物理研究性學習研究性學習報告.doc

《物理研究性學習研究性學習報告.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、研究性學習報告課題：探索，研究傳感器一，傳感器的定義??英文名稱：transducer/sensor　　國家標準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)律轉換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成”。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。它是實現自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)?！　　皞鞲衅鳌痹谛马f式大詞典中定義為：　　“從一個系

2、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)中的器件”。根據這個定義，傳感器的作用是將一種能量轉換成另一種能量形式，所以不少學者也用“換能器－Transducer”來稱謂“傳感器－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：　　光敏傳感器——視覺聲敏傳感器——聽覺　　氣敏傳感器——嗅覺化學傳感器——味覺　　壓敏、溫敏、流體傳感器——觸覺　　　敏感元件的分類：　?、傥锢眍?，基于力、熱、光、電、磁和聲等物理效應?！　、诨瘜W類，基于化學反應的原理?！　、凵镱悾诿?、抗體、

3、和激素等分子識別功能。通常據其基本感知功能可分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、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　可以用不同的觀點對傳感器進行分類：它們的轉換原理(傳感器工作的基本物理或化學效應)；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?！　「鶕鞲衅鞴ぷ髟?，可分為物理傳感器和化學傳感器二大類：　　傳感器工作原理的分類物理傳感器應用的是物理效應，諸如壓電效應，磁致伸縮現象，離化、極化、熱電、

4、光電、磁電等效應。被測信號量的微小變化都將轉換成電信號。　　化學傳感器包括那些以化學吸附、電化學反應等現象為因果關系的傳感器，被測信號量的微小變化也將轉換成電信號。　　有些傳感器既不能劃分到物理類，也不能劃分為化學類。大多數傳感器是以物理原理為基礎運作的?；瘜W傳感器技術問題較多，例如可靠性問題，規(guī)模生產的可能性，價格問題等，解決了這類難題，化學傳感器的應用將會有巨大增長。常見傳感器的應用領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)鞲衅髂芎膫鞲衅鳌　∷俣葌鞲衅骷?/p>

5、速度傳感器　　射線輻射傳感器熱敏傳感器　　24GHz雷達傳感器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準分類　　模擬傳感器——將被測量的非電學量轉換成模擬電信號?！　底謧鞲衅鳌獙⒈粶y量的非電學量轉換成數字輸出信號(包括直接和間接轉換)?！　♀邤底謧鞲衅鳌獙⒈粶y量的信號量轉換成頻率信號或短周期信號的輸出(包括直接或間接轉換)。　　開關傳感器——當一個被測量的信號達到某個特定的閾值時，傳感器相應地輸出一個設定的低電

6、平或高電平信號。4.傳感器按照其材料為標準分類　　在外界因素的作用下，所有材料都會作出相應的、具有特征性的反應。它們中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。從所應用的材料觀點出發(fā)可將傳感器分成下列幾類：　　(1)按照其所用材料的類別分　　金屬聚合物陶瓷混合物　　(2)按材料的物理性質分：導體絕緣體半導體磁性材料　　(3)按材料的晶體結構分：　　單晶多晶非晶材料　　與采用新材料緊密相關的傳感器開發(fā)工作，可以歸納為下述三個方向：　　(1)在已知的材料中探索新的現象

7、、效應和反應，然后使它們能在傳感器技術中得到實際使用?！　?2)探索新的材料，應用那些已知的現象、效應和反應來改進傳感器技術。　　(3)在研究新型材料的基礎上探索新現象、新效應和反應，并在傳感器技術中加以具體實施?！　‖F代傳感器制造業(yè)的進展取決于用于傳感器技術的新材料和敏感元件的開發(fā)強度。傳感器開發(fā)的基本趨勢是和半導體以及介質材料的應用密切關聯的。表1.2中給出了一些可用于傳感器技術的、能夠轉換能量形式的材料。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　　集成傳感器是用標準的

8、生產硅基半導體集成電路的工藝技術制造的。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襯底(基板)上的，相應敏感材料的薄膜形成的。使用混合工藝時，同樣可將部分電路制造在此基板上?！　『衲鞲衅魇抢孟鄳牧系臐{料，涂覆在陶瓷基片上制成的，基片通常是Al2O3制成的，然后進行熱處理，使厚膜成形。　　陶瓷傳感器采用標準的陶瓷工藝或其某種變種工藝(溶膠-凝膠等)生產。　　完成適當的預備性操