生物医学传感器电容.ppt

第四章 电容式传感器生物医学工程系医用传感器原理及应用医用传感器原理及应用优点：优点：1.1.1.1.测量范围大：测量范围大：测量范围大：测量范围大：相对变化量可达相对变化量可达相对变化量可达相对变化量可达100%100%100%100%。2.2.2.2.灵敏度高：灵敏度高：灵敏度高：灵敏度高：可达可达可达可达10101010-7-7-7-7。3.3.3.3.动态响应时间短：动态响应时间短：动态响应时间短：动态响应时间短：可动部件质量小，固有频率高，可动部件质量小，固有频率高，可动部件质量小，固有频率高，可动部件质量小，固有频率高，适合于动态信号的测量。适合于动态信号的测量。适合于动态信号的测量。适合于动态信号的测量。4.4.4.4.机械损失小：机械损失小：机械损失小：机械损失小：电极间引力小，无摩擦，热效应小，电极间引力小，无摩擦，热效应小，电极间引力小，无摩擦，热效应小，电极间引力小，无摩擦，热效应小，因此，精度高。因此，精度高。因此，精度高。因此，精度高。5.5.5.5.结构简单，适应性强：结构简单，适应性强：结构简单，适应性强：结构简单，适应性强：金属做电极，无机材料绝缘金属做电极，无机材料绝缘金属做电极，无机材料绝缘金属做电极，无机材料绝缘支撑，能承受大的温度变化和强辐射，适合于恶劣支撑，能承受大的温度变化和强辐射，适合于恶劣支撑，能承受大的温度变化和强辐射，适合于恶劣支撑，能承受大的温度变化和强辐射，适合于恶劣环境工作。环境工作。环境工作。环境工作。1.1.1.1.寄寄寄寄生生生生电电电电容容容容影影影影响响响响大大大大：导导导导线线线线电电电电容容容容、泄泄泄泄露露露露电电电电容容容容。降降降降低低低低了了了了灵敏度，非线性输出，甚至不稳定。灵敏度，非线性输出，甚至不稳定。灵敏度，非线性输出，甚至不稳定。灵敏度，非线性输出，甚至不稳定。2.2.2.2.当当当当用用用用变变变变间间间间隙隙隙隙原原原原理理理理进进进进行行行行测测测测量量量量时时时时，具具具具有有有有非非非非线线线线性性性性输输输输出出出出特特特特性。性。性。性。缺点：缺点：应用：应用：压力、位移、厚度、加速度、液位、物位、湿度和成压力、位移、厚度、加速度、液位、物位、湿度和成压力、位移、厚度、加速度、液位、物位、湿度和成压力、位移、厚度、加速度、液位、物位、湿度和成分含量等测量之中。分含量等测量之中。分含量等测量之中。分含量等测量之中。第一节 电容式传感器的工作原理平板电容同轴圆柱型电容第二节 电容式传感器的类型及特性变面积式3.1 3.1 3.1 3.1 基本工作原理基本工作原理基本工作原理基本工作原理（1 1 1 1）平面线位移型：当其中一个极板发生）平面线位移型：当其中一个极板发生）平面线位移型：当其中一个极板发生）平面线位移型：当其中一个极板发生x x位移后，改位移后，改位移后，改位移后，改变了两极板间的遮盖面积变了两极板间的遮盖面积变了两极板间的遮盖面积变了两极板间的遮盖面积S S ，电容量，电容量，电容量，电容量C C同样随之变化。同样随之变化。同样随之变化。同样随之变化。a a a a）直线位移式）直线位移式）直线位移式）直线位移式因此，因此，因此，因此，与位移与位移与位移与位移呈线性关系。呈线性关系。呈线性关系。呈线性关系。变面积型电容传感器变面积型电容传感器变面积型电容传感器变面积型电容传感器3.1 3.1 3.1 3.1 基本工作原理基本工作原理基本工作原理基本工作原理 定片定片定片定片动片动片动片动片（b b b b）角位移式）角位移式）角位移式）角位移式因此，因此，因此，因此，与角位移与角位移与角位移与角位移呈线性关系。呈线性关系。呈线性关系。呈线性关系。