4 第四章 信息传感材料与器件.ppt.Convertor
《传感技术概论》课件
对传感器信号进行快速、
技术支持。
Байду номын сангаас
准确的采集和处理。
传感技术应用案例
1
工业控制领域的应用
传感技术在工业控制中起着关键的作用，可以实现自动化生产、设备监测等功能。
2
智能家居领域的应用
传感技术可以实现家居设备的智能化控制和环境监测，提高家居生活的便利和舒 适性。
3
医疗健康领域的应用
传感技术在医疗健康领域的应用包括生命体征监测、健康指标检测等，为医疗诊 断和治疗提供了可靠的数据支持。
传感器的种类
传感器的定义
传感器是将被测量物理量转换成电信号的装置，它能够将各种物理量转化为可测量和可处理 的电信号。
传感器的分类方法
传感器可以按照工作原理、检测目标和应用领域进行分类。
常见的传感器类型及特点
常见的传感器类型包括温度传感器、压力传感器、光学传感器等，每种传感器都有其独特的 特点和适用范围。
传感技术未来发展方向
传感技术的前景展望
随着科技的不断进步，传感技术 在各个领域的应用将得到进一步 拓展和发展。
未来发展方向分析
传感技术的未来发展将更加注重 高精度、小型化和智能化的方向。
传感技术应用的可能性和 挑战
传感技术的应用将面临数据处理、 能耗管理等方面的挑战，同时也 将为各行各业带来更多的可能性。
数据采集系统
1 数据采集系统的概念 2 数据采集系统的组成 3 数据采集系统的应用
及功能
数据采集系统是指用于采
数据采集系统广泛应用于
集和处理传感器产生的信
数据采集系统由传感器、
科研实验、工业生产、环
号并转化为数字数据的系
信号调理电路和数字转换
材料科学-信息材料 ppt课件
在通信和图像传输方面，高分子 光导纤维的应用日益增多，工业上 用于光导向器、显示盘、标识、开 关类照明调节、光学传感器等。
20
T 信息存储材料
信息存储材料是指用来 制作各种信息存储器的 一些能够记录和存储信 息的材料
01
在外加物理场（如电场、 磁场、光照等）的影响 下，信息存储材料发生 物理或化学变化，实现 对信息的存储
信息材料
Information material
ppt课件
1
A 目录
FIRST SECOND THIRD
信息简介 信息技术 信息材料
ppt课件
2
FIRST 信息简介
ppt课件
3
T 信息简介
可见，信息来源于客观世界， 在自然界，宇宙中的射电源不停地向宇
宙空间发射电波。这种电波是射电源存
人们通过电视、电话、报刊等各种媒体， 每时都在获取、加工、传递、利用大量
ppt课件
24
T 信息显示材料
信息显示材料主要是指用于阴极射线管和各类平板显示器件的一些发 光显示材料。
按照显示原理分类、信息显示材料主要可分为液晶显示材料(LCD)、 等离子体显示材料(PDP)、阴极射线管显示材料(CRT)、场发射显示材料 (FED)、真空荧光显示材料、无机电致发光显示材料和有机电致发光显示 材料等。
4
T 信息含义
广义上，信息是客观事物相联系，反映客观事物的运动状态，通过
一定的物质载体被发出、传递和感受，对接受对象的思维产生影响并用 来指导接受对象的行为的一种描述可通过文字、图像、声音、符号、数 据等为人类获知的知识。
本质上，信息是反映现实世界的运动、发展和变化状态及规律的信号与
消息。
信息功能材料绪论ppt课件
作业
自学课本第一、二两章的内容。
21
再见
22
13
（6）形状记忆材料
