文档介绍：现代传感器技术及原理综述姓名:杨光照学号: G2012 XXXX 学院:机电学院摘要:感器是信息系统的源头,在某种程度上是决定系统特性和性能指标的关键部件。本文试图探讨现代传感器技术发展方向,从概念、原理、性能和应用等层面评述了 9种传感器:光纤传感器、集成传感器、 MEMS 传感器、模糊传感器、智能传感器、多功能传感器、模型传感器、网络传感器及生物传感器。 1引言传感器是将物理、化学、生物等自然科学和机械、土木、化工等工程技术中的非电信号转换成电信号的换能器。传感器可从不同角度分类。从被测量不同, 分为几何机械量(例如尺寸、角度、表面参数、位移、速度、加速度、角位移、角速度等),热工量(例如温度、压力、流量、密度、黏度、质量等),光学量(强度、功率、波长、频率、相位、速度、脉宽、延迟、折射率、束散角等),声学量,生物参数,医学量(生理参数)等。从传感器的输出不同,可分为模拟信号(连续波和脉冲波),数字信号,电压和电流等传感器。本文从原理和技术角度论述现代传感器。传感器是信息系统的源头。在客观对象的测量、测试、检测、监测、分析、定位、跟踪、导航、制导、控制及健康管理等系统中,传感器是不可缺少的且在一定程度上是决定系统性能的重要部件。因此,无论是材料、元器件和部件,还是系统研发者对传感器进展高度关注。传感器是科学和工程结合产物,既依赖于科学的新现象和新规律,又依赖于新技术和工艺。 2 光纤传感器 定义与优点光纤传感器是利用光纤元件的传感器。与传统传感器相比,光纤传感器具有敏感度高、抗电磁干扰、耐腐蚀、电绝缘性好,便于与计算机和被测实物连接, 结构简单、体积小、重量轻、耗电少、适合于有毒有害、防火防爆环境及远程分布场合应用等优点。 。按照工作原理不同可分为功能型和非功能型。功能型光纤传感器是利用光纤作敏感元件,基于光纤的物理效应,被测量调制光纤参数,再调制光纤中的光波参数,故也称为传感型或全光型光纤传感器。图1为这种传感器的原理示意图。非功能型传感器是利用其它敏感元件感受被测量的变化,且敏感元件参数调制光波参数,光纤只作为传输介质,传输来自远处或难以接近场所的光信号,故也称为传光型或混合型光纤传感器。按被测量不同可分为光纤温度传感器、光纤位移传感器、光纤浓度传感器、光纤电流传感器、光纤流速传感器等。不管功能型或非功能型光纤传感器,被测量都要直接或间接调制光波参数,按调制的光波参数不同,光纤传感器可分为光强调制型、相位调制型、频率调制型、偏振调制型和波长(颜色)调制型光纤传感器。表1列出了功能型和非功能型 5种光调制传感器的调制机理和解调方式。 光纤光栅目前,光纤传感器的热点是光纤光栅传感器。这种传感器利用光纤光栅作敏感元件。光纤光栅是利用掺杂光纤(如掺锗、掺磷等)的光敏特性,使光纤折射率沿轴向周期或非周期变化。光纤光栅的作用可等效为纤芯内形成一个窄带的(透射或反射)滤光器或发射镜。光纤光栅种类很多,折射率沿轴向周期均匀变化的光栅称为光纤布拉格光栅(FBG) 。图 2表示 FBG传感器原理。反射光波波长与栅距 3 集成传感器 概念定义与一般结构集成传感器是利用集成电路工艺(镀膜、掩膜、腐蚀等)将半导体敏感元件及测量处理电路集成在一个芯片上的传感器。集成传感器的一般电路结构如图 3 所示。半导体敏感元