微波传感器

传感器综述

1、微波传感器

微波传感器是继超声波、激光、红外等传感器之后的一种新型非接触传感器。微波是波长介于红外线和雷达波之间的电磁辐射，频率在1010Hz 和1011Hz 之间，具有电磁波的性质，广泛应用于通信、传感、雷达、导弹制导、遥感、射电等方面[1]。近年来,国外利用微波频段电磁波的特性,研制生产了大量用放非电参量的检测和无损伤探测方面的微波传感器,工作十分引人注目[2]。在很多方面显示出优越性，一般可以概括为以下几方面[3]：

1、测量具有不接触、非破坏性,因而可以进行活体检测,大部分测量不需

要取样。

2、快速性、灵敏度高,捕捉信息几乎不需要时间,可以进行在线检测、动

态检测和适时处理,进而实现动态自动控制。

3、能够适应恶劣环境下的检测。如

4、高温、高压、有毒、放射性环境以及恶劣

5、天气、人所不能及之处等等。

长期以来,传感器的电检测技术基本上局限于低频和光频两个频段并从集总电路参数和电压、电流的观点来研究各种传感器的性能,很少使用它们之间的微波频段并从电磁波的角度来研究传感器。随着这一领域的开拓和发展,不仅为传感器增加了新的分支和新的品种,而且也为微波半导体器件和微波集成电路开辟了新的应用前景[4]。

1.1、微波传感器原理

电磁波包括的频谱范围极宽,它们的特性因频率不同而各异。微波是频率很高的电磁波,它的低端频率为300MHz,高端可达300GHz。微波具有一系列特性,用来进行非电参量的无损检测是很合适的[5]。首先,微波具有似光性。例如,微波具有良好的定向辐射性能,在自由空间沿直线传播且速度等于光速,在反射、折射、绕射、散射、干涉时遵循与光同样的物理定律。其次,微波能够穿透大多数非金属材料,包括许多对光波来说是不透明的材料。并且与这些材料的分子相互作用,从内部不均匀处产生反射、散射。第三,微波遇到良导体时几乎全部反射,良导体在

微波频率的趋肤深度仅几微米。第四,介质对微波的吸收正比放介质的介电系数。水的介电系数较大,对微波的吸收很强。第五,当微波被运动物体所反射时,微波的频率会变化。其频率变化的大小与运动物体的速度有关[6]。

1.2、微波检测的方法

微波传感器被大量应用在无损检测的过程中。微波无损检测的方法主要有穿透法、反射法、散射法、干涉法、断层法[7]。

1、微波穿透法一般利用微波信号源产生扫频波信号或者脉冲调制

波信号。由于透射波的幅度相位等参数可以反映被检测材料内部的状

况，所以可以依据这些参数的变化进行对待检测材料的鉴定。

2、微波穿透法一般利用微波信号源产生扫频波信号或者脉冲调制

波信号。由于透射波的幅度相位等参数可以反映被检测材料内部的状

况，所以可以依据这些参数的变化进行对待检测材料的鉴定。检测系

统如下图所示：

图1 系统框图

3、反射法是利用被检试件表面和内部所反射的微波对试件进行检

测的方法。反射计系统的微波信号由微波信号源产生，以通过调节可

变衰减器进而对输出功率的大小进行控制。定向耦合器主要实现按照

特定的比例对入射波和反射波进行采样的功能。检波器实现转换微波

信号的功能，因为一般指示仪器只能工作在直流信号或者低频信号环

境下。

4、散射法检测系统所采用的收发传感器可以依据信号强弱进行角

度的调整，通过对微波信号源输出的信号与检波器接收信号进行对比，

确定所测试的产品的散射特性，进而对待测件的内部缺陷进行评估。

5、驻波干涉法检测系统主要是用驻波测量线测量驻波的幅度以及

相位的相对变化。微波信号源的频率范围为12.4GHz-18GHz。收发两

用探头不接触试件表面，如果被检测的材料发生物理或者化学变化，

将引起驻波幅度或者相位的相应变化。微波全息技术也属于微波干涉

检测法的范畴，这是一种结合了光学全息照相术的方法。

6、微波计算机断层成像技术是当下新兴发展起来的微波检测技术。

断层成像技术是一种不破坏物体构造的成像技术，在待检测物体的外

部对某个物理量的一维投影进行获取，将一维投影重建成为无重叠的

二维图像，这样得到一系列二维图像之后，即可构建待测物体的三维

图像。

2、网络分析仪

矢量网络分析是通过测量元件对频率扫描和功率扫描测试信号幅度与相位的影响,来精确表征元件特性的一种方法。矢量网络分析仪能对有源器件和无源器件如放大器、混频器、双工器、滤波器、耦合器和衰减器的特性进行表征,对每个端口的输入特性到其他端口的转移特性进行测量的能力,可以为设计人员在对大型系统配置元件时提供充分的依据[8]。因此,矢量网络分析仪是微波网络设计和测量最重要的测量仪器之一,已成为微波测量中必不可少的测量仪器,得到了非常广泛的应用。

2.1、基本原理

矢量网络分析仪是由激励信号源、S参数测量装置(信号分离电路)、幅相接

收机的有机结合[9]。

微波合成扫频信号源产生可以到毫米波段的激励信号,经信号分离电路分离

出DUT(被测件)的入射信号R、反射信号A和传输信号B,采用采样变频技术将上述微波信号转换成固定的中频信号,进行幅度和相位关系的测量。在频率变换过

程中,采用系统锁相技术,以保证被测网络的幅度信息和相位信息不被丢失,包含

被测网络幅度信息和相位信息的第一中频信号经中频处理电路变成为第二中频

信号,由A/D转换器转换为数字信号,内部计算机和DSP(数字信号处理器)从数字

信号中提取DUT的幅度信息和相位信息,通过比值运算求出DUT的S参数。

S 参数是微波射频领域的一种重要参数形式。它可以有效的且全方位的表示出一个器件或者网络的性能指标。S 参数能够量化的表示出一个器件或者网络的反射系数、传输系数，而且它不但能够表示出它们的标量信息，还能够将它们的矢量信息表示出来。在一个微波射频系统中，如果能够得到所有部件的S参数，那么就可以利用S参数将整个系统性能进行计算模拟。同样也可以将这些S参数的数据带入电路仿真工具中使用。

