電容式傳感器論文：傳感器技術(shù)論文范文

　　傳感器(英文名稱(chēng)：transducer/sensor)是直接作用于被測(cè)量、并能按一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)化為同種或別種量值輸出的器件。這是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的傳感器技術(shù)論文范文，僅供參考!
　　傳感器技術(shù)論文范文篇一
　　傳感器及其概述
　　摘 要
　　傳感器(英文名稱(chēng)：transducer/sensor)是直接作用于被測(cè)量、并能按一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)化為同種或別種量值輸出的器件。目前，傳感器轉(zhuǎn)換后的信號(hào)大多是電信號(hào)，因而從狹義上講，傳感器是把外界輸入的非電信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的裝置。
　　【關(guān)鍵詞】傳感器 種類(lèi) 新型
　　1 前言
　　傳感器是測(cè)試系統(tǒng)的一部分，其作用類(lèi)似于人類(lèi)的感覺(jué)器官，也可以認(rèn)為是人類(lèi)感官的延伸。人們借助傳感器可以去探測(cè)那些人們無(wú)法用或不便用感官直接感知的事物，如用熱電偶可以測(cè)量熾熱物體的溫度;用超聲波換能器可以測(cè)海水深度;用紅外遙感器可從高空探測(cè)地面形貌、河流狀態(tài)及植被的分布等。因此，可以說(shuō)傳感器是人們認(rèn)識(shí)自然界事物的有力工具，是測(cè)量?jī)x器與被測(cè)量物體之間的接口。通常情況下，傳感器處于測(cè)試裝置的輸入端，是測(cè)試系統(tǒng)的第一個(gè)環(huán)節(jié)，其性能直接影響著整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)測(cè)試精度有很大影響。
　　2 傳感器的分類(lèi)
　　按被測(cè)物理量的不同，可以分為位移、力、溫度、流量傳感器等;按工作的基礎(chǔ)不同，可以分為機(jī)械式傳感器、電氣式傳感器、光學(xué)式傳感器、流體式傳感器等;按信號(hào)變換特征可以分為物性型傳感器和結(jié)構(gòu)型傳感器;根據(jù)敏感元件與被測(cè)對(duì)象直接的能量關(guān)系，可以分為能量轉(zhuǎn)換型傳感器與能量控制型傳感器。
　　3 常見(jiàn)傳感器介紹
　　3.1 電阻應(yīng)變式傳感器
　　電阻應(yīng)變式傳感器又叫電阻應(yīng)變計(jì)，其敏感元件是電阻應(yīng)變。應(yīng)變片是在用苯酚，環(huán)氧樹(shù)脂等絕緣材料浸泡過(guò)的玻璃基板上，粘貼直徑為0.025mm左右的金屬絲或金屬箔制成。敏感元件也叫敏感柵。其具有體積小、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、測(cè)量精度高、使用簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。在航空、機(jī)械、建筑等各行業(yè)獲得了廣泛應(yīng)用。電阻應(yīng)變片的工作原理是基于金屬的應(yīng)變效應(yīng)，即金屬導(dǎo)體在外力作用下產(chǎn)生機(jī)械形變，其電阻值隨機(jī)械變形的變化而變化。其可以分為：金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片式兩類(lèi)。金屬應(yīng)變片有金屬絲式、箔式、薄膜式之分。半導(dǎo)體應(yīng)變片具有靈敏度高(通常是絲式、箔式的幾十倍)、橫向效應(yīng)小等優(yōu)點(diǎn)。它們的主要區(qū)別在于：金屬電阻應(yīng)變片式是利用導(dǎo)體形變引起電阻變化，而半導(dǎo)體應(yīng)變片式則是利用電阻率變化引起電阻的變化。
　　3.2 電容式傳感器
　　電容式傳感器是將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換成電容量變化的裝置，它實(shí)質(zhì)是一個(gè)具有可變參數(shù)的電容器。由于電容與極距成反比，與正對(duì)面積和介質(zhì)成正比，因此其可以分為極距變化型、面積變化型和介質(zhì)變化型三類(lèi)。極距變化型電容傳感器的優(yōu)點(diǎn)是可進(jìn)行動(dòng)態(tài)非接觸式測(cè)量，對(duì)被測(cè)系統(tǒng)的影響小，靈敏度高，適用于較小位移的測(cè)量，但這種傳感器有非線性特性，因此使用范圍受到一定限制。面積變化型傳感器的優(yōu)點(diǎn)是輸出與輸入成線性關(guān)系，但與極距型傳感器相比，靈敏度較低，適用于較大的直線或角位移的測(cè)量。介質(zhì)變化型則多用于測(cè)量液體的高度等場(chǎng)合。
　　3.3 電感式傳感器
　　電感式傳感器是將被測(cè)物理量，如力、位移等，轉(zhuǎn)換為電感量變換的一種裝置，其變換是基于電磁感應(yīng)原理。電感式傳感器種類(lèi)很多，常見(jiàn)的有自感式，互感式和渦流式三種。