在一定温度条件下能够记住自己原来的形状的材料 称为形状记忆材料。用镍钛形状记忆合金制作管接 头作密封件，月面天线等。如过去美国的F-14战斗 机上的油管接头处经常漏油，后来他们采用形状记 忆合金做油管接头代替漏油的接头，顺利地解决了 难题。自1970年以后，这种飞机使用的油管接头多 达几十万个，没有一个漏过油。道理很简单，他们 在制作接头时，把接头的内径做得略小于油管的外 径，在连接时，先在低温下用工具把形状记忆合金 的内径扩大，再把接头套在两个油管上，然后用火 将接头加热，接头立即“记忆”起原来的内径往内 缩，紧紧地套在油管上，一点缝隙也不留，当然就 不会漏油了。
（8）透光材料
光线透过时其强度降低较少的材料称为透光材料。透
明玻璃就是一种常见的透光材料，这是一种含铁及其
它杂质很少的玻璃。此外，石英及高分子有机玻璃也
都是透光性好的材料。
17
4. 按材料发生的物理效应分类 （1）压电材料 在晶体上施加压应力时，会引起极化而出现压电现 象。压电材料有水晶、钛酸钡、磷酸二氢胺等，近 期发展起来的钛酸钡-钛酸钙系和锆钛酸铅等都是有 价值的压电材料。 （2）热电材料 这类材料在温度作用下产生热电效应，由热能直接 转变为电能或由电能转变为热能，可用于制造引燃 引爆器件等。
14
3. 按材料的物理性能分类 （1）高强度材料 对于承受重载荷而又要求断面尺寸小的零部件和构
件，必须使用高强度材料来制作。高强度材料发 展迅速，种类日益增多，如强化合金结构钢，当 其屈服强度高于2200MN/m2时称为超高强度钢。 另外如强化钛合金、强化铝合金、纤维增强复合 材料等，都是轻质高强度材料。 （2）高温材料 承受高温环境（热和气氛）的侵害和应力作用的材 料，称为高温材料。如在600～650℃温度下工作 的铬镍合金钢，在800～1200℃温度下工作的镍基、 钴基合金以及耐热陶瓷等。
传感器全书电子课件完整版ppt整本书电子教案最全ppt教学教程
机械能
化
电
学
磁
能
能
热能
光能
图1-2 传感器的能量转换关系
❖ 传感器技术就是掌握和完善这些转 换的方法和手段。 是涉及：
❖ 传感器能量转换原理、 ❖ 传感器材料选取与制造、 ❖ 传感器器件设计、 ❖ 传感器开发和应用等多项综合技术。
传感器的分类 ❖ 传感器有许多分类方法，但常用的
分类方法有两种： ❖ 一种是按被测输入量来分； ❖ 另一种是按传感器的工作原理来分。
❖ 最常用的是通过几种特殊的输入时 间函数，例如阶跃函数和正弦函数来研 究其响应特性，称为阶跃响应法和频率 响应法。
1. 阶跃响应特性 给传感器输入一个单位阶跃函数信号：
u(t)
0 1
t0 t0
其输出特性称为阶跃响应特性，如图1-9 所示。由图可衡量阶跃响应的几项指标。
图1-7 传感器阶跃响应特性
压力、重量、应力、力矩等派生被测量。 ❖ 当需要测量这些被测量时，只要采用力传
感器就可以了。
❖
表1-1 基本被测量和派生被测量
基本被测量
位移
线位移
角位移
速度
线速度
角速度
加速度 线加速度
派生被测量
长度、厚度、应变、振动、磨损、不平度 旋转角、偏转角、角振动 速度、振动、流量、动量 转速、角振动 振动、冲击、质量
❖
sn=y/x
图1-4 传感器的灵敏度
❖ 非线性传感器的灵敏度是一个随工作点而 变的变量，如图1-6（b）所示，其
❖
sn=dy/dx=df(x)/dx
❖ 3. 重复性
❖ 重复性是传感器在输入量按同一方向作全
量程多次测试时，所得特性曲线不一致性的 程度，如图1-7所示。
功能材料介绍PPT
现代社会对研制新一代材料提出了结构和功能相结 合的要求。即材料不仅能作为结构材料使用，而且具 有特殊功能或多种功能。同一构件、设备、器件可能 是结构材料和功能材料的结合。如航天航空器既有特 殊结构材料，又有特殊的功能材料。