2.2、误差分析

矢量网络分析仪系统主要存在三种误差[10]。

第一种是可以被预测和测量的误差，它们被称为系统误差。在单端口的矢量网络分析仪中它主要表现为三部分，分别是内部信号分离器件的最大隔离度即内部定向耦合器的最大方向性，射频输出端口的匹配即与被测器件连接的测量端口的电压驻波比，最后是射频激励源信号通过射频通道电路转换为中频信号过程中的电路损耗。这三部分误差都可以通过测量得到并且采用矢量网络分析仪的误差校准均可以得到有效的消除。

第二种误差是不可预测和测量的，它们被称为随机误差。这部分误差即使对矢量网络分析仪进行误差校准，也不能得到消除。例如，在将被测器件与网络分析仪连接时，连接器未能完全连接；使用时间超过了网络分析仪的使用寿命，内部元器件老化产生了性能下降等。

第三种误差被称为漂移误差，这类误差也是可以通过误差校准消除的。它产生的原理是网络分析仪系统在工作一定时间后，仪器内部温度变化，已经通过误差校准消除的三部分系统误差中一部分或者全部发生了漂移。这时就需要对矢量网络分析仪重新进行误差校准。所以它的产生取决于仪器内部各个部件的工作稳定性。

参考文献：

[1]杨中兴, 冯珊珊, 王文魁,等. 微波传感器及其应用研究[J]. 电子技术与软件工程, 2015(11).

[2] 云振新. 微波传感器及其应用[J]. 半导体技术, 1994(5):53-59.

[3] 唐萌圣. 微波传感器的应用与发展[J]. 传感器与微系统, 1990(5):1-5.

[4] 刘兴术. 微波传感器[J]. 仪器仪表与分析监测, 1987(2):18-21.

[5] 武光杰. 微波传感器:, CN 201464644 U[P]. 2010.

[6] 赵克玉, 许福永. 微波传感器及其应用[J]. 电测与仪表, 1991(10):45-49.

[7] 雷洁. 金属表面缺陷的微波无损检测研究[D]. 西安电子科技大学, 2014.

[8] 赵伟. 多端口矢量网络分析仪校准技术研究[D]. 南京航空航天大学, 2011.

[9] 谷歆海. 网络分析仪的工作原理及在测量领域的应用[J]. 信息化研究, 2008, 34(7):15-18.

[10]周浩波. 便携式单端口矢量网络分析仪射频通道电路的设计与实现[D]. 电子科技大学, 2014.

CCD与CMOS图像传感器的成像原理

工业相机，选择TEO CCD与CMOS图像传感器的成像原理你还在为不知道工业相机图像传感器的成像而苦恼吗？美国TEO为您做了以下解析，希望对工业相机爱好的朋友们有所帮助。在接受光照之后，感光元件（感光二极管PD：photodiode）产生对应的电流，电流大小与光强对应，因此感光元件直接输出的电信号是模拟的。在CCD 传感器中，每一个感光元件都不对此作进一步的处理，而是将它直接输出到下一个感光元件的存储单元，结合该元件生成的模拟信号后再输出给第三个感光元件，依次类推，直到结合最后一个感光元件的信号才能形成统一的输出。由于感光元件生成的电信号实在太微弱了，无法直接进行模数转换工作，因此这些输出数据必须做统一的放大处理—这项任务是由CCD传感器中的放大器专门负责，经放大器处理之后，每个像点的电信号强度都获得同样幅度的增大；但由于CCD本身无法将模拟信号直接转换为数字信号，因此还需要一个专门的模数转换芯片进行处理，最终以二进制数字图像矩阵的形式输出给专门的DSP 处理芯片。而对于CMOS传感器，上述工作流程就完全不适用了。CMOS传感器中每一个感光元件都直接整合了放大器和模数转换逻辑，当感光二极管接受光照、产生模拟的电信号之后，电信号首先被该感光元件中的放大器放大，然后直接转换成对应的数字信号。换句话说，在CMOS传感器中，每一个感光元件都可产生最终的数字输出，

工业相机，选择TEO 所得数字信号合并之后被直接送交DSP芯片处理—问题恰恰是发生在这里，CMOS感光元件中的放大器属于模拟器件，无法保证每个像点的放大率都保持严格一致，致使放大后的图像数据无法代表拍摄物体的原貌—体现在最终的输出结果上，就是图像中出现大量的噪声，品质明显低于CCD传感器。

微波感应人体传感器的典型应用电路

微波感应人体传感器的典型应用电路这里介绍的微波感应控制器和市场上常见的简易型微波感应控制器相比较，因为采用专用的微处理集成电路HT7610A，不但检测灵敏度度高，探测范围宽，而且工作非常可靠，误报率极低，能在－25～＋45度的温度范围内稳定工作，最适和在中、高档防盗报警系统中作人体移动检测传感头使用。 1.工作原理微波感应控制器使用直径9厘米的微型环形天线作微波探测，其天线在轴线方向产生一个椭圆形半径为0～5米（可调）空间微波戒备区，当人体活动时其反射的回波和微波感应控制器发出的原微波场（或频率）相干涉而发生变化，这一变化量经HT7610A进行检测、放大、整形、多重比较以及延时处理后由白色导线输出电压控制信号。高可靠微波感应控制器内部由环形天线和微波三极管组成一个工作频率为2.4GHz的微波振荡器，环形天线既做发射天线也可接收由人体移动而反射的回波。内部微波三极管的半导体PN结混频后差拍检出微弱的频移信号（即检测到人体的移动信号),微波专用微处理器HT7610A首先去除幅度太小的干扰信号只将一定强度的探测频移信号转化成宽度不同的等幅脉冲，电路只识别脉冲足够宽的单体信号，如人体、车辆其鉴别电路才被触发，或者两秒内有2～3个窄脉冲，如防范边沿区人走动2～3步，鉴宽电路也被触发，启动延时控制电路工作。如果是较弱的干扰信号，如小体积的动物，远距离的树木晃动、高频通讯信号、远距离的闪电和家用电器开关时产生的干扰予以排除。最后输HT7610A鉴别出真正大物体移动信号时，控制电路被触发，输出2秒左右的高电平，并有LED2同步显示，输出方式为电压方式，有输出时为高电平（8伏以上），没有输出时为低电平。微波专用的微处理器HT7610A的时钟频率为16KH，当初次加电时，系统将闭锁60秒，期间完成微处理器的初始化并建立电场，这时LED闪亮60秒后熄灭，系统自动进入检测状态，当检测到有效信号时，将有2秒信号输出，并由指示灯LED同步点亮。高可靠微波感应人体传感器TX982模块控制器的外形上图所示，侧面蓝色的是灵敏度调整孔，可以使监控距离在1～7米范围内可调，顺时针转动距离变远，逆时针转动距离变近，红色的是LED指示灯用于指示TX982的工作状态，1.2米长的双芯屏蔽线用于连接电源和负载，其中红色线用来接正电源，蓝色线输出，铜网屏蔽层黑线接电源负极，必要时可以用类似电缆加长至50米以内使用。高可靠微波感应控制器电源电压为12～16V的整流变换器供电，静态耗电量在5MA左右。输出形式为电压方式，有输出时为高电平（8V以上），静态时为低电平，使用请参考下图：

