气体传感器的温度调制技术研究进展
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几种气体传感器的研究进展
一、前言 1964 年，由Wickens 和Hatman 利用气体在电极上的氧化还原反应研制出了第一个气敏传感器，1982年英国Warwick 大学的Persaud 等提出了利用气敏传感器模拟动物嗅觉系统的结构，自此后气体传感器飞速发展，应用于各种场合，比如气体泄漏检测，环境检测等。现在各国研究主要针对的是有毒性气体和可燃烧性气体，研究的主要方向是如何提高传感器的敏感度和工作性能、恶劣环境中的工作时间以及降低成本和智能化等。 下面简单介绍各种常用的气体传感器的工作原理和一些常用气体传感器的最新的研究进展。 二、气体传感器的分类和工作原理 气体传感器主要有半导体传感器（电阻型和非电阻型）、绝缘体传感器（接触燃烧式和电容式）、电化学式（恒电位电解式、伽伐尼电池式），还有红外吸收型、石英振荡型、光纤型、热传导型、声表面波型、气体色谱法等。 电阻式半导体气敏元件是根据半导体接触到气体时其阻值的改变来检测气体的浓度；非电阻式半导体气敏元件则是根据气体的吸附和反应使其某些特性发生变化对气体进行直接或间 接的检测。 接触燃烧式气体传感器是基于强催化剂使气体在其表面燃烧时产生热量，使传感器温度上升，这种温度变化可使贵金属电极电导随之变化的原理而设计的。另外与半导体传感器不同的是，它几乎不受周围环境湿度的影响。电容式气体传感器则是根据敏感材料吸附气体后其介电常数发生改变导致电容变化的原理而设计。 电化学式气体传感器，主要利用两个电极之间的化学电位差，一个在气体中测量气体浓度，另一个是固定的参比电极。电化学式传感器采用恒电位电解方式和伽伐尼电池方式工作。有液体电解质和固体电解质，而液体电解质又分为电位型和电流型。电位型是利用电极电势和气体浓度之间的关系进行测量；电流型采用极限电流原理，利用气体通过薄层透气膜或毛细孔扩散作为限流措施，获得稳定的传质条件，产生正比于气体浓度或分压的极限扩散电流。 红外吸收型传感器，当红外光通过待测气体时，这些气体分子对特定波长的红外光有吸收，其吸收关系服从朗伯—比尔（Lambert－Beer）吸收定律，通过光强的变化测出气体的浓度：
传感器温度补偿
传感器温度补偿算法分析 从数学上来看，压力传感器的输出u（正比于传感器的数字量/AD码）可当作相关的环境温度T和被测压力P的二元函数 轴 Y X 轴 Y被测压力X 压力传感器采集的数字量/ad码 前言： 首先我们对传感器线性化之后，进行温度补偿，如图我们在T0温度下对传感器进行了线性化。再进行一个温度点，两个压力点的标定，当标定压力为P1，此时处于A状态点，然后升温至T1，达到状态点B(X B,Y B,T1)，由X B 和T0温度下线性化关系求得标定前的压力值为Y C，得到虚拟点C(X C,Y C,T0),至此完成一个压力点的标定。然后更改标定压力为P2，到达状态点D(X D,Y D,T1)，可求虚拟点E(X E,Y E,T0)。至此标定工作完成。 T0时刻为传感器标定曲线，是一条基准曲线，其他温度时的曲线存在但是不知道形式，但是其上的标定点是已知的，当处于BCED区域内任意点F(X F,Y F,T)状态点时，T为温度传感器AD码，X F为压力传感器AD码，Y F为此 时的被测压力，如果不补偿此时显示压力为Y H（也就是一个基准值），我们需要求得Y F和Y H之间的增量，因为Y G到Y H温度变化了T0-T1，作比值即得每温度变化了多少压力（变化率），而H到F变化T-T0，所以Y F和Y H之间 的增量为(Y G-Y H)/(T1–T0)*(T-T0)。但是G点未知，我们需要通过已知点D点B去得到G的逼近点M，同理得H的逼近点N，
正文： 设y=f（x，T）函数图像如图 轴 Y X 轴 分析一个温度点，两个压力点的标定。Y为被测压力X为压力传感器AD码。 处于T0温度时，对传感器进行线性化（找到被测压力和传感器AD码的曲线）选择标定值PI，也就是在图中A点，然后升温至T1，根据此时传感器值X B和T0时刻的线性化关系求出Y C（也就是温度补偿前压力值），得到B(X B,Y B,T1) C(X C,Y C,T0)。 更换择标定值P2温度仍为T1则处于D状态点，根据此时传感器值X D和T0温度下的线性化关系求出Y E（也就是温度补偿前压力值），得到D(X D,Y D,T1) E(X E,Y E,T0)，标定过程完成。 补偿后，当温度改变压力改变，至F状态点，我们想根据该点的传感器的AD 码求出此时的被测压力， 先保持T不变，沿DB,EC对x进行插值，分别求得H的逼近点N，G的逼近点M， Y M=Y D+(Y B-Y D)/(X B-X D)*(X M-X D) Y N=Y E+(Y C-Y E)/(X C-X E)*(X N-X E) 保持X不变沿NM对T进行插值 Y F=Y N+(Y M-Y N)/(T1–T0)*(T-T0) …………………………………………………….. （※）解释对T插值的实际意义:如果未补偿则为YH，(YM-YN)/(T1–T0)为此传感器值
DS18B20温度传感器工作原理及其应用电路图
