《高级传感器》翻译--(P200902108).docVIP

目录 第五章 热传感器 4 5.1 基本概念 4 5.1.1 热学被测量 4 5.1.2 应用考虑 4 5.1.3 热传感器的分类 5 5.2 热电偶 5 5.2.1 热电效应 5 5.2.2半导体热电偶 6 5.3热敏电阻器 8 5.3.1金属热敏电阻器 8 5.3.2电热调节器 9 5.4热二极管 10 5.4.1 基本原理 10 5.4.2 热敏二极管的集成电路 12 5.5 热敏晶体管 12 5.5.1 基本原理 12 5.5.2 完整的装置 13 5.6其它的电子传感器 13 5.6.1热电偶继电器温度调节器 13 5.6.2热量计 14 5.7无电的热传感器 14 5.7.1温度计 14 5.7.2温度指示器和光学（导）纤维的感应器 14 5.7.3 表面超声波器件 15 第六章 磁电式传感器 15 6.1基本的概括和定义 15 6.1.1磁性的介绍 15 6.1.2传感器的磁效应 16 6.1.3磁微传感器的分类 16 6.2 霍尔器件 17 6.2.1霍尔效应 17 6.2.2集成霍尔传感器 18 6.3 磁控电阻器 19 6.3.1半导体 19 6.3.2 磁性薄膜 20 6.4磁二极管 20 6.5磁敏晶体管 21 6.5.1引言 21 6.5.2横向磁敏晶体管 21 6.5.3垂直磁敏晶体管 21 6.6 声磁场微传感器 22 6.7SQUIDs（超导量子干涉器件） 22 第七章 生物化学微传感器 24 7.1简介 24 7.1.1定义 24 7.1.2分类 24 7.1.3应用 25 7.2化学电阻器 25 7.2.1介绍 25 7.2.2 金属氧化物气体传感器 25 7.2.3 有机气体传感器 27 7.3化学电容器 27 7.4化学二极管 28 7.4.1无机肖特基装置 28 7.4.2有机的肖特基装置 28 7.5化学传感器 28 7.5.1金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）气体传感器 28 7.5.2 离子选择性场效应晶体管 29 7.6热化学微传感器 29 7.6.1热敏电阻 29 7.6.2 载体催化气体传感器 30 7.7 质量敏感化学微传感器 31 7.7.1 基本原则 31 7.7.2 QMB和 压电SAW器件 32 7.7.3电容超声波质量传感器 34 7.7.4电容兰姆波传感器 34 第五章 热传感器 5.1 基本概念 5.1.1 热学被测量 热传感器用来测量许多与热有关的量，例如温度，热通量和热容。温度是可能的最基本的变量并提供热能的测量或是加热一个物体。物体的温度同时也与其他热量有关。 物体中的热量Q（单位是焦耳）与其绝对温度（在K氏温度里）成正比。 Q=?mcT (5.1) 其中比例系数mc是热容量，m是质量，c是每单位质量的热容或特定的热容（单位是J/kg K），它是材料的基本性质。物体的特定热容是一个物体储存热能量的能力，类似于电容的容积是储存电能的。 两个不同温度的相邻物体和区域像一个流动的电压以至于热量可以从高温区流向低温区。比率是当电流经过一个区域时由温度梯度和区域的热容κ决定的。 公式为： Q==－κA 或者，更通常的，-kA (5.2) 其中A是区域通过热流时的截面积，并且是三级梯度向量算子。 物体的热阻RT被定义为测量当热流经过时，物体阻碍热流的能力。热阻与材料的导热性和物体的几何形状有关： R= (5.3 ) 其中L是物体的长度。因此，温度和热流量是基本变量，相当于电气系统中的电压V和电流i。热容和热阻被描述成系统的基本性质，类似于电容C和电阻R。在表5.1中，展示了热系统和电系统的相似之处，过去常用来辅助了解热系统反应模型和特性。 这里，热不等同于电气电感L，当然热系统的实际行为是非线性的，因为热容和热阻总体上取决于温度。然而，热系统或热传感器的一个线性模型通常能有其特点行为的好评价。举例来说，一个实际热时间常数的有效估计是从第一阶系统中物体短暂响应的简单模型中获得的，例如一个指数函数。 5.1.2 应用考虑 温度可能是最重要的过程参数，在1987年被卖的所有固体传感器中的40%都是热传感器。例如，温度在绝大多数化学反应过程中是很重要的，当化学反应的速率是遵循阿累尼斯关系根据温度呈现指数倍增长的。所以温度在许多过程中需要被测量，并且都是重要的参数，甚至以某种方式被控制或者补偿。许多材料加工工艺的范围从传统的钢和其他金属的烧铸到单晶硅的微加工都需要温度的测量。温度不仅被测量在植物，汽车（如发动机），家电应用（如电冰箱），医学（如人体温度）和环境（如大气温度）中。还用在非热传感器中的次要传感变量，例如气体传感器或机械风流量传感器。 温度传