微波传感器

传感器综述 1、微波传感器微波传感器是继超声波、激光、红外等传感器之后的一种新型非接触传感器。微波是波长介于红外线和雷达波之间的电磁辐射，频率在1010Hz 和1011Hz 之间，具有电磁波的性质，广泛应用于通信、传感、雷达、导弹制导、遥感、射电等方面[1]。近年来,国外利用微波频段电磁波的特性,研制生产了大量用放非电参量的检测和无损伤探测方面的微波传感器,工作十分引人注目[2]。在很多方面显示出优越性，一般可以概括为以下几方面[3]： 1、测量具有不接触、非破坏性,因而可以进行活体检测,大部分测量不需要取样。 2、快速性、灵敏度高,捕捉信息几乎不需要时间,可以进行在线检测、动态检测和适时处理,进而实现动态自动控制。 3、能够适应恶劣环境下的检测。如 4、高温、高压、有毒、放射性环境以及恶劣 5、天气、人所不能及之处等等。长期以来,传感器的电检测技术基本上局限于低频和光频两个频段并从集总电路参数和电压、电流的观点来研究各种传感器的性能,很少使用它们之间的微波频段并从电磁波的角度来研究传感器。随着这一领域的开拓和发展,不仅为传感器增加了新的分支和新的品种,而且也为微波半导体器件和微波集成电路开辟了新的应用前景[4]。 1.1、微波传感器原理电磁波包括的频谱范围极宽,它们的特性因频率不同而各异。微波是频率很高的电磁波,它的低端频率为300MHz,高端可达300GHz。微波具有一系列特性,用来进行非电参量的无损检测是很合适的[5]。首先,微波具有似光性。例如,微波具有良好的定向辐射性能,在自由空间沿直线传播且速度等于光速,在反射、折射、绕射、散射、干涉时遵循与光同样的物理定律。其次,微波能够穿透大多数非金属材料,包括许多对光波来说是不透明的材料。并且与这些材料的分子相互作用,从内部不均匀处产生反射、散射。第三,微波遇到良导体时几乎全部反射,良导体在

人体微波感应传感器工作原理

人体微波感应传感器工作原理 1。工作原理微波感应控制器使用直径9厘米的微型环形天线作微波探测，其天线在轴线方向产生一个椭圆形半径为0～5米（可调）空间微波戒备区，当人体活动时其反射的回波和微波感应控制器发出的原微波场（或频率）相干涉而发生变化，这一变化量经HT7610A进行检测、放大、整形、多重比较以及延时处理后由白色导线输出电压控制信号。高可靠微波感应控制器内部由环形天线和微波三极管组成一个工作频率为2.4GHz的微波振荡器，环形天线既做发射天线也可接收由人体移动而反射的回波。内部微波三极管的半导体PN结混频后差拍检出微弱的频移信号（即检测到人体的移动信号) ,微波专用微处理器HT7610A首先去除幅度太小的干扰信号只将一定强度的探测频移信号转化成宽度不同的等幅脉冲，电路只识别脉冲足够宽的单体信号，如人体、车辆其鉴别电路才被触发，或者两秒内有2～3个窄脉冲，如防范边沿区人走动2～3步，鉴宽电路也被触发，启动延时控制电路工作。如果是较弱的干扰信号，如小体积的动物，远距离的树木晃动、高频通讯信号、远距离的闪电和家用电器开关时产生的干扰予以排除。最后输HT7610A鉴别出真正大物体移动信号时，控制电路被触发，输出2秒左右的高电平，并有LED2 同步显示，输出方式为电压方式，有输出时为高电平（4伏以上），没有输出时为低电平。微波专用的微处理器HT7610A的时钟频率为16KH，当初次加电时，系统将闭锁60秒，期间完成微处理器的初始化并建立电场，这时LED1点亮60秒后熄灭，系统自动进入检测状态，当检测到有效信号时，将有5秒信号输出，并由指示灯LED2同步显示。控制器的外形上图所示，面板上设置有灵敏度调整孔，可以使监控距离在1～7米范围内可调，顺时针转动距离变远，逆时针转动距离变近， LED1、LED2用于指示TX982的工作状态，1.2米长的双芯屏蔽线用于连接电源和负载，其中红色线用来接正电源，白色线接输出，铜网屏蔽层接电源负极，必要时可以用类似电缆加长至50米以内使用。高可靠微波感应控制器电源电压为12～16V的整流变换器供电，静态耗电量在5MA左右。输出形式为电压方式，有输出时为高电平（4V以上），静态时为低电平，使用请参考下图

常用传感器的工作原理及应用

3.1.1电阻式传感器的工作原理应变：物体在外部压力或拉力作用下发生形变的现象弹性应变：当外力去除后，物体能够完全恢复其尺寸和形状的应变弹性元件：具有弹性应变特性的物体 3.1.3电阻应变式传感器电阻应变式传感器利用电阻应变片将应变转换为电阻值变化的传感器。工作原理：当被测物理量作用于弹性元件上，弹性元件在力、力矩或压力等的作用下发生变形，产生相应的应变或位移，然后传递给与之相连的应变片，引起应变片的电阻值变化，通过测量电路变成电量输出。输出的电量大小反映被测量的大小。结构：应变式传感器由弹性元件上粘贴电阻应变片构成。应用：广泛用于力、力矩、压力、加速度、重量等参数的测量。 1．电阻应变效应 ○

