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传感器的界说和分类

2017-10-28 12:54分类:电子元器件 阅读:

 

一、传感器的界说
  信息处理技能获得的开展以及微处理器和核算机技能的高速翻开,都需求在传感器的开发方面有相应的开展。微处理器如今现已在丈量和操控体系中得到了广泛的运用。跟着这些体系才干的增强,作为信息收集体系的前端单元,传感器的效果越来越首要。传感器已变成主动化体系和机器人技能中的要害部件,作为体系中的一个构造构成,其首要性变得越来越显着。
  最广义地来说,传感器是一种能把物理量或化学量改动成便于运用的电信号的器材。世界电工委员会(IEC:InternationalElectrotechnicalCommittee)的界说为:“传感器是丈量体系中的一种前置部件,它将输入变量变换成可供丈量的信号”。依照Gopel等的说法是:“传感器是包含承载体和电路衔接的灵敏元件”,而“传感器体系则是组合有某种信息处理(模仿或数字)才干的传感器”。传感器是传感器体系的一个构成有些,它是被丈量信号输入的榜首道关口。
  传感器体系的准则,进入传感器的信号起伏是很小的,并且稠浊有搅扰信号和噪声。为了便利随后的处理进程,首要要将信号整构成具有最好特性的波形,有时还需求将信号线性化,该作业是由扩展器、滤波器以及别的一些模仿电路完结的。在某些状况下,这些电路的一有些是和传感器部件直接相邻的。成形后的信号随后变换成数字信号,并输入到微处理器。
  德国和俄罗斯专家以为传感器应是由二有些构成的,即直接感知被丈量信号的灵敏元件有些和初始处理信号的电路有些。按这种了解,传感器还包含了信号成形器的电路有些。
  传感器体系的功用首要取决于传感器,传感器把某种办法的能量变换成另一种办法的能量。有两类传感器:有源的和无源的。有源传感器能将一种能量办法直接改动成另一种,不需求外接的动力或鼓励源。
有源(a)和无源(b)传感器的信号流程
  无源传感器不能直接变换能量办法,但它能操控从另一输入端输入的能量或鼓励能
传感器承当将某个方针或进程的特定特性变换成数量的作业。其“方针”能够是固体、液体或气体,而它们的状况能够是静态的,也能够是动态(即进程)的。方针特性被变换量化后能够经过多种办法查看。方针的特功用够是物理性质的,也能够是化学性质的。依照其作业原理,传感器将方针特性或状况参数变换成可测定的电学量,然后将此电信号别离出来,送入传感器体系加以评测或标明。
  各种物理效应和作业机理被用于制造不相同功用的传感器。传感器能够直触摸摸被丈量方针,也能够不触摸。用于传感器的作业机制和效应类型不断添加,其包含的处理进程日益完善。
  常将传感器的功用与人类5大感触器官比照较:
  光敏传感器——视觉?声敏传感器——听觉
  气敏传感器——嗅觉?化学传感器——味觉
  压敏、温敏、流体传感器——触觉
  与今世的传感器比照,人类的感触才干好得多,但也有一些传感器比人的感触功用优胜,例如人类没有才干感知紫外或红外线辐射,感触不到电磁场、无色无味的气体等。
  对传感器设定了很多技能请求,有一些是对悉数类型传感器都适用的,也有只对特定类型传感器适用的分外请求。关于传感器的作业原理和构造在不相同场合均需求的底子请求是:
  高灵敏度  抗搅扰的安稳性(对噪声不灵敏)  线性  简略调度(校准简便)
  高精度  高牢靠性  无迟滞性  作业寿数长(经用性)
  可重复性  抗老化  高呼应速率  抗环境影响(热、振荡、酸、碱、空气、水、尘土)的才干
  挑选性  安全性(传感器应是无污染的)  互换性  低本钱
  宽丈量计划  小尺度、重量轻和高强度  宽作业温度计划

二、传感器的分类
  能够用不相同的观念对传感器进行分类:它们的变换原理(传感器作业的底子物理或化学效应);它们的用处;它们的输出信号类型以及制造它们的资料和技能等。
依据传感器作业原理,可分为物理传感器和化学传感器二大类:
传感器作业原理的分类物理传感器运用的是物理效应,比方压电效应,磁致弹性景象,离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的细小改动都将变换成电信号。
  化学传感器包含那些以化学吸附、电化学反响等景象为因果联系的传感器,被测信号量的细小改动也将变换成电信号。
  有些传感器既不能差异到物理类,也不能差异为化学类。大多数传感器是以物理原理为根底运作的。化学传感器技能疑问较多,例如牢靠性疑问,计划出产的或许性,报价疑问等,处理了这类难题,化学传感器的运用将会有无穷添加。
多见传感器的运用范畴和作业原理列于表。
  依照其用处,传感器可分类为:
  压力敏和力敏传感器?方位传感器
  液面传感器?能耗传感器
  速度传感器?热敏传感器
  加快度传感器?射线辐射传感器
  振荡传感器?湿敏传感器
  磁敏传感器?气敏传感器
  真空度传感器?生物传感器等。
  以其输出信号为规范可将传感器分为:
  模仿传感器——将被丈量的非电学量变换成模仿电信号。
  数字传感器——将被丈量的非电学量变换成数字输出信号(包含直接和直接变换)。
  膺数字传感器——将被丈量的信号量变换成频率信号或短周期信号的输出(包含直接或直接变换)。
开关传感器——当一个被丈量的信号抵达某个特定的阈值时,传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。
  在外界要素的效果下,悉数资料都会作出相应的、具有特征性的反响。它们中的那些对外界效果最灵敏的资料,即那些具有功用特性的资料,被用来制造传感器的灵敏元件。从所运用的资料观念动身可将传感器分红下列几类:

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