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在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動化生產(chǎn)過程中,要用各種傳感器來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程中的各個參數(shù),使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或較佳狀態(tài),并使產(chǎn)品達到較好的質(zhì)量。因此可以說,沒有眾多的優(yōu)良的傳感器,現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ)。
在基礎(chǔ)學科研究中,傳感器更具有突出的地位?,F(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展,進入了許多新領(lǐng)域:例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙,微觀上要觀察小到 cm的粒子世界,縱向上要觀察長達數(shù)十萬年的天體演化,短到 s的瞬間反應(yīng)。此外,還出現(xiàn)了對深化物質(zhì)認識、開拓新能源、新材料等具有重要作用的各種極端技術(shù)研究,如超高溫、超低溫、超高壓、較高真空、較強磁場、超弱磁碭等等。顯然,要獲取大量人類感官無法直接獲取的信息,沒有相適應(yīng)的傳感器是不可能的。許多基礎(chǔ)科學研究的障礙,首先就在于對象信息的獲取存在困難,而一些新機理和高靈敏度的檢測傳感器的出現(xiàn),往往會導(dǎo)致該領(lǐng)域內(nèi)的突破。一些傳感器的發(fā)展,往往是一些邊緣學科開發(fā)的先驅(qū)。
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電阻式傳感器是將被測量,如位移、形變、力、加速度、濕度、溫度等這些物理量轉(zhuǎn)換式成電阻值這樣的一種器件。主要有電阻應(yīng)變式、壓阻式、熱電阻 、熱敏、氣敏、濕敏等電阻式傳感器件。傳感器中的電阻應(yīng)變片具有金屬的應(yīng)變效應(yīng),即在外力作用下產(chǎn)生機械形變,從而使電阻值隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。電阻應(yīng)變片主要有金屬 和半導(dǎo)體兩類,金屬應(yīng)變片有金屬絲式、箔式、薄膜式之分。半導(dǎo)體 應(yīng)變片具有靈敏度高(通常是絲式、箔式的幾十倍)、橫向效應(yīng)小等優(yōu)點。
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壓阻式傳感器是用集成電路工藝技術(shù),在硅片上制造出四個等值的薄膜電阻,并組成電橋電路。當不受力作用時,電橋處于平衡狀態(tài),無電壓輸出;當受到力作用時,電橋失去平衡,輸出與應(yīng)力成正比的電壓。壓阻式傳感器的工作原理與傳統(tǒng)的半導(dǎo)體應(yīng)變式傳感器的工作原理一樣,都是基于半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)。半導(dǎo)體電阻的相對變化近似等于電阻率的相對變化,而電阻率的相對變化與應(yīng)力成正比,二者的比例系數(shù)定義為壓阻系數(shù)。