电阻应变片的工作原理是基于应变效应，即导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应发生变化，这种现象称为“应变效应”。 2．电阻应变片的结构基片 b l 电阻丝式敏感栅金属电阻应变片的结构 4．电阻应变式传感器的应用（1）应变式力传感器被测物理量：荷重或力一

二主要用途：作为各种电子称与材料试验机的测力元件、发动机的推力测试、水坝坝体承载状况监测等。力传感器的弹性元件：柱式、筒式、环式、悬臂式等（2）应变式压力传感器主要用来测量流动介质的动态或静态压力应变片压力传感器大多采用膜片式或筒式弹性元件。（3）应变式容器内液体重量传感器感压膜感受上面液体的压力。（4）应变式加速度传感器用于物体加速度的测量。依据：a =F/m 。 3.2电容式传感器 3.2.1电容式传感器的工作原理由绝缘介质分开的两个平行金属板组成的平板电容器，如果不考虑边缘效应，其电容量为当被测参数变化使得S 、d 或ε发生变化时，电容量C 也随之变化。 d S C ε=

CMOS图像传感器的基本原理及设计考虑.

CMOS图像传感器的基本原理及设计考虑摘要：介绍CMOS图像传感器的基本原理、潜在优点、设计方法以及设计考虑。关键词：互补型金属－氧化物－半导体图像传感器；无源像素传感器；有源像素传感器 1引言 20世纪70年代，CCD图像传感器和CMOS图像传感器同时起步。CCD图像传感器由于灵敏度高、噪声低，逐步成为图像传感器的主流。但由于工艺上的原因，敏感元件和信号处理电路不能集成在同一芯片上，造成由CCD图像传感器组装的摄像机体积大、功耗大。CMOS图像传感器以其体积小、功耗低在图像传感器市场上独树一帜。但最初市场上的CMOS图像传感器，一直没有摆脱光照灵敏度低和图像分辨率低的缺点，图像质量还无法与CCD图像传感器相比。如果把CMOS图像传感器的光照灵敏度再提高5倍～10倍，把噪声进一步降低，CMOS 图像传感器的图像质量就可以达到或略微超过CCD图像传感器的水平，同时能保持体积小、重量轻、功耗低、集成度高、价位低等优点，如此，CMOS图像传感器取代CCD图像传感器就会成为事实。由于CMOS图像传感器的应用，新一代图像系统的开发研制得到了极大的发展，并且随着经济规模的形成，其生产成本也得到降低。现在，CMOS图像传感器的画面质量也能与CCD图像传感器相媲美，这主要归功于图像传感器芯片设计的改进，以及亚微米和深亚微米级设计增加了像素内部的新功能。实际上，更确切地说，CMOS图像传感器应当是一个图像系统。一个典型的CMOS图像传感器通常包含：一个图像传感器核心（是将离散信号电平多路传输到一个单一的输出，这与CCD图像传感器很相似），所有的时序逻辑、单一时钟及芯片内的可编程功能，比如增益调节、积分时间、窗口和模数转换器。事实上，当一位设计者购买了CMOS图像传感器后，他得到的是一个包括图像阵列逻辑寄存器、存储器、定时脉冲发生器和转换器在内的全部系统。与传统的CCD图像系统相比，把整个图像系统集成在一块芯片上不仅降低了功耗，而且具有重量较轻，占用空间减少以及总体价格更低的优点。 2基本原理从某一方面来说，CMOS图像传感器在每个像素位置内都有一个放大器，这就使其

PROTOS—M5微波测量传感器原理分析

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/8e3035357.html, PROTOS—M5微波测量传感器原理分析作者：林星星来源：《中国新技术新产品》2014年第02期摘要：为深入了解PROTOS-M5重量控制系统的原理，通过对其微波测量传感器的原理进行分析，分别从硬件结构、电气原理、数据处理以及校准进行原理性阐述。关键词：微波测量传感器；MIDAS；PROTOS-M5；重量控制中图分类号：TN95 文献标识码：A 1 硬件结构微波测量传感器由微波模块、MTC-2计算机卡和电压处理卡构成，与其他测量传感器单元组合安装在机器上。微波测量传感器的信号通过CAN总线传递到传感器服务器，再通过PROFIBUS总线传递给PROSOT-M5控制系统的PC（PLC）中。 2 电气原理在测量传感器内由高频发生器发射6GHz，功率为100mW左右的微波信号，根据烟条段烟丝密度的不同，由检测电路测得的微波接收信号也随之变化，经模数转换并进行转换计算后得到烟条段的密度传送给重量控制系统进行处理。微波测量传感器在测量管无烟条和其他杂物时可获得一固有频率曲线，当机器开始运行生产时，可获得实测频率曲线，烟条中的烟丝越少，频率曲线约接近固有频率曲线。微波测量传感器在前后道烟条上测量烟丝密度，并把测量的值发送到PLC控制系统进行处理，从而得知烟条段实际重量是否与预设的额定重量相符合，当烟条段实际重量与预设的额定重量不相符合时，通过AMK伺服控制系统驱动电机向上或向下调整吸丝带的位置使得实际重量尽量接近额定重量。 3 数据处理 3.1 信号基准微波测量传感器在处理传感器信号时以PROTOS-M5的时钟脉冲作为信号基准。时钟脉冲是PROTOS-M5的伺服驱动系统产生与烟支有关的测量所需的时钟脉冲CCP（即切割脉冲）。CCP与切刀刀架的烟支切割同步，每两个CCP之间有1000个INC脉冲。 3.2 信号采集