　　電感式傳感器具有以下特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳感器無(wú)活動(dòng)電觸點(diǎn)，因此工作可靠壽命長(zhǎng)。靈敏度和分辨力高，能測(cè)出0.01微米的位移變化。傳感器的輸出信號(hào)強(qiáng)，電壓靈敏度一般每毫米的位移可達(dá)數(shù)百毫伏的輸出。線性度和重復(fù)性都比較好，在一定位移范圍(幾十微米至數(shù)毫米)內(nèi)，傳感器非線性誤差可達(dá)0.05%～0.1%。同時(shí)，這種傳感器能實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)距離傳輸、記錄、顯示和控制，它在工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中廣泛被采用。但不足的是，它有頻率響應(yīng)較低，不宜快速動(dòng)態(tài)測(cè)控等缺點(diǎn)。
　　3.4 磁電式傳感器
　　磁電式傳感器是把被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的一種傳感器，又稱(chēng)電磁感應(yīng)式或電動(dòng)力式傳感器。其工作原理是一個(gè)匝數(shù)為N的線圈，當(dāng)穿過(guò)它的磁通量變化時(shí)，線圈產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。磁通量的變化可通過(guò)多種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，如磁鐵與線圈做切割磁力線運(yùn)動(dòng)、磁路的磁阻變化、恒定磁場(chǎng)中線圈面積的變化，因此可制造出不同類(lèi)型的傳感器用于測(cè)量速度、扭矩等。
　　3.5 壓電式傳感器
　　壓電式傳感器是一種可逆?zhèn)鞲衅?，是利用某些物質(zhì)的壓電效應(yīng)進(jìn)行工作的器件。最簡(jiǎn)單的壓電式傳感器是在壓電晶片的兩個(gè)工作面上進(jìn)行金屬蒸鍍，形成金屬膜，構(gòu)成兩個(gè)電極。當(dāng)晶片受壓力時(shí)，兩個(gè)極板上聚集數(shù)量相等而極性相反的電荷，形成電場(chǎng)。因此壓電傳感器可以看成是電荷發(fā)生器，又可以看作電容器。
　　4 新型傳感器
　　4.1 生物傳感器
　　生物傳感器是用生物活性材料(酶、蛋白質(zhì)、DNA、抗體、抗原、生物膜等)與物理化學(xué)換能器有機(jī)結(jié)合的一門(mén)交叉學(xué)科，是發(fā)展生物技術(shù)必不可少的一種先進(jìn)的檢測(cè)方法與監(jiān)控方法，也是物質(zhì)分子水平的快速、微量分析方法。各種生物傳感器有以下共同的結(jié)構(gòu)：包括一種或數(shù)種相關(guān)生物活性材料(生物膜)及能把生物活性表達(dá)的信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的物理或化學(xué)換能器(傳感器)，二者組合在一起，用現(xiàn)代微電子和自動(dòng)化儀表技術(shù)進(jìn)行生物信號(hào)的再加工，構(gòu)成各種可以使用的生物傳感器分析裝置、儀器和系統(tǒng)。生物傳感器的原理：待測(cè)物質(zhì)經(jīng)擴(kuò)散作用進(jìn)入生物活性材料，經(jīng)分子識(shí)別，發(fā)生生物學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生的信息繼而被相應(yīng)的物理或化學(xué)換能器轉(zhuǎn)變成可定量和可處理的電信號(hào)，再經(jīng)二次儀表放大并輸出，便可知道待測(cè)物濃度。
　　4.2 激光傳感器
　　激光傳感器：利用激光技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的傳感器。它由激光器、激光檢測(cè)器和測(cè)量電路組成。激光傳感器是新型測(cè)量?jī)x表，它的優(yōu)點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸遠(yuǎn)距離測(cè)量，速度快，精度高，量程大，抗光、電干擾能力強(qiáng)等。激光傳感器原理：激光傳感器工作時(shí)，先由激光發(fā)射二極管對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射激光脈沖。經(jīng)目標(biāo)反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到傳感器接收器，被光學(xué)系統(tǒng)接收后成像到雪崩光電二極管上。雪崩光電二極管是一種內(nèi)部具有放大功能的光學(xué)傳感器，因此它能檢測(cè)極其微弱的光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)。
　　5 結(jié)束語(yǔ)
　　隨著科技的飛速發(fā)展，人們不斷提高著自身認(rèn)知世界的能力。傳感器在獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中發(fā)揮著巨大上的作用。目前，傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步方面起到重要的推動(dòng)作用。相信未來(lái)，傳感器技術(shù)將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)飛躍。
　　作者簡(jiǎn)介
　　楊天娟(1991-)，女，河北省邯鄲市人?，F(xiàn)為鄭州大學(xué)本科生，主要研究方向?yàn)闄C(jī)械工程及自動(dòng)化。
　　作者單位
