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1、敏感材料,第五组,那么敏感材料是什么呢,定义,敏感材料是对电、光、声、力、热、磁、气体分布等场的微小变化而表现出性能明显改变的功能材料（通常称之为第二代材料）。 敏感元件是传感器的核心元件。敏感元件要求：灵敏度、稳定性和可靠性高，互换性和生产重复性好，在某些情况下还要求有高的响应速率。随着电子计算机和信息技术的迅速发展，敏感元件的重要性日益增大。,分类,敏感材料,力敏材料,热敏材料,电压敏感材料,磁敏材料,离子敏感材料,湿敏材料,气敏材料,光敏材料,声敏材料,1.根据被测参数的功能类型来划分,敏感材料,半导体敏感材料,陶瓷敏感材料,金属敏感材料,有机高分子敏感材料,光纤敏感材料,磁性敏感磁材料
2、,2.根据材料的结构类型来划分,一、力敏材料,压力敏感半导体材料是将压力转换为电信号的半导体材料。按其换能效应原理，可分为以下两种。 1.压阻半导体材料： 这类材料受外力作用时，产生晶格形变。 晶格的距离改变，导致禁带宽度及载流子在电场下的运动状 态发生变化，促使电阻率改变。 2.压电半导体材料： 这类材料的作用机理都基于压电效应。 当外力作用到不具有对称中心的晶体上时，引起晶体中荷电 质点位移，偏离平衡位置，使材料的正负电重心不重合而极 化，晶体表面荷电。 应用：力敏元件可用来测量压力、位移、扭矩、加速度、气压、气体流量等力学量。,第一阶段力敏传感器数字化，实现传输方式的数字化，同时解决传统
3、产品抗干扰能力差的问题。 第二阶段力敏传感器智能化，实现人机交流，同时解决传统产品精度低、稳定性差的问题。 第三阶段力敏化，实现工业远程集中控制，解决传统产品在工业控制中必须一次仪表+二次仪表配合，造成部分功能冗余的问题。其实质将计算机信息技术与传感器技术有机融合为一体，全面提升传感器数据传输功能和数据处理、判断功能。,力敏传感器的智能化发展分三个阶段：,压力传感器电路图,力敏传感器在生活中的运用,陶瓷温度传感器是利用陶瓷材料的电阻、磁性、介电、半 导等物理性质随温度而变化的现象制成的，其中电阻随温度 变化显著的称为热敏电阻。对热敏电阻的基本特性要求包括 有：电阻率；温度系数的符号与大小；稳定
4、性。 按热敏电阻的温度特性可分为负温度系数热敏电阻 （NTC），正温度系数热敏电阻（PTC）和临界温度电阻 （CTR）3类。,三、热敏材料,热敏材料 热敏传感器,特点： 灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10100倍以上，能检测出10-6的温度变化； 工作温度范围宽，常温器件适用于-55315，高温器件适用温度高于315（目前最高可达到2000），低温器件适用于-27355; 体积小，能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生物体内血管的温度；使用方便，电阻值可在0.1100k间任意选择; 易加工成复杂的形状，可大批量生产；稳定性好、过载能力强。,1）温度补偿： 用于石英振荡器（23个NTC
5、） 2）抑制浪涌电流： 用于控制开关电源、电机、变压器等在接通瞬时产生的大电流。 3）温度检测 用于热水器、空调、厨房设备、办公用品、汽车电控等。,应用,热敏材料电路图,热敏材料,二、磁敏材料,磁敏半导体材料是将磁场强度转换成电信号的材料。按应 用原理可分为以下两类。 1.霍耳效应材料： 当有均匀电流流过的半导体材料受到一 垂直于电流方向的磁场作用时，因洛伦兹力作用，产生一横 向的电场。霍耳电压的大小与磁场强度成正比，依此可将磁 场强度线性地转换为电压信号。要求材料具有高迁移率及薄 层结构。 2.磁电阻效应材料： 当半导体中有均匀电流流过，并受垂 直于电场方向的外界磁场作用时，因霍耳效应，电流
6、偏离电 场方向一个角度，使电流所经的路程变长。在电流方向，材 料两端设置金属元件，电阻就增大。 应用:利用磁场为媒介,磁敏元件可用于测量位移、振动、压力、角度、转数、速度、加速度、流量、电流、电功率等物理量。,万用电表,磁敏式测试传感器,磁敏材料电路图,六、气敏材料,气敏陶瓷的电阻值将随所处环境的气氛而改变，其阻值随气体的浓度作有规则的变化。常见的半导体气敏陶瓷有SnO2，ZnO，-Fe2O3，ZrO2等。表面吸附气体分子后，电导率将随半导体类型和气体分子种类而变化。 半导体陶瓷气体传感器灵敏度高、体积小、结构简单。目前可检测的气体有：碳氢系气体、H2、C2H5OH、CO、O2、卤素气体、SO2、NO、NH3、SiH4和烟雾等。 应用：气敏元件的主要应用领域在防灾报警、防止公害、检测计量等方面。,烟雾气敏传感器,酒精气敏传感器,七、声敏材料,声敏材料的电阻值将随所处环境的声音而改变，其阻值随声音的大小作有规则的变化，进而转化为相应的电信号输出，其工作原理： 将声音震动信号转化到电容上，再转化为电流信号。 或说将声音震动转化为磁场信号，再转化为电信号。 应用：声敏材料多用于声控开关，麦克风，警报传感，智能控制，B超等领域。,谢谢！,
