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傳感器的結構和分類


編輯:2021-09-18 14:21:52

科學技術的發展將人類社會帶入了信息時代,人們的社會活動將主要依靠對信息資源的開發及獲取、傳輸與處理。從浩瀚無垠的宇宙,到微觀粒子******,許多未知的現象和規律信息,沒有相應的傳感器是無法獲取的。傳感器技術是當今信息社會中的一門跨學科的邊緣性技術學科,它在信息處理系統中占有十分重要的地位,是信息處理系統的三個構成單元(傳感器、通信系統、電子計算機) 之一,已滲透到了生產、科研和生活的各個領域。
      傳感技術是關于敏感元器件及傳感器的設計制造、測試、應用的綜合性技術,是構成現代信息技術和自動化技術的主要支柱之一。隨著科學技術的迅猛發展,傳感器在品種、性能等方面都有飛速的發展,應用領域也日趨廣泛。傳感器已成為人們生產、生活中不可缺少的工具,也是物聯網的基礎。
傳感器的結構和分類
1、傳感器的結構
      很多非電學量(包括物理量,化學量,生物量等) ,早期都采用非電學量方法測量。隨著科學技術的飛速發展,對被測量的準確度、速度和精度提出了新的要求,傳統方法已不能滿足測量要求,必須采用傳感器電測技術,把非電學量信號轉換為電信號。在現代化生產過程中,需用各種傳感器來監控生產過程的各個參數,使設備工作在正常狀態或******狀態。特別是傳感器與計算機結合,使自動化過程更具有準確、快捷、效率高等優點。
      傳感器(Transducer/Sensor)是能夠感受規定的被測量并按照一定規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置,能完成檢測任務,它的輸入量是某一被測量,可能是物理量,也可能是化學量、生物量等;輸出量是某種物理量,便于傳輸、轉換、處理、顯示等,可以是氣、光、電物理量,主要是電物理量;輸出輸入有對應關系,且應有一定的******程度。傳感器的作用包括信息的收集、信息數據的轉換和控制信息的采集。傳感器一般由敏感元件和轉換元件兩大部分組成。有時也將轉換電路及輔助電路作為其組成部分。

 
圖4-1傳感器組成

敏感元件是直接感受被測量, 并輸出與被測量呈現確定關系的某一物理量的元件。敏感元件的輸出就是轉換元件的輸入,轉換元件把輸入轉換成電路參量。
      傳感器大都要在現場工作,現場的條件往往是難以充分預料的,有時是極其惡劣的。各種外界因素要影響傳感器的精度與各有關性能。為了減小測量誤差,保證其原有性能,就應設法削弱或******外界因素對傳感器的影響。常用的方法有,減小傳感器對影響因素的靈敏度或者降低外界因素對傳感器實際作用的程度。對于電磁干擾, 可以采用屏蔽、隔離措施,也可用濾波等方法抑制。對于如溫度、濕度、機械振動、氣壓、聲壓、輻射、甚至氣流等,可采用相應的隔離措施,如隔熱、密封、隔振等, 或者在變換成為電量后對干擾信號進行分離或抑制,減小其影響。傳感器作為長期測量或反復使用的器件, 其穩定性顯得特別重要,其重要性甚至勝過精度指標, 尤其是對那些很難或無法定期標定的場合。為了提高傳感器性能的穩定性, 對材料、元器件或傳感器整體進行必要的穩定性處理。如永磁材料的時間老化、溫度老化、機械老化及交流穩磁處理、電氣元件的老化篩選等。此外,還可通過差動技術、平均技術、補償與修正技術等技術途徑改善傳感器的性能。
2、傳感器的分類
2.1 按被測參量分類
(1)機械量參量:如位移傳感器,速度傳感器等。
(2)熱工參量:如溫度傳感器、壓力傳感器等。
(3)物性參量:如pH 傳感器、氧含量傳感器等。
2.2 按傳感器的工作機理分類
(1)物理傳感器:利用物質的物理現象和效應感知并檢測出待測對象信息的器件??煞譃?類:結構型傳感器(如電容傳感器、電感傳感器等)和物性型傳感器(如光電傳感器、壓電傳感器等)。物理傳感器開發早,發展快、品種多、應用廣,目前正向集成化、系列化、智能化方向發展。
(2)化學傳感器:主要是利用化學反應來識別和檢測信息的器件。如氣敏傳感器、濕敏傳感器和離子敏傳感器。這類傳感器發展前景很廣,可在環境保護、火災報警、醫療衛生和家用電器方面廣泛應用。
(3)生物傳感器:是利用生物化學反應的器件,由固定生物體材料和適當轉換器件組合成的系統,與化學傳感器有密切關系。如味覺傳感器,聽覺傳感器等。作為一門在生命科學和信息科學之間發展起來的一門交叉學科,在發酵工藝、環境監測、食品工程、臨床醫學、軍事及軍事醫學方面有著廣泛應用。

來源于:版權歸控制工程網所有:http://www.cechina.cn/special/IOT/


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