物理研究性學(xué)習(xí)研究性學(xué)習(xí)報(bào)告

《物理研究性學(xué)習(xí)研究性學(xué)習(xí)報(bào)告》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。

1、研究性學(xué)習(xí)報(bào)告課題：探索，研究傳感器傳感器的定義英文名稱：transducer/sensor國家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87對傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測量件并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。“傳感器”在新韋式大詞典中定義為：“從一個系統(tǒng)接受功率，通常以另一種形式將功率送到第二個系統(tǒng)屮的器件”。根據(jù)這個定義，傳感器的作用是將一種能量轉(zhuǎn)換成另一

2、種能量形式,所以不少學(xué)者也用“換能器一Transducer"來稱謂“傳感器一Sensor"。二.傳感器的功能常將傳感器的功能與人類5大感覺器官相比擬：光敬傳感器一一視覺聲墩傳感器一一聽覺氣敬傳感器一一嗅覺化學(xué)傳感器一一味覺壓敬、溫敬、流體傳感器一一觸覺皺感元件的分類：①物理類，基于力、熱、光、電、磁和聲等物理效應(yīng)。②化學(xué)類，基于化學(xué)反應(yīng)的原理。③生物類，基于酶、抗體、和激素等分了識別功能。通常據(jù)其基本感知功能可分為熱頌元件、光敏元件、氣敏元件、力敏兀件、磁敏兀件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類（還有人曾將敏感元件分46類）。三.傳感器的分類可以用不同的觀點(diǎn)對傳

3、感器進(jìn)行分類：它們的轉(zhuǎn)換原理（傳感器工作的基木物理或化學(xué)效應(yīng)）；它們的用途；它們的輸出信號類型以及制作它們的材料和工藝等。根據(jù)傳感器工作原理，可分為物理傳感器和化學(xué)傳感器二大類：傳感器工作原理的分類物理傳感器應(yīng)用的是物理效應(yīng)，諸如壓電效應(yīng),磁致伸縮現(xiàn)彖,離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)。被測信號量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號?；瘜W(xué)傳感器包括那些以化學(xué)吸附、電化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)彖為因果關(guān)系的傳感器，被測信號量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號。有些傳感器既不能劃分到物理類，也不能劃分為化學(xué)類。大多數(shù)傳感器是以物理原理為基礎(chǔ)運(yùn)作的。化學(xué)傳感器技術(shù)問題較多，例如可靠性問題，規(guī)模生產(chǎn)的可能性，價格問題等，解決了這

4、類難題，化學(xué)傳感器的應(yīng)用將會有巨大增長。常見傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域和工作原理列于下表。1.傳感器按照其用途分類壓力敏和力敏傳感器位置傳感器液面?zhèn)鞲衅髂芎膫鞲衅魉俣葌鞲衅骷铀俣葌鞲衅魃渚€輻射傳感器熱敏傳感器24GHz雷達(dá)傳感器2?傳感器按照其原理分類振動傳感器濕敏傳感器磁敏傳感器氣敏傳感器真空度傳感器生物傳感器等。3?傳感器按照其輸出信號為標(biāo)準(zhǔn)分類模擬傳感器——將被測量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成模擬電信號。數(shù)字傳感器——將被測量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號（包括直接和間接轉(zhuǎn)換）。膺數(shù)字傳感器一一將被測量的信號量轉(zhuǎn)換成頻率信號或短周期信號的輸出（包括直接或間接轉(zhuǎn)換）。開關(guān)傳感器一一當(dāng)一個被測量的信號達(dá)到某個特定

5、的閾值時，傳感器相應(yīng)地輸出一個設(shè)定的低電平或高電平信號。4?傳感器按照其材料為標(biāo)準(zhǔn)分類在外界因素的作用下，所有材料都會作出相應(yīng)的、具有特征性的反應(yīng)。它們屮的那些對外界作用最敏感的材料，即那些具有功能特性的材料，被用來制作傳感器的敏感元件。從所應(yīng)用的材料觀點(diǎn)出發(fā)可將傳感器分成下列兒類：(1)按照其所用材料的類別分金屬聚合物陶瓷混介物(2)按材料的物理性質(zhì)分：導(dǎo)體絕緣體半導(dǎo)體磁性材料(3)按材料的晶體結(jié)構(gòu)分：單晶多晶非晶材料與采用新材料緊密相關(guān)的傳感器開發(fā)工作，可以歸納為下述三個方向：(1)在己知的材料小探索新的現(xiàn)象、效應(yīng)和反應(yīng)，然后使它們能在傳感器技術(shù)小得到實(shí)際使用。(2)探索新的材料，應(yīng)用那

6、些己知的現(xiàn)象、效應(yīng)和反應(yīng)來改進(jìn)傳感器技術(shù)。(3)在研究新型材料的基礎(chǔ)上探索新現(xiàn)象、新效應(yīng)和反應(yīng)，并在傳感器技術(shù)中加以具體實(shí)施。現(xiàn)代傳感器制造業(yè)的進(jìn)展取決于用于傳感器技術(shù)的新材料和敏感元件的開發(fā)強(qiáng)度。傳感器開發(fā)的基本趨勢是和半導(dǎo)體以及介質(zhì)材料的應(yīng)用密切關(guān)聯(lián)的。表1.2中給出了一些可用于傳感器技術(shù)的、能夠轉(zhuǎn)換能量形式的材料。5.傳感器按照其制造工藝分類集成傳感器薄膜傳感器厚膜傳感器陶瓷傳感器集成傳感器是用標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)硅基半導(dǎo)體集成電路的工藝技術(shù)制造的。通常還將用于初步處理被測信號的部分電路也集成在同一芯片上。薄膜傳感器則是通過沉積在介質(zhì)襯底(基板)上的，相應(yīng)敏感材料的薄膜形成的。使用混合工藝時，同

7、樣可將部分電路制造在此基板上。厚膜傳感器是利用相應(yīng)材料的漿料，涂覆在陶瓷基片上制成的，基片通常是A12O3制成的，然后進(jìn)行熱處理，使厚膜成形。陶瓷傳感器采用標(biāo)準(zhǔn)的陶瓷工藝或其某種變種工藝(溶膠?凝膠等)牛產(chǎn)。完成適當(dāng)?shù)念A(yù)備性操作之后，已成形的元件在高溫中進(jìn)行燒結(jié)。厚膜和陶瓷傳感器這二種工藝之間有許多共同特性，在某些方面，可以認(rèn)為厚膜工藝是陶瓷工藝的一種變型。每種工藝技術(shù)都有自己的優(yōu)點(diǎn)和不足。由于研究、開發(fā)和生