不同類型接近傳感器的工作原理

電容式接近傳感器的工作原理：電容式接近傳感器由高頻振蕩器和放大器等組成，由傳感器的檢測(cè)面與大地間構(gòu)成一個(gè)電容器，參與振蕩回路工作，起始處于振蕩狀態(tài)。當(dāng)物體接近傳感器檢測(cè)面時(shí)，回路的電容量發(fā)生變化，使高頻振蕩器振蕩。綜述了針對(duì)MEMS探卡不同的應(yīng)用前景所提出的多種技術(shù)方案,特別介紹了傳感技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為滿足IC圓片級(jí)測(cè)試的要求,針對(duì)管腳線排布型待測(cè)器件的新型過(guò)孔互連式懸臂梁芯片和針對(duì)管腳面排布型待測(cè)器件的Ni探針陣列結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制造。振蕩與停振這二種狀態(tài)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)經(jīng)放大器轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制的開(kāi)關(guān)信號(hào)。

電感式接近傳感器的工作原理：電感式接近傳感器由高頻振蕩、檢波、放大、觸發(fā)及輸出電路等組成。振蕩器在傳感器檢測(cè)面產(chǎn)生一個(gè)交變電磁場(chǎng)，當(dāng)金屬物體接近傳感器檢測(cè)面時(shí)，金屬中產(chǎn)生的渦流吸收了振蕩器的能量，使振蕩減弱以至停振。藍(lán)寶石系由單晶體絕緣體元素組成，不會(huì)發(fā)生滯后、疲勞和蠕變現(xiàn)象。振蕩器的振蕩及停振這二種狀態(tài)，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)通過(guò)放大轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的開(kāi)關(guān)信號(hào)，經(jīng)功率放大后輸出。

高頻振蕩型接近傳感器的工作原理：由LC高頻振蕩器和放大處理器電路組成，當(dāng)金屬物體接近振蕩感應(yīng)頭時(shí)會(huì)產(chǎn)生渦流，使接近傳感器振蕩能力衰減，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化，由此識(shí)別出有無(wú)金屬物體接近，進(jìn)而控制開(kāi)關(guān)的通或斷。所有金屬型傳感器的工作原理：所有金屬型傳感器基本上屬于高頻振蕩型。和普通型一樣，它也有一個(gè)振蕩電路，電路中因感應(yīng)電流在目標(biāo)物內(nèi)流動(dòng)引起的能量損失影響到振蕩頻率。從霍爾效應(yīng)磁傳感器、磁通門磁傳感器、磁電阻傳感器到光泵磁強(qiáng)計(jì)和超導(dǎo)量子干涉器件(SQUID)，磁傳感器技術(shù)不斷的向前發(fā)展。目標(biāo)物接近傳感器時(shí)，不論目標(biāo)物金屬種類如何，振蕩頻率都會(huì)提高。傳感器檢測(cè)到這個(gè)變化并輸出檢測(cè)信號(hào)。

有色金屬型傳感器的工作原理：有色金屬傳感器基本上屬于高頻振蕩型。它有一個(gè)振蕩電路，電路中因感應(yīng)電流在目標(biāo)物內(nèi)流動(dòng)引起的能量損失影響到振蕩頻率的變化。當(dāng)鋁或銅之類的有色金屬目標(biāo)物接近傳感器時(shí)，振蕩頻率；當(dāng)鐵一類的黑色金屬目標(biāo)物接近傳感器時(shí)，振蕩頻率降低。壓阻式傳感器又稱為擴(kuò)散硅壓阻式壓力傳感器，被測(cè)介質(zhì)的壓力直接作用于傳感器的膜片上（不銹鋼或陶瓷），使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻值發(fā)生變化，和用電子線路檢測(cè)這一變化，并轉(zhuǎn)換輸出一個(gè)對(duì)應(yīng)于這一壓力的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量信號(hào)。如果振蕩頻率高于參考頻率，傳感器輸出信號(hào)。