　　鄭州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 河南省鄭州市
　　傳感器技術(shù)論文范文篇二
　　溫度傳感器
　　摘 要：溫度傳感器是最早開(kāi)發(fā)、也是應(yīng)用最廣泛的一種傳感器。據(jù)調(diào)查，早在1990年，溫度傳感器的市場(chǎng)份額就大大超出了其它傳感器。從17世紀(jì)初，伽利略發(fā)明溫度計(jì)開(kāi)始，人們便開(kāi)始了溫度測(cè)量。而真正把溫度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的傳感器，是1821年德國(guó)物理學(xué)家賽貝發(fā)明的，也就是我們現(xiàn)在使用的熱電偶傳感器。隨后，鉑電阻溫度傳感器、半導(dǎo)體熱電偶溫度傳感器、PN結(jié)溫度傳感器、集成溫度傳感器相繼而生。也使得溫度傳感器更加廣泛的應(yīng)用到我們的生產(chǎn)和生活中。本文主要介紹了溫度傳感器的分類(lèi)、工作原理及應(yīng)用。
　　關(guān)鍵詞：溫度傳感器;溫度;攝氏度
　　中圖分類(lèi)號(hào)：TP212 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 (2014) 02-0000-01
　　溫度傳感器(temperature transducer)，利用物質(zhì)各種物理性質(zhì)隨溫度變化的規(guī)律把溫度轉(zhuǎn)換為可用輸出信號(hào)。溫度傳感器是溫度測(cè)量?jī)x表的核心部分，品種繁多。按測(cè)量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類(lèi)?，F(xiàn)代的溫度傳感器外形非常得小，這樣更加讓它廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)踐的各個(gè)領(lǐng)域中，也為我們的生活提供了無(wú)數(shù)的便利和功能。
　　一、溫度的相關(guān)知識(shí)
　　溫度是用來(lái)表征物體冷熱程度的物理量。溫度的高低要用數(shù)字來(lái)量化，溫標(biāo)就是溫度的數(shù)值表示方法。常用溫標(biāo)有攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)。
　　攝氏溫標(biāo)是把標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，沸水的溫度定為100攝氏度，冰水混合物的溫度定為0攝氏度，在100攝氏度和0攝氏度之間進(jìn)行100等份，每一等份為1攝氏度。熱力學(xué)溫標(biāo)是威廉湯姆提出的，以熱力學(xué)第二定律為基礎(chǔ)，建立溫度僅與熱量有關(guān)而與物質(zhì)無(wú)關(guān)的熱力學(xué)溫標(biāo)。由于是開(kāi)爾文總結(jié)出來(lái)的，所以又稱(chēng)為開(kāi)爾文溫標(biāo)。
　　二、溫度傳感器的分類(lèi)
　　根據(jù)測(cè)量方式不同，溫度傳感器分為接觸式和非接觸式兩大類(lèi)。接觸式溫度傳感器是指?jìng)鞲衅髦苯优c被測(cè)物體接觸，從而進(jìn)行溫度測(cè)量。這也是溫度測(cè)量的基本形式。其中接觸式溫度傳感器又分為熱電偶溫度傳感器、熱電阻溫度傳感器、半導(dǎo)體熱敏電阻溫度傳感器等。
　　非接觸式溫度傳感器是測(cè)量物體熱輻射發(fā)出的紅外線，從而測(cè)量物體的溫度，可以進(jìn)行遙測(cè)。
　　三、溫度傳感器的工作原理
　　(一)熱電偶溫度傳感器。熱電偶溫度傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，僅由兩根不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體焊接而成，是應(yīng)用最廣泛的溫度傳感器。
　　熱電偶溫度傳感器是根據(jù)熱電效應(yīng)原理制成的：把兩種不同的金屬A、B組成閉合回路，兩接點(diǎn)溫度分別為t1和t2，則在回路中產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢(shì)。
　　熱電偶也是由兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A、B焊接而成，焊接的一端稱(chēng)為工作端或熱端。與導(dǎo)線連接的一端稱(chēng)為自由端或冷端，導(dǎo)體A、B稱(chēng)為熱電極，總稱(chēng)熱電偶。測(cè)量時(shí)，工作端與被測(cè)物相接觸，測(cè)量?jī)x表為電位差計(jì)，用來(lái)測(cè)出熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)，連接導(dǎo)線為補(bǔ)償導(dǎo)線及銅導(dǎo)線。
　　從測(cè)量?jī)x表上，我們觀測(cè)到的便是熱電動(dòng)勢(shì)，而要想知道物體的溫度，還需要查看熱電偶的分度表。
