第11章-其他传感器.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第11章,其他传感器,11.1 红外传感器,11.2 光纤传感器,11.3 超声波传感器,11.4 其他新型传感器简介,11.1 红外传感器,11.1.1 红外辐射,红外辐射,红外辐射的传播,红外辐射和所有电磁波一样，是以波的形式在空间,直线传播,，具有,反射、折射、散射、干涉、吸收,等性质，其在真空中的传播速度为310,8,m/s。,大气层对不同波长的红外线存在不同的透射率，而红外线在通过大气层时，在22.6,m、35,m和814,m三个波段（统称为“,大气窗口,”）透射率比较大，因此红外传感器一般都工作在这三个波段（大气窗口）之内。,红外辐射是指波长从0.761 000,m，其频率大致在410,3,310,11,Hz之间的红外光。它是一种,不可见光,，由于位于可见光中红色光以外，故又称为,红外线,。,红辐射被物体吸收时，可以显著地转变为热能，故红外辐射又可称为,热辐射,或者,热射线,。,11.1 红外传感器,11.1.2 红外传感器,1,热敏红外传感器,利用红外辐射的热效应，热敏红外传感器中探测器的敏感元件在吸收了红外辐射能后会引起,温度升高,，进而使有关物理参数发生相应变化，通过测量,物理参数的变化,，便可确定探测器所吸收的红外辐射能，从而得出被测非电量值。,常用的热敏红外传感器主要有以下几种。,1）,热敏电阻型,红外传感器,是根据物体受热后电阻值发生变化而工作,2）,热电偶型,红外传感器,由热电功率差别比较大的两种金属材料构成,3）,热释电型,红外传感器,由具有极化现象的热晶体或被称为“铁电体”的材料制成,11.1 红外传感器,11.1.2 红外传感器,2,光子红外传感器,光子红外传感器是根据,光电效应原理,制成的。当红外辐射入射到某物体时，其内部的电子因接受辐射的能量而改变了,运动状态,，进而引起其,导电特性,的变化。,根据材料导电特性的不同，主要分为：,1）光电导型红外传感器,根据,内光电效应,工作的，某些半导体材料，当受到红外辐射照射时，使半导体的导电率增加，此现象称为内光电效应，也叫光电导现象。,2）光伏特型红外传感器,根据,光伏特效应,工作的。某些半导体材料的PN结受到红外辐射照射时，在PN结两端产生一个称为,光生电势,的附加电势，而此现象称为光生伏特效应。,11.1 红外传感器,11.1.3 红外传感器的常用型号,红外传感器可以检测到物体发射出的红外线，利用红外线作为检测媒介，实现某些非电量的测量，比采用可见光做媒介更加实用和方便，如红外线（中、远红外线）不受周围可见光的影响，可昼夜测量；被测对象本身若会辐射红外线，测量时则不必设光源等。在,防盗、火灾报警、成像技术、温度测量,等方面应用及为广泛。,11.1 红外传感器,11.1.4 红外传感器的应用,1,红外测温仪,因为物体,温度愈高,，,辐射能量,就愈大，因此若测得物体所发射的辐射能量，就能确定其温度。红外测温仪是利用热辐射体在红外波段的,辐射通量,来测量温度的。,红外测温仪,由光学系统、调制器、红外传感器、放大器、显示器等部分组成，其结构原理如图11-2 所示。,11.1 红外传感器,11.1.4 红外传感器的应用,2,红外线纸张监控器,红外纸张监控器，采用,红外光电检测,原理，自动检测出每次通过印刷机的纸张数，以避免印刷时一次通过两张及其以上的纸，造成纸张浪费，影响装订质量。红外线纸张监控器电路原理如图11-3所示。,11.1 红外传感器,11.1.4 红外传感器的应用,3,红外线气体分析仪,红外线气体分析仪是根据气体对红外线具有,选择性吸收,的特性来对气体成分进行分析的。