1. 薄膜温度传感器的工作原理
热线式空气流量传感器的基本结构由感知空气流量的白金热线(铂金属线)、根据进气温度进行修正的温度补偿电阻(冷线)、控制热线电流并产生输出信号的控制线路板以及空气流量传感器的壳体等元件组成。根据白金热线在壳体内的安装部位不同,热线式空气流量传感器分为主流测量、旁通测量方式两种结构形式。采用主流测量方式的热线式空气流量传感器的结构图。它两端有金属防护网,取样管置于主空气通道中央,取样管由两个塑料护套和一个热线支承环构成。热线线径为70μm的白金丝(RH),布置在支承环内,其阻值随温度变化,是惠斯顿电桥电路的一个臂。热线支承环前端的塑料护套内安装一个白金薄膜电阻器,其阻值随进气温度变化,称为温度补偿电阻(RK),是惠斯顿电桥电路的另一个臂。热线支承环后端的塑料护套上粘结着一只精密电阻(RA)。此电阻能用激光修整,也是惠斯顿电桥的一个臂。该电阻上的电压降即为热线式空气流量传感器的输出信号电压。惠斯顿电桥还有一个臂的电阻RB安装在控制线路板上。 热线式空气流量传感器的工作原理是:热线温度由混合集成电路A保持其温度与吸入空气温度相差一定值,当空气质量流量增大时,混合集成电路A使热线通过的电流加大,反之,则减小。这样,就使得通过热线RH的电流是空气质量流量的单一函数,即热线电流IH随空气质量流量增大而增大,或随其减小而减小,一般在50-120mA之间变化。波许LH型汽油喷射系统及一些高档小轿车采用这种空气流量传感器,如别克、日产MAXIMA(千里马)、沃尔沃等。
2. 薄膜热传感器
温度传感器 temperature transducer
定义:利用物质各种物理性质随温度变化的规律把温度转换为可用输出信号。温度传感器是温度测量仪表的核心部分,品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类,按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。现代的温度传感器外形非常得小,这样更加让它广泛应用在生产实践的各个领域中,也为我们的生活提供了无数的便利和功能。
分类:温度传感器有四种主要类型:热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器(RTD)和IC温度传感器。IC温度传感器又包括模拟输出和数字输出两种类型。
工作原理:
1、温度传感器工作原理--热电偶
两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势EAB(T,T0)是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同的导体或半导体在接触处产生的电势,此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。
当有两种不同的导体和半导体A和B组成一个回路,其两端相互连接时,只要两结点处的温度不同,一端温度为T,称为工作端或热端,另一端温度为TO,称为自由端,则回路中就有电流产生,即回路中存在的电动势称为热电动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。
2、温度传感器工作原理--红外温度传感器
在自然界中,当物体的温度高于绝对零度时,由于它内部热运动的存在,就会不断地向四周辐射电磁波,其中就包含了波段位于0.75~100μm 的红外线,红外温度传感器就是利用这一原理制作而成的。
SMTIR9901/02是一款现在市场上应用比较广的红外传感器,它是基于热电堆的硅基红外传感器。大量的热电偶堆集在底层的硅基上,底层上的高温接点和低温接点通过一层极薄的薄膜隔离它们的热量,高温接点上面的黑色吸收层将入射的放射线转化为热能,由热电效应可知,输出电压与放射线是成比例的,通常热电堆是使用BiSb和NiCr作为热电偶。
3、温度传感器工作原理--模拟温度传感器