　　為了保證溫度測(cè)量結(jié)果足夠精確，在熱電極材料的選擇方面也有嚴(yán)格的要求：物理、化學(xué)穩(wěn)定性要高;電阻溫度系數(shù)小;導(dǎo)電率高;熱電動(dòng)勢(shì)要大;熱電動(dòng)勢(shì)與溫度要有線性或簡(jiǎn)單的函數(shù)關(guān)系;復(fù)現(xiàn)性好;便于加工等。根據(jù)我們常用的熱電極材料，熱電偶溫度傳感器可分為標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶。鉑銠-鉑熱電偶是常用的標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，熔點(diǎn)高，可用于測(cè)量高溫，誤差小，但價(jià)格昂貴，一般適用于較為精密的溫度測(cè)量。鐵-康銅為常用的非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，測(cè)溫上限為600攝氏度，易生銹，但溫度與熱電動(dòng)勢(shì)線性關(guān)系好，靈敏度高。
　　(二)電阻式溫度傳感器。熱電偶溫度傳感器雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量準(zhǔn)確，但僅適用于測(cè)量500攝氏度以上的高溫。而要測(cè)量-200攝氏度到500攝氏度的中低溫物體，就要用到電阻式溫度傳感器。
　　電阻式溫度傳感器是利用導(dǎo)體或者半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化的特性來(lái)測(cè)量溫度的。大多數(shù)金屬在溫度升高1攝氏度時(shí)，電阻值要增加0.4%到0.6%。電阻式溫度傳感器就是要將溫度的變化轉(zhuǎn)化為電阻值的變化，再通過(guò)測(cè)量電橋轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)送至顯示儀表。
　　(三)半導(dǎo)體熱敏電阻。半導(dǎo)體熱敏電阻的特點(diǎn)是靈敏度高，體積小，反應(yīng)快，它是利用半導(dǎo)體的電阻值隨溫度顯著變化的特性制成的。可分為三種類(lèi)型：(1)NTC熱敏電阻，主要是Mn，Co，Ni，F(xiàn)e等金屬的氧化物燒結(jié)而成，具有負(fù)溫度系數(shù)。(2)CTR熱敏電阻，用V，Ge，W，P等元素的氧化物在弱還原氣氛中形成燒結(jié)體，它也是具有負(fù)溫度系數(shù)的。(3)PTC熱敏電阻，以鈦酸鋇摻和稀土元素?zé)Y(jié)而成的半導(dǎo)體陶瓷元件，具有正溫度系數(shù)。也正是因?yàn)镻TC熱敏電阻具有正溫度系數(shù)，也制作成溫度控制開(kāi)關(guān)。
　　(四)非接觸式溫度傳感器。非接觸式溫度傳感器的測(cè)溫元件與被測(cè)物體互不接觸。目前最常用的是輻射熱交換原理。這種測(cè)溫方法的主要特點(diǎn)是：可測(cè)量運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的小目標(biāo)及熱容量小或變化迅速的對(duì)象，也可用來(lái)測(cè)量溫度場(chǎng)的溫度分布，但受環(huán)境溫度影響比較大。
　　四、溫度傳感器的應(yīng)用舉例
　　(一)溫度傳感器在汽車(chē)上的應(yīng)用。溫度傳感器的作用是測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣，冷卻水，燃油等的溫度，并把測(cè)量結(jié)果轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸送給ECU.對(duì)于所有的汽油機(jī)電控系統(tǒng)，進(jìn)氣溫度和冷卻水溫度是ECU進(jìn)行控制所必須的兩個(gè)溫度參數(shù)，而其他的溫度參數(shù)則隨電控系統(tǒng)的類(lèi)型及控制需要而不盡相同。進(jìn)氣溫度傳感器通常安裝在空氣流量計(jì)或從空氣濾清器到節(jié)氣門(mén)體之間的進(jìn)氣道或空氣流量計(jì)中，水溫傳感器則布置在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水路，汽缸蓋或機(jī)體上上的適當(dāng)位置.可以用來(lái)測(cè)量溫度的傳感器有繞線電阻式，擴(kuò)散電阻式，半導(dǎo)體晶體管式，金屬芯式，熱電偶式和半導(dǎo)體熱敏電阻式等多種類(lèi)型，目前用在進(jìn)氣溫度和冷卻水溫度測(cè)量中應(yīng)用最廣泛的是熱敏電阻式溫度傳感器。
　　(二)利用溫度傳感器調(diào)節(jié)衛(wèi)生間的溫度。溫度傳感器還能調(diào)節(jié)衛(wèi)生間內(nèi)的溫度，尤其是在洗澡的時(shí)候，能自動(dòng)調(diào)節(jié)衛(wèi)生間內(nèi)的溫度是很有必要的。通過(guò)溫濕度傳感器和氣體傳感器就能很好的控制衛(wèi)生間內(nèi)的環(huán)境從而使我們能夠擁有一個(gè)舒適的生活?，F(xiàn)在大部分旅館和一些公共場(chǎng)所都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)調(diào)節(jié)，而普通家庭的衛(wèi)生間都還是人工操作，尚未實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)這主要是一般客戶不知道能夠利用傳感器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，隨著未來(lái)人們的進(jìn)一步了解，普通家庭的衛(wèi)生間也能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)。
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1]周琦.集成溫度傳感器的設(shè)計(jì)[D].西安電子科技大學(xué)，2007.
