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，由傳感器的檢測面與大地間構(gòu)成一個電容器，參與振蕩回路工作，起始處于振蕩狀態(tài)。當物體接近傳感器檢測面時，回路的電容量發(fā)生變化，使高頻振蕩器振蕩。綜述了針對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)國家重點實驗室為滿足IC圓片級測試的要求,針對管腳線排布型待測器件的新型過孔互連式懸臂梁芯片和針對管腳面排布型待測器件的Ni探針陣列結(jié)構(gòu)的設(shè)計和制造。振蕩與停振這二種狀態(tài)轉(zhuǎn)換為電信號經(jīng)放大器轉(zhuǎn)化成二進制的開關(guān)信號。

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面產(chǎn)生一個交變電磁場，當金屬物體接近傳感器檢測面時，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。藍寶石系由單晶體絕緣體元素組成，不會發(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)換為電信號通過放大轉(zhuǎn)換成二進制的開關(guān)信號，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，當金屬物體接近振蕩感應(yīng)頭時會產(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，由此識別出有無金屬物體接近，進而控制開關(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，它也有一個振蕩電路，電路中因感應(yīng)電流在目標物內(nèi)流動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計和超導(dǎo)量子干涉器件(SQUID)，磁傳感器技術(shù)不斷的向前發(fā)展。目標物接近傳感器時，不論目標物金屬種類如何，振蕩頻率都會提高。傳感器檢測到這個變化并輸出檢測信號。

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。它有一個振蕩電路，電路中因感應(yīng)電流在目標物內(nèi)流動引起的能量損失影響到振蕩頻率的變化。當鋁或銅之類的有色金屬目標物接近傳感器時，振蕩頻率；當鐵一類的黑色金屬目標物接近傳感器時，振蕩頻率降低。壓阻式傳感器又稱為擴散硅壓阻式壓力傳感器，被測介質(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，和用電子線路檢測這一變化，并轉(zhuǎn)換輸出一個對應(yīng)于這一壓力的標準測量信號。如果振蕩頻率高于參考頻率，傳感器輸出信號。

TMR/超導(dǎo)復(fù)合式磁傳感器

1995 年，由美國麻省理工學(xué)院和日本東北大學(xué)的兩個研究小組獨立發(fā)現(xiàn)，將兩個磁性電極層之間用極薄的絕緣層分開會產(chǎn)生很大的磁電阻效應(yīng)(室溫下達到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(幾個納米)，使得可以有大量電子隧穿通過。通過隧道結(jié)的電流依賴于兩個磁性層的磁化強度矢量的相對取向。這種隧穿電流隨外磁場變化的效應(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，當基體受力發(fā)生應(yīng)力變化時，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。假定電子在隧穿過程中自旋不發(fā)生翻轉(zhuǎn)，并且隧穿電流正比于費米面附近電子的態(tài)密度。當MTJ兩側(cè)鐵磁層處于平行排列時，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MTJ兩側(cè)鐵磁層處于反平行排列時，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厚導(dǎo)致TMR—超導(dǎo)磁放大器間距過大(50 μm)，使得TMR/超導(dǎo)復(fù)合式磁傳感器的靈敏度、探測精度較GMR/超導(dǎo)復(fù)合式磁傳感器、SQUID 等器件仍有明顯差距。理論計算表明，減小TMR—超導(dǎo)磁放大器間距將使得磁場放大倍數(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)，磁場放大倍數(shù)可接近1000 倍。例如用壓力傳感器測量繪制內(nèi)燃機示功圖，在測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/進氣壓力傳感器，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，前六個傳感器是保證汽車正常運行基本的條件。進氣壓力傳感器：檢測進氣歧管內(nèi)的壓力的大小，給ECU一個控制噴油脈寬的基準信號。近年來,基于隨機有限集理論的多傳感器多目標跟蹤方法開始受到研究學(xué)者的關(guān)注?？諝饬髁坑嫞簷z測進入發(fā)動機的空氣量，給ECU一個控制噴油脈寬基準信號。曲軸位置傳感器：檢測上止點信號，曲軸轉(zhuǎn)速信號，控制點火的各缸上版止點信號，控制順序噴油的一缸上止點信號。

節(jié)氣門位置傳感器：通過檢測節(jié)氣門的開度，提供給ECU一個作為斷油，控制空燃比，修正點火提前角的基準信號。水溫傳感器：檢測發(fā)動機冷卻水的溫度，ECU根據(jù)水溫修正噴油量，點火提前角。方向盤的轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器是汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重要組成部分,其輸出信號的品質(zhì)直接影響電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能。氧傳感器：檢測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。