（2 2 2 2）角位移型：）角位移型：）角位移型：）角位移型：3.1 3.1 3.1 3.1 基本工作原理基本工作原理基本工作原理基本工作原理灵敏度系数灵敏度系数灵敏度系数灵敏度系数 灵敏度系数灵敏度系数灵敏度系数灵敏度系数 变面积型电容传感器不论是角位移式还是直线式，传感变面积型电容传感器不论是角位移式还是直线式，传感变面积型电容传感器不论是角位移式还是直线式，传感变面积型电容传感器不论是角位移式还是直线式，传感器的电容值都与引起遮盖面积变化的因素（转角器的电容值都与引起遮盖面积变化的因素（转角器的电容值都与引起遮盖面积变化的因素（转角器的电容值都与引起遮盖面积变化的因素（转角或直或直或直或直线位移线位移线位移线位移x x x x）呈线性关系。且灵敏度系数呈线性关系。且灵敏度系数呈线性关系。且灵敏度系数呈线性关系。且灵敏度系数K K K K与初始电容与初始电容与初始电容与初始电容C C C C0 0 0 0呈呈呈呈正比。正比。正比。正比。角位移型平面线位移型3.1 3.1 3.1 3.1 基本工作原理基本工作原理基本工作原理基本工作原理这类传感器具有良好的线性这类传感器具有良好的线性这类传感器具有良好的线性这类传感器具有良好的线性,大多用来检测位移等参数。大多用来检测位移等参数。大多用来检测位移等参数。大多用来检测位移等参数。（3 3）圆柱体线位移型：）圆柱体线位移型：当内筒上移当内筒上移x x时，内外筒间的时，内外筒间的电容电容C Cx x为：为：D1D0Lx与与与与x x成线性关系。成线性关系。成线性关系。成线性关系。结论：结论：变面积式电容传感器输出是线性的，灵敏度为常数。变面积式电容传感器输出是线性的，灵敏度为常数。增大初始电容增大初始电容C0可以提高传感器的灵敏度；可以提高传感器的灵敏度；极板宽度极板宽度a的大小不影响灵敏度，但不能太小，否的大小不影响灵敏度，但不能太小，否则边缘电场影响增大，非线性将增大；则边缘电场影响增大，非线性将增大；X变化不能太大，否则边缘效应会使传感器特变化不能太大，否则边缘效应会使传感器特性产生非线性变化。性产生非线性变化。变极距式单极式变极距型初始电容初始电容 当当 减小减小 时时 电容电容 C C 增加增加 当当当当 时，用泰勒级数展开时，用泰勒级数展开时，用泰勒级数展开时，用泰勒级数展开 电容相对变化电容相对变化电容相对变化电容相对变化忽略高次项忽略高次项即当即当即当即当 (一般取一般取一般取一般取0.02-0.1)0.02-0.1)0.02-0.1)0.02-0.1)时，电容的相对变化量时，电容的相对变化量时，电容的相对变化量时，电容的相对变化量CCCC与极与极与极与极板间距离变化量近似呈线性关系。板间距离变化量近似呈线性关系。板间距离变化量近似呈线性关系。板间距离变化量近似呈线性关系。v 传感器灵敏度传感器灵敏度v 非线性误差非线性误差 d d0 0越小，灵敏度系数越小，灵敏度系数K K越高；而越高；而d d0 0减小又使非线性误差减小又使非线性误差增大。增大。结论：结论：由由前前式式可可知知,传传感感器器的的输输出出特特性性C=f(d)不不是是线性关系线性关系,而是双曲线关系而是双曲线关系此此时时C与与d近近似似呈呈线线性性关关系系,所所以以变变极极距距型型电电容容式式传传感感器器只只有有在在 很很小小时时,才才有有近近似似的的线性输出线性输出措施：措施：欲提高灵敏度，应减小间隙欲提高灵敏度，应减小间隙d，但受电容器，但受电容器击穿电压的限制击穿电压的限制.通常极板间可采用高介电常数的材通常极板间可采用高介电常数的材料（云母、塑料膜等）作介质；料（云母、塑料膜等）作介质；非线性随相对位移的增加而增加，为保证一非线性随相对位移的增加而增加，为保证一定的线性度，应限制动极板的相对位移量。定的线性度，应限制动极板的相对位移量。为改善非线性，可以采用差动式。为改善非线性，可以采用差动式。为提高灵敏度和非线性，一般采用差动结构。