不同气体其吸收波段（吸收带）不同,。,红外线气体分析仪由,红外线辐射光源、气室、红外检测器及电路,等部分组成，如图11-5所示。,1-光源 2-抛物体反射镜 3-同步电动机,4-切光片 5-滤波气室 6-参比气室,7-测量室 8-红外探测器 9-放大器,图11-5 红外线气体分析仪结构原理图,11.1 红外传感器,11.1.4 红外传感器的应用,4,无损探伤,红外无损探伤实际是利用了,红外测温原理,来实现的。例如有A、B两块金属板压焊在一起，为了不损坏部件又可以检查交接面焊接是否良好，有无漏焊，就可以均匀加热A板，当A板温度升高，热量会向B板流去，B板温度也会随之升高。若焊接良好，则热量均匀分布流向B板，B板表面的温度变化也均匀一致，否则会在焊接问题点对应的B板表面出现温度异常现象。,11.2 光纤传感器,11.2.1 光纤基本知识,1,光纤的结构,光导纤维是一种传输信息的,导光纤维,，简称为光纤，主要由高强度石英玻璃、常规,玻璃和塑料,制成。光纤的直径只有几微米至几十微米，通常由两层光学性质不同的材料组成，其结构示于图11-6。,光纤的中心圆柱体叫,纤芯,，围绕着纤芯的圆形外层叫做,包层,。,11.2 光纤传感器,11.2.1 光纤基本知识,2,光纤的传输原理,3,光纤的分类,光在空间是,直线传播,的，但是在光纤中，光的传输限制在光纤中，并且必须基于光的,全内反射,，光才能随光纤传送到比较远的距离。,当光线射入一个端面并与圆柱的轴线成,角时，根据斯乃尔定律，在光纤内折射成,，然后以,角入射至纤芯与包层的界面。若要在界面上发生全反射，则,纤芯与界面的光线入射角,应大于临界角,c,，即,c,=arcsin （11-1）,说明光纤集光本领的术语叫,数值孔径NA,，一般NA值越大，光源到光纤的耦合越高，但NA过大，会造成光信号畸变。,光纤按其传输的模式分为,单模,光纤和,多模,光纤两类。,光纤按照其中折射率的分布还可以分为,阶跃型,光纤和,梯度型,光纤。,11.2 光纤传感器,11.2.2 光纤传感器,1.,功能型光纤传感器,利用光纤本身具有的某种敏感功能使光在光纤内受到被测量调制的是,功能型（FF型）光纤传感器,，如光纤陀螺、光纤水听器等。,这类光纤传感器又可分为,强度,调制型、,相位,调制型、,频率,调制型、,偏振,调制型等几类。,11.2 光纤传感器,11.2.2 光纤传感器,2.,非功能型光纤传感器,光纤仅仅起传输光波的作用，必须在光纤端面加装其他敏感元件才能构成传感器的是,非功能型（NFF型）,传感器，如光纤激光多普勒速度计、辐射式光纤温度传感器等。,11.2 光纤传感器,11.2.3 光纤传感器的常用型号,光纤传感器能用于温度、压力、应变、转矩、位移、速度、加速度、电压、电流、流量、流速、浓度、磁、声、光、放射性射线和PH值等各种物理量的测量。,11.2 光纤传感器,当光线在光纤的直线段的入射角,大于临界角,c时，光线在界面产生,全反射,，可当光线在微弯曲段的界面上，入射角,如果小于临界角,c，这时一部分光在纤芯和包层的界面上反射，另一部分光则透射进入包层，从而导致,光能损耗,，光纤,微弯曲位移（压力）,传感器就是基于这一原理制成的。,11.2.4 光纤传感器的应用,1,光纤位移和压力传感器,11.2 光纤传感器,光纤加速度传感器采用了,简谐振子,的结构形式。激光束由单模光纤传输，通过分光板后分为两束光，透射光作为参考光束，反射光则作为测量光束。,11.2.4 光纤传感器的应用,2,光纤加速度传感器,当传感器感受加速度时，由于质量块对光纤的作用，从而使光纤被拉伸，引起反射光的光程差发生改变。相位改变的激光束由单模光纤射出后与参考光束会合产生,干涉效应,。