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新型傳感器有哪些？

寫論文用。推薦幾種比較容易寫的，原理明確、特性簡明······: 問提問者：網(wǎng)友 | 2017-09-14

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新型傳感器有以下幾種，請你看哪種合適吧一、固態(tài)圖象傳感器（CCD）其工作過程是：首先由光學系統(tǒng)將被測物體成象在CCD的受光面上，受光面下的許多光敏單元形成了許多象素點，這些象素點將投射到它的光強轉(zhuǎn)換成電荷信號并存儲。然后在時鐘脈沖信號控制下，將反映光象的被存儲的電荷信號讀取并順序輸出，從而完成了從光圖象到電信號的轉(zhuǎn)化過程。CCD傳感器由MOS電容組成，金屬和Si襯底是電容器兩極，SiO2為介質(zhì)。在金屬柵上加正向電壓UG，Si中的電子被吸引到襯底和SiO2的交界面上，空穴被排斥，于是在電極下形成一個表面帶負電荷的耗盡區(qū)。1.CCD的基本結(jié)構(gòu)和原理CCD的基本結(jié)構(gòu)，是在N型或P型硅襯底上生成一層厚度約120nm的二氧化硅層，然后在二氧化硅層上依一定次序沉積金屬電極，形成MOS電容器陣列，最后加上輸入和輸出端便構(gòu)成了CCD器件。CCD的工作原理是建立在CCD的基本功能上，即電荷的產(chǎn)生、存儲和轉(zhuǎn)移。（1）電荷的產(chǎn)生、存儲構(gòu)成CCD的基本單元是MOS電容器，結(jié)構(gòu)中半導體以P型硅為例，金屬電極和硅襯底是電容器兩極，SiO2為介質(zhì)。在金屬電極（柵極）上加正向電壓 G時，由此形成的電場穿過SiO2 薄層，吸引硅中的電子在Si―SiO2的界面上，而排斥Si－SiO2界面附近的空穴，因此形成一個表面帶負電荷，而里面沒有電子和空穴的耗盡區(qū)。與此同時，Si－SiO2界面處的電勢（稱表面勢 S）發(fā)生相應(yīng)變化，若取硅襯底內(nèi)的電位為零，表面勢 S的正值方向朝下，如圖1-45b所示。當金屬電極上所加的電壓 G超過MOS晶體上開啟電壓時，Si－SiO2界面可存儲電子。由于電子在那里勢能較低，可以形象地說，半導體表面形成了電子勢阱，習慣稱貯存在MOS勢阱中的電荷為電荷包。圖示當光信號照射到CCD硅片表面時，在柵極附近的耗盡區(qū)吸收光子產(chǎn)生電子--空穴對。這時在柵極電壓 G的作用下，其中空穴被排斥出耗盡區(qū)而電子則被收集在勢阱中，形成信號電荷存儲起來。如果 G持續(xù)時間不長，則在各個MOS電容器的勢阱中蓄積的電荷量取決于照射到該點的光強。因此，某MOS電容器勢阱中蓄積的電荷量，可作為該點光強的度量。（2）電荷包的轉(zhuǎn)移若MOS電容器之間排列足夠緊密（通常相鄰MOS電容電極間隙小于3μm），使相鄰MOS電容的勢阱相互溝通，即相互耦合，那么就可使信號電荷（電子）在各個勢阱中轉(zhuǎn)移，并力圖向表面勢 S最大的位置堆積。因此，在各個柵極上加以不同幅值的正向脈沖 G，就可改變它們對應(yīng)的MOS的表面勢 S，亦即可改變勢阱的深度，從而使信號電荷由淺阱向深阱自由移動。三個MOS電容器在三相交迭脈沖電壓作用下，其電荷包耦合轉(zhuǎn)移過程如圖所示。（3）電荷的輸出（檢測） CCD中電荷信號的輸出方式有多種方法，浮置擴散放大器輸出結(jié)構(gòu)　如圖所示。2.CCD的應(yīng)用二、光纖傳感器光纖傳感器以光學量轉(zhuǎn)換為基礎(chǔ)，以光信號為變換和傳輸?shù)妮d體，利用光導纖維輸送光信號的傳感器。按光纖的作用，光纖傳感器可分為功能型和傳光型兩種。功能型光纖傳感器既起著傳輸光信號作用，又可作敏感元件；傳光型光纖則僅起傳輸光信號作用。1.光纖結(jié)構(gòu)及傳光原理光纖一般為圓柱形結(jié)構(gòu)，由纖芯、包層和保護層組成。