为提高灵敏度和非线性，一般采用差动结构。差动式变极距型上下两部分的初始电容：上下两部分的初始电容：上移上移 后：后：展开：展开：差动式电容传感器的输出为：非线性误差为：略去高阶无穷小：l 差动式电容传感器比单个电容灵敏度提高一倍差动式电容传感器比单个电容灵敏度提高一倍 l 非线性误差可以减小一个数量级。非线性误差可以减小一个数量级。变介质型变介质型传感器变介质型传感器变介电常数型电容式传感器大多用来测量电介质的厚度、液位，还可根据极间介质的介电常数随温度、湿度改变而改变来测量介质材料的温度、湿度等。右图相当于两个电容器的并联，右图相当于两个电容器的并联，右图相当于两个电容器的并联，右图相当于两个电容器的并联，1 1 1 1、2 2 2 2为筒状极板。上面的电容器以为筒状极板。上面的电容器以为筒状极板。上面的电容器以为筒状极板。上面的电容器以2 2为为为为介质，下面的电容器以介质，下面的电容器以介质，下面的电容器以介质，下面的电容器以1 1为介质。为介质。为介质。为介质。电容液位计原理图电容液位计原理图电容液位计原理图电容液位计原理图其中其中其中其中,A,A,A,A 为常数，为常数，为常数，为常数，K K K K为灵敏度系数为灵敏度系数为灵敏度系数为灵敏度系数电容电容C C与液位与液位h h1 1之间呈线性关系之间呈线性关系.电容式厚度传感器R Rp p为为为为并并并并联联联联损损损损耗耗耗耗电电电电阻阻阻阻，它它它它代代代代表表表表极极极极板板板板间间间间的的的的泄泄泄泄漏漏漏漏电电电电阻阻阻阻和和和和介介介介质质质质损损损损耗耗耗耗。这这这这些些些些损损损损耗耗耗耗在在在在低低低低频频频频时时时时影影影影响响响响较较较较大大大大，随随随随着着着着工工工工作作作作频频频频率率率率增增增增高高高高，容容容容抗抗抗抗减减减减小小小小，其其其其影响就减弱。影响就减弱。影响就减弱。影响就减弱。R Rs s代代代代表表表表串串串串联联联联损损损损耗耗耗耗，即即即即代代代代表表表表引引引引线线线线电电电电阻阻阻阻、电电电电容容容容器器器器支支支支架架架架和和和和极极极极板板板板电电电电阻阻阻阻的的的的损耗。损耗。损耗。损耗。电感电感电感电感L L由电容器本身的电感和外部引线电感组成。由电容器本身的电感和外部引线电感组成。由电容器本身的电感和外部引线电感组成。由电容器本身的电感和外部引线电感组成。C Cp p 寄生电容，寄生电容，寄生电容，寄生电容，C C传感器电容传感器电容传感器电容传感器电容v电容传感器的等效电路第三节 电容传感器的测量电路分析电容式传感器的等效阻抗为：电容式传感器的等效阻抗为：R RS S很小，很小，R RP P很大很大,均可忽略。电路的等效容抗为均可忽略。电路的等效容抗为：电容的相对变化量为电容的相对变化量为：激励电源频率激励电源频率电路谐电路谐振频率振频率结论：结论：结论：结论：电容传感器的等效电容与激励电源的频率有关，还与电路自电容传感器的等效电容与激励电源的频率有关，还与电路自电容传感器的等效电容与激励电源的频率有关，还与电路自电容传感器的等效电容与激励电源的频率有关，还与电路自身的谐振频率有关，而影响谐振频率的重要因素是电感身的谐振频率有关，而影响谐振频率的重要因素是电感身的谐振频率有关，而影响谐振频率的重要因素是电感身的谐振频率有关，而影响谐振频率的重要因素是电感L L L L，它与它与它与它与电容传感器的连接导线等因素有关，所以电容传感器在实际使用电容传感器的连接导线等因素有关，所以电容传感器在实际使用电容传感器的连接导线等因素有关，所以电容传感器在实际使用电容传感器的连接导线等因素有关，所以电容传感器在实际使用时必须保持与标定时的状态是完全一致的时必须保持与标定时的状态是完全一致的时必须保持与标定时的状态是完全一致的时必须保持与标定时的状态是完全一致的。