工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的傳感器有哪些分類

傳感器相當(dāng)于人類的感覺器官，一般分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器。傳感器一般由敏感元件，轉(zhuǎn)換元件及基本轉(zhuǎn)換電路三部分組成。

傳感器一般由敏感元件，轉(zhuǎn)換元件及基本轉(zhuǎn)換電路三部分組成。

①敏感元件是直接感受被測(cè)物理量，并以確定關(guān)系輸出另一物理量的元件(如彈性敏感元件將力，力矩轉(zhuǎn)換為位移或應(yīng)變輸出)。

②轉(zhuǎn)換元件是將敏感元件輸出的非電量轉(zhuǎn)換成電路參數(shù)(電阻，電感，電容)及電流或電壓等電信號(hào)。

③基本轉(zhuǎn)換電路是將該電信號(hào)轉(zhuǎn)換成便于傳輸，處理的電量。

小編在前面的文章提到過，傳感器相當(dāng)于人類的感覺器官，一般分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器。

其實(shí)，傳感器的分類還有很多種!在這篇文章小編一一給你帶過...

按被測(cè)量對(duì)象

分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器。

內(nèi)部信息傳感器主要檢測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部的位置，速度，力，力矩，溫度以及異常變化。

加速度傳感器

外部信息傳感器主要檢測(cè)系統(tǒng)的外部環(huán)境狀態(tài)，它有相對(duì)應(yīng)的接觸式(觸覺傳感器、滑動(dòng)覺傳感器、壓覺傳感器)和非接觸式(視覺傳感器、超聲測(cè)距、激光測(cè)距)。

壓力傳感器

超聲波傳感器

按傳感器能量源

可分為有源傳感器和無源傳感器。

(1)無源傳感器：不需外加電源。而是將被測(cè)量的相關(guān)能量轉(zhuǎn)換成電量輸出(主要有：壓電式、磁電感應(yīng)式、熱電式、光電式)又稱能量轉(zhuǎn)化型;

例如：

光電傳感器能將光射線轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，其原理類似太陽能電池;

壓電傳感器能夠?qū)毫D(zhuǎn)換成電壓信號(hào);

熱電傳感器能將被測(cè)溫度場(chǎng)的能量(熱能)直接轉(zhuǎn)換成為電壓信號(hào)的輸出等等。

光電傳感器

(2)有源傳感器：需要外加電源才能輸出電量，又稱能量控制型(主要有：電阻式、電容式、電感式、霍爾式)。

電阻式直線位移傳感器

按作用形式

可分為主動(dòng)型和被動(dòng)型傳感器。

主動(dòng)型傳感器，此種傳感器對(duì)被測(cè)對(duì)象能發(fā)出一定探測(cè)信號(hào)，能檢測(cè)探測(cè)信號(hào)在被測(cè)對(duì)象中所產(chǎn)生的變化，或者由探測(cè)信號(hào)在被測(cè)對(duì)象中產(chǎn)生某種效應(yīng)而形成信號(hào)。

(1)檢測(cè)探測(cè)信號(hào)變化方式的稱為作用型

(2)檢測(cè)產(chǎn)生響應(yīng)而形成信號(hào)方式的稱為反作用型。

雷達(dá)與無線電頻率范圍探測(cè)器是作用型實(shí)例，而光聲效應(yīng)分析裝置與激光分析器是反作用型實(shí)例。

被動(dòng)型傳感器只是接收被測(cè)對(duì)象本身產(chǎn)生的信號(hào)，如紅外輻射溫度計(jì)、紅外攝像裝置等。

按外界輸入的信號(hào)變換為電信號(hào)采用的效應(yīng)

可分為物理型傳感器、化學(xué)型傳感器和生物型傳感器三大類

物理型傳感器又可以分為結(jié)構(gòu)型傳感器和物性型傳感器。

結(jié)構(gòu)型傳感器是以結(jié)構(gòu)(如形狀、尺寸等)為基礎(chǔ)，利用某些物理規(guī)律來感受(敏感)被測(cè)量，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)實(shí)現(xiàn)測(cè)量的。例如：