AD590是一款电流输出型温度传感器,供电电压范围为3~30V,输出电流223μA~423μA,灵敏度为1μA/℃。当在电路中串接采样电阻R时,R两端的电压可作为输出电压。R的阻值不能取得太大,以保证AD590两端电压不低于3V。AD590输出电流信号传输距离可达到1km以上。作为一种高阻电流源,最高可达20MΩ,所以它不必考虑选择开关或CMOS多路转换器所引入的附加电阻造成的误差。适用于多点温度测量和远距离温度测量的控制。
.4、温度传感器工作原理--数字式温度传感器
它采用硅工艺生产的数字式温度传感器,其采用PTAT结构,这种半导体结构具有精确的,与温度相关的良好输出特性。PTAT的输出通过占空比比较器调制成数字信号,占空比与温度的关系如下式:DC=0.32+0.0047*t,t为摄氏度。输出数字信号故与微处理器MCU兼容,通过处理器的高频采样可算出输出电压方波信号的占空比,即可得到温度。该款温度传感器因其特殊工艺,分辨率优于0.005K。测量温度范围-45到130℃,故广泛被用于高精度场合。
3. 薄膜温度传感器原理结构
光纤光栅温度传感器可以说神通广大。首先我解释一下光纤光栅传感器的原理。
光纤光栅这个名字有很强的迷惑性,在光纤中写入光栅的原理是,将激光的干涉条纹垂直照射到一段光纤上,以干涉条纹为周期改变光纤材料的性质,这个叫做激光改性,使得光纤中沿轴向产生周期性折射率变化,相应的就有了周期性的反射面。
参照增反膜的效果,如果这一周期等于某一波长的二分之一,那么该波长的光反射后将增强,而其他波长的返回光将抵消,最终的结果是该波长的光全部返回,其他波长的光继续前进。
用宽频激光或者白光照进光纤,根据布拉格公式,光纤光栅返回哪一波长的光和栅距有关,当温度变化时,光纤也会有热胀冷缩效应,栅距哪怕产生很微小的变化,都会影响到它返回的光波长。
光波返回之后,要怎么分辨它呢?
不是用笨重昂贵的光谱仪,有一个非常巧妙的工具叫做法布里珀罗干涉腔(这个腔的原理不再解释,全世界只有两家企业能生产,国内唯一一家生产这种腔的企业是武汉理工光科股份,董事长是姜德生院士),这个腔允许特定波长的光通过并产生干涉圆环,而且不同波长的光产生的干涉圆环半径不同,分辨率可以达到纳米以下好几个小数点,这样用一个条状CCD就能检测出是哪一波长的光返回了,对应地也就知道了传感器所在位置的温度。
分布式光纤光栅温度传感器可以一次测量几万个点的温度。说完了原理,估计你都被人类的智慧震撼了。光纤传感的优点是,传输距离可以长达数百公里、响应速度快、不受环境影响、抗干扰能力强(不受电磁影响)。
电的弱点在于,传输距离受到电路衰减的限制,传输距离有限,响应速度较慢、容易受环境影响(如气压、空气湿度、水),容易受电磁场影响,需要电能才能工作。
特别地,由于光纤光栅温度传感不用电,不会发热也不会产生电火花(写到这里我想到了去年黄岛发生的爆炸),光纤光栅温度传感可以用在石油、化工、煤炭等领域(安保及泄露检测),传统的电传感却不可以。
4. 柔性薄膜温度传感器
指具有半导体特性的柔性材料,可分为无机半导体材料、金属氧化物半导体材料、有机半导体材料等。
其中,以 ZnO 和 ZnS 为代表的无机半导体材料的压电特性好,适合用于可穿戴柔性电子传感器中。而IGZO薄膜具有迁移率高、稳定性好和制作工艺简单等特点,适合用于制备柔性透明导电膜,其透光率可达83%,电阻率极小,可应用于液晶显示和静电屏蔽、太阳能电池中。
有机半导体材料可分为小分子型和高分子型两类。小分子型有机半导体材料包括三苯基胺、富勒烯、酞菁、苝衍生物和花菁等。常见的高分子型有机半导体材料包括聚乙炔型、聚芳环型和共聚物型等。通常情况下,有机半导体材料迁移率低、空气稳定性差、寿命短;无机纳米半导体材料在电性能、稳定性和可靠性等方面优势明显。
此外,二维纳米材料包括石墨烯、六方氮化硼、二硫化钼和黑磷等,以优异的电学、热学特性为柔性半导体设计提供了新的发展思路。
5. 超薄温度传感器
索尼imx766v厉害。
IMX766V 是 vivo 从索尼独家定制的一颗传感器。相比与公版的 IMX766,IMX766V 使用了索尼第二代的色彩滤波阵列技术,拥有 α 减反工艺等技术,同时传感器在 RGB 超薄色彩滤光片上也使用了新技术,通过优化滤光片的色彩颜料去让滤光片能更薄更透光。