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電容式傳感器論文：傳感器論文

“濕度測(cè)量”領(lǐng)域發(fā)展動(dòng)態(tài)

進(jìn)入21世紀(jì)后，特別在我國(guó)加入WTO后，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品面臨巨大挑戰(zhàn)。各行業(yè)特別是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)都急切需要應(yīng)用電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)行改造和提升。例如紡織行業(yè)，溫濕度是影響紡織品質(zhì)量的重要因素，但紡織企業(yè)對(duì)溫濕度的測(cè)控手段仍很粗糙，十分落后，絕大多數(shù)仍在使用干濕球濕度計(jì)，采用人工觀測(cè)，人工調(diào)節(jié)閥門(mén)、風(fēng)機(jī)的方法，其控制效果可想而知。制藥行業(yè)里也基本如此。而在食品行業(yè)里，則基本上憑經(jīng)驗(yàn)，很少有人使用濕度傳感器。值得一提的是，隨著農(nóng)業(yè)向產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，許多農(nóng)民意識(shí)到必需擺脫落后的傳統(tǒng)耕作、養(yǎng)殖方式，采用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)來(lái)應(yīng)付進(jìn)口農(nóng)產(chǎn)品的挑戰(zhàn)，并打進(jìn)國(guó)外市場(chǎng)。各地建立了越來(lái)越多的新型溫室大棚，種植反季節(jié)蔬菜，花卉；養(yǎng)殖業(yè)對(duì)環(huán)境的測(cè)控也日感迫切；調(diào)溫冷庫(kù)的大量興建都給溫濕度測(cè)控技術(shù)提供了廣闊的市場(chǎng)。我國(guó)已引進(jìn)荷蘭、以色列等國(guó)家較先進(jìn)的大型溫室四十多座，自動(dòng)化程度較高，成本也高。國(guó)內(nèi)正在逐步消化吸收有關(guān)技術(shù)，一般先搞調(diào)溫、調(diào)光照，控通風(fēng)；第二步搞溫濕度自動(dòng)控制及CO2測(cè)控。此外，國(guó)家糧食儲(chǔ)備工程的大量興建，對(duì)溫濕度測(cè)控技術(shù)提也提出了要求。
但目前，在濕度測(cè)試領(lǐng)域大部分濕敏元件性能還只能使用在通常溫度環(huán)境下。在需要特殊環(huán)境下測(cè)濕的應(yīng)用場(chǎng)合大部分國(guó)內(nèi)包括許多國(guó)外濕度傳感器都會(huì)“皺起眉頭”！例如在上面提到紡織印染行業(yè)，食品行業(yè)，耐高溫材料行業(yè)等，都需要在高溫情況下測(cè)量濕度。一般情況下，印染行業(yè)在紗錠烘干中，溫度能達(dá)到120攝氏度或更高溫度；在食品行業(yè)中，食物的烘烤溫度能達(dá)到80-200攝氏度左右；耐高溫材料，如陶瓷過(guò)濾器的烘干等能達(dá)到200攝氏度以上。在這些情況下，普通的濕度傳感器是很難測(cè)量的。
高分子電容式濕度傳感器通常都是在絕緣的基片諸如玻璃、陶瓷、硅等材料上，用絲網(wǎng)漏印或真空鍍膜工藝做出電極，再用浸漬或其它辦法將感濕膠涂覆在電極上做成電容元件。濕敏元件在不同相對(duì)濕度的大氣環(huán)境中，因感濕膜吸附水分子而使電容值呈現(xiàn)規(guī)律性變化，此即為濕度傳感器的基本機(jī)理。影響高分子電容型元件的溫度特性，除作為介質(zhì)的高分子聚合物的介質(zhì)常數(shù)ε及所吸附水分子的介電常數(shù)ε受溫度影響產(chǎn)生變化外，還有元件的幾何尺寸受熱膨脹系數(shù)影響而產(chǎn)生變化等因素。根據(jù)德拜理論的觀點(diǎn)，液體的介電常數(shù)ε是一個(gè)與溫度和頻率有關(guān)的無(wú)量綱常數(shù)。水分子的ε在T＝5℃時(shí)為78.36，在T＝20℃時(shí)為79.63。有機(jī)物ε與溫度的關(guān)系因材料而異，且不完全遵從正比關(guān)系。在某些溫區(qū)ε隨T呈上升趨勢(shì)，某些溫區(qū)ε隨T增加而下降。多數(shù)文獻(xiàn)在對(duì)高分子濕敏電容元件感濕機(jī)理的分析中認(rèn)為：高分子聚合物具有較小的介電常數(shù)，如聚酰亞胺在低濕時(shí)介電常數(shù)為3.0一3.8。而水分子介電常數(shù)是高分子ε的幾十倍。因此高分子介質(zhì)在吸濕后，由于水分子偶極距的存在，大大提高了吸水異質(zhì)層的介電常數(shù)，這是多相介質(zhì)的復(fù)合介電常數(shù)具有加和性決定的。由于ε的變 化，使?jié)衩綦娙菰碾娙萘緾與相對(duì)濕度成正比。在設(shè)計(jì)和制作工藝中很難組到感濕特性全濕程線性。作為電容器，高分子介質(zhì)膜的厚度d和平板電容的效面積S也和溫度有關(guān)。溫度變化所引起的介質(zhì)幾何尺寸的變化將影響C值。高分子聚合物的平均熱線脹系數(shù)可達(dá)到 的量級(jí)。例如硝酸纖維素的平均熱線脹系數(shù)為108x10-5/℃。隨著溫度上升，介質(zhì)膜厚d增加，對(duì)C呈負(fù)貢獻(xiàn)值；但感濕膜的膨脹又使介質(zhì)對(duì)水的吸附量增加，即對(duì)C呈正值貢獻(xiàn)?？梢?jiàn)濕敏電容的溫度特性受多種因素支配，在不同的濕度范圍溫漂不同；在不同的溫區(qū)呈不同的溫度系數(shù)；不同的感濕材料溫度特性不同。總之，高分子濕度傳感器的溫度系數(shù)并非常數(shù)，而是個(gè)變量。所以通常傳感器生產(chǎn)廠家能在-10-60攝氏度范圍內(nèi)是傳感器線性化減小溫度對(duì)濕敏元件的影響。