交流电桥v电容传感器的测量电路将电容传感器接入电桥的一个臂，不平衡电桥输出：为使桥路平衡，在四个桥臂上必须接入两个电容（一个单极电容传感器和一个固定电容，或接入差动电容传感器）。另外两个桥臂接入其他阻抗元件，如：两个电阻、两个电感或是两个电容。当桥臂上接入不同的阻抗元件时，电路的灵敏度不同，一般有0.25、0.5、1，输出信号相移有0、90、180。变压器式电桥即输出电压与位移d成线性关系正负半周分析：正负半周分析：正半周：C1充电，电流顺时针；C2放电，电流逆时针负半周：C2充电，电流逆时针；C1放电，电流顺时针若C1=C2，则电流抵消，若C1C2，则RL有信号输出二极管双T形交流电桥脉冲调制电路运算放大器电路调频电路特点：特点：n转换电路生成频率信号，可远距离传输不受干扰。n具有较高的灵敏度，可以测量高至0.01m级位移变化量。n但非线性较差，可通过鉴频器（频压转换）转化为电压信号后，进行补偿。第三节 电容传感器的误差分析温度的影响边缘效应的影响寄生电容、分布电容的影响温度对结构尺寸的影响电容传感器由于极板间隙很小而对结构尺寸的变化特别敏感在传感器各零件材料线胀系数不匹配的情况下，温度变化将导致极板间隙发生较大的相对变化，从而产生很大的温度误差。在设计电容式传感器时，适当选择材料及有关结构参数，从而实现温度误差的补偿。温度对介质的影响温度对介电常数的影响随介质不同而变化，空气及云母的介电常数温度系数近似为零，而某些液体介质，如硅油、医麻油、煤油等，其介电常数的温度系数较大。例如煤油的介电常数的温度系数可达0.07%/，若环境温度变化，则将带来7%的温度误差，故采用此类介质时必须注意温度变化造成的误差。温度影晌减小温度影响措施：一般尽量选取温度系数小和温度系数稳定的材料。如绝缘材料采用石英、陶瓷等，金属材料选用低膨胀系数的镍铁合金。或极板直接在陶瓷、石英等绝缘材料上蒸镀一层金属膜来代替。采用差动对称结构，并在测量线路中对温度误差加以补偿。边缘效应边缘效应 当极板厚度与极距之比相对较大时，边缘效应的影响就不能忽略。危害：边缘效应不仅使电容传感器的灵敏度降低，而且产生非线性。消除措施：1.增大初始电容 2.加装等位环 带有保护环的电容传感器原理结构 寄生电容的影响产生原因 极板与周围物体及电缆本身均产生电容，与传感器电容相并联，严重影响传感器的输出特性。消除措施1.整体屏蔽法 整体屏蔽的关键在于正确选取接地点。整体屏蔽法是一种较好的方法，但将使总体结构复杂化。但仍存在问题：(1)当屏蔽线很长，其本身电容很大，且大于传感器电容量，导致传感器灵敏度下降；(2)电缆电容量因放置位置和形状的不同而不同，造成传感器特性不稳定。一种等电位屏蔽法，是解决电缆电容影响问题的有效办法。在电容传感器与测量电路的前置级之间采用双层屏蔽电缆，这种接法使传输电缆的芯线与内层屏蔽等电位，消除了芯线对内层屏蔽的容性漏电，从而消除了寄生电容的影响，并接入增益为1的驱动放大器。优点：消除了芯线对内屏蔽层的容性漏电，克服了寄生电 容的影响；驱动放大器是一个输入阻抗很高、具有 容性负载、放大倍数为1的同相放大器。缺点：要在很宽的频带上严格实现放大倍数等于1，且输出 与输入的相移为零。2.驱动电缆法 驱动电缆法原理 结论：p注意传感器的接地和屏蔽p 增加原始电容值，降低容抗p 导线分布合理p 尽可能一点接地p 尽量采用差动式电容传感器测量金属带材在轧制过程中厚度的电容式测厚仪电容传感器的应用厚度测量厚度测量 转速测量转速测量 加速度测量加速度测量 加速度传感器安装在轿车上，可以作为碰撞传感器。当测得的负加速度值超过设定值时，微处理器据此判断发生了碰撞，于是就启动轿车前部的折叠式安全气囊迅速充气而膨胀，托住驾驶员及前排乘员的胸部和头部。