激光干涉仪的干涉条纹的移动可由光电接收装置转换为电信号，经过处理电路处理后便可正确地测出加速度值。,11.2 光纤传感器,光纤温度传感器是仅次于加速度、压力传感器而广泛使用的光纤传感器。根据工作原理可分为,相位调制型,、,强度调制型,和,偏振光型,等多种类型，具有体积小、灵敏度高、工作可靠等优点，广泛应用于高压电力装置中的温度测量等特殊场合。,以强度调制型为例介绍半导体光吸收型光纤温度传感器。传感器由半导体光吸收器、光纤、发射光源和包括光控制器在内的信号处理系统等组成，其敏感元件是,半导体光吸收器,，光纤则用来,传输信号,。它的基本工作原理利用了多数半导体的能带随温度的升高而减小的特性，即材料的吸收光波长将随温度增加而向长波方向移动，如果适当地选定一种波长在该材料工作范围内的光源，那么就可以使透射过半导体材料的,光强随温度而变化,，从而达到测量温度的目的。这种光纤温度传感器结构简单、成本低、便于推广，可在-10300的温度范围内进行测量，响应时间约为2s。,11.2.4 光纤传感器的应用,3,光纤温度传感器,11.2 光纤传感器,光纤图像传感器在工业生产、医学应用方面应用广泛，其原理是照明光经照明导光管，再穿过图像导管外层光纤照射到被观察物体上，反射光由物镜成像后，通过,光纤图像导管,，把被观察物的像素送到目镜后输出，医用内窥镜由末端的物镜、光纤图像导管、顶端的目镜和控制手柄组成。其结构如图11-12所示。,11.2.4 光纤传感器的应用,4,光纤图像传感器,11.3超声波传感器,超声波工作原理,1,超声波的形式与声速,机械波是振动在弹性介质内的传播过程。声波就是一种能在气体、液体和固体中传播的机械波，它分为,次声波,、,声波,、,超声波,以及,特超声波,。频率在20Hz20kHz的范围内时，可为人耳所感觉，称为（可闻）声波。低于20Hz的机械振动人耳不可闻，称为次声波。频率高于20kHz的机械振动波就称为,超声波,。,由于机械波的振源施力方向与波在介质中传播的方向不同，所以超声波的波动形式可以分为,横波,、,纵波,、,表面波,和,蓝姆波,几种。声波的传播速度取决于介质的弹性系数、介质的密度以及声阻抗。,超声波的横波在气体和液体中不能传播，但超声波的纵波可在气体和液体中传播。超声波的纵波在气体中的传播速度为,344m/s,，在液体中的传播速度为,9001900 m/s,。在固体中，超声波的纵波、横波、表面波三者的传播速度有一定的关系，通常认为横波声速约为纵波的一半，而表面波约为横波声速的,90%,。,11.3超声波传感器,超声波工作原理,2,超声波的反射与折射,当超声波以一定的入射角从一种介质传播到与另一种介质的分界面上时，一部分能量反射回原介质，称为,反射波,；另一部分能量则透过分界面，称为,折射波,或,透射波,，并在另一介质中继续传播，如图11-13所示。,超声波反射时，入射角的正弦与反射角的正弦的正弦之比等于,入射波速c与反射波速c之比,。当声波在界面处产生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比等于入射波在第一介质中的波速c1与折射波速在第二介质中的波速c2之比。,11.3超声波传感器,超声波工作原理,3,超声波的波形转换,超声波传播时，质点的振动方向与传播方向一致的波称为纵波，它能在固体、液体和气体中传播，在工业应用中多采用它。质点的振动方向与传播方向垂直的波称为,横波,，它只能在固体中传播。而质点的振动介于横波和纵波之间的，沿着表面传播的则是,表面波,，它只能沿着固体表面传播。沿着介质的两个表面及中部传播的则是蓝姆波。,当超声波以某一入射角度入射到第二介质（固体）时，除了有纵波的反射、折射外，还会发生横波的反射和折射，甚至还可能产生表面波。