國(guó)外廠家比較優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品主要使用聚酰胺樹(shù)脂，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)概要為在硼硅玻璃或藍(lán)寶石襯底上真空蒸發(fā)制作金電極，再?lài)婂兏袧窠橘|(zhì)材料（如前所述）形式平整的感濕膜，再在薄膜上蒸發(fā)上金電極.濕敏元件的電容值與相對(duì)濕度成正比關(guān)系，線性度約±2%。雖然，測(cè)濕性能還算可以但其耐溫性、耐腐蝕性都不太理想，在工業(yè)領(lǐng)域使用，壽命、耐溫性和穩(wěn)定性、抗腐蝕能力都有待于進(jìn)一步提高。
陶瓷濕敏傳感器是近年來(lái)大力發(fā)展的一種新型傳感器。優(yōu)點(diǎn)在于能耐高溫，濕度滯后，響應(yīng)速度快，體積小，便于批量生產(chǎn)，但由于多孔型材質(zhì)，對(duì)塵埃影響很大，日常維護(hù)頻繁，時(shí)常需要電加熱加以清洗易影響產(chǎn)品質(zhì)量，易受濕度影響，在低濕高溫環(huán)境下線性度差，特別是使用壽命短，長(zhǎng)期可靠性差，是此類(lèi)濕敏傳感器迫切解決的問(wèn)題。
當(dāng)前在濕敏元件的開(kāi)發(fā)和研究中，電阻式濕度傳感器應(yīng)當(dāng)最適用于濕度控制領(lǐng)域，其代表產(chǎn)品氯化鋰濕度傳感器具有穩(wěn)定性、耐溫性和使用壽命長(zhǎng)多項(xiàng)重要的優(yōu)點(diǎn)，氯化鋰濕敏傳感器已有了五十年以上的生產(chǎn)和研究的歷史，有著多種多樣的產(chǎn)品型式和制作方法，都應(yīng)用了氯化鋰感濕液具備的各種優(yōu)點(diǎn)尤其是穩(wěn)定性最強(qiáng)。
氯化鋰濕敏器件屬于電解質(zhì)感濕性材料，在眾多的感濕材料之中，首先被人們所注意并應(yīng)用于制造濕敏器件，氯化鋰電解質(zhì)感濕液依據(jù)當(dāng)量電導(dǎo)隨著溶液濃度的增加而下降。電解質(zhì)溶解于水中降低水面上的水蒸氣壓的原理而實(shí)現(xiàn)感濕。
氯化鋰濕敏器件的襯底結(jié)構(gòu)分柱狀和梳妝，以氯化鋰聚乙烯醇涂覆為主要成份的感濕液和制作金質(zhì)電極是氯化鋰濕敏器件的三個(gè)組成部分。多年來(lái)產(chǎn)品制作不斷改進(jìn)提高，產(chǎn)品性能不斷得到改善，氯化鋰感濕傳感器其特有的長(zhǎng)期穩(wěn)定性是其它感濕材料不可替代的，也是濕度傳感器最重要的性能。在產(chǎn)品制作過(guò)程中，經(jīng)過(guò)感濕混合液的配制和工藝上的嚴(yán)格控制是保持和發(fā)揮這一特性的關(guān)鍵。
在國(guó)內(nèi)九純健科技依托于國(guó)家計(jì)量科學(xué)研究院、中科院自動(dòng)化研究所、化工研究院等大型科研單位從事溫濕度傳感器產(chǎn)品的研制、生產(chǎn)。選用氯化鋰感濕材料作為主攻方向，生產(chǎn)氯化鋰濕敏傳感器及相關(guān)變送器，自動(dòng)化儀表等產(chǎn)品，在吸取了國(guó)內(nèi)外此項(xiàng)技術(shù)的成功經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，努力克服傳統(tǒng)產(chǎn)品存在的各項(xiàng)弱點(diǎn)，取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。產(chǎn)品選用了Al2O3及SiO2陶瓷基片為襯底，基片面積大大縮小，采用特殊的工藝處理，耐濕性和粘覆性均大大提高。使用燒結(jié)工藝，在襯底集片上燒結(jié)5個(gè)9的工業(yè)純金制成的梳妝電極，氯化鋰感濕混合液使用新產(chǎn)品添加劑和固有成份混合經(jīng)過(guò)特殊的老化和涂覆工藝后，濕敏基片的使用壽命和長(zhǎng)期穩(wěn)定性大大提高，特別是耐溫性達(dá)到了-40℃-120℃，以多片濕敏元件組合的獨(dú)特工藝，是傳感器感濕范圍為1%RH-98%RH，具備了15%RH范圍以下的測(cè)量性能，漂移曲線和感濕曲線均實(shí)現(xiàn)了較好的線性化水平，使?jié)穸妊a(bǔ)償?shù)靡苑奖銓?shí)施并較容易地保證了寬溫區(qū)的測(cè)濕精度。采用循環(huán)降溫裝置封閉系統(tǒng)，先對(duì)對(duì)被測(cè)氣體采樣，然后降溫檢測(cè)并確保絕對(duì)濕度的恒定，使探頭耐溫范圍提高到600℃左右，大大增強(qiáng)了高溫下測(cè)濕的功能。成功解決了“高溫濕度測(cè)量”這一濕度測(cè)量領(lǐng)域難題?，F(xiàn)在，不采用任何裝置直接測(cè)量150度以內(nèi)環(huán)境中的濕度的分體式高溫型溫濕度傳感器JCJ200W已成功應(yīng)用在木材烘干，高低溫試驗(yàn)箱等系統(tǒng)中。同時(shí)，JCJ200Y產(chǎn)品能耐溫高達(dá)600度，也已成功應(yīng)用在印染行業(yè)紗錠自動(dòng)烘干系統(tǒng)、食品自動(dòng)烘烤系統(tǒng)、特殊陶瓷材料的自動(dòng)烘干系統(tǒng)、出口大型烘干機(jī)械等方面，并表現(xiàn)出良好的效果,為國(guó)內(nèi)自動(dòng)化控制域填補(bǔ)了高溫濕度測(cè)量的空白，為我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程奠定了一定基礎(chǔ)。

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電容式傳感器論文：電容式傳感器的發(fā)展及應(yīng)用報(bào)告、論文(電子系 完整版

電容式傳感器應(yīng)用與發(fā)展
姓名
（系09級(jí)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，）
摘要：隨著傳感器不斷的發(fā)展與成熟，電容式傳感器廣泛應(yīng)用于壓力、液位、位移等各種檢測(cè)中，在農(nóng)業(yè)、工業(yè)等領(lǐng)域的發(fā)展作出突出貢獻(xiàn)。電容式傳感器作為一項(xiàng)前途廣闊的新型技術(shù)，日益受到人們的重視。
關(guān)鍵詞：電容傳感器糧食水分液位前景
0 引言