電容式壓力傳感器

電容式壓力傳感器

必須有按規(guī)定參數(shù)設(shè)計(jì)制成的電容式敏感元件，當(dāng)被測(cè)壓力作用在電容式敏感元件的動(dòng)極板上時(shí)，引起電容間隙的變化導(dǎo)致電容值的變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力的測(cè)量。

物性型傳感器就是利用某些功能材料本身所具有的內(nèi)在特性及效應(yīng)感受(敏感)被測(cè)量，并轉(zhuǎn)換成可用電信號(hào)的傳感器。例如：

壓電式壓力傳感器

壓電式壓力傳感器

利用具有壓電特性的石英晶體材料制成的壓電式壓力傳感器，就是利用石英晶體材料本身具有的正壓電效應(yīng)而實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力測(cè)量的;

壓阻式傳感器

壓阻式傳感器

利用半導(dǎo)體材料在被測(cè)壓力作用下引起其內(nèi)部應(yīng)力變化導(dǎo)致其電阻值變化制成的壓阻式傳感器，就是利用半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)而實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力測(cè)量的。

一般而言，結(jié)構(gòu)型傳感器強(qiáng)調(diào)要依靠精密設(shè)計(jì)制作的結(jié)構(gòu)才能保證其正常工作;而物性型傳感器則主要依靠材料本身的物理特性、物理效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)量的敏感。

化學(xué)傳感器是利用電化學(xué)反應(yīng)原理，把無機(jī)或有機(jī)化學(xué)的物質(zhì)成分、濃度等轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器。最常用的是離子傳感器，即利用離子選擇性電極，測(cè)量溶液的pH值或某些離子的活度，如K+，Na+，Ca2+等。電極的測(cè)量對(duì)象不同，但其測(cè)量原理基本相同。

離子煙霧傳感器

主要是利用電極界面(固相)和被測(cè)溶液(液相)之間的電化學(xué)反應(yīng)，即利用電極對(duì)溶液中離子的選擇性響應(yīng)而產(chǎn)生的電位差。所產(chǎn)生的電位差與被測(cè)離子活度對(duì)數(shù)成線性關(guān)系，故檢測(cè)出其反應(yīng)過程中的電位差或由其影響的電流值，即可給出被測(cè)離子的活度。

化學(xué)傳感器的核心部分是離子選擇性敏感膜。膜可以分為固體膜和液體膜。玻璃膜、單晶膜和多晶膜屬固體膜;而帶正、負(fù)電荷的載體膜和中性載體膜則為液體膜。

化學(xué)傳感器廣泛應(yīng)用于化學(xué)分析、化學(xué)工業(yè)的在線檢測(cè)及環(huán)保檢測(cè)中。

生物傳感器是一種利用生物活性物質(zhì)選擇性來識(shí)別和測(cè)定生物化學(xué)物質(zhì)的傳感器。生物活性物質(zhì)對(duì)某種物質(zhì)具有選擇性親和力，也稱其為功能識(shí)別能力。

生物傳感器主要由兩大部分組成。

其一是功能識(shí)別物質(zhì)，其作用是對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行特定識(shí)別。

這些功能識(shí)別物有酶、抗原、抗體、微生物及細(xì)胞等。用特殊方法把這些識(shí)別物固化在特制的有機(jī)膜上從而形成具有對(duì)特定的從低分子到大分子化合物進(jìn)行識(shí)別功能的功能膜。

其二是電、光信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置，此裝置的作用是把在功能膜上進(jìn)行的識(shí)別被測(cè)物所產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)換成便于傳輸?shù)碾娦盘?hào)或光信號(hào)。