TMR/超導(dǎo)復(fù)合式磁傳感器

1995 年，由美國(guó)麻省理工學(xué)院和日本東北大學(xué)的兩個(gè)研究小組獨(dú)立發(fā)現(xiàn)，將兩個(gè)磁性電極層之間用極薄的絕緣層分開(kāi)會(huì)產(chǎn)生很大的磁電阻效應(yīng)(室溫下達(dá)到11%)。這種由磁性層/絕緣層/磁性層構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，稱為磁性隧道結(jié)(MTJ)。在MTJ 中，中間的絕緣層很薄(幾個(gè)納米)，使得可以有大量電子隧穿通過(guò)。通過(guò)隧道結(jié)的電流依賴于兩個(gè)磁性層的磁化強(qiáng)度矢量的相對(duì)取向。這種隧穿電流隨外磁場(chǎng)變化的效應(yīng)被稱為隧道磁電阻(TMR)效應(yīng)。通常是將應(yīng)變片通過(guò)特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學(xué)應(yīng)變基體上，當(dāng)基體受力發(fā)生應(yīng)力變化時(shí)，電阻應(yīng)變片也一起產(chǎn)生形變，使應(yīng)變片的阻值發(fā)生改變，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。隧道磁電阻效應(yīng)可以由Julliere 雙電流模型解釋。假定電子在隧穿過(guò)程中自旋不發(fā)生翻轉(zhuǎn)，并且隧穿電流正比于費(fèi)米面附近電子的態(tài)密度。當(dāng)MTJ兩側(cè)鐵磁層處于平行排列時(shí)，左側(cè)的少子電子向右側(cè)的少子空態(tài)隧穿，左側(cè)的多子電子向右側(cè)的多子空態(tài)隧穿，MTJ 處于低阻態(tài)；當(dāng)MTJ兩側(cè)鐵磁層處于反平行排列時(shí)，左側(cè)的少子電子向右側(cè)的多子空態(tài)隧穿，而左側(cè)的多子電子向右側(cè)的少子空態(tài)隧穿，MTJ 呈現(xiàn)高阻態(tài)。

由于貼合TMR器件與超導(dǎo)磁放大器的低溫膠過(guò)厚導(dǎo)致TMR—超導(dǎo)磁放大器間距過(guò)大(50 μm)，使得TMR/超導(dǎo)復(fù)合式磁傳感器的靈敏度、探測(cè)精度較GMR/超導(dǎo)復(fù)合式磁傳感器、SQUID 等器件仍有明顯差距。理論計(jì)算表明，減小TMR—超導(dǎo)磁放大器間距將使得磁場(chǎng)放大倍數(shù)呈指數(shù)形式上升；若能將TMR—超導(dǎo)磁放大器間距降低至0.5 μm以內(nèi)，磁場(chǎng)放大倍數(shù)可接近1000 倍。例如用壓力傳感器測(cè)量繪制內(nèi)燃機(jī)示功圖，在測(cè)量中不允許用水冷卻，并要求傳感器能耐高溫和體積小。今后可通過(guò)熱壓印等技術(shù)減小TMR—超導(dǎo)磁放大器間距，從而提高器件的靈敏度。

汽車傳感器

空氣流量計(jì)/進(jìn)氣壓力傳感器，節(jié)氣門位置zd傳感器，水溫傳感器，曲軸位置傳感器，氧傳感器，爆震傳感器，車速傳感器現(xiàn)在的車子基本上都有以上這些傳感器，越的車子傳感器也就多，前六個(gè)傳感器是保證汽車正常運(yùn)行基本的條件。進(jìn)氣壓力傳感器：檢測(cè)進(jìn)氣歧管內(nèi)的壓力的大小，給ECU一個(gè)控制噴油脈寬的基準(zhǔn)信號(hào)。近年來(lái),基于隨機(jī)有限集理論的多傳感器多目標(biāo)跟蹤方法開(kāi)始受到研究學(xué)者的關(guān)注?？諝饬髁坑?jì)：檢測(cè)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣量，給ECU一個(gè)控制噴油脈寬基準(zhǔn)信號(hào)。曲軸位置傳感器：檢測(cè)上止點(diǎn)信號(hào)，曲軸轉(zhuǎn)速信號(hào)，控制點(diǎn)火的各缸上版止點(diǎn)信號(hào)，控制順序噴油的一缸上止點(diǎn)信號(hào)。

節(jié)氣門位置傳感器：通過(guò)檢測(cè)節(jié)氣門的開(kāi)度，提供給ECU一個(gè)作為斷油，控制空燃比，修正點(diǎn)火提前角的基準(zhǔn)信號(hào)。水溫傳感器：檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的溫度，ECU根據(jù)水溫修正噴油量，點(diǎn)火提前角。方向盤的轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器是汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重要組成部分,其輸出信號(hào)的品質(zhì)直接影響電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能。氧傳感器：檢測(cè)排出廢氣中氧氣的含量，修正噴油量，使其保持在權(quán)理論值。