分类： 很难有统一的认识，常见的分类方法有：
中国在商周处于青铜时代的鼎盛时期，湖北隋县出 土的编钟、西安青铜马车都反映当时中国冶金技术水 平和高超的制造工艺。
公元前13-14世纪，人类开始使用铁。3000年前的 铁器比青铜器更为普遍，人类开始进入铁器时代。
到春秋末期，中国的生铁技术遥遥领先于其他国家。 如生铁退火而制成的韧性铸铁以及生铁炼钢技术发明， 促进了当时生产力的大发展，对农业、水利和军事的 发展起到了极大的作用，推动了世界的文明与进步。
6、扩展功能材料的应用范围，尤其是尖端技术与民 用高技术领域中的应用。
Байду номын сангаас
2、材料的发展史
人类发展的历史证明，材料的发展导致时代变迁。 人类的历史曾以使用的主要材料来划分，如石器时代、 铜器时代和铁器时代等。
早在100万年前，人类开始使用石头做工具，使人 类进入旧石器时代。大约1万年前，人类能对石头进行 加工，使石头成为精制的器皿和工具，从而进入新石 器时代。在新石器时代，人类开始用毛皮遮身。8000 年前，中国开始用蚕丝做衣服。4500年前，印度人开 始种植棉花，这些都标志着人类使用材料促进人类文 明进步。此外，人类还使用竹、木、骨等原始天然材 料，不经或稍许加工而制成工具或用具。这是材料发 展的初始阶段，其特点是人类单纯选用天然材料。
人类还处于新石器时代，就已经发明了粘土成型， 在火烧固化而得到陶器，用作器皿或装饰品。陶器的 出现，是对人类文明的一大促进。在烧制陶器的过程 中，又偶然发现了铜和锡，实际上是铜和锡的氧化物 在高温下被碳还原的产物，进而生产出色泽鲜艳且能 浇铸的青铜，使人类进入青铜时代。这是人类较大量 使用金属的开始。希腊、印度、埃及和中国都在公元 前3000年左右进入青铜时代。
第4章 信息传感材料
高温(570 (570～ NTC热敏电阻材料 (3) 高温(570～1773K) NTC热敏电阻材料
萤石型是以 是以ZrO 为基的固熔体陶瓷， AO2萤石型是以ZrO2为基的固熔体陶瓷，根据不同需 常添加CaO CaO、 要，常添加CaO、Y2O3、CeO2、Nd2O3或ThO2等氧化物改变材 料的性能。 料的性能。 尖晶石型是一些 是一些Mg 固熔体陶瓷。 AB2O4尖晶石型是一些Mg (CrFeAl)2O4固熔体陶瓷。 钙钛矿型是在 是在TiO 中加入Cr ABO3钙钛矿型是在TiO2中加入Cr2O3获得负温度系数的 一类材料。 一类材料。 刚玉型是一些 是一些Al 系陶瓷， Al2O3刚玉型是一些Al2O3-Cr2O3系陶瓷，材料中添加 适量的MnO可加大特性曲线的斜率并防止阻值变化。 MnO可加大特性曲线的斜率并防止阻值变化 适量的MnO可加大特性曲线的斜率并防止阻值变化。
4.2.2
NTC热敏电阻材料 NTC热敏电阻材料
NTC是指随温度上升电阻呈指数关系减小、 NTC是指随温度上升电阻呈指数关系减小、 是指随温度上升电阻呈指数关系减小 具有负温度系数的热敏电阻现象和材料。 负温度系数的热敏电阻现象和材料 具有负温度系数的热敏电阻现象和材料。 该材料是利用锰、铜、硅、钴、铁、镍、锌 该材料是利用锰、 等两种或两种以上的金属氧化物进行充分混合、 等两种或两种以上的金属氧化物进行充分混合、 成型、烧结等工艺而成的半导体陶瓷， 成型、烧结等工艺而成的半导体陶瓷，可制成具 有负温度系数（NTC）的热敏电阻。 有负温度系数（NTC）的热敏电阻。现在还出现了 以碳化硅、硒化锡、 以碳化硅、硒化锡、氮化钽等为代表的非氧化物 NTC热敏电阻材料 热敏电阻材料。 系NTC热敏电阻材料。