微波传感器的原理及应用

微波传感器的原理及应用【摘要】微波传感器是利用微波的传输性能好、易反射、被吸收功率易测量等特点，用专门的微波振荡器来产生微波，特定的天线收发微波，在实际生产生活中用来测量被测物的距离、厚度、传输媒介性质等许多应用。【关键词】微波传感器反射式遮断式一、微波的基础知识 1、微波的性质与特点微波是波长为1～1000mm的电磁波，它既具有电磁波的性质，又不同于普通无线电波和光波。微波相对于波长较长的电磁波具有下列特点：1．定向辐射装置容易制造；2．遇到工作障碍物易于反射；3．绕射能力较差；4．传输性能良好，传输过程中受烟、火馅、灰尘、强光等的影响很小；5．介质对微波的吸收与介质的介电常数成比例，水对微波的吸收能力最强。正是这些特点构成了微波检测的基础。2、微波振荡器与微波天线微波振荡器是产生微波的装置。由于微波很短，频率很高(300MHz～300GHz)，振荡回路具有非常微小酌电感与电容，故不能用普通的电子管与晶体管构成微波振荡器。构成微波振荡器的器件有调速管、磁控管或某些固体元件。小型微波振荡器也可采用体效应管。由微波振荡器产生的振荡信号需要用波导管(波长在1000cm以上可用同轴线)传输，并通过天线发射出去。为了使发射的微波具有尖锐的方向性，天线具有特殊的结构。常用的天线如图1所示，有喇叭

形天线、抛物面天线、介质天线与隙缝天线等。喇叭形天线结构简单，制造方便，可看作波导管的延续。喇叭形天线在波导管与敞开的空间之间起匹配作用以获得最大的能量输出。抛物面天线犹如凹面镜产生平行光，这样位微波发射的方向性得到改善。图1 常用微波天线 (a) 扇形喇叭天线(b) 圆锥形喇叭天线 (c) 旋转抛物面天线(d) 抛物柱面天线二、微波传感器由发射天线发出的微波，遇到被测物时将被吸收或反射，使功率发生变化。若利用接收天线，接收通过被测物或由被测物反射回来的

微波传感器模块HB100

微波板应用一、自动门启动二、车、房入侵报警三、碰撞预告四、交通、道路监控

微波探测传感器简介微波探测传感器应用Doppler Radar原理，发射一个低功率微波并接受物体反射过来的能量。一旦物体的运动被其探测到。发射频率就被反射回的微波频率所替代，替代的微波与发射的微波混合在一起，结果一个低频率的电压从传感器输出。原理图如下：微波探测传感器的特性：１、非接触式。２、周围环境：不受热、嗓音、湿度、气流、尘埃等影响，适合恶劣环境。３、抗干扰。４、安全。５、宽范围。探测范围15-20米。更宽的范围亦可能。

微波运动传感器特性: 如下参数是在5VDC，CW 工作状态，12KΩ负载，+25℃下测定。参数备注最小值典型值最大值单位频率 1 10．520 10．525 10．530 GHz 辐射功率 1 12 15 20 dBm Spurious Emission 1 25 μV/m @ 3m Settling Time 3 6 μSec Received Signal 2 100 250 μVp-p Strength Noise 3 5 μVrms Supply V oltage 4.75 5.00 5.25 VDC Current 30 40 mA Consumption 4 2 3 KHz Pulse Repetition Frequency Pulse Width 4 10 μSec Operating Temp -15 55 ℃ Note1: The radiated emissions is designed to meet FCC rules. Note2:The Received Signal Strength(RSS) is measured at the total 2 Ways path loss of 93dB. Note3: The noise voltages are measured from 10Hz to 100Hz at the Output port, inside an Anechoic chamber. Note4: Pulse operation 特点及应用：低功耗//；CW 或Pulse 工作；长探测范围；用于：微波红外运动探测；自动门；灯的控制；速度测试。

CMOS图像传感器的工作原理及研究

CMOS图像传感器的工作原理及研究摘要：介绍了CMOS图像传感器的工作原理，比较了CCD图像传感器与CMOS图像传感器的优缺点，指出了CMOS图像传感器的技术问题和解决途径，综述了CMOS图像传感器的现状和发展趋势。 1 引言自从上世纪60年代末期，美国贝尔实验室提出固态成像器件概念后，固体图像传感器便得到了迅速发展，成为传感技术中的一个重要分支，它是PC机多媒体不可缺少的外设，也是监控中的核心器件。互补金属氧化物半导体（CMOS）图像传感器与电荷耦合器件（CCD）图像传感器的研究几乎是同时起步，但由于受当时工艺水平的限制，CMOS图像传感器图像质量差、分辨率低、噪声降不下来和光照灵敏度不够，因而没有得到重视和发展。而CCD 器件因为有光照灵敏度高、噪音低、像素少等优点一直主宰着图像传感器市场。由于集成电路设计技术和工艺水平的提高，CMOS图像传感器过去存在的缺点，现在都可以找到办法克服，而且它固有的优点更是CCD器件所无法比拟的，因而它再次成为研究的热点。 70年代初CMOS传感器在NASA的Jet Pro pul sion Laboratory(JPL)制造成功，80年代末，英国爱丁堡大学成功试制出了世界第一块单片CMOS型图像传感器件，1995年像元数为（128×128）的高性能CMOS有源像素图像传感器由喷气推进实验室首先研制成功[1]，1997年英国爱丁堡VLSI Ver sion公司首次实现了CMOS图像传感器的商品化，就在这一年，实用CMOS技术的特征尺寸已达到0.35mm，东芝研制成功了光敏二极管型APS，其像元尺寸为5.6mm×5.6mm，具有彩色滤色膜和微透镜阵列，2000年日本东芝公司和美国斯坦福大学采用0.35mm技术开发的CMOS-APS已成为开发超微型CMOS摄像机的主流产品。 2 技术原理 CCD型和CMOS型固态图像传感器在光检测方面都利用了硅的光电效应原理，不同点在于像素光生电荷的读出方式。CMOS图像传感器芯片的结构 [2]如图1所示。典型的CMOS像素阵列[3]，是一个二维可编址传感器阵列。传感器的每一列与一个位线相连，行允许线允许所选择的行内每一个敏感单元输出信号送入它所对应的位线上（图2），位线末端是多路选择器，按照各列独立的列编址进行选择。根据像素的不同结构[4]，CMOS图像传感器可以分为无源像素被动式传感器（PPS）和有源像素主动式传感器（APS）。根据光生电荷的不同产生方式APS又分为光敏二极管型、光栅型和对数响应型，现在又提出了DPS(digital pixel sensor)概念。