DS18B20温度传感器工作原理及其应用电路图 时间：2012-02-16 14:16:04 来源：赛微电子网作者： 前言 温度与工农业生产密切相关，对温度的测量和控制是提高生产效率、保证产品质量以及保障生产安全和节约能源的保障。随着工业的不断发展，由于温度测量的普遍性，温度传感器的市场份额大大增加，居传感器首位。数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。现在，新一代的DS18B20温度传感器体积更小、更经济、更灵活。DS18B20温度传感器测量温度范围为-55℃～+125℃。在-10℃～+85℃范围内，精度为±0.5℃。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。基于DS18B20温度传感器的重要性，小编整理出DS18B20温度传感器工作原理及其应用电路图供大家参考。 一、DS18B20温度传感器工作原理（热电阻工作原理） DS18B20温度传感器工作原理框图如图所示： DS18B20温度传感器工作原理框图 图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。 二、DS18B20温度传感器的应用电路 1.DS18B20温度传感器寄生电源供电方式电路图 寄生电源方式特点： (1)进行远距离测温时，无须本地电源。 (2)可以在没有常规电源的条件下读取ROM。 (3)电路更加简洁，仅用一根I/O口实现测温。 (4)只适应于单一温度传感器测温情况下使用，不适于采用电池供电系统中。
气体传感器研究现状
气体传感器研究现状： 1．气相色谱仪 该类仪器可以检N,4co、CO：场等多种气体。测量范围大而且精度很高，但成本较高，目前国内一台这样的仪器要8—9万元。这种仪器的缺点是：体积较大，无法方便携带：工作环境要求很高，无法进行野外探测；测量时要先对气体取样，无法实时探测；功率很大一般达Nzsoow要与计算机相连。这种仪器目前主要应用在实验室内。 2.载体催化原理的甲烷检测仪 载体催化型甲烷检测原理：甲烷和氧气在载体催化元件表面反应，放出反 应热，使元件温度上升，元件的温度增量将会引起元件的电阻增加，通过测量电阻增量就可以测定甲烷浓度。载体催化原理是目前实际应用中性能较为有效和可靠的一种探测可然性气体浓度的一种方法。 20世纪80年代初，世界各产煤国均先后完成了传统光干涉向载体催化型 的过渡。该类仪器以其信号输出易处理、灵敏度高、响应时间短、受湿度和温度影响较小、结构坚固、便于使用、价格低廉等一系列优点成为目前国内外瓦斯检测的主要仪器，这种原理的检测仪，也是当前国内外测量低浓度甲烷使用最普遍最成功的一种。 该类仪器的缺点：测量范围小、易受到高浓度瓦斯和硫化物的中毒以及存 在零点漂移和灵敏度问题。 3.热导原理的甲烷检测仪 热导原理的甲烷检测仪器：通过利用所测气体与空气的热导率差异，得到 与被测气体甲烷浓度相关的电信号，就可以确定甲烷浓度。热导式气体检测仪是将待测气体送入气室，气室中有热敏元件：如铂丝或钨丝，对热敏元件加热到一定温度，当待测气体的导热系数较高时，热量更容易从热敏元件上散发，使其阻值减小，通过惠更斯电桥测量这一阻值变化可得到被测气体的浓度值。 这种检测原理的优点：是热敏元件工作温度低(低于200度)，工作电压不高，所以极易制成矿用本质安全型，而且热敏元件为半永久性元件，使用寿命长。 其缺点：是检测低温浓度甲烷时输出信号小，仪器的零点漂移是一个较难克服的问题，同时对低浓度瓦斯反应不准确，且极易受水蒸气(湿度)和二氧化 碳等气体的影响。 4. 光干涉原理的甲烷检测仪 光干涉原理的甲烷检测仪：利用光波在空气和瓦斯中的传播速度不同，产 生的光程差引起干涉条纹的移动来测量甲烷浓度。一束入射光经过适当的光学系统后被分解为两束相干光，一路通过被测气体气室，另一路通过参考气室。由于满足相干条件，两者相遇就会产生干涉条纹。由于待测气体中瓦斯浓度不同，干涉条纹的位置就不同，因此，根据干涉条纹的位置就可以测定瓦斯的浓度。光干涉原理的检测仪于1927年在日本制造成功，目前我国不但可以大批量生产，而且在品种、质量和规格上都处于比较先进的行列。 优点：测量范围广泛，使用寿命长；由于使用的是压力校准法，无需标注 氧气，现场使用方便。 缺点：受氧气和二氧化碳含量的影响，选择性较差：受温度和气压影响易 产生误差等。且目前，把干涉信号进一步变成电信号还有一些困难，因此，光干涉型瓦斯检测仪很少用于瓦斯遥测等方面。
压力传感器温度补偿的硬件实现方案
压力传感器温度补偿的硬件实现方案 【摘要】压力传感器广泛应用于各种电子产品中，压力采集的过程都需要将压力信号转换为易传输与处理的电信号，但大多数传感器的敏感元件均采用金属或半导体材料，其特性与环境温度有着密切的关系。而且实际应用中由于压力传感器的工作环境温度变化又较大，这就给测量结果带来误差，所以对压力传感器进行温度补偿是每位工程师必须要采取的措施。温度补偿的方法也根据每款压力传感器的特性及应用场合而不同，本文将根据压力传感器的实际应用介绍一种巧妙的硬件温度补偿方案。并引用实例加以具体说明。 【关键词】压力传感器；硬件温度补偿 1.压力传感器及其温度补偿简介 压力传感器是工程中常用的测量器件，而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成，这样的传感器也称为压电传感器。我们了解，晶体是各向异性的，非晶体是各向同性的。某些晶体介质，当沿着一定方向受到机械力作用发生变形时，就产生了极化效应；当机械力撤掉之后，又会重新回到不带电的状态，也就是受到压力的时候，某些晶体可能产生出电的效应，这就是所谓的极化效应。科学家就是根据这个效应研制出了压力传感器。 