光敏电阻
4.3 光学传感材料
光电子材料 4 第四章 信息传感材料PPT课件
顺压电效应：机械能 逆压电效应：电 能
电能 机械能
压电材料
压电晶体：石英晶体、酒石酸钾钠、电气石、磷酸铵、硫酸锂
性能稳定、不需极化处理、无热释电效应
压电陶瓷：人工极化处理的钛酸钡、锆钛酸钡
压电常数大、灵敏度高、工艺成熟、价格低廉
压电半导体：ZnS、ZnO、CdS、CdTe等
2压021/电3/18高分子材料：聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚氯乙烯
常用202的1/3/有18 磷酸盐、硅酸、硼酸盐等。
11
金属电阻应变片材料
栅长度一般为 0.2～100毫米，直径 0.015～0.05毫米的 金属丝 ，厚度 0.002～0.005毫米的金属箔。 电阻为60～1000欧（最常用的为120欧），测量范围为 几微应变至数万微应变（με，1微应变=10-6毫米／毫 米）
力敏传感材料
热敏传感材料
光敏传感材料
磁敏传感材料
气敏传感材料
湿敏传感材料
光纤传感材料
生物传感材料
2021/3/18
7
2. 力敏传感材料
力敏传感材料指在外力作用下，电学性质会发生明显变 化的材料，分为应变电阻材料、压阻材料和压电材料。
2.1 电阻应变材料
电阻-应变效应是指金属导体的电阻在导体受力产生变形 （伸长或缩短）时发生变化的物理现象。当金属电阻丝 受到轴向拉力时，其长度增加而横截面变小，引起电阻 增加。反之，当它受到轴向压力时则导致电阻减小。
• 2.95－(－4.0)=6.95(mV)
2021/3/18
26
2021/3/18
27
3.3 热电阻式温度传感器
热电阻式温度传感器是利用导体或半导体的电阻值随温度 变化而变化的原理进行测温的。
《信息传感材料材物》课件
在气体传感器中的应用
总结词
广泛用于环境监测、工业控制和医疗诊断等领域
详细描述
信息传感材料在气体传感器中发挥了重要作用，它们能 够快速、准确地检测空气中的有害气体、气味物质等， 广泛用于环境监测、工业控制和医疗诊断等领域。例如 ，利用金属氧化物半导体材料制成的气体传感器可以检 测一氧化碳、二氧化硫等有害气体，为人们的健康和安 全提供保障。
真空蒸发法
在真空环境中，通过加热蒸发材料，使其原子或 分子在基底表面凝结形成薄膜的方法。
3
离子束沉积法
利用离子束轰击靶材，使靶材原子或分子电离成 离子，然后在电场的作用下加速并沉积在基底表 面形成薄膜的方法。
化学法
化学气相沉Leabharlann 法利用气态的化学反应来制备薄膜材料的方法。
液相法
利用液态前驱体溶液，通过控制溶液的浓度、温度、PH值等参数 ，使前驱体在基底表面发生化学反应并形成薄膜的方法。
响应速度快的材料能在短时间内对外 部刺激作出反应，及时传递信息。这 有助于提高实时监测和反馈的效率， 满足快速变化的应用需求。
稳定性
信息传感材料的稳定性对其长期使用和可靠性至关重要。
稳定性好的材料能在不同环境条件下保持稳定的性能，不易受温度、湿度、光照 等因素的影响。这有助于确保信息传感器的长期稳定运行，降低维护成本。
《信息传感材料材物》ppt课件
目录 Contents
• 信息传感材料的概述 • 信息传感材料的特性 • 信息传感材料的制备方法 • 信息传感材料的发展趋势 • 信息传感材料的前景展望 • 信息传感材料的实际应用案例
01
信息传感材料的概述
信息传感材料的定义
信息传感材料是指能够感知外界信号 （如光、热、电、磁、化学等）的存 在，并将其转换为可处理和传输的电 信号的一类功能材料。
《信息传感材料材物》PPT课件
