光敏電阻傳感器

　　光敏電阻傳感器結(jié)構(gòu)

　　光敏電阻傳感器是通過(guò)把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的，它的基本結(jié)構(gòu)包括光源，光學(xué)通路和光電元件三部分，它首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。

　　由于光敏電阻傳感器是一種依靠被測(cè)物與光電元件和光源之間的關(guān)系，來(lái)達(dá)到測(cè)量目的的，因此光敏電阻傳感器的光源扮演著很重要的角色，光敏電阻傳感器的電源要是一個(gè)恒光源，電源穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，電源的穩(wěn)定性直接影響到測(cè)量的準(zhǔn)確性，常用光源有以下幾種：

　　發(fā)光二極管 是一種把電能轉(zhuǎn)變成光能的半導(dǎo)體器件。它具有體積小、功耗低、壽命長(zhǎng)、響應(yīng)快、機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，并能和集成電路相匹配。因此，廣泛地用于計(jì)算機(jī)、儀器儀表和自動(dòng)控制設(shè)備中。

　　絲燈泡， 這是一種最常用的光源，它具有豐富的紅外線。如果選用的光電元件對(duì)紅外光敏感，構(gòu)成傳感器時(shí)可加濾色片將鎢絲燈泡的可見(jiàn)光濾除，而僅用它的紅外線做光源，這樣，可有效防止其他光線的干擾。

　　光敏電阻傳感器工作原理

　　由于光敏電池即使在強(qiáng)光照射下，最大輸出電壓也僅0.6V，還不能使下一級(jí)晶體管有較大的電流輸出，故必須加正向偏壓，為了減小晶體管基極電路阻抗變化，盡量降低光電池在無(wú)光照時(shí)承受的反向偏壓，可在光電池兩端并聯(lián)一個(gè)電阻。或者利用鍺［注1］二極管產(chǎn)生的正向壓降和光電池受到光照時(shí)產(chǎn)生的電壓疊加，使硅管e、b極間電壓大于0.7V，而導(dǎo)通工作。

　　半導(dǎo)體光電元件的光電轉(zhuǎn)換電路也可以使用集成運(yùn)算放大器。硅光敏二極管通過(guò)集成運(yùn)放可得到較大輸出幅度，當(dāng)光照產(chǎn)生的光電流為時(shí)，輸出電壓為了保證光敏二極管處于反向偏置，在它的正極要加一個(gè)負(fù)電壓，由于光電池的短路電流和光照成線性關(guān)系，因此將它接在運(yùn)放的正、反相輸入端之間，利用這兩端電位差接近于零的 特點(diǎn)，可以得到較好的效果。

　　光敏電阻傳感器特性及應(yīng)用

　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展人們對(duì)測(cè)量精度有了更高的要求，這就促使光電傳感器不得不隨著時(shí)代步伐而更新，改善光電傳感器性能的主要手段就是應(yīng)用新材料、新技術(shù)制造性能更優(yōu)越的光電元件。例如今天光電傳感器的雛形，是一種小的金屬圓柱形設(shè)備，發(fā)射器帶一個(gè)校準(zhǔn)鏡頭，將光聚焦射向接收器，接收器出電纜將這套裝置接到一個(gè)真空管放大器上在金屬圓筒內(nèi)有一個(gè)小的白熾燈作為光源的一種堅(jiān)固的白熾燈傳感器。由于這種傳感器存在各種缺陷，逐漸在測(cè)量領(lǐng)域銷聲匿跡。到了光纖出現(xiàn)，因?yàn)樗母鞣N優(yōu)越的性能，于是出現(xiàn)了光纖與傳感器配套使用的無(wú)源元件，另外光纖不受任何電磁信號(hào)的干擾，并且能使傳感器的電子元件與其他電的干擾相隔離。正是因?yàn)檫@樣，光電傳感器具有其他傳感器所不能取代優(yōu)越性，因此它發(fā)展前景非常好，應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越廣泛。

　　熱敏電阻傳感器

　　熱敏電阻傳感器結(jié)構(gòu)

　　普通型熱電阻由感溫元件（金屬電阻絲）、支架、引出線、保護(hù)套管及接線盒等基本部分組成。為避免電感分量，熱電阻絲常采用雙線并繞，制成無(wú)感電阻。

　　熱敏電阻傳感器工作原理

　　在金屬中，載流子［注2］為自由電子，當(dāng)溫度升高時(shí)，雖然自由電子數(shù)目基本不變（當(dāng)溫度變化范圍不是很大時(shí)），但每個(gè)自由電子的動(dòng)能將增加，因而在一定的電場(chǎng)作用下，要使這些雜亂無(wú)章的電子作定向運(yùn)動(dòng)就會(huì)遇到更大的阻力，導(dǎo)致金屬電阻值隨溫度的升高而增加。熱電阻就要是利用電阻隨溫度升高而增大這一特性來(lái)測(cè)量溫度的。

　　熱敏電阻是一種新型的半導(dǎo)體測(cè)溫元件。半導(dǎo)體中參加導(dǎo)電的是載流子，由于半導(dǎo)體中載流子的數(shù)目遠(yuǎn)比金屬中的自由電子數(shù)目少得多，所以它的電阻率大。隨溫度的升高，半導(dǎo)體中更多的價(jià)電子受熱激發(fā)躍遷到較高能級(jí)而產(chǎn)生新的電子—空穴［注3］對(duì)，因而參加到電的載流子數(shù)目增加了，半導(dǎo)體的電阻率也就降低了（電導(dǎo)率增加）。因?yàn)檩d流子數(shù)目隨溫度上升按指數(shù)規(guī)律增加，所以半導(dǎo)體的電阻率也就隨溫度上升按指數(shù)規(guī)律下降。熱敏電阻正是利用半導(dǎo)體這種載流子數(shù)隨溫度變化而變化的特性制成的一種溫度敏感元件。當(dāng)溫度變化1℃時(shí)，某些半導(dǎo)體熱敏電阻的阻值變化將達(dá)到（3～6）%。在一定條件下，根據(jù)測(cè)量熱敏電阻值的變化得到溫度的變化。

　　熱敏電阻傳感器特性及應(yīng)用

　　熱電阻傳感器主要是利用電阻值隨溫度變化而變化這一特性來(lái)測(cè)量溫度及與溫度有關(guān)的參數(shù)。主要用途有測(cè)溫、溫度補(bǔ)償、過(guò)熱保護(hù)、液面的測(cè)量。

　　在溫度檢測(cè)精度要求比較高的場(chǎng)合，這種傳感器比較適用。熱電阻傳感器具有電阻溫度系數(shù)大、線性好、性能穩(wěn)定、使用溫度范圍寬、加工容易等特點(diǎn)。用于測(cè)量-200℃～+500℃范圍內(nèi)的溫度。