3.4 3.4 3.4 3.4 电容式传感器的应用电容式传感器的应用电容式传感器的应用电容式传感器的应用湿敏电容湿敏电容湿敏电容湿敏电容一般用高分子薄膜电容一般用高分子薄膜电容一般用高分子薄膜电容一般用高分子薄膜电容制成的，常用的高分子材料有聚制成的，常用的高分子材料有聚制成的，常用的高分子材料有聚制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酪酸醋酸纤苯乙烯、聚酰亚胺、酪酸醋酸纤苯乙烯、聚酰亚胺、酪酸醋酸纤苯乙烯、聚酰亚胺、酪酸醋酸纤维等。维等。维等。维等。HM1500HM1500HM1500HM1500湿度传感器湿度传感器湿度传感器湿度传感器当环境湿度发生改变时，湿敏电容的当环境湿度发生改变时，湿敏电容的当环境湿度发生改变时，湿敏电容的当环境湿度发生改变时，湿敏电容的介电常数介电常数介电常数介电常数发生变发生变发生变发生变化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿度成正比。度成正比。度成正比。度成正比。湿度测量湿度测量 电容式键盘电容式键盘 3.4 3.4 3.4 3.4 电容式传感器的应用电容式传感器的应用电容式传感器的应用电容式传感器的应用常规的键盘有常规的键盘有常规的键盘有常规的键盘有机械按键机械按键机械按键机械按键和和和和电容按键电容按键电容按键电容按键两种。两种。两种。两种。电容式键盘是基于电容式开关的键盘，电容式键盘是基于电容式开关的键盘，电容式键盘是基于电容式开关的键盘，电容式键盘是基于电容式开关的键盘，原理是原理是原理是原理是通过按通过按通过按通过按键改变电极间的距离产生电容量的变化，暂时形成震键改变电极间的距离产生电容量的变化，暂时形成震键改变电极间的距离产生电容量的变化，暂时形成震键改变电极间的距离产生电容量的变化，暂时形成震荡脉冲允许通过的条件。这种开关是无触点非接触式荡脉冲允许通过的条件。这种开关是无触点非接触式荡脉冲允许通过的条件。这种开关是无触点非接触式荡脉冲允许通过的条件。这种开关是无触点非接触式的，磨损率极小。的，磨损率极小。的，磨损率极小。的，磨损率极小。利用变极距型电容传感器实现利用变极距型电容传感器实现利用变极距型电容传感器实现利用变极距型电容传感器实现信息转换信息转换信息转换信息转换.电容式传声器电容式传声器 3.4 3.4 3.4 3.4 电容式传感器的应用电容式传感器的应用电容式传感器的应用电容式传感器的应用驻极体电容传声器驻极体电容传声器驻极体电容传声器驻极体电容传声器大膜片电容传声器大膜片电容传声器大膜片电容传声器大膜片电容传声器传声器传声器传声器传声器（MicrophoneMicrophoneMicrophoneMicrophone）即话筒，）即话筒，）即话筒，）即话筒，音译作麦克风，目前使用的话音译作麦克风，目前使用的话音译作麦克风，目前使用的话音译作麦克风，目前使用的话筒大多是动圈式和电容式。筒大多是动圈式和电容式。筒大多是动圈式和电容式。筒大多是动圈式和电容式。电容传声器以电容传声器以电容传声器以电容传声器以振膜振膜振膜振膜与与与与后极板后极板后极板后极板间间间间的电容量变化通过前置放大器的电容量变化通过前置放大器的电容量变化通过前置放大器的电容量变化通过前置放大器变换为输出电压。变换为输出电压。变换为输出电压。变换为输出电压。电容式指纹传感器电容式指纹传感器 3.4 3.4 3.4 3.4 电容式传感器的应用电容式传感器的应用电容式传感器的应用电容式传感器的应用目前的指纹采集技术主要目前的指纹采集技术主要目前的指纹采集技术主要目前的指纹采集技术主要有有有有光学采集光学采集光学采集光学采集、半导体采集半导体采集半导体采集半导体采集、超声波采集超声波采集超声波采集超声波采集。