半导体材料
• 半导体材料是信息传感材料中最重要的一类 • 材料传感原理和材料类别：
➢ 原理：基于材料的多种物理性质 ➢ 类别：
✓ 力学量传感器：Si基材料、纳米Si材料、 SiC材料和金刚石薄膜材料。研究重点：发现 高压阻特性材料，以及能作为高温压力传感器材料。
✓ 热学量传感器：金属氧化物功能陶瓷，半导体单晶Si和单晶Ge ✓ 磁学量传感器：金属、半导体InSb、GaAs、InAs材料，单晶Si和多晶InSb材料。 ✓ 辐射量传感器：III-V族和II-VI族化合物半导体及多元化合物，也有Si、Ge材料 ✓ 化学量和生物量传感器：在Si材料或器件上沉积其他可以探测化学性质的材料 半导体信息传感器传感材料有体单晶、外延材料、多晶薄膜等几种
• 微生物 ➢ 基本原理：固定化微生物与适当的换能器相结合就构成了微生物传感器 ➢ 响应机理： ① 微生物同化底物时，氧的消耗量增加，产生各种电活性物质 ② 微生物在光照作用下与待测底物作用产生电活性物质或释放氧气，通过适当的换能 器检测。 ➢ 结构和特性 ① 微生物的菌株比分离提纯的酶成本低得多，便于推广 ② 微生物细胞内的酶在适当的环境下活性不易降低，传播寿命更长 ③ 即使微生物体内的酶的的催化活性已经丧失，也可以因细胞的增殖而使之再生 ④ 对于需要辅助因子的复杂连续反应，用微生物更易于完成 ⑤ 缺点是培养需要条件，时间长，制备不易 ➢ 应用：用于发酵过程中葡萄糖、总糖、甲烷、谷氨酸、头孢菌素等的检测和环境水样BO D的检测，
➢ 传感器应用：临床分析 ✓ 动植物组织传感器与生物酶传感器比较：
① 组织中酶的活性比分离提纯酶的活性和稳定性高，因此传感器的灵敏度高、寿命长
② 动植物组织容易获得，组织传感器制备简单、成本低、易推广
最新第四章-材料的光学性能PPT课件
R
n21 n21
1 1
2
若n1＝1，光从空气或真空入射，则
R n 1 2 n1
2）影响反射的因素
（1）两介质折射率相差较大 减少反射的方法：
➢增透膜
➢多层材料之间用折射率相近的透明胶填充 （2）存在吸收
消光系数
k 则
（α为吸收系k2 k2
4.1.3 材料的透射及其影响因素
消毒：指用物理或化学等方法杀灭物体 上或介质中的病原微生物的繁殖体不能 完全杀死芽孢。
灭菌：杀灭或不活化所有生命形式，包 括芽孢
影响无菌的因素
很多，我们前面已提到过，但大体可归类： 人员 设备厂房设施 环境 （空气） 物料（原料、水、包材） 法 （SOP/WI, 验证）
人是药品生产过程中最大污染源
除了技术和管理的措施之外，在洁净室中 人员的正确行为和纪律仍对房间的洁净、 产品的无菌起决定作用。
人员进入无菌室的要求
穿无菌服，戴口罩，眼罩，双手应消毒。 100级和一万级人员需轻手轻脚，轻声细
语，尽量减少不必要的动作和话语。 与生产无关和容易产尘的物件不应带入
无菌室。（手机） 进入洁净室人员需遵守SOP20-0123要求。
人是洁净室中最大和最不易控制的粒子发射源，中等尺 寸的人皮肤表面积大约为4平方米；外衣、内衣表面有12 平方米（每种衣服都有内外表面），洁净服另有4平方米 面积。
– 颗粒贮存（0.3微米或大于0.3微米）：
103 ~ 3 x 108/平方米皮肤； 108 ~ 5 x 108/平方米外衣； 大约107/平方米洁净服。
无菌产品要求所采用的工艺和监控措施应能确 保染菌率小于10-6。
无菌生产
无菌环境：控制微粒
– 尘埃粒子—悬浮状态的气溶胶粒子 – 活的微生物
