传感器原理复习总结

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1、血球计数板集三种物理学检测技术于一体，在细胞处于自然原始的状态下对其进行多参数分析。该方法 也称为体积、电导、激光散射血细胞分析法。此技术采用在标本中首先加入红细胞溶血剂溶 解掉红细胞，然后加入稳定剂来中和红细胞溶解剂的作用，使白细胞表面、胞浆和细胞体积 保持稳定不变。然后应用鞘流技术将细胞推进到流动细胞计数池(F lowcell )中，接受仪器 VCS三种技术的检测。V代表体积(Volume)测量法，用低频电流准确分析细胞体积。体积是区分白细胞亚群的 一个重要的参数，它可有效区分体积大小差异显著的淋巴细胞和单核细胞。C代表高频电导性(Conductivity),采用高频电磁探针原理测量细胞内

2、部结构间的差异。细 胞膜对高频电流具有传导性，当电流通过细胞时，细胞核的化学组份可使电流的传导性产生 变化，其变化量可以反映出细胞内含物的信息。该参数可用来区分体积相近而内部性质不同 的细胞群体，如淋巴细胞和嗜碱性粒细胞，由于它们的细胞核特性不同而在传导性参数上有 所区别。S代表激光散射(Scatter)测量技术，采用氦氖激光源发出的单色激光扫描每个细胞，收集 细胞在1070角度内出现的散射光(MALS)信号。该激光束可穿透细胞，探测细胞内核 分叶状况和胞浆中的颗粒情况，提供有关细胞颗粒性的信息，可以区分出颗粒特性不同的细 胞群体。例如细胞内颗粒粗的要比颗粒细的散射光更强，因此可以用于区分粒细

3、胞中的嗜中 性、嗜酸性和嗜碱性三种细胞。角度偏振光散射白细胞分类技术，其原理是一定体积的全血标本用鞘流液按适当比例稀释。 其白细胞内部结构近似于自然状态，因嗜碱性粒细胞颗粒具有吸湿的特性，所以嗜碱性粒细 胞的结构有轻微改变。红细胞内部的渗透压高于鞘液渗透压而发生改变，红细胞内的血红蛋 白从细胞内游离出来，而鞘液内的水分进入红细胞中，细胞膜的结构仍然完整，但此时的红 细胞折光指数与鞘液的相同，故红细胞不干扰白细胞检测。在鞘流系统的作用下，样本被集 中为一个直径30“m的小股液流，该液流将稀释的血细胞单个排列，然后通过激光束，激光 照射于细胞上，在各个方向都有其散射光出现。1) 0为前向角散射光，

4、可粗略地测定细胞大小；2) 10为狭角散射光，可测细胞结构及其复杂性的相对特征；3) 90垂直光散射，主要对细胞内部颗粒和细胞成分进行测量。4) 90为消偏振光散射，基于颗粒可以将垂直角度的偏振激光消偏振的特性，将嗜酸细胞 从中性粒细胞和其它细胞中分离出来。5) 这四个角度同时对单个白细胞进行测量和分析后，即可将白细胞划分为嗜酸性粒细胞、 中性粒细胞、嗜碱性粒细胞、淋巴细胞和单核细胞5种。电阻应变片电阻应变片的工作原理是基于应变效应制作的，即导体或半导体材料在外界力的作用下产生 机械变形时，其电阻值相应的发生变化，这种现象称为“应变效应”半导体应变片是用半导体材料制成的，其工作原理是基于半导体

5、材料的压阻效应。压阻效应 是指当半导体材料某一轴向受外力作用时，其电阻率发生变化的现象。金属式体型一一丝式、箔式、薄膜型；半导体式体型一一薄膜型、扩散型、外延型、PN结型按结构分：单片、双片、特殊形状 按 使用环境：高温、低温、高压、磁场、水下；主要特点：所有应变片都具有自补偿功能，不需要补偿片，自身就能抑制应变温度漂移的功电桥的种类电桥的概念：用比较法测量各种量（如电阻、电容、电感等）的仪器。最简单的是由四个支 路组成的电路。常用的有惠登斯电桥和凯尔文电桥假设四个电阻固定，当s闭合时，若满足：“R3*R2=R1*R4”即对角的电阻乘积相等，则 此时Ucd等于0就是cd间没有电压。单臂电桥：即

