傳感器的基本概念
傳感器的定義及組成
傳感器的概念來自“感覺(sensor)”一詞,人們?yōu)榱搜芯孔匀滑F(xiàn)象,僅僅依靠人的五官獲取外界信息是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,于是發(fā)明了能代替或補(bǔ)充人五官功能的傳感器,工程上也將傳感器稱為“變換器”。
根據(jù)國標(biāo)(GB7665-87),傳感器的定義為:“能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。”這一定義所表述的傳感器的主要內(nèi)涵包括:
1)從傳感器的輸入端來看:一個(gè)指定的傳感器只能感受規(guī)定的被測(cè)量,即傳感器對(duì)規(guī)定的物理量具有最大的靈敏度和最好的選擇性。例如溫度傳感器只能用于測(cè)溫,而不希望它同時(shí)還受其它物理量的影響。
2)從傳感器的輸出端來看:傳感器的輸出信號(hào)為“可用信號(hào)”,這里所謂的“可用信號(hào)”是指便于處理、傳輸?shù)男盘?hào),最常見的是電信號(hào)、光信號(hào)??梢灶A(yù)料,未來的“可用信號(hào)”或許是更先進(jìn)更實(shí)用的其它信號(hào)形式。
3)從輸入與輸出的關(guān)系來看:它們之間的關(guān)系具有“一定規(guī)律”,即傳感器的輸入與輸出不僅是相關(guān)的,而且可以用確定的數(shù)學(xué)模型來描述,也就是具有確定規(guī)律的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。
傳感器的基本功能是檢測(cè)信號(hào)和信號(hào)轉(zhuǎn)換。傳感器總是處于測(cè)試系統(tǒng)的最前端,用來獲取檢測(cè)信息,其性能將直接影響整個(gè)測(cè)試系統(tǒng),對(duì)測(cè)量精確度起著決定性作用。傳感器的組成按其定義一般由敏感元件、變換元件、信號(hào)調(diào)理電路三部分組成,有時(shí)還需外加輔助電源提供轉(zhuǎn)換能量,如圖4.1.1所示。
圖中的敏感元件直接感受被測(cè)量(一般為非電量)并將其轉(zhuǎn)換為易于轉(zhuǎn)換成電量的其他物理量;再經(jīng)變換元件轉(zhuǎn)換成電參量(電壓、電流、電阻、電感、電容等);最后信號(hào)調(diào)理電路將這一電參量轉(zhuǎn)換成易于進(jìn)一步傳輸和處理的形式。
當(dāng)然,不是所有的傳感器都有敏感、變換元件之分,有些傳感器是將兩者合二為一,還有些新型的傳感器將敏感元件、變換元件及信號(hào)調(diào)理電路集成為一個(gè)器件。
在機(jī)械量(如力、壓力、位移、速度等)測(cè)量中,常采用彈性元件作為敏感元件。這種彈性元件也叫彈性敏感元件或測(cè)量敏感元件,它可以把被測(cè)量由一種物理狀態(tài)變換為所需要的另一種物理狀態(tài)。
傳感器的分類
傳感器的種類繁多,往往同一種被測(cè)量可以用不同類型的傳感器來測(cè)量,而同一原理的傳感器又可測(cè)量多種物理量,因此傳感器有許多種分類方法。常用的分類方法有:
1.按被測(cè)量分類
1)機(jī)械量: 位移、力、速度、加速度、……
2)熱工量: 溫度、熱量、流量(速)、壓力(差)、液位、……
3)物性參量: 濃度、粘度、比重、酸堿度、……
4)狀態(tài)參量: 裂紋、缺陷、泄漏、磨損、……
……
這種分類方法也就是按用途進(jìn)行分類,給使用者提供了方便,容易根據(jù)測(cè)量對(duì)象來選擇傳感器?! ?/FONT>
2.按測(cè)量原理分類
按傳感器的工作原理可分為電阻式、電感式、電容式、壓電式、光電式、光纖磁
敏式、激光、超聲波等傳感器?,F(xiàn)有傳感器的測(cè)量原理都是基于物理的、化學(xué)的和生物
等各種效應(yīng)和定律,這種分類方法便于從原理上認(rèn)識(shí)輸入與輸出之間的變換關(guān)系,有利
評(píng)論