(1)(1)半导体压感式传感器半导体压感式传感器半导体压感式传感器半导体压感式传感器 其表面的顶层是具有弹性的压其表面的顶层是具有弹性的压其表面的顶层是具有弹性的压其表面的顶层是具有弹性的压感介质材料感介质材料感介质材料感介质材料,它们依照指纹的外表它们依照指纹的外表它们依照指纹的外表它们依照指纹的外表地形地形地形地形(凹凸凹凸凹凸凹凸)转化为相应的电子信号转化为相应的电子信号转化为相应的电子信号转化为相应的电子信号,并进一步产生具有灰度级的指纹并进一步产生具有灰度级的指纹并进一步产生具有灰度级的指纹并进一步产生具有灰度级的指纹图像。图像。图像。图像。(2)(2)半导体温度感应传感器半导体温度感应传感器半导体温度感应传感器半导体温度感应传感器 它通过感应压在设备上的脊它通过感应压在设备上的脊它通过感应压在设备上的脊它通过感应压在设备上的脊和远离设备的谷温度的不同就可和远离设备的谷温度的不同就可和远离设备的谷温度的不同就可和远离设备的谷温度的不同就可以获得指纹图像。以获得指纹图像。以获得指纹图像。以获得指纹图像。(3)(3)(3)(3)硅电容指纹图像传感器硅电容指纹图像传感器硅电容指纹图像传感器硅电容指纹图像传感器 这是最常见的半导体指纹传感器这是最常见的半导体指纹传感器这是最常见的半导体指纹传感器这是最常见的半导体指纹传感器,它通过电子度量来捕捉指纹。在半导体金属阵它通过电子度量来捕捉指纹。在半导体金属阵它通过电子度量来捕捉指纹。在半导体金属阵它通过电子度量来捕捉指纹。在半导体金属阵列上能结合大约列上能结合大约列上能结合大约列上能结合大约100,000100,000100,000100,000个电容传感器个电容传感器个电容传感器个电容传感器,其外面是绝缘的表面。其外面是绝缘的表面。其外面是绝缘的表面。其外面是绝缘的表面。3.4 3.4 3.4 3.4 电容式传感器的应用电容式传感器的应用电容式传感器的应用电容式传感器的应用传感器阵列的传感器阵列的传感器阵列的传感器阵列的每一点是一个金属电极每一点是一个金属电极每一点是一个金属电极每一点是一个金属电极,充当电容器的一极充当电容器的一极充当电容器的一极充当电容器的一极,按在按在按在按在传感面上的手指头的对应点则作为另一极传感面上的手指头的对应点则作为另一极传感面上的手指头的对应点则作为另一极传感面上的手指头的对应点则作为另一极,传感面形成两极之间传感面形成两极之间传感面形成两极之间传感面形成两极之间的的的的介电层介电层介电层介电层。由于指纹的脊和谷相对于另一极之间的距离不同。由于指纹的脊和谷相对于另一极之间的距离不同。由于指纹的脊和谷相对于另一极之间的距离不同。由于指纹的脊和谷相对于另一极之间的距离不同(纹纹纹纹路深浅的存在路深浅的存在路深浅的存在路深浅的存在),),),),导致硅表面电容阵列的各个电容值不同导致硅表面电容阵列的各个电容值不同导致硅表面电容阵列的各个电容值不同导致硅表面电容阵列的各个电容值不同,测量并测量并测量并测量并记录各点的电容值记录各点的电容值记录各点的电容值记录各点的电容值,就可以获得具有灰度级的指纹图像。就可以获得具有灰度级的指纹图像。就可以获得具有灰度级的指纹图像。就可以获得具有灰度级的指纹图像。3.4 3.4 3.4 3.4 电容式传感器的应用电容式传感器的应用电容式传感器的应用电容式传感器的应用 指纹识别系统的电容传感器发出电子信号，电子信号将穿过手指纹识别系统的电容传感器发出电子信号，电子信号将穿过手指纹识别系统的电容传感器发出电子信号，电子信号将穿过手指纹识别系统的电容传感器发出电子信号，电子信号将穿过手指的表面和死性皮肤层，直达手指皮肤的指的表面和死性皮肤层，直达手指皮肤的指的表面和死性皮肤层，直达手指皮肤的指的表面和死性皮肤层，直达手指皮肤的活体层活体层活体层活体层(真皮层真皮层真皮层真皮层)，直接，直接，直接，直接读取指纹图案。由于深入真皮层，传感器能够捕获更多真实数据，读取指纹图案。由于深入真皮层，传感器能够捕获更多真实数据，读取指纹图案。