6、只有一个电阻是待求或未知或变化的（不同的用途或领域）；双臂电桥：即有两个电阻是待求或未知或变化的。驻极体将电介质放在电场中就会被极化。许多电介质的极化是与外电场同时存在同时消失的驻极体 驻极体。也有一些电介质，受强外电场作用后其极化现象不随外电场去除而完全消失，出现 极化电荷“永久”存在于电介质表面和体内的现象。这种在强外电场等因素作用下，极化并 能“永久”保持极化状态的电介质，称为驻极体。话筒的基本结构由一片单面涂有金属的驻极体薄膜与一个上面有若干小孔的金属电极 （背称 为背电极）构成。驻极体面与背电极相对，中间有一个极小的空气隙，形成一个以空气隙 和驻极体作绝缘介质，以背电极和驻极体上的金

7、属层作为两个电极构成一个平板电容器。电 容的两极之间有输出电极。由于驻极体薄膜上分布有自由电荷。当声波引起驻极体薄膜振动而产生位移时；改变了电容两极板之间的距离，从而引起电容的 容量发生变化，由于驻极体上的电荷数始终保持恒定，根据公式：Q =CU所以当C变化时 必然引起电容器两端电压U的变化，从而输出电信号，实现声一电的变换。石英晶体石英晶体呈现电感性阻抗。石英晶体提供了两种共振模式，由C1与L1构成的串联共振， 与由CO、C1与L1构成的并联共振。检测金属物金属探测器利用电磁感应的原理，利用有交流电通过的线圈，产生迅速变化的磁场。这个磁 场能在金属物体内部能感生涡电流。涡电流又会产生磁场，倒

8、过来影响原来的磁场，弓I发探 测器发出鸣声。金属探测器的精确性和可靠性取决于电磁发射器频率的稳定性，一般使用从 80 to 800 kHz的工作频率。工作频率越低，对铁的检测性能越好；工作频率越高，对高碳钢 的检测性能越好。检测器的灵敏度随着检测范围的增大而降低，感应信号大小取决于金属粒 子尺寸和导电性能。电磁流量计根据法拉第电磁感应定律进行流量测量的流量计。当导体在磁场中作切割磁力线运动时，在导体中会产生感应电势，感应电势的大小与导体在 磁场中的有效长度及导体在磁场中作垂直于磁场方向运动的速度成正比。同理，导电流体在 磁场中作垂直方向流动而切割磁感应力线时，也会在管道两边的电极上产生感应电势

9、。据法拉第电磁感应原理，在与测量管轴线和磁力线相垂直的管壁上安装了一对检测电极，当 导电液体沿测量管轴线运动时，导电液体切割磁力线产生感应电势，此感应电势由两个检测 电极检出，数值大小与流速成正比例，其值为：E=BVDK式中：E感应电势；K与磁场分布及轴向长度有关的系数；B 磁感应强度；V 导电液体平均流速；D电极间距；（测量管内直径）磁带录音原理话筒把声音变成音频电流，放大后送到录音磁头。录音磁头实际上是个蹄形电磁铁，两极相 距很近，中间只留个狭缝。整个磁头封在金属壳内。录音磁带的带基上涂着一层磁粉，实际 上就是许多铁磁性小颗粒。磁带紧贴着录音磁头走过，音频电流使得录音头缝隙处磁场的强 弱、

10、方向不断变化，磁带上的磁粉也就被磁化成一个个磁极方向和磁性强弱各不相同的“小 磁铁”声音信号就这样记录在磁带上了。放音头的结构和录音头相似。当磁带从放音头的 狭缝前走过时，磁带上“小磁铁”产生的磁场穿过放音头的线圈。由于“小磁铁”的极性和 磁性强弱各不相同，它在线圈内产生的磁通量也在不断变化，于是在线圈中产生感应电流， 放大后就可以在扬声器中发出声音差动变压器差动变压器的基本组成部分包括一个线框和一个铁心。在线框上设置一个原绕组和两个对称 的副绕组，铁心放在线框中央的圆柱形孔中。在原绕组中施加交流电压时，两个副绕组中就 会产生感应电动势el和e2。如果两个副绕组按反向串联（图1）,则它的总输出