微波雷达感应模块原理调试

雷达感应开关原理调试微波碍应宙达开关馬应桓原理图 1. 主要功能与原理：如上图所示，上图是雷达感应开关模块的感应板的电路原理图，由集电极外 PCB 两层铜箔间的电容、三极管内阻、寄生电容等构成 RC 震荡电路，该震荡电路震荡产生高频信号，经过三极管放大，再经过围绕 PCB 三边的天线发射出去。发射的 2.4-3.2GHZ 的微波信号如果遇到移动物体，则反射波相对发射波就会有相位变化，回型天线接收到反射信号，反射波与发射信号的相位移频就会以3- 20MHZ 左右的低频输出（P4）,该信号再由后级运放放大，驱动继电器，从而由继电器控制灯光。另外，中间也可以加上光敏二极管检测昼夜光线，作为夜间条件下控制输出的前提条件。 2. 发射频率：RC 振荡电路的频率f=1/2 n RC 公式中的R 是原理图中三极管的输入阻抗， C 是PCB 上三极管集电极基极引线正反面铜箔之间的电容以及三极管寄生电容组成的总电容。该电容量公式为 C=e S/d ，式中&为介质（在这里就是指的 PCB 板材的介电常数），S 为PCB 极板面积，d 为极板间距也就是PCB 厚度。 3. 接收：通过回型天线接收反射回来的雷达波，如果发射与接收波之间有相位移频，则输出低频信号P4。 4. 发射避开公共频段又不能过高：因为 3G 和4G 手机信号和 WIFI 信号的频率范围在 1.8-2.4GHZ , 模块的工作频率尽可能避开这个频段，避免相互干扰。一般的发射频率 2.5GHz 左右最佳，频率过高，原理简介: 5 - i ：：： lOOPF. GND 去耦銭路板夭线回羽天线背面不敷聂铜融 SING OUT 御片左典iriQR —1 R5 4.7-10K C8 W0 啊25V

传感器原理及应用习题答案(完整版)

2-4、现有栅长为3mm 和5mm 两种丝式应变计，其横向效应系数分别为5%和3%，欲用来测量泊松比μ=的铝合金构件在单向应力状态下的应力分布(其应力分布梯度较大)。试问：应选用哪一种应变计为什么答：应选用栅长为5mm 的应变计。由公式ρρ εμd R dR x + +=)21(和[]x m x K C R dR εεμμ=-++=)21()21(知应力大小是通过测量应变片电阻的变化率来实现的。电阻的变化率主要由受力后金属丝几何尺寸变化所致部分（相对较大）加上电阻率随应变而变的部分（相对较小）。一般金属μ≈，因此(1+2μ)≈；后部分为电阻率随应变而变的部分。以康铜为例，C ≈1，C(1-2μ)≈，所以此时K0=Km ≈。显然，金属丝材的应变电阻效应以结构尺寸变化为主。从结构尺寸看，栅长为5mm 的丝式应变计比栅长为3mm 的应变计在相同力的作用下，引起的电阻变化大。 2-5、现选用丝栅长10mm 的应变计检测弹性模量E=2×1011N/m 2、密度ρ=cm 3的钢构件承受谐振力作用下的应变，要求测量精度不低于%。试确定构件的最大应变频率限。答：机械应变波是以相同于声波的形式和速度在材料中传播的。当它依次通过一定厚度的基底、胶层(两者都很薄，可忽略不计)和栅长l 而为应变计所响应时，就会有时间的迟后。应变计的这种响应迟后对动态(高频)应变测量，尤会产生误差。由][]e l v f e l l 66max max ππλ<= <或式中v 为声波在钢构件中传播的速度；又知道声波在该钢构件中的传播速度为： kg m m N E 336211108.710/102--????= = ρ ν; s m kg s m Kg /10585.18.7/8.91024228?=???=；可算得kHz m s m e l v f 112%5.061010/10585.1||63 4max =???= = -π 。 2-6、为什么常用等强度悬臂梁作为应变式传感器的力敏元件现用一等强度梁：有效长l =150mm ，固支处宽b=18mm ，厚h=5mm ，弹性模量E=2×105N/mm 2，贴上4片等阻值、K=2的电阻应变计，并接入四等臂差动电桥构成称重传感器。试问： 1)悬臂梁上如何布片又如何接桥为什么 2)当输入电压为3V ，有输出电压为2mV 时的称重量为多少答：当力F 作用在弹性臂梁自由端时，悬臂梁产生变形，在梁的上、下表面对称位置上应变大小相当，极性相反，若分别粘贴应变片R 1 、 R 4 和R 2 、R 3 ，并接成差动电桥，则电桥输出电压U o 与力F 成正比。等强度悬臂梁的应变E h b Fl x 206= ε不随应变片粘贴位置变化。 1）、悬臂梁上布片如图2-20a 所示。接桥方式如图2-20b 所示。这样当梁上受力时，R1、R4受拉伸力作用，阻值增大，R2、R3受压，阻值减小，使差动输出电压成倍变化。可提高灵敏度。 2）、当输入电压为3V ，有输出电压为2mV 时的称重量为：计算如下：由公式： o i i x i o U KlU E bh F E h b Fl K U K U U 66220=?==ε代入各参数算F =； 1牛顿=千克力；所以，F=。此处注意：F=m*g ；即力=质量*重力加速度；1N=1Kg*s 2.力的单位是牛顿（N ）和质量的单位是Kg ；所以称得的重量应该是。 ; 2-7、何谓压阻效应扩散硅压阻式传感器与贴片型电阻应变式传感器相比有什么优点，有什么缺点如何克服答：“压阻效应”是指半导体材料（锗和硅）的电阻率随作用应力的变化而变化的现象。优点是尺寸、横向效应、机械滞后都很小，灵敏系数极大，因而输出也大，可以不需放大器直接与记录仪器连接，使得测量系统简化。缺点是电阻值和灵敏系数随温度稳定性差，测量较大应变时非线性严重；灵敏系数随受拉或压而变，且分散度大，一般在(3-5)%之间，因而使得测量结果有(±3-5)%的误差。压阻式传感器广泛采用全等臂差动桥路来提高输出灵敏度，又部分地消除阻值随温度而变化的影响。 2-8 、一应变片的电阻R=120Ω，k=，用作应变片为800μm/m 的传感元件。

