層運(yùn)動(dòng)傳感器
4、手勢(shì)運(yùn)動(dòng)傳感器
運(yùn)動(dòng)傳感器應(yīng)用于家庭安全、自動(dòng)門(mén)操作、微波、機(jī)器人、超聲波、手勢(shì)檢測(cè)等領(lǐng)域。
六、光傳感器
光傳感器是光電器件，這種傳感器檢測(cè)并將光或光子的亮度或發(fā)光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
現(xiàn)在用的多的主要有三種類(lèi)型的光傳感器。
1、光敏電阻或光敏電阻（LDR）
2、光電二極管
3、光電晶體管
它被廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)系汽車(chē)、農(nóng)業(yè)部門(mén)（自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)）和電子項(xiàng)目設(shè)備如Arduino。
七、振動(dòng)傳感器
振動(dòng)傳感器有可能大家聽(tīng)得不多，實(shí)際上振動(dòng)傳感器又被稱(chēng)為壓電傳感器。
振動(dòng)傳感器能夠檢測(cè)并記錄任何運(yùn)動(dòng)或活動(dòng)。它向連接的機(jī)器或系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)或信號(hào)。
如果存在任何危險(xiǎn)活動(dòng)，該傳感器有助于發(fā)送確認(rèn)信息。
在我們的石油天然氣、食品飲料、采礦、金屬加工、造紙、風(fēng)力發(fā)電、發(fā)電等工業(yè)領(lǐng)域，都需要振動(dòng)傳感器。
八、濕度傳感器
濕度傳感器也稱(chēng)為濕度計(jì)；
對(duì)于檢測(cè)空氣和土壤中的水分，濕度傳感器是非常必要的。主要被用于空調(diào)系統(tǒng)。
九、接近傳感器
接近傳感器可以很容易地檢測(cè)到附近的物體，而無(wú)需任何直接接觸。它分為不同的類(lèi)型：
1、電容式接近傳感器
2、感應(yīng)式接近傳感器
它廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、平板電腦、機(jī)器、機(jī)器人系統(tǒng)、過(guò)山車(chē)等。
十、顏色傳感器
顏色傳感器其實(shí)就是光電傳感器。
它能有助于感知物體的顏色并識(shí)別顏色標(biāo)記。這種傳感器使用RGB（紅、綠、藍(lán)）色標(biāo)。
在我們的彩繪和印刷、化妝品、紡織、醫(yī)療診斷、計(jì)算機(jī)彩色監(jiān)視器和過(guò)程控制中，大量地使用了顏色傳感器。
十一、輻射傳感器
輻射傳感器是一種電子儀器，可以感應(yīng)和測(cè)量諸如α、β、γ、中子、X射線等輻射粒子。
此外，它還可以感應(yīng)電磁輻射，如波、宇宙輻射（陽(yáng)光）。
輻射傳感器包括三種不同類(lèi)型。
1、充氣輻射傳感器
2、閃爍輻射傳感器
3、固態(tài)輻射傳感器
這種傳感器用于核能、醫(yī)學(xué)成像模式和環(huán)境放射性監(jiān)測(cè)，所以一般我們生活中能直接見(jiàn)到這種傳感器的機(jī)會(huì)并不多，但是實(shí)際上卻息息相關(guān)。
十二、液位傳感器
液位傳感器的主要作用是測(cè)量固體、液體和氣體等不同材料的液位或高度。
它分為以下幾種：
1、激光液位傳感器
2、浮子傳感器
3、電容式液位傳感器
4、電阻式液位傳感器
5、超聲波液位傳感器
6、靜液壓液位傳感器
7、光學(xué)物位傳感器
8、電磁液位傳感器
液位傳感器被廣泛應(yīng)用于船舶，集裝箱，水箱燃油箱箱等，用于水位檢查。