電容傳感技術(shù)投入應(yīng)用已長(zhǎng)達(dá)一個(gè)世紀(jì)，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、易實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量等突出的優(yōu)點(diǎn)，具有著十分廣泛的應(yīng)用前景，它不僅在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、環(huán)境、醫(yī)療等傳統(tǒng)領(lǐng)域有具有巨大的運(yùn)用價(jià)值，在未來(lái)還將在許多新興領(lǐng)域體現(xiàn)其優(yōu)越性。
1電容式傳感器的應(yīng)用
1.1電容式傳感器在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用
在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，長(zhǎng)期以來(lái)，糧食水分檢測(cè)一直依靠手搓、嘴咬、眼觀為主要的判別方法，人為影響很大。但是國(guó)家在糧食收購(gòu)過(guò)程中開(kāi)始推行收購(gòu)統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化，其中就包括糧食水分檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)化，因此設(shè)計(jì)一套糧食水分快速檢測(cè)儀是十分必要的。
傳統(tǒng)的電烘箱恒重法是利用電阻爐加熱并根據(jù)失去的質(zhì)量來(lái)測(cè)量糧食的含水量，因此可以實(shí)現(xiàn)糧食水分的在線測(cè)量，并可以作為其它水分儀標(biāo)定的標(biāo)準(zhǔn)裝置。但它是一種間歇式的測(cè)量裝置，測(cè)量周期較長(zhǎng)，大約需要.40S，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)糧食水分的連續(xù)測(cè)量，不利于提高控制指標(biāo)。在研究了糧食的導(dǎo)電浴盆效應(yīng)的基礎(chǔ)上提出了用電容式傳感器測(cè)量糧食的水分。這種方法把糧食作為電介質(zhì)，通過(guò)測(cè)量糧食的介電常數(shù)來(lái)測(cè)量糧食的含水量。由于用電容式傳感器測(cè)量電容時(shí)，在電容兩端還有一個(gè)并聯(lián)的電導(dǎo)成分，因此總的變化是由電容（C）與電導(dǎo)（G）的比值來(lái)反映的，又由于C/G 的值與相角有確定的函數(shù)關(guān)系，因此只要測(cè)量出相角的值即可以測(cè)量出水分的含量。用這種方法設(shè)計(jì)出的測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，并可以連續(xù)的在線測(cè)量。
在設(shè)計(jì)中采用電容式傳感器作為測(cè)量器件。該傳感器是根據(jù)變介質(zhì)型電容式傳感器設(shè)計(jì)的。被測(cè)糧食放入電容式傳感器兩極板間時(shí)，由于糧食的含水量不同，從而使電容式傳感器的相對(duì)介電常數(shù)發(fā)生變化，即引起了電容值變化。在電容式傳感器一端施加一個(gè)正弦高頻激勵(lì)信號(hào)，則在其輸出端必然產(chǎn)生一個(gè)衰減響應(yīng)，而且，激勵(lì)與響應(yīng)信號(hào)是同頻的，只是相位發(fā)生了平移，通過(guò)測(cè)量相角即可求得電容與電導(dǎo)的比值，從而測(cè)出糧食的含水量。由于所測(cè)的糧食為顆粒形狀，其裝入容器中存在許多氣隙，因而其介電常數(shù)較小，但其傳感器的極板有效面積不能太小，因此本系統(tǒng)的電容式傳感器采用同軸的圓筒型電容式傳感器。采用圓筒型電容式傳感器的另一目的是它的電極是非對(duì)稱(chēng)的，即內(nèi)極板被外極板所包絡(luò)，這樣可以十分有效地抑制人體感應(yīng)。圓筒型電容式傳感器的結(jié)構(gòu)如圖
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電容式傳感器論文：電容式傳感器論文.doc

電容式傳感器
湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院電氣0801班23號(hào) 劉超
摘要：電子技術(shù)的發(fā)展，解決了電容式傳感器存在的許多技術(shù)問(wèn)題，使電容式傳感器不但廣泛應(yīng)用于精確測(cè)量位移、厚度、角度、振動(dòng)等物理量，還應(yīng)用于測(cè)量力、壓力、差壓、流量、成分、液位等參數(shù)，在自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)中也常常用來(lái)作為位置信號(hào)發(fā)生器。
Abstract：The development of electronic technology, capacitive sensor existence solve many of the technical problem, make capacitive sensor not only widely used in accurate measurement of the displacement, thickness, Angle, vibration, etc, also used in measuring physical force, stress and pressure, flow, composition, liquid level, the parameters such as in the automatic detection and control system is also often used to as position signal generator。
1 電容式傳感器的工作原理和結(jié)構(gòu)形式
1.1電容式傳感器的工作原理
電容式傳感器是一個(gè)具有可變參量的電容器，將被測(cè)非電量變化成為電容量。多數(shù)情況下，電容式傳感器是指以空氣為介質(zhì)的兩個(gè)平行金屬極板組成的可變電容器。
由兩平行極板組成一個(gè)電容器，若忽略其邊緣效應(yīng)，則它的電容量可用下式表示
S?δ
S
?