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2013/5/5 Sunday1第四章信息传感材料与器件12013/5/5 Sunday21. 传感器与传感材料定义：传感器是能够感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。
22013/5/5 Sunday332013/5/5 Sunday442013/5/5 Sunday552013/5/5 Sunday662013/5/5 Sunday7信息传感材料指用于信息传感器和探测器的一类对外界信息敏感的材料，在外界信息如力学、热学、磁学、电学、化学和生物信息的影响下，这类材料的物理性质或化学性质会发生相应的变化。
力敏传感材料热敏传感材料光敏传感材料磁敏传感材料气敏传感材料湿敏传感材料光纤传感材料生物传感材料72013/5/5 Sunday82. 力敏传感材料力敏传感材料指在外力作用下，电学性质会发生明显变化的材料，分为应变电阻材料、压阻材料和压电材料。
力敏传感器主要用于测量力、加速度、扭矩、压力、流量等物理量。
2.1 电阻应变材料电阻-应变效应是指金属导体的电阻在导体受力产生变形（伸长或缩短）时发生变化的物理现象。
当金属电阻丝受到轴向拉力时，其长度增加而横截面变小，引起电阻增加。
反之，当它受到轴向压力时则导致电阻减小。
电阻应变式传感器就是利用金属电阻应变片的电阻应变效应实现应力（应变）的传感的，金属应变片电阻值变化正比于应力大小。
常用的金属应变片由金属丝式、箔式、薄膜式等。
82013/5/5 Sunday92341电阻应变片结构示意图bl应变片的结构与材料由敏感栅1、基底2、盖片3、引线4和粘结剂等组成。
这些部分所选用的材料将直接影响应变片的性能。
因此，应根据使用条件和要求合理地加以选择。
（1）敏感栅由金属细丝绕成栅形。
电阻应变片的电阻值为60Ω、120Ω、200Ω等多种规格，以120Ω最为常用。
应变片栅长大小关系到所测应变的准确度，应变片测得的应变大小是应变片栅长和栅宽所在面积内的平均轴向应变量。
栅长栅宽92013/5/5 Sunday10对敏感栅的材料的要求：①应变灵敏系数大，并在所测应变范围内保持为常数；②电阻率高而稳定，以便于制造小栅长的应变片；③电阻温度系数要小；④抗氧化能力高，耐腐蚀性能强；⑤在工作温度范围内能保持足够的抗拉强度；⑥加工性能良好,易于拉制成丝或轧压成箔材；⑦易于焊接，对引线材料的热电势小。
对应变片要求必须根据实际使用情况，合理选择。
（2）基底和盖片基底用于保持敏感栅、引线的几何形状和相对位置，盖片既保持敏感栅和引线的形状和相对位置，还可保护敏感栅。
基底的全长称为基底长，其宽度称为基底宽。
2013/5/5 Sunday11（3）引线是从应变片的敏感栅中引出的细金属线。
对引线材料的性能要求：电阻率低、电阻温度系数小、抗氧化性能好、易于焊接。
大多数敏感栅材料都可制作引线。
（4）粘结剂用于将敏感栅固定于基底上，并将盖片与基底粘贴在一起。
使用金属应变片时，也需用粘结剂将应变片基底粘贴在构件表面某个方向和位置上。
以便将构件受力后的表面应变传递给应变计的基底和敏感栅。
常用的粘结剂分为有机和无机两大类。
有机粘结剂用于低温、常温和中温。
常用的有聚丙烯酸酯、酚醛树脂、有机硅树脂，聚酰亚胺等。
无机粘结剂用于高温，常用的有磷酸盐、硅酸、硼酸盐等。
112013/5/5 Sunday12铜镍合金（康铜）：灵敏系数稳定性、耐辐射性能好，低温性能较差。
镍铬系合金：电阻率和抗氧化能力高、工作温度较宽。
铁铬铝合金：抗氧化、耐高温性能最好镍铬铁合金：电阻温度系数小、电阻率高铂和铂合金：抗氧化、耐高温性能最好前三种最常用。