压力传感器是把压力的变化转换成电阻值的变化来进行测量的，通常压力传感器输出的微小信号需通过后续的放大器进行放大，再传输给处理电路才能进行压力的检测。其阻值随压力的变化而变化。 大多数传感器的静特性与环境温度有着密切的联系。实际工作中由于传感器的工作环境温度变化较大．又由于温度变化引起的热输出也较大,这将会带来较大的测量误差；继而影响到传感器的静特性，所以设计中必须采取措施以减少或消除温度变化带来的影响。 在传感器的应用中，为使传感器的技术指标及性能不受温度变化影响而采取一系列具体技术措施。称为温度补偿技术。一般传感器都在标准温度(20±5)℃下标定，但其工作环境温度也可能由零下几十摄氏度升到零上几十摄氏度。传感器由多个环节组成。尤其是金属材料和半导体材料制成的敏感元件，其静特性与温度有着密切的关系。信号调理电路的电阻、电容等元件特性基本不随温度变化。所以必须采取有效措施以抵消或减弱温度变化对传感器特性造成的影响。即必须进行压力传感器的温度补偿。 本文将根据压力传感器的实际应用介绍一种巧妙的硬件温度补偿方案。 2.压力传感器的应用电路简介 本压力传感器采用恒流驱动方式，具体电路参见图1 图1 传感器的输出： V o=Kp*I*[1－KT*(T-25℃)]*P+V off 其中：P:外界压强mmHg或Kpa Kp:传感器的灵敏系数 I:激励电流mA KT:传感器的温度系数，一般按满跨度描述 此传感器的应用温度范围5～40℃，压强300mmHg。 因此，KT＝(V(300mmHg,40℃)-V(300mmHg,5℃))/(300*35)
气体传感器.
模块五气敏传感器及其应用练习题 一、填空题： 1、SnO2型半导体气敏器件非常适宜检测浓度较_______的微量气体。 2、半导体气敏传感器是利用气体在半导体表面的氧化和还原反应导致敏感元件阻值变化这一原理工作的，为加快这种原理过程，半导体气敏传感器一般附有。 3、氯化锂湿敏电阻是利用吸湿性盐类的潮解，离子导电率发生变化而制成的测湿元件，这种潮解是可逆的，即环境相对湿度增高时，电阻率，反之亦然。 二、判断题： 1、接触燃烧式气体传感器属于气敏传感器。（） 2、SAW气敏传感器中，吸附膜吸收了环境中的某种特定气体，使基片表面性质发生变化，导致SAW振荡器振荡频率发生变化，通过测量频率的变化就可检测特定气体成分的含量。 （） 三、选择题： 1、SnO2气敏元件广泛应用于（） A、测气体质量 B、防灾报警 C、测气体浓度 D、用于电器的零件 2、下列传感器中，属于开关型传感器的是（） A、电阻式 B、结露型 C、霍尔式 D、光电式 3、气敏传感器一般用来检测气体的（） A、温度和浓度 B、湿度和成分 C、温度和成分 D、浓度和成分 4、气敏元件通常工作在高温状态(200～450℃)，目的是： A、为了加速上述的氧化还原反应。； B、为了使附着在测控部分上的油雾、尘埃等烧掉 5、当气温升高时，气敏电阻的灵敏度将，所以必须设置温度补偿电路。 A、减低； B、升高； C、随时间漂移； D、不确定。 6、气敏传感器构成的换气扇自动控制电路。换气扇通电采用SCR器件进行控制。这是为了 : A、使系统响应快； B、避免产生电火花，提高安全性； C、降低成本； D、便于电路设计。
7、气敏元件开机通电时的电阻很小，经过一定时间后，才能恢复到稳定状态；另一方面也需要加热器工作，以便烧掉油雾、尘埃。因此，气敏检测装置需开机预热后，才可投入使用。 A、几小时； B、几天； C、几分钟； D、几秒钟 四、简答题： 1、为什么多数气敏器件都附有加热器? 2、如何提高半导体气敏传感器对气体的选择性和气体检测灵敏度? 五、分析题： 1、下图为酒精测试仪电路，A是显示驱动器。问：①TGS—812是什么传感器？② 2、5脚是传感器哪个部分，有什么作用？③分析电路工作原理，调节电位器RP有什么意义? 2、下图是一个一氧化碳检测电路，请分析其工作过程。
温度传感器的常见分类 温度传感器应用大全
温度传感器的常见分类温度传感器应用大全 温度传感器在我们的日常生活中扮演着十分重要的角色，同时它也是使用范围最广，数量最多的传感器。关于它你了解多少呢？本文主要介绍的就是各种温度传感器的分类及其原理，温度传感器的应用电路。 温度传感器从17世纪温度传感器首次应用以来，依次诞生了接触式温度传感器，非接触式温度传感器，集成温度传感器，近年来在智能温度传感器在半导体技术，材料技术等新技术的支持下，温度传感器发展迅速，由于智能温度传感器的软件和硬件的合理配合既可以大大增强传感器的功能、提高传感器的精度，又可以使温度传感器的结构更为简单和紧凑，使用也更加方便。 1、热电偶传感器： 两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电势EAB(T，T0)是由接触电势和温差电势合成的，接触电势是指两种不同的导体或半导体在接触处产生的电势，此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关，当有两种不同的导体和半导体A和B组成一个回路，其相互连接时，只要两结点处的温度不同，一端温度为T，称为工作端，另一端温度为TO，称为自由端，则回路中就有电流产生，即回路中存在的电动势称为热电动势，这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。 2、热敏电阻传感器： 热敏电阻是敏感元件的一类，热敏电阻的电阻值会随着温度的变化而改变，与一般的固定电阻不同，属于可变电阻的一类，广泛应用于各种电子元器件中，不同于电阻温度计使用纯金属，在热敏电阻器中使用的材料通常是陶瓷或聚合物，正温度系数热敏电阻器在温度越高时电阻值越大，负温度系数热敏电阻器在温度越高时电阻值越低，它们同属于半导体器件，热敏电阻通常在有限的温度范围内实现较高的精度，通常是-90℃?130℃。 3、模拟温度传感器： HTG3515CH是一款电压输出型温度传感器，输出电流1～3.6V，精度为±3％RH，0～100％RH相对湿度范围，工作温度范围-40～110℃，5s响应时间，0±1％RH迟滞，是一个带
