【传感器和检测技术】是电子工程领域中一个重要的分支,主要涉及各类传感器的设计、工作原理以及应用。传感器是获取信息的关键设备,它们能够感知物理或化学变化,并将这些变化转化为可测量的电信号。
1. **光生伏特效应**是光电器件的基础,当光照射到PN结时,如果光子能量大于半导体材料的禁带宽度,电子可以从价带跃迁到导带,形成光生电子-空穴对。这些载流子在扩散过程中复合,只有当PN结厚度小于扩散长度时,才能形成光电流,产生光生电动势,如太阳能电池就是利用这一效应工作的。
2. **压电效应**是指某些晶体在受力作用下,表面会产生电荷的现象。压电传感器利用这一特性,例如压电加速度传感器用于测量振动,压电谐振式传感器用于频率检测,声表面波传感器则常用于声波检测。
3. **SAW气敏传感器**的敏感机理依赖于吸附膜的性质。当吸附膜是绝缘材料时,气体吸附导致的密度变化会影响SAW(表面声波)延迟线的频率;如果是导电体或金属氧化物半导体,导电率的变化会引起频率偏移,从而实现对气体的检测。
4. **马赫-泽德干涉仪**是一种光学干涉测量设备,它通过分束器将光分为两路,经过不同路径后重新合并,根据干涉条纹的改变来判断路径差的变化,可用于精确测量微小的距离、角度等物理量。
5. **光纤传感器**具有多种优势,包括极高灵敏度、宽频带、大动态范围、可塑性强、可适应各种环境、低能耗、结构紧凑等。它们不仅可以测量常见的物理量,如声场、磁场、压力、温度等,还能与计算机和光纤传输系统无缝集成,适用于远程监控和控制。
6. **相位跟踪系统**通常由电路系统和光纤相位调制器组成,其功能是稳定干涉仪的相位,抵消低频相位漂移,确保在正交状态下工作,实现精确的相位测量。
7. **安时特性**是指热敏电阻在特定电流作用下的电阻变化随时间的关系,常用于描述热敏元件的响应特性。
8. **数值孔径**是衡量光纤对入射光捕获能力的参数,表示光束能进入光纤的最大角度的正弦值,决定了光纤的传输效率。
9. **绝对湿度**是指在一定温度和压力下,单位体积空气中所含水蒸气的质量。
10. **光纤**因其独特的优点广泛应用于通信和传感器领域,如抗电磁干扰、柔软、集传感与传输于一体、分布式测量能力等。光纤分类包括功能型和非功能型,前者能调制光的强度、相位、偏振态,后者则主要作为信号传输媒介。
11. **光导纤维导光原理**基于光的全反射,当光射入角度大于临界角时,会在光纤内壁多次反射,实现光的传输。光纤的优点包括低损耗、宽频带、高速测量、高灵敏度、良好环境适应性等。
12. **振幅型和相位型光纤传感器**分别通过调制光强和相位来感知外部物理变化。振幅型传感器中,物理扰动直接改变光强;相位型传感器中,物理场引起光的相位变化。
13. **半导体气敏器件**分为电阻型和非电阻型,电阻型如表面电阻控制型用于检测可燃性气体,体电阻控制型检测乙醇和可燃性气体;非电阻型包括表面电位型(硫醇)、二级管整流特性型(氢气、一氧化碳、乙醇)和晶体管特性型(氢气和硫化氢)。
14. **光纤传感器的优点**再次强调,包括高灵敏度、宽频带、形状多样、多功能、易于集成、耐恶劣环境、体积小、能耗低等,使其在众多领域中有着广泛应用。
以上内容详细介绍了传感器和检测技术的一些基本概念、工作原理和典型应用,展示了这一领域的广泛性和深度。