这些合金的灵敏系数为2～6金属电阻应变片材料栅长度一般为0.2～100毫米，直径0.015～0.05毫米的金属丝，厚度0.002～0.005毫米的金属箔。
电阻为60～1000欧（最常用的为120欧），测量范围为几微应变至数万微应变（με，1微应变=10-6毫米／毫米）金属应变片的电阻变化率和引起此电阻变化的构件表面在应变计轴线方向的应变ε之比，称为电阻应变计的灵敏系数K。
122013/5/5 Sunday132.2 半导体压阻材料压阻效应指当半导体受到机械力作用时，由于载流子迁移率的变化，使其电阻率发生变化的现象。
它是C.S史密斯在1954年对硅和锗的电阻率与应力变化特性测试中发现的。
压阻系数π被定义为单位应力作用下电阻率的相对变化机械力作用——晶格间距变化——禁带宽度变化——载流子相对能量改变——电阻率变化优点：①灵敏度与精度高；②易于小型化和集成化；③结构简单、工作可靠，在几十万次疲劳试验后，性能保持不变；④动态特性好，其响应频率为103～105Hz。
用来制成各种压力、应力、应变、速度、加速度传感器132013/5/5 Sunday14PN结压阻效应及其应用电路半导体压阻材料主要采用单晶硅材料。
为了调节力敏元件的压阻系数，电阻值和温度特性，还要掺杂硼、磷等杂质。
半导体PN结受压力后也会呈现压阻效应，从而改变结间电路。
142013/5/5 Sunday152.3 压电材料压电效应某些电介质，在一定方向上受到外力作用而变形时，内部会产生极化现象，同时在其表面上会产生电荷。
当外力去掉后，又重新回到不带电状态的现象。
具有压电效应的电介物质称为压电材料顺压电效应：机械能电能逆压电效应：电能机械能压电材料压电晶体：石英晶体、酒石酸钾钠、电气石、磷酸铵、硫酸锂性能稳定、不需极化处理、无热释电效应压电陶瓷：人工极化处理的钛酸钡、锆钛酸钡压电常数大、灵敏度高、工艺成熟、价格低廉压电半导体：ZnS、ZnO、CdS、CdTe等压电高分子材料：聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚氯乙烯152013/5/5 Sunday16石英晶体压电效应示意图将一个结构单元中构成石英晶体的硅离子和氧离子的排列在垂直于晶体Z轴的平面内投影，可得到等效于下图的正六边形排列。
图中⊕代表Si4+, 代表2O2-162013/5/5 Sunday173. 热敏传感材料热敏传感材料：对温度变化具有灵敏响应的材料。
接触式测温非接触式测温热膨胀式热电势式热电阻式PN结型集成电路型热释电式光学高温传感器热辐射式温度传感器通过测温元件与被测物体的接触而感知物体的温度通过接收被测物体发出的辐射来得知物体的温度优点：技术成熟传感器种类多测量系统简单精度较高优点：不受测温元件耐热程度限制测温速度快可测运动物体温度172013/5/5 Sunday183.1 双金属温度计（热膨胀式）把两种膨胀系数不同的金属薄片焊接在一起制成的。
它是一种固体膨胀温度计，可将温度变化转换成机械量变化。
优点：结构简单牢固可靠防爆182013/5/5 Sunday193.2 热电势式温度计(热电偶)热电效应将两种不同材料的导体A和B串接成一个闭合回路，当两个接点温度不同时，在回路中就会产生热电势，形成电流，此现象称为热电效应。
热电势、热电偶、热电极热端（测量端或工作端）、冷端（参考端或自由端）192013/5/5 Sunday20接触电动势接触电动势的数值取决于两种不同导体的材料特性和接触点的温度。
两接点的接触电动势eAB(T)和eAB（T0）可表示为含义：由于两种不同导体的自由电子密度不同而在接触处形成的电动势。