CMOS图像传感器的基本原理及设计

CMOS图像传感器的基本原理及设计考虑 1、引言 20世纪70年代，CCD图像传感器和CMOS图像传感器同时起步。CCD图像传感器由于灵敏度高、噪声低，逐步成为图像传感器的主流。但由于工艺上的原因，敏感元件和信号处理电路不能集成在同一芯片上，造成由CCD图像传感器组装的摄像机体积大、功耗大。CMOS图像传感器以其体积小、功耗低在图像传感器市场上独树一帜。但最初市场上的CMOS图像传感器，一直没有摆脱光照灵敏度低和图像分辨率低的缺点，图像质量还无法与CCD图像传感器相比。如果把CMOS图像传感器的光照灵敏度再提高5倍～10倍，把噪声进一步降低，CMOS图像传感器的图像质量就可以达到或略微超过C CD图像传感器的水平，同时能保持体积小、重量轻、功耗低、集成度高、价位低等优点，如此，CMOS图像传感器取代CCD图像传感器就会成为事实。由于CMOS图像传感器的应用，新一代图像系统的开发研制得到了极大的发展，并且随着经济规模的形成，其生产成本也得到降低。现在，CMOS图像传感器的画面质量也能与CCD图像传感器相媲美，这

主要归功于图像传感器芯片设计的改进，以及亚微米和深亚微米级设计增加了像素内部的新功能。实际上，更确切地说，CMOS图像传感器应当是一个图像系统。一个典型的CMOS图像传感器通常包含：一个图像传感器核心（是将离散信号电平多路传输到一个单一的输出，这与CCD图像传感器很相似），所有的时序逻辑、单一时钟及芯片内的可编程功能，比如增益调节、积分时间、窗口和模数转换器。事实上，当一位设计者购买了CM OS图像传感器后，他得到的是一个包括图像阵列逻辑寄存器、存储器、定时脉冲发生器和转换器在内的全部系统。与传统的CCD图像系统相比，把整个图像系统集成在一块芯片上不仅降低了功耗，而且具有重量较轻，占用空间减少以及总体价格更低的优点。 2、基本原理从某一方面来说，CMOS图像传感器在每个像素位置内都有一个放大器，这就使其能在很低的带宽情况下把离散的电荷信号包转换成电压输出，而且也仅需要在帧速率下进行重置。CMOS图像传感器的优点之一就是它具有低的带宽，并增加了信噪比。由于制造工艺的限制，早先的CMOS图像传感器无法将放大器放在像素位置以内。这种被称为PPS的技术，噪声性能很不理想，而且还引来对CMOS图像传感器的种种干扰。

传感器原理及应用

《传感器原理及应用》讨论课报告书电感式传感器的基本原理及典型应用学院：机械工程学院班级：13-1机械电子工程（卓越）组员：李响夏中岩张轩赫贡献率：李响资料查询，整理40% 夏中岩资料整理，编辑30% 张轩赫PPT设计编写30% 指导教师：边辉完成日期：2016.05

目录摘要............................................................................................................................... - 2 - 1 物料分拣系统简述................................................................................................... - 3 - 2 物料分拣系统中的传感器....................................................................................... - 3 - 2.1 电机起停控制传感器.................................................................................... - 3 - 2.1.1 漫反射光电接近开关......................................................................... - 3 - 2.1.2 电容式接近开关................................................................................. - 4 - 2.1.3 霍尔接近开关..................................................................................... - 4 - 2.1.4 电感式接近开关................................................................................. - 4 - 2.1.5传感器应用比较.................................................................................. - 4 - 2.2 物料计数用传感器........................................................................................ - 5 - 2.2.1 对射型红外光电开关......................................................................... - 5 - 2.2.2 电涡流式传感器................................................................................. - 5 - 2.2.3 霍尔传感器......................................................................................... - 6 - 2.3 测速及定位传感器........................................................................................ - 6 - 2.3.1 光电耦合器，码盘............................................................................. - 7 - 2.3.2 增量编码器......................................................................................... - 7 - 2.3.3 传感器功能对比................................................................................. - 7 - 2.4 物料分类传感器............................................................................................ - 7 - 2.4.1色标传感器.......................................................................................... - 8 - 2.5 固态继电器.................................................................................................... - 8 - 3 传感器前景展望....................................................................................................... - 9 - 3.1 传感器在科技发展中的重要性.................................................................... - 9 - 3.2 先进传感器的发展趋势................................................................................ - 9 - 4 反思与收获............................................................................................................... - 9 -参考文献..................................................................................................................... - 10 -

12微波传感器习题及解答

一、单项选择题 1、下列关于微波传感器的说法中错误的是（） A.可用普通电子管与晶体管构成微波振荡器 B.天线具有特殊结构使发射的微波具有尖锐的方向性 C.用电流—电压特性呈非线性的电子元件做探测微波的敏感探头 D.可分为反射式和遮断式两类 2、下列关于微波传感器的说法中正确的是（） A.不能用普通电子管与晶体管构成微波振荡器 B.不能用特殊结构的天线发射微波 C.用电流——电压特性呈线性的电子元件做探测微波的敏感探头 D.分为反射式、遮断式和绕射式三类 3、微波传感器测量物体含水量主要利用下述微波的哪一个特点（） A. 微波波长很短，频率很高 B. 水对微波的反射作用很强 C. 微波的传输特性很好 D. 水对微波的吸收作用很强二、多项选择题 1、以下属于非接触式传感器的有：（） A.微波传感器 B.红外传感器 C.超声波传感器 D.光线传感器三、填空题 1、介于红外线与无线电波之间的电磁波是。 2、微波是介于红外线与无线电波之间的一种，其波长范围为。 3、根据波长特征，微波可以细分为、和三个波段。四、简答题 1、微波的特点是什么？ 2、试分析反射式和遮断式微波传感器的工作原理。 3、微波传感器定义及分类。