各种波形都符合,反射及折射定律,。,11.3超声波传感器,超声波传感器,1,超声波发生器,2,超声波接收器,压电晶体不仅具有压电效应，还具有逆压电效应。在压电晶片的两个电极面施加交流电压，压电晶片就会产生机械振动，即压电晶片在两个电极方向有伸缩现象，这就是电致伸缩效应。在电极上施加频率高于20kHz的交流电，由于电致伸缩效应使得压电晶片产生超声机械振动，从而发出超声波，工作原理如图11-14（a）所示。,超声波接收器则是利用压电晶体的压电效应原理来工作的。在压电晶体的电轴或机械轴的两端面施加某一频率的超声波，则会在两端面出现频率与外加超声波频率相同的交变电荷，交变电荷的幅值与所施加的超声波强度成正比，通过转换与测量电路将交变电荷转换为电压或电流输出，工作原理如图11-14（b）所示。,11.3超声波传感器,超声波传感器,1,超声波发生器,2,超声波接收器,11.3超声波传感器,超声波传感器,1,超声波发生器,2,超声波接收器,压电晶体不仅具有,压电效应,，还具有,逆压电效应,。在压电晶片的两个电极面施加交流电压，压电晶片就会产生机械振动，即压电晶片在两个电极方向有伸缩现象，这就是电致伸缩效应。在电极上施加频率高于20kHz的交流电，由于电致伸缩效应使得压电晶片产生超声机械振动，从而发出超声波，工作原理如图11-14（a）所示。,超声波接收器则是利用压电晶体的压电效应原理来工作的。在压电晶体的电轴或机械轴的两端面施加某一频率的超声波，则会在两端面出现频率与外加超声波频率相同的交变电荷，交变电荷的幅值与所施加的超声波强度成正比，通过转换与测量电路将交变电荷转换为电压或电流输出，工作原理如图11-14（b）所示。,11.3超声波传感器,超声波传感器的常用型号,超声波传感器可以实现精确、快速、自动无损检测各种参数，已广泛地应用于工业、医学、军事、渔业等领域。,11.3超声波传感器,超声波传感器的应用,1,超声波测距,超声波发生器向外发出超声波，该超声波遇到被测物体后反射回来被超声波接收器接收，用时钟脉冲对此信号的发送波和接收波之间的延迟时间进行计数，计数器的计数值与被测距离成正比，通过计算可以得出测量的距离值，并可实现数字显示，工作原理如图11-16所示。使用双晶直探头可以使信号处理电路趋于简化，有利于缩小仪表的体积。,11.3超声波传感器,超声波传感器的应用,2,超声波液位测量,超声波探头发出超声波脉冲通过介质到达液面，并经过液面反射后又被探头接收。测量发射脉冲与接收脉冲的时间间隔和超声波脉冲在介质中的传播速度，便可以求出探头与液面之间的距离。,11.3超声波传感器,超声波传感器的应用,3,超声波无损探伤,由于微观和宏观缺陷的存在，会大大降低了材料和构件的强度。为避免造成不必要的损失，因此材料与构件在使用时应该进行检测。对铁磁材料，可采用,磁粉检测法,；对导电材料，可用,电涡流法,；对非导电材料还可以用,荧光染色渗透法,。而超声波检测、探伤是目前应用十分广泛的,无损探伤手段,，在实际应用过程中受到广泛的欢迎。,超声波无损探伤主要分为三类：探伤结果以二维坐标图形式给出,A型超声探伤,；探伤原理类似于医学上B超的,B型超声探伤,；类似于医学上CT扫描原理的,C型超声探伤,。,11.4其他新型传感器简介,半导体式传感器,1,气敏传感器,气敏传感器是用来检测气体,浓度,和,成分,，并将其转换为电信号的传感器，根据电信号的强弱以获得与待测气体在环境中存在情况有关的信息，从而可以进行检测、监控、报警。还可以通过接口电路与计算机或单片机组成自动检测、控制和报警系统，对于环境保护和安全监督方面起着极重要的作用。,1）半导体气敏传感器的分类,半导体气敏传感器包括用氧化物半导体陶瓷材料作为敏感元件制作的气敏传感器以及用单晶半导体器件制作的气敏传感器。