电势型传感器及应用

❖ 硒光电池的光谱响应区段为0.3-0.7μm 波长 光，跟人眼睛相近，它在可见光范围内能分 辨光的强弱。它的最大灵敏度波长与人类正 常视觉的最大灵敏度波长非常接近。
❖ 3.掌握硅光电池的结构、工作原理、光电特 性的特点。
7
❖ 硅光电池的结构：是在N型硅片上渗入P型杂
❖ 光电特性的特点： ❖ 光照度与短路电流呈线性关系，而与开路电
❖ 2.掌握热电势的组成及其产生的条件、热电 偶的测温原理、中间导体定律
❖ 热电势：接触电势（珀尔帖电势）和温差电 势（汤姆逊电势）
❖ 热电势产生的条件：
❖ （1）热电偶两电极材料不同才能产生热电势；
❖ （2）两电极的两个接点温度不同才能产生热 电势；
1
❖ （3）热电势大小仅与热电极材料的性质、两
❖ 热电偶的测温原理：
❖ 2.一般了解石英晶体的结构、三个轴及压电 效应的解释；了解石英晶体的突出优点；掌 握影响石英晶体表面电荷密度大小的因素。
v 晶体表面产生的电荷密度与作用在晶面上的 压力（压强）成正比，而与晶体厚度、面积 无关。
❖ 3.掌握压电陶瓷的构成、极化处理、工作原 理、压电陶瓷式传感器的优点。
10
❖ 压电陶瓷是人工制造的多晶体，是由无数细
❖ 将热电偶置于被测点。热电偶的两个接点， 一个称为热端，另一个称为冷端。当它们的 温度不同时，热电偶回路产生热电势。
❖ 热电偶回路中热电势EAB（T、T0）的大小与 两电极材料和两接点温度（T，T0）有关。当 热电偶的材料确定后， EAB（T、T0）就仅与 两接点温度（T，T0）有关。当冷端温度 （ T0）为某个稳态值时， EAB（T、T0）2 的大
❖ 工作原理：
❖ 极化处理过的压电陶瓷具有良好的压电特性。 当它受到沿极化方向的力作用时，因陶瓷变
形使电畴的界限发生变化，电畴偏转使其剩
余极化强度随之变化，因而在垂直于极化方
向的平面上出现极化电荷的变化。这种变化
量与压电陶瓷的压电系数和作用力的大小成
正比。测量这个电荷的变化，即可知作用力
的大小。
11
❖ 中间导体定律：热电偶串接中间导体后，只 要中间导体两端的温度相同，就不影响回路 中原来的热电势数值，此即热电偶的中间导 体定律。
❖ 3.掌握 选用热电极材料的规律、选用标准热 电偶的优点、热电偶结构划分的种类。
❖ 选用热电极材料的规律，选用标准热电偶的 优点：
❖ ①热电势大；
3
❖ 按热电偶本身结构分：普通热电偶、铠装热 电偶、薄膜热电偶。
❖ 1.掌握霍尔元件的物理解释。
❖ 置于磁场中的静止载流导体，当它的电流方 向和磁场方向不一致时，载流导体上平行于
电流和磁场方向上的两个面之间产生电动势，
这种现象称霍尔效应。该电动势称霍尔电势，

载流导体（多为半导体）称霍尔元件。霍尔
效应是导体中的载流子在磁场中受洛仑磁力
作用发生横向漂移的结果。
15
❖ 2.掌握影响霍尔电势大小的因素、用半导体 且用N型材料制作霍尔元件的原因、现今用 的材料又有何特点。
❖ 5（QC.a——掌图——两握压）极电压板和元间件电电异的性内元路电部荷电件中容的各等元效件电的路意和义电（荷代放表大什器么）。
Ra——两极板间绝缘电阻
12
Q——两极板间异性电荷 C0——电缆分布电容 Cf——反馈电容
Ca——压电元件的内部电容 Ci——电荷放大器的输入电容
13
❖ 6.掌握压电式传感器的几种应用、优缺点 和预载的概念。
❖ 霍尔常数RH的大小取决于导体的载流子密度。 金属的自由电子密度太大，因而霍尔常数小， 霍尔电势也小，所以金属材料不宜制作霍尔 元件。半导体材料载流子浓度相对地小1得6 多，
❖ 从3一.掌个矩握形薄霍片状尔的元件外形结构、基本测量电路、 半互根导垂据体直基方不片向上的同两侧个面使相上，用要求连接电路。
❖ 4.一般了解几种以定型的常用热电偶。 ❖ 5.了解热电偶按结构的分类。
4
❖ 6电.了桥补解偿：热电偶冷端处理的几种方法。掌握其 中R1的=R4电=R3由桥锰补铜丝偿制和， 冷端延长法的工作原理。
它们阻值不随温度变化。
Rt由铜线绕制，阻值随
b
a
温度变化。
由不平衡电桥对热电偶回路 提供一个随冷端温度变化的 附加电势，从而使热电偶的 输出不随冷端温度的变化而 改变，达到自动补偿的目的。
❖ 压电式传感器的几种应用：测量加速度和 动态的力或压力。
❖ 优缺点：压电式传感器具有体积小、重量 轻、结构简单、工作可靠、测量频率范围 宽等优点。
❖ 不能测量频率太低的被测量，特别是不能 测量静态量。
❖ 从实际测量中得知，一般压电式传感器在 低压力使用时，线性度不好。这主要是14 传
❖ §7-4 霍尔元件
温度系数及霍尔电势温度系数可以从 元件参数表中可以查到（ Ri0可以测量出 来），用上式即可计算出分流电阻RP0及 所需的温度系数值。使霍尔电势UH稳 定。
压的关系有饱和性。 ❖ 4.一般了解硒光电池的结构和工作原理及伏
安特性，硅光电池的伏安特性和温度特性。
8
❖ §7-3 压电石英晶体和压电陶瓷
❖ 1.掌握压电效应、石英晶体的纵向压电效应 的定义。
❖ 当某些单晶体或多晶体陶瓷在一定方向上受 到外力作用时，在某两个对应的晶面上，会 产生符号相反的电荷，当外力取消后，电荷 也消失。作用力改变方向（相反）时，两个 对应晶面上电荷符号改变，该现象称正压电 效应；反之，某些晶体在一定方向上受9到电
各引出一对电极，其 中1-1´极用于加激励 电压或电流，称激励 电极；另一对2-2´极 用于引出霍尔电势， 称霍尔电极。
17
根据不同使用要求连接电路：
18
❖ 4.一般了解霍尔元件的主要特性参数。 ❖ 5.了解霍尔不等位电势及其补偿。了解温度
误差及其减少的措施；掌握恒流源温度补偿 电当霍路尔元（件选图定）后，及它的其输入工电作阻Ri原0和 理（解决什么问题）。
5
❖ 冷端延长法：用廉价的低温热电极加长昂贵 的高温热电极，以便将冷端引到低温且变化 小的地点去。该法即不能使冷端温度恒为零， 也不能补偿由于冷端温度变化引起热电势的 变化。
❖ 7.一般了解热电偶的应用。
6
❖ §7-2 光电池
❖ 1.了解光生伏特效应、光电池的定义。
❖ 2.掌握硒光电池光谱特性的使用特点。