目前新型气体传感器的研究动态及其发展方向
目前新型气体传感器的研究动态及其发展方向 摘要：近年来，由于在工业生产、家庭安全、环境监测和医疗等领域对气体传感器的精度、性能、稳定性方面的要求越来越高，因此对气体传感器的研究和开发也越来越重要。随着先进科学技术的应用，气体传感器发展的趋势是微型化、智能化和多功能化。深入研究和掌握有机、无机、生物和各种材料的特性及相互作用，理解各类气体传感器的工作原理和作用机理，正确选择各类传感器的敏感材料，灵活运用微机械加工技术、敏感薄膜形成技术、微电子技术、光纤技术等，使传感器性能最优化是气体传感器的发展方向。 关键词：气体传感器智能化 气体传感器是气体检测系统的核心，通常安装在探测头内。从本质上讲，气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。探测头通过气体传感器对气体样品进行调理，通常包括滤除杂质和干扰气体、干燥或制冷处理、样品抽吸，甚至对样品进行化学处理，以便化学传感器进行更快速的测量。 气体的采样方法直接影响传感器的响应时间。目前，气体的采样方式主要是通过简单扩散法，或是将气体吸入检测器。 简单扩散是利用气体自然向四处传播的特性。目标气体穿过探头内的传感器，产生一个正比于气体体积分数的信号。由于扩散过程渐趋减慢，所以扩散法需要探头的位置非常接近于测量点。扩散法的一个优点是将气体样本直接引入传感器而无需物理和化学变换。样品吸入式探头通常用于采样位置接近处理仪器或排气管道。这种技术可以为传感器提供一种速度可控的稳定气流，所以在气流大小和流速经常变化的情况下，这种方法较值得推荐。将测量点的气体样本引到测量探头可能经过一段距离，距离的长短主要是根据传感器的设计，但采样线较长会加大测量滞后时间，该时间是采样线长度和气体从泄漏点到传感器之间流动速度的函数。对于某种目标气体和汽化物，如SiH4以及大多数生物溶剂，气体和汽化物样品量可能会因为其吸附作用甚至凝结在采样管壁上而减少。 气体传感器是化学传感器的一大门类。从工作原理、特性分析到测量技术，从所用材料到制造工艺，从检测对象到应用领域，都可以构成独立的分类标准，衍生出一个个纷繁庞杂的分类体系，尤其在分类标准的问题上目前还没有统一，要对其进行严格的系统分类难度颇大。 1 主要特性 1.1 稳定性 稳定性是指传感器在整个工作时间内基本响应的稳定性，取决于零点漂移和区间漂移。零点漂移是指在没有目标气体时，整个工作时间内传感器输出响应的变化。区间漂移是指传感器连续置于目标气体中的输出响应变化，表现为传感器输出信号在工作时间内的降低。理想情况下，一个传感器在连续工作条件下，每年零点漂移小于10%。 1.2 灵敏度
压力传感器温漂的处理方法
漂移产生的根本原因在于所有的压力传感器均基于一种材料的弹性形变，不论其材质弹性如何良好，每次弹性回复后，总会产生一定弹性疲劳。在传感器使用过程中，由于弹性材料引起的漂移根据材质不同各不相同，但是只要是合格的产品，都在很小的范围。 另外，除了材料引起的漂移外，还存在一种更显著的漂移，即温度漂移。温度漂移是因为温度的变化而引起的压力传感器输出的变化，这种漂移也是因为材料的多重特性决定的。因为一种材料对压力敏感的同时对温度也敏感。通常压力传感器都要进行温度补偿，利用另一种温度特性相反的材料抵消温度引起的变化，或者使用数字补偿技术，采用数字补偿。 压力传感器发展的初期，扩散硅芯片和金属基座之间用玻璃粉封接，缺点是压力芯片的周围存在着较大的应力，即使经过退火处理，应力也不能完全消除。当温度发生变化时，由于金属、玻璃和扩散硅芯片热澎胀系数的不同，会产生热应力，使传感器的零点发生漂移。这就是为什么传感器的零点热漂移要比芯片的零点热漂移大得多的原因。采用银浆和接线柱焊接，处理不好，容易造成接点电阻不稳定。特别是在温度发生变化时，接触电阻更易变化，这些因素是造成传感器零点时漂、温漂大的原因。 要消除压力传感器的漂移问题我们可以金硅共熔焊接方法，将扩散硅和基座之间采用金硅共熔封接，因为金比较软应力小，引压管是玻璃管将之烧结到硅环上，玻璃管和底座用高温胶粘接，为测表压，在玻璃管外粘接一金属管，通到大气中。扩散硅电阻条组成惠斯登电桥，用高掺杂的方法形成导电书，将电桥和分布在周边的铝电极可靠地连接起来，而不采用通常蒸铝，反刻形成铝带的方法，这样做有助于减小传感器的滞后，铝电极和接线柱之间用金丝压焊和超声焊，使接点处的电阻比较稳定。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解图尔克、奥托尼克斯、科瑞、山武、倍加福、邦纳、亚德客、施克等各类传感器的选型，报价，采购，参数，图片，批发信息，请关注艾驰商城https://www.360docs.net/doc/ca652648.html,/
加速度传感器的温度补偿