按照半导体变化的物理特征，可分为非电阻型和电阻型两类。电阻型又可分为表面电阻控制型和体电阻控制型。,半导体气敏传感器一般由三部分组成：敏感元件、加热器和外壳。按加热方式不同，可分为直热式和旁热式两种。按其制造工艺来分，有烧结型、薄膜型和厚膜型三种。,11.4其他新型传感器简介,半导体式传感器,1,气敏传感器,2）SnO2气敏元件,空气中的氧成分大体上是恒定的，因而氧的吸附量也是恒定的，气敏元件的阻值大致保持不变。如果被测气体与敏感元件接触后，元件表面将产生吸附作用，元件的阻值将随气体浓度而变化，从浓度与电阻值的变化关系即可得知气体的浓度。,实验证明SnO2 中的添加物对其气敏效应有明显影响，添加剂的成分和含量、器件的烧结温度和工作温度不同，都可以产生不同的气敏效应。例如在同一温度下，含1.5%（重量）Pd的元件，对CO最灵敏，而含0.2%（重量）Pd时，对CH4最灵敏。,3）气敏传感器的应用,气敏传感器广泛应用于各类易燃、易爆、有毒、有害气体的检测和报警。如对大气污染、气体成分进行检测，对液化石油气、天然气、煤矿瓦斯以及有毒气体进行检测与报警，甚至在生活中运用于空调、抽油烟机、烹调装置、酒精浓度探测等方面。,11.4其他新型传感器简介,半导体式传感器,2,湿敏传感器,所谓湿度，就是空气中所含有水蒸气的量。常用绝对湿度和相对湿度表示大气的干、湿程度。,绝对湿度,是在一定温度及压力下，每单位体积的混合气体中所含水蒸气的质量，一般用符号AH表示。,相对湿度,是指被测气体中的水蒸气气压和该气体在相同温度下饱和水蒸气压的百分比。相对湿度给出大气的潮湿程度，是一个无量纲的值，一般用符号%RH表示。,湿敏传感器是由湿敏元件和转换电路等组成，能感受外界湿度变化，并通过器件材料的物理或化学性质变化，将湿度变换为电信号的装置。,1）湿敏传感器的分类,湿敏传感器种类繁多，有多种分类方式。按元件输出的,电参量,可分为：电阻式、电容式、频率式等；按其,探测功能,可分为：相对湿度、绝对湿度、结露和多功能式四种；按,材料,则可分为：陶瓷式、有机高分子式、半导体式、电解质式等。根据,与水分子亲和力,的相关性，可以将湿敏传感器分为水亲和力型湿敏传感器和非水亲和力型湿敏传感器。,11.4其他新型传感器简介,半导体式传感器,2,湿敏传感器,2）半导体陶瓷湿敏电阻,半导体陶瓷湿敏电阻是一种电阻型的传感器，根据微粒堆集体或多孔状陶瓷体的感湿材料吸附水分可使电导率改变这一原理检测湿度。通常，半导体陶瓷湿敏电阻按其结构可以分为,烧结型,和,涂覆膜型,两大类。按照电阻特性又分为,负特性,和,正特性,湿敏电阻。,3）湿敏传感器的应用,湿敏传感器的应用领域非常广阔，可广泛使用于如蔬菜大棚、粮棉仓库、花卉温室、医院等对湿度要求比较严格的场合，进行湿度监测、控制和报警。,11.4其他新型传感器简介,生物传感器,生物传感器一般由,敏感膜,和,敏感元件,两部分组成，敏感膜通常是将酶、抗体、微生物等作为敏感材料，并将其固定在高分子人工膜等固体载体上制成的。当被识别的生物分子扩散进入生物敏感膜时，会发生,生物学反应,，由此产生的物理量、化学量变化，可以由相应的敏感元件转换成电信号，若采用电化学法、热测量法或光测量法即可测出输出信号。,生物传感器按照敏感膜材料的不同，可以分为,细胞,传感器、,微生物,传感器、,免疫,传感器、,酶,传感器和,组织,传感器；按照敏感元件的工作原理不同，又可分为生物电极、热生物传感器、压电晶体生物传感器、半导体生物传感器、光生物传感器等。随着生物传感器技术的发展，还出现了新的分类方法，如微型生物传感器、亲和生物传感器、复合生物传感器以及多功能生物传感器等。