十三、位置傳感器
位置傳感器決定位移和位置（如線性和旋轉(zhuǎn)）。
基本上，位置傳感器分為以下幾種。
1、光學(xué)位置傳感器
2、線性位置傳感器
3、旋轉(zhuǎn)位置傳感器
4、感應(yīng)式位置傳感器
5、電容式位置傳感器
6、光纖位置傳感器
7、超聲波位置傳感器
例如，電位計(jì)包含旋轉(zhuǎn)位置傳感器，該傳感器可隨角度移動(dòng)而變化，
位置傳感器在家庭和工業(yè)應(yīng)用實(shí)際上很多，如門(mén)關(guān)閉/打開(kāi)、閥門(mén)監(jiān)控、電機(jī)控制、用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)燃料或動(dòng)力流量的節(jié)流閥。
十四、煙霧或氣體傳感器
氣體傳感器用于檢測(cè)不同類(lèi)型的氣體，有毒或爆炸性氣體，空氣中的煙霧。其中一些傳感器還能夠測(cè)量氣體濃度。
氣體或煙霧傳感器可以分為三大類(lèi)：
1、光學(xué)式煙霧傳感器
2、電離式煙霧傳感器
3、激光式煙霧傳感器
煙霧傳感器應(yīng)用于工廠、工業(yè)、建筑、船舶、飛機(jī)等。
十五、火焰?zhèn)鞲衅?br/>火焰?zhèn)鞲衅骺梢院苋菀椎貦z測(cè)到火災(zāi)或附近材料的火焰。這些檢測(cè)到的信號(hào)被傳送到連接的控制設(shè)備。
它用于工業(yè)區(qū)的報(bào)警系統(tǒng)、天然氣廠、滅火系統(tǒng)和基于Arduino的設(shè)計(jì)火災(zāi)探測(cè)器項(xiàng)目。
十六、泄漏傳感器
泄漏傳感器用于密閉容器或真空室中，用于檢測(cè)水泄漏、液體泄漏、空氣泄漏等。
按工作角色分為兩大部分：
1、點(diǎn)泄漏傳感器
2、流量泄漏傳感器
十七、加速度計(jì)
加速度計(jì)是測(cè)量運(yùn)動(dòng)加速度或速度的儀器。
它廣泛應(yīng)用于手勢(shì)控制的機(jī)器人、飛機(jī)和導(dǎo)彈導(dǎo)航系統(tǒng)、過(guò)程控制系統(tǒng)、車(chē)輛加速以及其他旋轉(zhuǎn)電子設(shè)備，如渦輪機(jī)、滾筒、風(fēng)扇、壓縮機(jī)、泵等。
十八、傾斜傳感器
傾斜傳感器檢測(cè)基準(zhǔn)面的角運(yùn)動(dòng)、角坡度、角運(yùn)動(dòng)、軸并隨其變化。
主要用于手機(jī)、平板電腦、手持式游戲機(jī)、船只、車(chē)輛、飛機(jī)等的角度和自動(dòng)旋轉(zhuǎn)操作的監(jiān)控。
十九、標(biāo)記傳感器
標(biāo)記傳感器作為光電式傳感器工作。它用來(lái)感覺(jué)物體上的色標(biāo)。
標(biāo)記傳感器廣泛應(yīng)用于印刷和包裝行業(yè)。
二十、流量傳感器或浮子傳感器
流量傳感器測(cè)量和檢測(cè)幾乎所有的工藝流體。檢測(cè)到的數(shù)據(jù)將提供給控制器系統(tǒng)。
用于工業(yè)領(lǐng)域、發(fā)電儀表、發(fā)電廠等。
這次，我介紹了20種不同類(lèi)型的傳感器及其用途。每個(gè)傳感器都有自己的特點(diǎn)和功能。它們可以用于特定的項(xiàng)目中，像現(xiàn)在越來(lái)越火的手持或無(wú)線電氣電子工程，都使用各種類(lèi)型的無(wú)線傳感器。
此外，傳感器還用于PLC項(xiàng)目，機(jī)器人系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)等項(xiàng)目。
以上就是今天想和大家聊的內(nèi)容，歡迎大家轉(zhuǎn)發(fā)關(guān)注和支持，謝謝！