纖芯由石英玻璃或塑料拉成，位于光纖中心，直徑為5~75μm；纖芯外是包層，有一層或多層結(jié)構(gòu)，總直徑在100~200μm左右，包層材料一般為純SiO2中摻微量雜質(zhì)，其折射率 2略低于纖芯折射率 1；包層外面涂有涂料（即保護層），其作用是保護光纖不受損害，增強機械強度，保護層折射率 3遠遠大于 2。這種結(jié)構(gòu)能將光波限制在纖芯中傳輸。全反射原理　光纖傳播原理2.光纖傳感器的應(yīng)用1.記數(shù)裝置　2.液位控制裝置3.光纖位移傳感器 4.反射型光纖傳感器5.受抑全內(nèi)反射型傳感器 6.棱鏡式全內(nèi)反射型傳感器三、非晶態(tài)合金傳感器非晶態(tài)合金是70年代末發(fā)展起來的一種新型材料，具有非常獨特的微觀結(jié)構(gòu)，其原子排列無規(guī)則，即長程無序；而鄰近原子的數(shù)目和排列有規(guī)則，即短程有序；它沒有晶態(tài)合金中常見的晶界缺陷，但整體上又有很高的缺陷密度，達10/以上。這種結(jié)構(gòu)使得非晶態(tài)合金具有許多優(yōu)異特性，而成為新一代功能材料，在電子、電力和機械等領(lǐng)域得到日益廣泛的應(yīng)用。非晶態(tài)合金作為傳感器的敏感材料，完成轉(zhuǎn)換功能多與物理現(xiàn)象有關(guān)，屬于物理敏感材料。目前發(fā)現(xiàn)它最主要的敏感功能是機械量、電學量和磁學量三者之間的相互轉(zhuǎn)換及相互影響。1.磁--機變換功能與傳感器磁致伸縮效應(yīng)是用磁化使試件產(chǎn)生機械應(yīng)變。鐵基非晶態(tài)合金薄帶具有高磁致伸縮特性，與光纖結(jié)合構(gòu)成光纖Mach - Zehnder干涉型弱磁場傳感器。除磁場檢測外，可用非晶態(tài)合金磁致伸縮效應(yīng)檢測溫度、距離和物位等物理量。逆磁致伸縮效應(yīng)是試件受機械應(yīng)力后其磁化狀態(tài)會發(fā)生變化。利用此效應(yīng)可檢測應(yīng)力、應(yīng)變、扭矩、沖擊、聲音、壓力和振動等。典型力傳感器結(jié)構(gòu)如圖所示。圖中非晶態(tài)合金做成電感線圈磁芯，當磁芯應(yīng)力變化時，非晶態(tài)合金磁化率會發(fā)生變化，以致線圈電感發(fā)生變化，其電感量L與應(yīng)力有一定關(guān)系。壓力傳感器　張力傳感器2.磁--電變換功能與傳感器非晶態(tài)合金的磁--電變換功能，主要指利用非晶態(tài)合金的物理效應(yīng)將磁場參數(shù)變化轉(zhuǎn)換成電量的功能。主要物理效應(yīng)有電磁感應(yīng)、霍爾效應(yīng)和磁阻效應(yīng)等。電磁感應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律描述。設(shè)有一個磁感應(yīng)強度為的磁芯，其上繞有匝數(shù)為 N 的線圈，則線圈會感應(yīng)出電動勢式中--穿過線圈的磁通量；--磁芯的截面積；--磁芯導磁率；--磁場強度。由上式可見：在恒定磁場偏置下，通過逆磁致伸縮效應(yīng)把應(yīng)力的變化轉(zhuǎn)換成導磁率的變化，再通過電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)換成電動勢變化，可做成力傳感器；若材料導磁率不隨時間變化，可用來檢測磁場變化，做成磁場傳感器。四、智能傳感器到目前為止，還尚未有統(tǒng)一的智能傳感器定義。一般認為：傳感器與微處理器結(jié)合并賦予人工智能的功能，又兼有信息檢測與信息處理功能的傳感器就是智能傳感器。: 回答者：網(wǎng)友

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