,11.4其他新型传感器简介,生物传感器,1,酶传感器,酶是生物体内参与新陈代谢，具有催化活性的一类蛋白质，又被称为,生物催化剂,。它在新陈代谢中参与所有的,生化反应,，在生命活动中起着极为重要的作用。酶的催化具有很高的专一性，即一种酶只能作用于一种或一类物质，产生一定的产物，即特异催化功能。因此，酶可以被用作对某种物质的敏感材料，而制成传感器。,酶传感器主要由固定化的,酶膜,与,电化学电极系,统复合构成。当酶膜接触待测物质时，由于催化作用的原因，使得与此相关的物质明显增加或减少，该变化再转换为电极中电流或电位的变化。,按照所测电极的参数不同，酶传感器有,电流型,与,电位型,两种。电流型酶传感器的基础电极将酶催化反应所引起的物质量的变化转变为电流输出，电流的大小与被测物质浓度呈线性关系。电位型酶传感器输出的电位则是由敏感元件测量敏感膜电位得到的，电位的大小也与被测物质浓度相关联。,11.4其他新型传感器简介,生物传感器,2,免疫传感器,许多生物有机物质在以前无法测量，而现在的免疫测定法可以根据,抗体,（免疫球蛋白）与,抗原,（一种进入机体后能刺激机体产生免疫反应的物质）反应来测定有关物质。因为抗体对相应的抗原具有识别和结合的双重功能，故抗体对抗原具有很强的选择性，免疫传感器就是基于此而设计出来的检测装置。,免疫传感器的工作原理是将抗体固定在传感器的表面，当其与含有抗原体的溶液接触时，将在传感器表面形成抗原抗体的复合体，比较抗原抗体复合体形成前后的特性，即可知其发生的物理变化，此类免疫传感器属于,非标识免疫,传感器，若利用酶或者非酶物质作标识剂来增加检测灵敏度则属于,标识免疫,传感器。,11.4其他新型传感器简介,微传感器,微机电系统,（简称为MEMS），是在微电子技术基础上发展起来的，它的外形轮廓尺寸在毫米级以下，构成的机械零件和半导体元器件尺寸在微米至纳米级，可对声、光、热、磁、压力、运动等自然信息进行感知、识别、控制和处理。通过将微型的电机、电路、传感器、执行器等装置和器件集成在半导体芯片上形成的微型机电系统。,1）MEMS的特点：微型化、集成化、多学科交叉,2）MEMS技术发展概况,1993年，美国ADI公司成功地将微型加速度计商品化，并大批应用于汽车防撞气囊，标志着微机电系统技术商品化的开端。,MEMS技术发展迅速，特别是深槽刻蚀技术出现后，围绕该技术发展了多种新型加工工艺。各式各样的MEMS 器件，已成功地应用于自动控制、信息、生化、医疗、环境监测、航空航天和国防军事等领域。其中微型压力传感器、微加速度计、喷墨打印机的微喷嘴和数字微镜显示器件（DMD）已实现规模化生产，并创造了巨大的经济效益。,11.4其他新型传感器简介,智能传感器,智能传感器可以对信号进行检测、分析、处理、存储和通信，具备了人类的记忆、分析、思考和交流的能力，即具备了人类的智能。所以称之为智能传感器。,1,智能传感器的构成,11.4其他新型传感器简介,智能传感器,2,智能传感器的功能,智能传感器的功能主要表现在以下几个方面：具有自补偿功能；具有自校准功能；具有自诊断功能；具有自动数据处理功能；具有组态功能；具有双向通信和数字输出功能；具有信息存储与记忆功能；具有分析、判断、自适应、自学习的功能。,智能传感器除了能检测物理、化学量的变化之外，还具有测量信号调理（如滤波、放大、A/D 转换等）、数据处理以及数据输出等能力，它几乎包括了仪器仪表的全部功能。可见，智能传感器的功能已经延伸到仪器的领域。,随着科学技术的发展，智能传感器的功能将逐步增强，性能将日趋完善，它将利用人工神经网络、人工智能、信息处理技术、数字信号处理（DSP）技术、蓝牙技术等，使传感器具有更高级的智能。