第6章新型传感器（课件）- 《传感器与检测技术基础》同步教学（北京理工版）

第6章新型传感器 6. 1集成温度传感器 6. 2光导纤维传感器 6. 3集成温度传感器 6. 1集成温度传感器 6.1.1测温原理 集成温度传感器是将温敏晶体管及其辅助电路集成在同一个芯片L上的温度传感器它与其他温敏元件相比，最大的优点在于输出结果与绝对温度成正比，即是理想的线性输出。同时，体积小，成本低，使用方便，因此广泛用于温度检测、控制和许多温度补偿电路中。如图6-1所示为集成温度传感器的基本原理图。 6.1.2集成温度传感器的类型 集成温度传感器按照输出形式的不同可以分为电流型、电压型和频率型3类。 下一页 返回 6. 1集成温度传感器 1.电流型集成温度传感器(AD590 ) (1 ) AD590的结构及性能。AD590是美国哈里斯公司生产的采用激光修正的精密集成温度传感器AD590有3种封装形式:T0一52封装、陶瓷封装(测量范围均为- 50℃~+150 ℃)和T0一92封装(测温范围是0~70℃)。采用T0一52、T0一52封装的AD590系列产品的外形及符号如图6 -2所示，其主要技术指标见表6一1。 (2)AD590的基本原理。AD590原理电路如图6一4所示。 下一页 返回 上一页 6. 1集成温度传感器 2.电压型集成温度传感器 (1)电压型集成温度传感器的电路结构及性能。常用的电压型集成温度传感器为四端输出型，代表性的型号有SL616, LX5600/5700, LM3911,UP515/610A一C和UP3911等。其线路由基准电压、温度传感器和运算放大器3部分组成。温度传感是核心电路，原理是输出电压与温度成正比，如图6一6所示为四端电压输出型温度传感器电路图。 (2)基本原理。电压型集成温度传感器是指输出电压与温度成正比的温度传感器。其核心电路如图6一8所示。 返回 上一页 6. 2光导纤维传感器 6. 2. 1光导纤维的基本概念 光导纤维又称导光纤维、光学纤维，是一种把光能闭合在纤维中而产生导光作用的纤维。它能将光的明暗光点的明灭变化等信号从一端传送到另一端。光导纤维是由两种或两种以上折射率不同的透明材料通过特殊复合技术制成的复合纤维。它的基本类型是由实际起着导光作用的芯材和能将光能闭合于芯材之中的皮层构成。光导纤维有各种分类方法:按材料组成可分为玻璃、石英和塑料光导纤维;按形状和柔性分为可挠性和不可挠性光导纤维;按纤维结构分为皮芯型和自聚集型(又称梯度型);按传递性分为传光和传像光导纤维;按传递光的波长分为可见光、红外线、紫外线、激光等光导纤维。光纤具有很多优异的性能，例如抗电磁干扰 下一页 返回 6. 2光导纤维传感器 和原子辐射的性能，径细、质软、重量轻的力学性能;绝缘、无感应的电气性能;耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等，它能够在人达不到的地方(如高温区)，或者对人有害的地区(如核辐射区)，起到人的耳目的作用，而且还能超越人的生理界限，接收人的感官所感受不到的外界信息。 光导纤维是用比头发丝还细的石英玻璃丝制成的，每一根光导纤维由一个圆柱形内芯和包层组成，而且内芯的折射率略大于包层的折射率，如图6 -9所示。众所周知，真空中光是沿直线传播，然而入射到光导纤维中的光线都能限制在光导纤维中，随光导纤维弯曲而走弯曲的路线，并能传送很远的距离。在光导纤维中，传输信息的载体是光，当光导纤维的直径比波长大得多时，可以用几何光学的方法说明光在光导纤维内的传播。 下一页 返回 上一页 6. 2光导纤维传感器 6. 2. 2光纤传感器的原理及分类 光纤传感器是一种把被测量的状态转变为可测的光信号的装置。由光发送器、敏感元件(光纤或非光纤的)、光接收器、信号处理系统以及光纤构成，如图6一12所示。由光发送器发出的光经源光纤引导至敏感元件。在这里，光的某一性质受到被测量的调制，已调光经接收光纤藕合到光接收器，使光信号变为电信号，最后经信号处理系统得到所期待的被测量。下面简单地分析光纤传感器光学测量的基本原理。 从本质上分析，光就是一种电磁波。电磁波的物理作用和生物化学作用主要因其中的电场而引起。因此，在讨论光的敏感测量时，必须考虑光的电矢量E的振动。通常用下式表示 (6-20) 下一页 返回 上一页 6. 2光导纤维传感器 由式(6. 20