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新型傳感器有以下幾種，請你看哪種合適吧
點擊次數：4256 發布時間：2017-9-1
新型傳感器有以下幾種，請你看哪種合適吧
一、固態圖象傳感器（CCD）
其工作過程是：首先由光學系統將被測物體成象在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。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。
1.CCD的基本結構和原理
CCD的基本結構，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，zui后加上輸入和輸出端便構成了CCD器件。CCD的工作原理是建立在CCD的基本功能上，即電荷的產生、存儲和轉移。
（1）電荷的產生、存儲 構成CCD的基本單元是MOS電容器，結構中半導體以P型硅為例，金屬電極和硅襯底是電容器兩極，SiO2為介質。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。與此同時，Si－SiO2界面處的電勢（稱表面勢 S）發生相應變化，若取硅襯底內的電位為零，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吸收光子產生電子--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）在各個勢阱中轉移，并力圖向表面勢 Szui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構 如圖所示。
2.CCD的應用
二、光纖傳感器
光纖傳感器以光學量轉換為基礎，以光信號為變換和傳輸的載體，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.光纖結構及傳光原理
光纖一般為圓柱形結構，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，有一層或多層結構，總直徑在100~200μm左右，包層材料一般為純SiO2中摻微量雜質，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。這種結構能將光波限制在纖芯中傳輸。全反射原理 光纖傳播原理
2.光纖傳感器的應用
1.記數裝置 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.受抑全內反射型傳感器 6.棱鏡式全內反射型傳感器
三、非晶態合金傳感器
非晶態合金是70年代末發展起來的一種新型材料，具有非常*的微觀結構，其原子排列無規則，即長程無序；而鄰近原子的數目和排列有規則，即短程有序；它沒有晶態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。這種結構使得非晶態合金具有許多優異特性，而成為新一代功能材料，在電子、電力和機械等領域得到日益廣泛的應用。
非晶態合金作為傳感器的敏感材料，完成轉換功能多與物理現象有關，屬于物理敏感材料。目前發現它zui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換及相互影響。
1.磁--機變換功能與傳感器
磁致伸縮效應是用磁化使試件產生機械應變。鐵基非晶態合金薄帶具有高磁致伸縮特性，與光纖結合構成光纖Mach - Zehnder干涉型弱磁場傳感器。除磁場檢測外，可用非晶態合金磁致伸縮效應檢測溫度、距離和物位等物理量。
逆磁致伸縮效應是試件受機械應力后其磁化狀態會發生變化。利用此效應可檢測應力、應變、扭矩、沖擊、聲音、壓力和振動等。
典型力傳感器結構如圖所示。圖中非晶態合金做成電感線圈磁芯，當磁芯應力變化時，非晶態合金磁化率會發生變化，以致線圈電感發生變化，其電感量L與應力 有一定關系。
壓力傳感器 張力傳感器
2.磁--電變換功能與傳感器
非晶態合金的磁--電變換功能，主要指利用非晶態合金的物理效應將磁場參數變化轉換成電量的功能。主要物理效應有電磁感應、霍爾效應和磁阻效應等。
電磁感應用法拉第電磁感應定律描述。設有一個磁感應強度為 的磁芯，其上繞有匝數為 N 的線圈，則線圈會感應出電動勢式中
--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把應力的變化轉換成導磁率 的變化，再通過電磁感應轉換成電動勢變化，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，還尚未有統一的智能傳感器定義。一般認為：傳感器與微處理器結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。