生物傳感器的最大特點(diǎn)是能在分子水平上識(shí)別被測(cè)物質(zhì)，不僅在化學(xué)工業(yè)的監(jiān)測(cè)上，而且在醫(yī)學(xué)診斷、環(huán)保監(jiān)測(cè)等方面都有著廣泛的應(yīng)用前景。

關(guān)于傳感器，由于敏感材料和傳感器的數(shù)量特別多，類別十分繁復(fù)，相互之間又有著交叉和重疊，這里就不再贅述。為了揭示諸多傳感器之間的內(nèi)在聯(lián)系，小編找到了下圖的傳感器分類、轉(zhuǎn)換原理和它們的典型應(yīng)用，供選用傳感器時(shí)參考。

具體到壓力傳感器，紅外傳感器，超聲波傳感器等幾個(gè)常用傳感器如何使用，小編后續(xù)會(huì)為大家推薦能落地的實(shí)踐工具，方便各位體驗(yàn)哦～

相關(guān)：工業(yè)4.0趨勢(shì)激活全球傳感器市場(chǎng)

隨著“工業(yè)4.0”概念的深化，全球的傳感器市場(chǎng)空間再一次被擴(kuò)寬。據(jù)預(yù)測(cè)，2016年-2021年，傳感器的復(fù)合年增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)為11%，到2021年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1906億美元。

小巧玲瓏的傳感器設(shè)備給我們的生活帶來巨大沖擊。在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，傳感器作為機(jī)械的觸覺，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。尤其在自動(dòng)化生產(chǎn)過程中，這些毫不起眼卻至關(guān)重要的設(shè)備會(huì)將數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)化為意義重大的決策。

隨著“工業(yè)4.0”概念的深化，全球的傳感器市場(chǎng)空間再一次被擴(kuò)寬。據(jù)預(yù)測(cè)，2016年-2021年，傳感器的復(fù)合年增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)為11%，到2021年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1906億美元。目前，全球傳感器市場(chǎng)主要由美國(guó)、日本、德國(guó)的幾家領(lǐng)先企業(yè)主導(dǎo)，博世、霍尼韋爾、飛思卡爾、日立等傳統(tǒng)電子行業(yè)巨頭，都把傳感器作為未來業(yè)務(wù)的主要增長(zhǎng)點(diǎn)。

在國(guó)內(nèi)，傳感器市場(chǎng)的增長(zhǎng)速度也持續(xù)加快，預(yù)計(jì)2020年傳感器市場(chǎng)規(guī)模將突破1800億元。集中在長(zhǎng)三角地區(qū)的傳感器生產(chǎn)企業(yè)，逐漸分散擴(kuò)大，形成以北京、上海、南京、深圳、沈陽和西安等中心城市為主的區(qū)域空間布局。

傳感器市場(chǎng)全球化的升溫似乎揭示了大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)風(fēng)云漸起之時(shí)，更加帶動(dòng)了數(shù)據(jù)收集者——傳感器的發(fā)展。從國(guó)家層面看，基于工業(yè)化與信息化融合戰(zhàn)略，政府大力推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)向傳統(tǒng)行業(yè)中的深度滲透，使得傳感器成為提升我國(guó)現(xiàn)代信息技術(shù)、帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的最好突破口。從技術(shù)層面看，承擔(dān)著數(shù)據(jù)采集和傳輸重任的傳感器，通過物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的引導(dǎo)，正在朝著智能化、微型化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化、多功能、低功耗的方向發(fā)展。

物聯(lián)網(wǎng)的持續(xù)推進(jìn)也擴(kuò)寬了傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域。據(jù)了解，國(guó)內(nèi)目前傳感器應(yīng)用占比最多的是工業(yè)和汽車領(lǐng)域，發(fā)展最快的是汽車電子和通信電子應(yīng)用市場(chǎng)。此外，在智能農(nóng)業(yè)、智能交通、智能樓宇、智能環(huán)保、智能電網(wǎng)、健康醫(yī)療、智能穿戴等領(lǐng)域，傳感器同樣有著廣闊的應(yīng)用空間。

那么，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域哪些行業(yè)是引爆傳感器應(yīng)用的關(guān)鍵呢，眾傳感器企業(yè)又將瞄準(zhǔn)哪些新興行業(yè)?