k——玻耳兹曼常数，q0——电子电荷量，T——接触处的温度NA，NB——分别为导体A和B的自由电子密度。
202013/5/5 Sunday21同一导体的两端因其温度不同而产生的一种电动势。
大小表示：温差电动势机理：高温端的电子能量要比低温端的电子能量大，从高温端跑到低温端的电子数比从低温端跑到高温端的要多，结果高温端因失去电子而带正电，低温端因获得多余的电子而带负电，在导体两端便形成温差电动势。
212013/5/5 Sunday22热电偶回路中产生的总热电势eAB(T, T0)=eAB(T)＋eB(T,T0)－eAB(T0)－eA(T,T0)忽略温差电动势，热电偶的热电势可表示为：222013/5/5 Sunday23影响因素取决于材料和接点温度，与形状、尺寸等无关两热电极相同时，总电动势为0两接点温度相同时，总电动势为0对于已选定的热电偶，当参考端温度T0恒定时，eAB(T0)=c为常数，则总的热电动势就只与温度T成单值函数关系，即可见：只要测出eAB（T,T0）的大小，就能得到被测温度T，这就是利用热电偶测温的原理。
讨论232013/5/5 Sunday24热电偶测温基本定律1)均质导体定律由一种均质导体组成的闭合回路，不论导体的横截面积、长度以及温度分布如何均不产生热电动势。
2)中间导体定律在热电偶回路中接入第三种材料的导体，只要其两端的温度相等，该导体的接入就不会影响热电偶回路的总热电动势。
242013/5/5 Sunday253)参考电极定律两种导体A,B分别与参考电极C组成热电偶，如果他们所产生的热电动势为已知，A和B两极配对后的热电动势可用下式求得：由于铂的物理化学性质稳定、人们多采用铂作为参考电极。
252013/5/5 Sunday26例子热端为100℃，冷端为0℃时，镍铬合金与纯铂组成的热电偶的热电动势为2.95mV，而考铜与纯铂组成的热电偶的热电动势为－4.0mV，则镍铬和考铜组成的热电偶所产生的热电动势应为：2.95－(－4.0)=6.95(mV)262013/5/5 Sunday27272013/5/5 Sunday283.3 热电阻式温度传感器热电阻式温度传感器是利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的原理进行测温的。
热电阻（金属测温电阻）、半导体热敏电阻。
热电阻广泛用来测量－200～850℃范围内的温度，少数情况下，低温可测量至1K，高温达1000℃。
标准铂电阻温度计的精确度高，作为复现国际温标的标准仪器。
对用于制造热电阻材料的要求：具有尽可能大和稳定的电阻温度系数和电阻率R-t关系最好成线性物理化学性能稳定复现性好等。
目前最常用的热电阻金属是铂、铜和镍。
282013/5/5 Sunday主要金属测温电阻器的性能292013/5/5 Sunday30半导体热敏电阻是利用半导体的电阻值随温度显著变化这一特性制成的一种热敏元件。
半导体热敏电阻302013/5/5 Sunday31热敏电阻的电阻－温度特性大多数：负温度系数。
热敏电阻在不同值时的电阻－温度特性，温度越高，阻值越小，且有明显的非线性。
NTC（负电阻温度系数）热敏电阻具有很高的负电阻温度系数，特别适用于：－100～＋300℃之间测温。
PTC（正电阻温度系数）热敏电阻的阻值随温度升高而增大，且有斜率最大的区域，当温度超过某一数值时，其电阻值朝正的方向快速变化。
CTR（临界温度热敏电阻）也具有负温度系数，但在某个温度范围内电阻值急剧下降，曲线斜率在此区段特别陡，灵敏度极高。