一、单项选择题 1、A 2、A 3、D 二、多项选择题 1、ABCD 三、填空题 1、微波 2、电磁波；1m～1mm 3、分米波；厘米波；毫米波四、简答题 1、答：微波特点：需要定向辐射装置；遇到障碍物容易反射；绕射能力差；传输特性好，传输过程中受烟雾、灰尘等的影响较小；介质对微波的吸收大小与介质介电常数成正比，如水对微波的吸收作用最强。 2、答：反射式微波传感器反射式微波传感器是通过检测被测物反射回来的微波功率或经过的时间间隔来测量被测量的。通常它可以测量物体的位置、位移、厚度等参数。遮断式微波传感器遮断式微波传感器是通过检测接收天线收到的微波功率大小来判断发射天线与接收天线之间有无被测物体或被测物体的厚度、含水量等参数的。 3、答：微波传感器是利用微波特性来检测某些物理量的器件或装置。由发射天线发出微波，此波遇到被测物体时将被吸收或反射，使微波功率放生变化，通过接收天线将接收到的微波信号转换成低频电信号，再经过后续的信号调理电路处理等环节，即可显示出被测量。按照微波传感器的工作原理，可将其分为反射式和遮断式两种。反射式微波传感器是通过检测被测物反射回来的微波功率或经过的时间间隔来测量被测量的。通常它可以测量物体的位置、位移等参数。遮断式传感器利用了微波绕射能力差能被介质吸收的特性。

CMOS图像传感器的工作原理

CMOS图像传感器的工作原理 1引言图像传感器是将光信号转换为电信号的装置，在数字电视、可视通信市场中有着广泛的应用。60年代末期，美国贝尔实脸室发现电荷通过半导体势阱发生转移的现象，提出了固态成像这一新概念和一维CCD(Charge-Coupled Device 电荷耦合器件)模型器件。到90年代初，CCD技术已比较成热，得到非常广泛的应用。但是随着CCD应用范围的扩大，其缺点逐渐暴露出来。首先，CCD技术芯片技术工艺复杂，不能与标准工艺兼容。其次，CCD技术芯片需要的电压功耗大，因此CCD技术芯片价格昂贵且使用不便。目前，最引人注目，最有发展潜力的是采用标准的CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor 互补金属氧化物场效应管)技术来生产图像传感器，即CMOS图像传感器。CMOS图像传感器芯片采用了CMOS工艺，可将图像采集单元和信号处理单元集成到同一块芯片上。由于具有上述特点，它适合大规模批量生产，适用于要求小尺寸、低价格、摄像质量无过高要求的应用，如保安用小型、微型相机、手机、计算机网络视频会议系统、无线手持式视频会议系统、条形码扫描器、传真机、玩具、生物显微计数、某些车用摄像系统等大量商用领域。20世纪80年代，英国爱丁堡大学成功地制造出了世界上第一块单片CMOS图像传感器件。目前，CMOS图像传感器正在得到广泛的应用，具有很强地市场竞争力和广阔地发展前景。 2 CMOS图像传感器基本工作原理

右图为CMOS图像传感器的功能框图。首先，外界光照射像素阵列，发生光电效应，在像素单元内产生相应的电荷。行选择逻辑单元根据需要，选通相应的行像素单元。行像素单元内的图像信号通过各自所在列的信号总线传输到对应的模拟信号处理单元以及A/D转换器，转换成数字图像信号输出。其中的行选择逻辑单元可以对像素阵列逐行扫描也可隔行扫描。行选择逻辑单元与列选择逻辑单元配合使用可以实现图像的窗口提取功能。模拟信号处理单元的主要功能是对信号进行放大处理，并且提高信噪比。另外，为了获得质量合格的实用摄像头，芯片中必须包含各种控制电路，如曝光时间控制、自动增益控制等。为了使芯片中各部分电路按规定的节拍动作，必须使用多个时序控制信号。为了便于摄像头的应用，还要求该芯片能输出一些时序信号，如同步信号、行起始信号、场起始信号等。 3象素阵列工作原理图像传感器一个直观的性能指标就是对图像的复现的能力。而象素阵列就是直接关系到这一指标的关键的功能模块。按照像素阵列单元结构的不同,可以将

传感器原理及应用期末复习

信息技术包括计算机技术、通信技术和传感器技术，是现代信息产业的三大支柱。 1．什么是传感器？广义：传感器是一种能把特定的信息按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。狭义：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。国家标准：定义：能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。 2．传感器由哪几个部分组成？分别起到什么作用？传感器一般由敏感元件、转换原件和基本电路组成。敏感元件感受被测量，转换原件将其响应的被测量转换成电参量，基本电路把电参量接入电路转换成电量。传感器的核心部分是转换原件，转换原件决定传感器的工作原理。 3．传感器的总体发展趋势是什么？传感器的应用情况。传感器正从传统的分立式朝着集成化、数字化、多功能化，微型化、智能化、网络化和光机电一体化的方向发展，具有高精度、高性能、高灵敏度、高可靠性、高稳定性、长寿命、高信噪比、宽量程和无维护等特点。未来还会有更新的材料，如纳米材料，更有利于传感器的小型化。发展趋势主要体现在这几个方面：发展、利用新效应；开发新材料；提高传感器性能和检测范围；微型化与微功耗；集成化与多

功能化；传感器的智能化；传感器的数字化和网络化。4．了解传感器的分类方法。所学的传感器分别属于哪一类？按传感器检测的范畴分类：物理量传感器、化学量传感器、生物量传感器按传感器的输出信号分类：模拟传感器、数字传感器按传感器的结构分类：结构型传感器、物性型传感器、复合型传感器按传感器的功能分类：单功能传感器、多功能传感器、智能传感器．按传感器的转换原理分类：机—电传感器、光—电传感器、热—电电传感器、磁—电传感器电化学传感器按传感器的能源分类：有源传感器、无源传感器国标制定的传感器分类体系表将传感器分为：物理量、化学量、生物类传感器含12个小类：力学量、热学量、光学量、磁学量、电学量、声学量、射线、气体、离子、温度传感器以及生化量、生理量传感器。 1．传感器的性能参数反映了传感器的输入输出关系 2．传感器的静态特性是什么？由哪些性能指标描述？主要性能参数的意义是什么 1线性度：传感器的输入-输出校准曲线与理论拟合直线之间