热电耦加速度传感器的温度补偿 简 介 MEMSIC 热电耦加速度传感器体积极小，内部集成了混合信号处理电路。传感器基于热对流原理工作，由于没有移动部件，它的工作性能可靠。 同所有其他的热电耦加速度传感器一样，MEMSIC 器件的灵敏度和零点漂移将随着器件工作环境的温度的变化而发生变化。但是，这个变化是有规律的。 器件的灵敏度随着温度的升高而减小，零点漂移随着温度的变化升高或者减小。因为这些变化都是有固定规律可寻的，所以用户可以通过很多的方法来对这些由温度引起的偏差进行补偿。在这个资料中，很多补偿方法都会介绍。比如，用热敏电阻的模拟电路补偿法、用内置温度传感器和微控制器的数字补偿法。在最后，对各种补偿方法进行了比较。 温度对灵敏度的影响 每一个系列的热电耦加速度传感器的灵敏度具有相同的温度变化特性。温度传导的物理规律决定了灵敏度的特性，制造上的差异对它没有影响。不同的两个器件之间灵敏度随温度变化的特性都是相同的。灵敏度变化的规律可以由以下方程来描述(比如MXA2500AL ，参考图1)： 67 .267 .2f f i i T S T S ?=? 图 1 热电耦加速度传感器的灵敏度/温度曲线 其中 S i 是在任何初始温度Ti （如25°C 时）时的灵敏度而 S f 是在任何最终温度 T f 时的灵敏度。温度单位为绝对温度°K 。通过方程可知，在-40o C 时器件的灵敏 度是25 o C 时的两倍，而85 o C 时又是25 o C 时的一半。 不同系列器件方程里面T 的指数会有些差异，比如极低噪声系列器件的指数是2.90而不是2.67。 对于那些可以接收灵敏度有百分之几变化的应用领域，上述的公式可以用一个线性函数来近似。用这种近似的方法（通过一个有–0.9%/°C 增益的外部电路）可以将灵敏度的变化限制在5% 以内（以室温时的灵敏度为基准；温度从0°C 变化到+50°C ）。对于性能要求比较高的应用，可以用一个低价位的MCU 来完成以上公式的计算。需要参考方案（采用Microchip 16F873/04-SO MCU）的客户可以与MEMSIC联系。 采用这一参考方案， 在满量程温度范围内，灵敏度的变化将被限制在1%以内。 请浏览MEMSIC网站https://www.360docs.net/doc/ca652648.html, ， 您可以获得与之相关的详细资料。 温度对零点漂移的影响 同所有其他的加速度测量技术一样，每个MEMSIC 器件都有一个特定的零点温漂特性。每个应用方案可接受的零点温漂值各不相同。标准的MEMSIC 器件的温漂系数是±2mg/o C ，新型的低噪声器件温漂系数小于±1mg/o C 。器件的零漂大小和极性符合统计规律，可以用如下方程进行描述： Z=a+b .T+c .T 2 其中，Z 是在任何温度T 下的零点漂移，a 、b 、c 是每个加速度传感器的特性参数。 图2 典型零点漂移/温度变化曲线 在很多应用方案中需要器件有一个可以接受性能，一种线性近似的方法可以帮你达到这个要求(也就是仅仅使
温度传感器的应用及原理
温度传感器的应用及原理 温度测量应用非常广泛，不仅生产工艺需要温度控制，有些电子产品还需对它们自身的温度进行测量，如计算机要监控CPU的温度，马达控制器要知道功率驱动IC 的温度等等，下面介绍几种常用的温度传感器。温度是实际应用中经常需要测试的参数，从钢铁制造到半导体生产，很多工艺都要依靠温度来实现，温度传感器是应用系统与现实世界之间的桥梁。本文对不同的温度传感器进行简要概述，并介绍与电路系统之间的接口。热敏电阻器用来测量温度的传感器种类很多，热敏电阻器就是其中之一。许多热敏电阻具有负温度系数(NTC)，也就是说温度下降时它的电阻值会升高。在所有被动式温度传感器中，热敏电阻的灵敏度(即温度每变化一度时电阻的变化)最高，但热敏电阻的电阻/温度曲线是非线性的。 表1是一个典型的NTC热敏电阻器性能参数。 这些数据是对Vishay-Dale热敏电阻进行量测得到的，但它也代表了NTC热敏电阻的总体情况。其中电阻值以一个比率形式给出(R/R25)，该比率表示当前温度下的阻值与25℃时的阻值之比，通常同一系列的热敏电阻器具有类似的特性和相同电阻/温度曲线。以表1中的热敏电阻系列为例，25℃时阻值为10KΩ的电阻，在0℃时电阻为28.1KΩ，60℃时电阻为4.086KΩ；与此类似，25℃时电阻为5KΩ的热敏电阻在0℃时电阻则为14.050K Ω。 虽然这里的热敏电阻数据以10℃为增量，但有些热敏电阻可以以5℃甚至1℃为增量。如果想要知道两点之间某一温度下的阻值，可以用这个曲线来估计，也可以直接计算出电阻值，计算公式如下： 热敏电阻一般有一个误差范围，用来规定样品之间的一致性。根据使用的材料不同，误差值通常在1%至10%之间。有些热敏电阻设计成应用时可以互换，用于不能进行现场调节的场合，例如一台仪器，用户或现场工程师只能更换热敏电阻而无法进行校准，这种热敏
气体传感器的研究及发展方向
