3、传感器与信号调理技术详解

传感器与信号调理技术详解

1. 电阻式传感器

电阻式传感器在受到应变时，其电阻率会发生显著变化。一些此类传感器基于聚合物厚膜技术，例如应变片。另外，MQ - 2 及其他 MQ - x 气体传感器对不同类型的气体敏感，具体取决于其类型规格。它们基于半导体衬底，表面有一层通过溅射或蒸发沉积的多晶 SnO₂ 氧化锡薄层。

这些气体传感器对各种气体的特异性取决于活性区域的温度，该温度可通过加热器、沉积方法或添加少量其他材料（如钯、金或铂）来调节。电阻的变化取决于多晶 SnO₂ 的晶界以及晶粒间受吸附气体影响的绝缘氧化层。

其工作原理如下：加热器位于 SnO₂ 活性层下方，通过电流供电。可在标记为 1 和 2 的端子之间测量与特定气体浓度相关的电阻。

2. 电压式传感器

• LM35 温度传感器 ：这是一种硅带隙温度传感器，能在输出引脚直接产生电压。其工作原理是让已知电流 $I_n$（$n = 1, 2$）以电流密度 $j_n$ 通过两个双极晶体管的基极 - 发射极结，并比较它们各自的电压降 $V_{BE,n}$。电压差与温度成正比。
  • 相关公式为：$j_n = A(T)[e^{(eV_{BE,n}-E_g)/kT} - 1]$，其中 $E_g = 1.2 V$ 是硅的带隙能量，$k$ 是玻尔兹曼常数，$T$ 是开尔文绝对温度。$A(T)$ 是一个与设备相关的常数，对温度的依赖性适中。
  • 假设两个晶体管位于同一衬底且温度相同，求解两个电流密度 $j_1$ 和 $j_2$，可得到电压差 $\Delta V_{BE} = V_{BE,1} - V_