,11.4其他新型传感器简介,智能传感器,3,智能传感器的特点,与传统传感器相比，智能传感器有如下特点：,1）精度高,2）高可靠性与高稳定性,3）高信噪比与高分辨率,4）较强的自适应性,5）性价比高,11.4其他新型传感器简介,智能传感器,4,智能传感器的应用实例,11.4其他新型传感器简介,智能传感器,5,智能传感器的发展方向,智能传感器技术是一门涉及多种学科、多个领域的高新技术，随着当前科学技术的不断提高，其主要发展趋势及新技术包括以下几个方面。,1）微传感器系统,2）多传感器数据融合技术,3）网络化智能传感器系统,4）蓝牙传感器系统,5）生物传感器系统,本章小结,1红外传感器是将红外辐射量的变化转换成电量变化的装置。红外传感器一般由光学系统、探测器、信号调理电路及显示系统等组成。依其工作原理主要分为利用热电效应工作的热敏红外传感器（热敏电阻型红外传感器、热电偶型红外传感器、热释电型红外传感器），根据光子效应工作的光子红外传感器（光电导型红外传感器、光伏特型红外传感器）。红外传感器可以用于辐射和光谱辐射测量，搜索和跟踪红外目标，产生整个目标红外辐射的分布图像，红外测距和通信系统等方面。,2光纤传感器是一种将被测对象的状态转变为可测的光信号的传感器。其工作原理是将光源入射的光束经由光纤送入调制器，在调制器内与外界被测参数的相互作用，使光的光学性质如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等发生变化，成为被调制的光信号，再经过光纤送入光电器件、经解调器后获得被测参数。光纤传感器可以分为功能型光纤传感器（强度调制型、相位调制型、频率调制型、偏振调制型）与非功能型传感器。光纤传感器由于独特的性能而受到广泛的应用。,本章小结,3在检测技术中采用压电晶体和压电陶瓷制成的压电式超声波传感器最为常用。根据具体的工作要求，超声波传感器可以是超声波发生器，或是超声波接收器，又或既包含超声波发生器，还包含超声波接收器。透射型超声波传感器可用于遥控器、防盗报警器、接近开关等；反射型超声波传感器可用于接近开关、测距、测液位或料位、金属探伤以及测厚等。,4气敏传感器是用来检测气体浓度和成分的传感器，实际使用最多的是半导体气敏传感器，半导体气敏传感器是利用待测气体与半导体（主要是金属氧化物）表面接触时，产生的电导率等物性变化来检测气体。湿敏传感器是由湿敏元件和转换电路等组成，能感受外界湿度变化，并通过器件材料的物理或化学性质变化，将湿度变换为电信号的装置。,5生物传感器一般由敏感膜和敏感元件两部分组成，敏感膜通常是将酶、抗体、微生物等作为敏感材料，并将其固定在高分子人工膜等固体载体上制成的。当被识别的生物分子扩散进入生物敏感膜时，会发生生物学反应，由此产生的物理量、化学量变化，可以由相应的敏感元件转换成电信号，若采用电化学法、热测量法或光测量法即可测出输出信号。,本章小结,6通过将微型的电机、电路、传感器、执行器等装置和器件集成在半导体芯片上形成的微型机电系统，不仅能搜集、处理和发送信息或指令，还能按照所获取的信息自主地或根据外部指令采取行动。微机电系统（简称为MEMS），专指外形轮廓尺寸在毫米级以下，构成它的机械零件和半导体元器件尺寸在微米至纳米级，可对声、光、热、磁、压力、运动等自然信息进行感知、识别、控制和处理的微型机电装置。MEMS 技术具有微型化、集成化、多学科交叉等特点。,7智能传感器是在传统传感器基础上发展起来的，它将微处理技术引入传感器，使传感器具有了一定的智能，综合性能指标有了极大的提高，应用领域更加广泛。智能传感器具有自补偿、自诊断、自学习、数据处理、存储记忆、双向通信、数字输出等功能，几乎包括了仪器仪表的全部功能，且随着人工神经网络、多传感器信息融合等新技术的不断发展，其功能将会得到进一步完善。,