汽車制造：傳感器應(yīng)用歷久彌新

經(jīng)過多年發(fā)展，中國(guó)汽車市場(chǎng)已成為全球增速最快的汽車市場(chǎng)之一。隨著中國(guó)汽車銷量的增加，傳感器應(yīng)用也隨之快速增長(zhǎng)。微型化、多功能化、集成化和智能化的傳感器將逐步取代傳統(tǒng)的傳感器，成為汽車傳感器的主流。

除了給汽車配置傳感系統(tǒng)，在汽車制造過程中，傳感器的應(yīng)用早已經(jīng)不新鮮了。在汽車生產(chǎn)自動(dòng)化過程中，對(duì)零部件的位置檢測(cè)成為傳感器應(yīng)用的重要一環(huán)，也是對(duì)傳感器要求最高的環(huán)節(jié)。為了滿足高精準(zhǔn)的檢測(cè)，高精度傳感器已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在汽車的零部件加工、發(fā)動(dòng)機(jī)制造、整車廠的沖壓、涂裝、焊裝、總裝等自動(dòng)化生產(chǎn)中的各種位置檢測(cè)。

由于汽車行業(yè)吸收新技術(shù)新產(chǎn)品的能力強(qiáng)，對(duì)自動(dòng)化的要求也比較高，因此像圖爾克、易福門、巴魯夫、堡盟等很多傳感器企業(yè)都將該行業(yè)列為重要的目標(biāo)市場(chǎng)。據(jù)易福門重點(diǎn)行業(yè)銷售經(jīng)理萬輝介紹，易福門在汽車行業(yè)最熱門的應(yīng)用當(dāng)屬RFID和IO-Link產(chǎn)品的解決方案。“RFID技術(shù)主要用來實(shí)現(xiàn)汽車零部件的可追溯和汽車零部件的倉(cāng)儲(chǔ)物流管理，IO-Link方案主要幫助汽車制造商實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和大數(shù)據(jù)采集，這些都與‘工業(yè)4.0’銜接。”正是該行業(yè)對(duì)生產(chǎn)技術(shù)的要求不斷提高，使傳感器在該領(lǐng)域的應(yīng)用不斷更新，汽車制造也成為推動(dòng)傳感器技術(shù)革新的重要引擎。

電子制造行業(yè)：傳感器滿足高精度檢測(cè)

近年消費(fèi)電子類產(chǎn)品的普及使得電子制造業(yè)在國(guó)內(nèi)得到了迅速發(fā)展，加快了電子制造行業(yè)的步伐。消費(fèi)者對(duì)其需求也從使用層面逐漸趨向于追求潮流，從而更加推動(dòng)消費(fèi)電子在開發(fā)、設(shè)計(jì)及制造層面的加速發(fā)展。面對(duì)迅猛擴(kuò)大的市場(chǎng)，電子制造設(shè)備也在不斷優(yōu)化、更新，向著提高效率、提升良品率、提升設(shè)備操作安全性等方向邁進(jìn)。同時(shí)，為了滿足市場(chǎng)需求，電子制造業(yè)大量地應(yīng)用工業(yè)傳感器，以全面提升整體生產(chǎn)能力。

在電子制造的生產(chǎn)線中，無論是機(jī)器人組裝，還是電子元件的檢測(cè)，都離不開視覺傳感設(shè)備的應(yīng)用。天津圖爾克市場(chǎng)及產(chǎn)品管理部高級(jí)產(chǎn)品經(jīng)理馮曉冬認(rèn)為：“視覺傳感器也將成為切入智能制造的利刃，電子制造高精度需求和生產(chǎn)線專業(yè)性使得機(jī)器人、機(jī)器視覺和自動(dòng)化解決方案都存在相當(dāng)?shù)募夹g(shù)壁壘，掌握核心技術(shù)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)才是傳感器企業(yè)扎根電子行業(yè)的必要條件。”