δ
電容式傳感器結(jié)構(gòu)
C=?S/δ=?0?r S/δ
式中  S ——極板相互遮蓋面積（m2）；
 δ——兩平行板間距離（m）；
 ?r ——極板間介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)；
 ?0 ——真空的介電常數(shù)（8.85×10－12F/m）。
由式（7-1）可見(jiàn)，在?r、S、δ三個(gè)參量中，只要保持其中兩個(gè)不變，改變其中的一個(gè)均可使電容量C改變，這就是電容式傳感器的工作原理。所以電容式傳感器可以分為三種類(lèi)型：改變極板面積的變面積型；改變極板間距離的變極距型；改變極板間介質(zhì)的變介質(zhì)型。
2 電容式傳感器的分類(lèi)
2.1 固定介質(zhì)變間隙電容式傳感器
定極動(dòng)極
定極
動(dòng)極
固定介質(zhì)變間隙電容式傳感器的靈敏度：
，            靈敏度因子：
固定介質(zhì)變間隙電容式傳感器的非線性誤差：
介電常數(shù)提高，可以提高靈敏度因子，這時(shí)靈敏度得到提高，但非線性誤差也增加了，為了減小非線性誤差，也可以采用差動(dòng)方式。
2.2  變面積電容式傳感器
變面積電容式傳感器結(jié)構(gòu)：
變面積電容式傳感器的靈敏度：
變面積電容式傳感器的非線性誤差：
變面積電容式傳感器無(wú)非線性誤差，增加，減小可以提高靈敏度，不能太小，否則邊緣效應(yīng)明顯。
2.3  變介電常數(shù)電容式傳感器
變介電常數(shù)電容式傳感器結(jié)構(gòu)：
變介電常數(shù)電容式傳感器的靈敏度：
靈敏度因子：
變介電常數(shù)電容式傳感器的非線性誤差：
非線性因子：
3 電容式傳感器的信號(hào)調(diào)節(jié)電路
3.1運(yùn)算放大器式電路
電路：
3.2  電橋電路
振蕩檢波
振蕩
檢波
放大
濾波
電橋
3.3  調(diào)頻電路
直放式調(diào)頻
調(diào)頻振蕩
調(diào)頻振蕩
限幅
鑒頻
放大
外差式調(diào)頻
調(diào)頻振蕩
調(diào)頻振蕩
限幅
鑒頻
放大
放大
變頻
放大
本振
外差式調(diào)頻比直放式調(diào)頻性能優(yōu)越，其選擇性高、特性穩(wěn)定、抗干擾性強(qiáng)。
調(diào)頻方式具有抗干擾性強(qiáng)、特性穩(wěn)定、輸出電平高（伏特級(jí)）
3.4  諧振電路
電路
放大
放大
整流
振蕩
特點(diǎn)：
靈敏度高
工作點(diǎn)難以確定
工作范圍窄
傳感器要離電路近。
振蕩器要求穩(wěn)定性高。
3.5二極管T型網(wǎng)絡(luò)
方波電源傳感器電容
方波電源
傳感器電容
平衡電容
負(fù)載電阻
當(dāng)時(shí)：
充電，；
放電，
當(dāng)時(shí)：
充電，；
放電，
放電和放電形成電流正和負(fù)，的平均值為兩者之差。
平衡時(shí)：
平衡時(shí)：
特點(diǎn)：
、、、有共同的地
工作電平高，都工作于線性區(qū)
輸出電壓高
輸出電流大，時(shí)，數(shù)量級(jí)
上升時(shí)間小，時(shí)，數(shù)量級(jí)。適合高速測(cè)量。
雙穩(wěn)觸發(fā)器-
雙穩(wěn)
觸發(fā)器
-
+
-
+
A
C
B
D
電路
初值：
加電時(shí)假設(shè)：， ，這時(shí)充電，不斷提高，不充電，不變。
不斷提高的時(shí)，S觸發(fā)使， ，這時(shí)通過(guò)快速放電充電使，而開(kāi)始充電，不斷提高。
不斷提高的時(shí)，R置位使， ，這時(shí)通過(guò)快速放電充電使，而開(kāi)始充電，不斷提高。
輸出電壓脈沖寬度與和充電時(shí)間常數(shù)有關(guān)，從而使得輸出電壓的平均值與和的大小有關(guān)。設(shè)
變極板距離電容時(shí)：