气体传感器的研究及发展方向 引言气体传感器是气体检测系统的核心，通常安装在探测头内。从本质上讲，气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。探测头通过气体传感器对气体样品进行调理，通常包括滤除杂质和干扰气体、干燥或制冷处理、样品抽吸，甚至对样品进行化学处理，以便化学传感器进行更快速的测量。气体的采样方法直接影响传感器的响应时间。目前，气体的采样方式主要是通过简单扩散法，或是 引言气体传感器是气体检测系统的核心，通常安装在探测头内。从本质上讲，气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。探测头通过气体传感器对气体样品进行调理，通常包括滤除杂质和干扰气体、干燥或制冷处理、样品抽吸，甚至对样品进行化学处理，以便化学传感器进行更快速的测量。 气体的采样方法直接影响传感器的响应时间。目前，气体的采样方式主要是通过简单扩散法，或是将气体吸入检测器。简单扩散是利用气体自然向四处传播的特性。目标气体穿过探头内的传感器，产生一个正比于气体体积分数的信号。由于扩散过程渐趋减慢，所以扩散法需要探头的位置非常接近于测量点。扩散法的一个优点是将气体样本直接引入传感器而无需物理和化学变换。样品吸入式探头通常用于采样位置接近处理仪器或排气管道。这种技术可以为传感器提供一种速度可控的稳定气流，所以在气流大小和流速经常变化的情况下，这种方法较值得推荐。将测量点的气体样本引到测量探头可能经过一段距离，距离的长短主要是根据传感器的设计，但采样线较长会加大测量滞后时间，该时间是采样线长度和气体从泄漏点到传感器之间流动速度的函数。对于某种目标气体和汽化物，如SiH4以及大多数生物溶剂，气体和汽化物样品量可能会因为其吸附作用甚至凝结在采样管壁上而减少。气体传感器是化学传感器的一大门类。从工作原理、特性分析到测量技术，从所用材料到制造工艺，从检测对象到应用领域，都可以构成独立的分类标准，衍生出一个个纷繁庞杂的分类体系，尤其在分类标准的问题上目前还没有统一，要对其进行严格的系统分类难度颇大。 1 主要特性 1.1 稳定性稳定性是指传感器在整个工作时间内基本响应的稳定性，取决于零点漂移和区间漂移。零点漂移是指在没有目标气体时，整个工作时间内传感器输出响应的变化。区间漂移是指传感器连续置于目标气体中的输出响应变化，表现为传感器输出信号在工作时间内的降低。理想情况下，一个传感器在连续工作条件下，每年零点漂移小于10%。 1. 2 灵敏度灵敏度是指传感器输出变化量与被测输入变化量之比，主要依赖于传感器结构所使用的技术。大多数气体传感器的设计原理都采用生物化学、电化学、物理和光学。首先要考虑的是选择一种敏感技术，它对目标气体的阀限制(TLV-thresh-old limit value)或最低爆炸限(LEL-lower explosive limit)的百分比的检测要有足够的灵敏性。 1.3选择性选择性也被称为交叉灵敏度。可以通过测量由某一种浓度的干扰气体所产生的传感器响应来确定。这个响应等价于一定浓度的目标气体所产生的传感器响应。这种特性在追踪多种气体的应用中是非常重要的，因为交叉灵敏度会降低测量的重复性和可靠性，理想传感器应具有高灵敏度和高选择性。 1.4抗腐蚀性抗腐蚀性是指传感器暴露于高
压力传感器原理详解
压力传感器原理 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 一．压力传感器原理 一些常用传感器原理及其应用: 1、应变片压力传感器原理与应用 力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等。但应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。下面我们主要介绍这类传感器。 在了解压阻式力传感器时，我们首先认识一下电阻应变片这种元件。电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是A/D转换和CPU）显示或执行机构。
金属电阻应变片的内部结构 1、应变片压力传感器原理 如图1所示，是电阻应变片的结构示意图，它由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。根据不同的用途，电阻应变片的阻值可以由设计者设计，但电阻的取值范围应注意：阻值太小，所需的驱动电流太大，同时应变片的发热致使本身的温度过高，不同的环境中使用，使应变片的阻值变化太大，输出零点漂移明显，调零电路过于复杂。而电阻太大，阻抗太高，抗外界的电磁干扰能力较差。一般均为几十欧至几十千欧左右。 电阻应变片的工作原理 金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。金属导体的电阻值可用下式表示： 式中：ρ——金属导体的电阻率（Ω?cm2/m） S——导体的截面积（cm2） L——导体的长度（m） 我们以金属丝应变电阻为例，当金属丝受外力作用时，其长度和截面积都会发生变化，从上式中可很容易看出，其电阻值即会发生改变，假如金属丝受外力作用而伸长时，其长
压力传感器的温度补偿
毕业论文课题名称压力传感器的温度补偿分析 分院/专业机械工程学院/机电一体化技术 班级机电1051 学号1001043522 学生姓名刘兵 指导教师：杨新春 2013年5月20日
┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 摘要 压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也称为压电传感器。 我们知道，晶体是各向异性的，非晶体是各向同性的。某些晶体介质，当沿着一定方向受到机械力作用发生变形时，就产生了极化效应；当机械力撤掉之后，又会重新回到不带电的状态，也就是受到压力的时候，某些晶体可能产生出电的效应，这就是所谓的极化效应。科学家就是根据这个效应研制出了压力传感器。 但是随着工作环境温度的不断变化，会导致体管参数发生变化，将会引起不稳定的静态工作点，电路的动态参数不稳定和温度漂移（包括零点漂移和灵敏度漂移）。最简单的方法就是保持工作环境温度的恒定，当然，这种要求是永远达不到的。所以本文就针对温度漂移问题展开分析。对于不同的压力传感器采用不同的温度补偿方法，使其达到预期的效果。 关键词：压力传感器、温度、补偿
┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ Abstract The pressure sensor is the most commonly used one kind of sensor in industrial practice, and we usually use the pressure sensor is mainly made of the use of piezoelectric effect, the sensor also known as piezoelectric sensor. As we know, the crystal is anisotropic, non crystal is isotropic. Some crystal medium along a certain direction, when subjected to mechanical stress deformation occurs, produces the polarization effect; when the mechanical force is removed, will return to the uncharged state, when it is under pressure, can produce electricity effect of some crystals, which is called polarization effect. The scientist is developed according to the effect of pressure sensor. But with the continuous change of the environmental temperature, will cause the body tube parameter changes, will cause the static working point is not stable, dynamic parameters of the circuit unstable and temperature drift (including zero drift and sensitivity drift). The simplest method is to maintain a constant temperature working environment, of course, this requirement is never reach. So this article aims at the problem of temperature drift analysis. The temperature compensation method is different with different pressure sensors, to achieve the desired effect. Keywords:pressure sensor, temperature, compensation
温度补偿法的测试
温度补偿法的测试 作者：邓凯伦徐进 来源：《电子世界》2013年第16期 【摘要】气体传感器具有高灵敏度、低功耗、小体积、重现性好、抗干扰能力强等优点。但是因为其加工工艺以及制作材料等影响，不可避免的会发生温度漂移。这对仪表的测量精度会造成严重影响，为了消除或者尽量减小此类影响，本文设计了温度补偿算法，针对于所选气体传感器对其输出信号进行补偿修正，以验证出此算法的有效性。 【关键词】气体传感器；温度漂移；温度补偿 可以看出经过温度补偿算补偿后的数据拟合曲线非常接近一条直线，可以近似的认为成线性关系。实验验证经过温度补偿算法处理过的气体传感器数据有更高的精准度。 参考文献 [1]葛亚明，彭永峰，薛冰.零基础学FPGA[M].北京：机械工业出版社，2010（7）：1-43. [2]许媛媛.多孔硅薄膜湿度传感器的研制[D].郑州大学，2004. [3]银翔.中央空调计费系统的研究与设计[D].湖南大学，2007. [4]周晓峰.基于纳米氧化锌的湿敏石英谐振传感器的研究[D].华东师范大学，2007. [5]林经波.超高速航行体多路气体流量控制系统研究[D].西北工业大学，2006. [6]黄利华.纳米SnO2厚膜的H2S气敏特性研究[D].华中科技大学，2007. [7]戴戈.多媒体信息获取、处理与呈现的硬件体系结构[D].东南大学，2006. [8]甘德刚.变压器油中微水含量在线监测系统研究[D].重庆大学，2006. [9]尚峰.复合型智能火灾探测器的研究[D].大连理工大学，2003. [10]诸东强.混沌AD转换器研究[D].浙江大学，2005. [11]王天福.基于AT89S52单片机的煤矿瓦斯监测系统的研制[D].江苏大学，2007. [12]宋文绪杨帆传感器与检测技术[M].北京：高等教育出版社，2009（11）：211-225. [13]黄强.煤矿智能多参数气体检测仪的研制[D].重庆大学，2007.