11、电压u2=u21 u22ael e2。当铁心处在中央位置时，由于对称关系，e1=e2，输出电压u2为零。如果铁 心向右移动，则穿过副绕组2的磁通将比穿过副绕组1的磁通多，于是感应电动势e2e1， 差动变压器输出电压u2不等于零，而且输出电压的大小与铁心位移x之间基本成线性关系, 其特性如图2所示，呈V字形。用适当的测量电路测量，可以得到差动变压器输出与位移x 成比例的线性读数。最常用的测量电路是差动整流电路，它把两个次级电压分别整流后，以 它们的差作为输出。差动整流电路有电流输出型和电压输出型，前者用于连接低阻抗负载的 场合；电压输出型差动整流电路则用于连接高阻抗负载的场合。应用：位移变送器O

12、tiiC宦：菱动喪圧哥原理示倉霍尔传感器霍尔电势的大小取决于：Rh为霍尔常数，它与半导体材质有关；IC为霍尔元件的偏置电流; B为磁场强度；d为半导体材料的厚度。对于一个给定的霍尔器件，当偏置电流Ic固定时，Vh将完全取决于被测的磁场强度B。一 个霍尔元件一般有四个引出端子，其中两根是霍尔元件的偏置电流IC的输入端，另两根是 霍尔电压的输出端。如果两输出端构成外回路，就会产生霍尔电流。光电池原理光伏发电是根据光生伏特效应原理，当P-N结受光照时，样品对光子的本征吸收和非本征 吸收都将产生光生载流子。但能引起光伏效应的只能是本征吸收所激发的少数载流子。因P 区产生的光生空穴，N区产生的光生电子属

13、多子，都被势垒阻挡而不能过结。只有P区的光 生电子和N区的光生空穴和结区的电子空穴对（少子）扩散到结电场附近时能在内建电场 作用下漂移过结。光生电子被拉向N区，光生空穴被拉向P区，即电子空穴对被内建电场 分离。这导致在N区边界附近有光生电子积累，在P区边界附近有光生空穴积累。它们产 生一个与热平衡P-N结的内建电场方向相反的光生电场，其方向由P区指向N区。此电场 使势垒降低，其减小量即光生电势差，P端正，N端负。于是有结电流由P区流向N区， 其方向与光电流相反。热电阻热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。它的 主要特点是测量精度高，性能稳定。目前主要有金属

14、热电阻和半导体热敏电阻两类。热敏电阻热敏电阻器是敏感元件的一类，按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻器（PTC）和负 温度系数热敏电阻器（NTC）。热敏电阻器的典型特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值。正温度系数热敏电阻器（PTC ）在温度越高时电阻值越大，负温度系数热敏电阻器（NTC ）在温度越高时电阻值越低，它们同属于半导体器件。热电偶热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路，当两端存在温度梯度时, 回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势一一热电动势，这就是所谓的塞贝克效 应（Seebeck effect）。金属氧化膜电阻金属膜电阻器一般采用真空蒸发工

15、艺制得，即在真空中加热合金，合金蒸发，使瓷棒表面形 成一层导电金属膜。刻槽和改变金属膜厚度可以控制阻值。它的耐热性、噪声电势、温度系 数、电压系数等电性能比碳膜电阻器优良。金属膜电阻器的制造工艺比较灵活，不仅可以调 整它的材料成分和膜层厚度，也可通过刻槽调整阻值，因而可以制成性能良好，阻值范围较 宽的电阻器。电容式传感器把被测的机械量，如位移、压力等转换为电容量变化的传感器。它的敏感部分就是具有可变 参数的电容器。电容位移传感器，电容式水分检测传感器，电容式润滑油实时在线监测传感 器，电容式压力传感器，加速度传感器，差动式电容测厚传感器电感式传感器利用电磁感应把被测的物理量如位移，压力，流量，振动等转换成线圈的自感系数和互感系 数的变化，再由电路转换为电压或电流的变化量输出，实现非电量到电量的转换。变磁阻式 传感器一一自感式；差动变压器式传感器一一互感式；电涡流式传感器一一电涡流式