工業(yè)機(jī)器人：傳感器賦予其感知能力

近幾年，機(jī)器換人成為熱潮，工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)火爆。為了使機(jī)器人提高適應(yīng)能力，及時(shí)檢測(cè)到作業(yè)環(huán)境，在機(jī)器人上應(yīng)用了大量的傳感設(shè)備，這些傳感器改善了機(jī)器人工作狀況，使其能夠更充分地完成復(fù)雜的工作。

在一臺(tái)機(jī)器人身上，集成了觸覺傳感器、視覺傳感器、力覺傳感器、接近覺傳感器、超聲波傳感器和聽覺傳感器等，它們各自分工明確，確保機(jī)器人能與人類一樣正常工作。很多協(xié)作機(jī)器人集成了力矩傳感器和攝像機(jī)，以確保在操作中擁有更好的視角，同時(shí)保證工作區(qū)域的安全;視覺傳感器是一個(gè)可以執(zhí)行多種任務(wù)的攝像頭。從檢測(cè)運(yùn)動(dòng)物體到傳輸帶上的零件定位，使機(jī)器人可以根據(jù)接收到的信息適當(dāng)調(diào)整自己的動(dòng)作;如果說視覺傳感器給了機(jī)器人眼睛，那么力覺傳感器則賦予機(jī)器人觸覺，利用力矩傳感器感知末端執(zhí)行器的力度;除了考慮機(jī)器人自身的正常運(yùn)作，為了保障作業(yè)人員的安全，機(jī)器人還應(yīng)安裝上安全傳感器，當(dāng)機(jī)器人感知到異常的力度時(shí)，觸發(fā)緊急停止，從而確保作業(yè)人員的安全。

“由于機(jī)器人也趨于小型化，傳感器的安裝空間更是有限，所以在機(jī)器人的應(yīng)用中，更需要微小型傳感器，堡盟發(fā)揮其善做微小型產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)，重點(diǎn)關(guān)注產(chǎn)品在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用，使其高速、高精度的特點(diǎn)在機(jī)器手臂中發(fā)揮得淋漓盡致。”堡盟市場(chǎng)銷售經(jīng)理宋小剛十分看好傳感器在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

食品加工與包裝：提升自動(dòng)化程度的必備良品

食品安全問題日益突出，我國(guó)對(duì)食品安全越來越重視，于是對(duì)食品檢測(cè)技術(shù)提出了精細(xì)化要求。過去，我國(guó)食品機(jī)械制造商忽略了對(duì)食品檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，而與整機(jī)性能提高相比，食品檢測(cè)技術(shù)將有更大的發(fā)展空間。在食品檢測(cè)技術(shù)中，傳感器發(fā)揮著重要作用，對(duì)食品溫度、位置等的數(shù)據(jù)采集幫助很大。傳感器的應(yīng)用不僅提高了食品的產(chǎn)量，還能保障食品的安全性。

“以前，食品行業(yè)自動(dòng)化程度相對(duì)較低，隨著國(guó)人對(duì)食品的安全與質(zhì)量要求越來越高，消費(fèi)升級(jí)，生產(chǎn)企業(yè)可能會(huì)對(duì)自動(dòng)化提出一些新需求。”巴魯夫市場(chǎng)部總監(jiān)吳濤認(rèn)為其他行業(yè)也許在發(fā)展上會(huì)有起伏波動(dòng)，但生產(chǎn)快消品的食品包裝行業(yè)的前景依然非常廣闊，“究其原因，一是行業(yè)本身需求會(huì)不斷更新，二是現(xiàn)有的生產(chǎn)線需要不斷改造。”因此，作為提升該行業(yè)自動(dòng)化程度的必備良品，傳感器在食品加工與包裝行業(yè)的應(yīng)用將會(huì)有增無減。