温度传感器在工业中的应用
红外温度传感器在工业中的应用 随着工业生产的发展，温度测量与控制十分重要，温度参数的准确测量对输出品质、生产效率和安全可靠的运行至关重要。目前，在热处理及热加工中已逐渐开始采用先进的红外温度计等非传统测温传感器，来代替传统的热电偶、热电阻类的热电式温度传感器，从而实现生产过程或者重要设备的温度监视和控制。 基本原理 温度传感器基本原理，最常用的非接触式温度传感器基于黑体辐射的基本定律，称为辐射测温仪表。辐射测温法包括亮度法（见光学高温计）、辐射法（见辐射高温计）和比色法（见比色温度计）。各类辐射测温方法只能测出对应的光度温度、辐射温度或比色温度。只有对黑体（吸收全部辐射并不反射光的物体）所测温度才是真实温度。如欲测定物体的真实温度，则必须进行材料表面发射率的修正。而材料表面发射率不仅取决于温度和波长，而且还与表面状态、涂膜和微观组织等有关，因此很难精确测量。在自动化生产中往往需要利用辐射测温法来测量或控制某些物体的表面温度，如冶金中的钢带轧制温度、轧辊温度、锻件温度和各种熔融金属在冶炼炉或坩埚中的温度。在这些具体情况下，物体表面发射率的测量是相当困难的。对于固体表面温度自动测量和控制，可以采用附加的反射镜使与被测表面一起组成黑体空腔。附加辐射的影响能提高被测表面的有效辐射和有效发射系数。利用有效发射系数通过仪表对实测温度进行相应的修正，最终可得到被测表面的真实温度。最为典型的附加反射镜是半球反射镜。球中心附近被测表面的漫射辐射能受半球镜反射回到表面而形成附加辐射，从而提高有效发射系数式中ε为材料表面发射率，ρ为反射镜的反射率。至于气体和液体介质真实温度的辐射测量，则可以用插入耐热材料管至一定深度以形成黑体空腔的方法。通过计算求出与介质达到热平衡后的圆筒空腔的有效发射系数。在自动测量和控制中就可以用此值对所测腔底温度（即介质温度）进行修正而得到介质的真实温度。 在水泥制造生产中的应用 红外温度传感器在水泥制造生产中有着广泛的应用。据调查目前我国每年因红窑事故造成的直接经济损失达2000万元，间接损失达3亿元。用常规的方法很难对非匀速旋转的水泥胴体进行测温，国际上先进的办法是在窑尾预热平台上安装一套红外扫描测温仪，系统的软件部分主要由数据采集滤波、同步扫描控制、数据通讯处理等，红外辐射测温仪按预定的扫描方式，实现对窑胴体轴向每一个测量段成的温度的测量，在一个扫描周期内，红外温度传感器将在扫描装置的驱动下，将每一个测量元表面的红外辐射转换成温度相关的电信号，送进数据采集装置作为数据采集，同步装置保证数据采集与回转窑的旋转保持严格同步，要让测量的温度值与测量元下确对应，测温仪由扫描起点扫描到终点后，即对窑胴体表面各测量元完成了一次逐元温度检测后，立即快速返回扫描起点，开始下一扫描周期的检测，数据经微机处理后，给出反映窑内状况的图像，文字信息，必要时可以发射声光报警。为保证测量的精度，定要考虑物体的发射率，周围环境影响。红外测温仪要垂直对准窑胴体的表面，因因水汽，尘埃，烟雾的影响，要采取加装水冷，风吹扫装置。意义：1.生产过程中对产品的质量监控与监视，只要温度控制在设定值内，产品质量会有保证，过低过高都浪费能源；2.在线安全的检测可以起到保护人以及设备安全；3.降低能耗，节约能源。 在热处理行业中的应用 红外温度传感器可以广泛的应用于钢铁生产过程中，对生产过程的温度进行监控，对于提高生产率和产品质量至重要。红外温度传感器可精确地监视每个阶段，使钢材在整个加工过程中保持正确的冶金性能。红外温度传感器可以帮助钢铁生产过程中提高产品质量和生产率、降低能耗、增强人员安全、减少停机时间等。 红外温度传感器在钢铁加工和制造过程中主要应用在连铸、热风炉、热轧、冷轧、棒材和线材轧制等过程中。 红外温度传感器传感头有数字和模拟输出两种，发射率可调。—这对于发射率变化金属材料尤其重要。要生产出优质的产品和提高生产率，在炼钢的全过程中，精确测温是关键。连铸将钢水变为扁坯、板坯或方坯时，有可能出现减产或停机，需精确的实时温度监测，配以水嘴和流量的调节，以提供合适的冷却，从而确保钢坯所要求的冶