由于深入真皮层，传感器能够捕获更多真实数据，读取指纹图案。由于深入真皮层，传感器能够捕获更多真实数据，不易受手指表面尘污的影响，提高辨识准确率，有效防止辨识错不易受手指表面尘污的影响，提高辨识准确率，有效防止辨识错不易受手指表面尘污的影响，提高辨识准确率，有效防止辨识错不易受手指表面尘污的影响，提高辨识准确率，有效防止辨识错误。误。误。误。3.4 3.4 3.4 3.4 电容式传感器的应用电容式传感器的应用电容式传感器的应用电容式传感器的应用西门子推出的西门子推出的“ID MouseID Mouse”鼠标。鼠标。鼠标上端安有指尖传感器，一旦指鼠标上端安有指尖传感器，一旦指纹被识别，使用者就可以启动纹被识别，使用者就可以启动PCPC的的操作系统。如果长时间不动鼠标，操作系统。如果长时间不动鼠标，它将自动启动屏幕保护程序，直到它将自动启动屏幕保护程序，直到使用者再次触摸使用者再次触摸ID ID 鼠标为止。这个鼠标为止。这个鼠标在鼠标在0.250.25平方英寸平方英寸的触摸芯片上的触摸芯片上有有6500065000个传感系统，可捕捉指纹个传感系统，可捕捉指纹的细节。该系统非常灵敏，甚至用的细节。该系统非常灵敏，甚至用户的手有伤口它都能准确的辨别出户的手有伤口它都能准确的辨别出来。来。电阻式触摸屏主要是利用压力感应进行控制。构成：显示屏和一块与其紧密贴合的电阻薄膜屏。这个电阻薄膜屏通常分为两层，一层是由玻璃或有机玻璃构成的基层，其表面涂有透明的导电层；基层外面压着我们平时直接接触的经过硬化及防刮处理的塑料层，塑料层内部同样有一层导电层，两个导电层之间是分离的。当我们用手指或其他物体触摸屏幕的时候，两个导电层发生接触，电阻产生变化，控制器则根据电阻的具体变化来判断接触点的坐标并进行相应的操作。手机触摸屏手机触摸屏电容式触摸屏：利用人体的电流感应进行工作感应屏是一块四层复合玻璃屏，玻璃屏的内表面和夹层各涂有一层导电层，最外层是一薄层矽土玻璃保护层。当我们用手指触摸在感应屏上的时候，人体的电场让手指和和触摸屏表面形成一个耦合电容，对于高频电流来说，电容是直接导体，于是手指从接触点吸走一个很小的电流。这个电流分从触摸屏的四角上的电极中流出，并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比，控制器通过对这四个电流比例的精确计算，得出触摸点位置。电阻屏和电容屏区别：1、电阻式触控屏幕在工作时每次只能判断一个触控点，如果触控点在两个以上，就不能做出正确的判断了，所以电阻式触摸屏仅适用于点击、拖拽等一些简单动作的判断。而电容式触摸屏的多点触控，则可以将用户的触摸分解为采集多点信号及判断信号意义两个工作，完成对复杂动作的判断，如使用两根手指的拉伸、换位即可在屏幕上完成诸如放大、旋转这样趣味十足的操作（苹果iPhone）。2、电容屏的缺点是漂移：当环境温度、湿度改变时，环境电场发生改变时，都会引起电容屏的漂移，造成不准确。3、电容屏在原理上把人体当作一个电容器元件的一个电极使用，当有导体靠近与夹层ITO工作面之间耦合出足够量的电容时，流走的电流就足够引起电容屏的误动作。我们知道，电容值虽然与极间距离成反比，却与相对面积成正比，并且还与介质的绝缘系数有关。因此，当较大面积的手掌或手持的导体物靠近电容屏而不是触摸时就能引起电容屏的误动作，在潮湿的天气，这种情况尤为严重，手扶住显示器、手掌靠近显示器7厘米以内或身体靠近显示器15厘米以内就能引起电容屏的误动作。4、电容屏的另一个缺点用戴手套的手或手持不导电的物体触摸时没有反应，这是因为增加了更为绝缘的介质。5、电容触摸屏最外面的矽土保护玻璃防刮擦性很好，但是怕指甲或硬物的敲击，敲出一个小洞就会伤及夹层ITO，不管是伤及夹层ITO还是安装运输过程中伤及内表面ITO层，电容屏就不能正常工作了。电容式传感器医学应用