為什么傳感器有很多種類,通常傳感器可以分為哪幾類?


1、通常傳感器可以分為哪幾類?
傳感器可以根據(jù)測(cè)量物理量的類型、測(cè)量原理、工作方式、使用范圍等多個(gè)方面進(jìn)行分類。以下是常見的幾類傳感器分類:
1.按照測(cè)量物理量的類型:壓力傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、加速度傳感器、角度傳感器、光電傳感器、聲音傳感器等。
2.按照測(cè)量原理的分類:電感式傳感器、電容式傳感器、磁敏傳感器、電阻式傳感器、光電傳感器等。
按照工作方式的分類:主動(dòng)式傳感器、被動(dòng)式傳感器、檢測(cè)式傳感器、控制式傳感器等。
4.按照使用范圍的分類:一般工業(yè)傳感器、特種傳感器、生物醫(yī)學(xué)傳感器、環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器、安全防范傳感器等。
此外,還有一些特殊的傳感器,如微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)傳感器、壓電傳感器、振動(dòng)傳感器等。傳感器的分類可以根據(jù)不同的需求進(jìn)行選擇。
2、傳感器的分類有哪些?它們的原理是什么?
傳感器的分類
可以用不同的觀點(diǎn)對(duì)傳感器進(jìn)行分類:它們的轉(zhuǎn)換原理(傳感器工作的基本物理或化學(xué)效應(yīng));它們的用途;它們的輸出信號(hào)類型以及制作它們的材料和工藝等。 根據(jù)傳感器工作原理,可分為物理傳感器和化學(xué)傳感器二大類 : 傳感器工作原理的分類物理傳感器應(yīng)用的是物理效應(yīng),諸如壓電效應(yīng),磁致伸縮現(xiàn)象,離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)。被測(cè)信號(hào)量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。 化學(xué)傳感器包括那些以化學(xué)吸附、電化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器,被測(cè)信號(hào)量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。 有些傳感器既不能劃分到物理類,也不能劃分為化學(xué)類。大多數(shù)傳感器是以物理原理為基礎(chǔ)運(yùn)作的?;瘜W(xué)傳感器技術(shù)問題較多,例如可靠性問題,規(guī)模生產(chǎn)的可能性,價(jià)格問題等,解決了這類難題,化學(xué)傳感器的應(yīng)用將會(huì)有巨大增長(zhǎng)。 常見傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域和工作原理列于下表。
1、按照其用途,傳感器可分類為: 壓力敏和力敏傳感器 位置傳感器 液面?zhèn)鞲衅?能耗傳感器 速度傳感器 加速度傳感器 射線輻射傳感器 熱敏傳感器 24GHz雷達(dá)傳感器
2、按照其原理,傳感器可分類為:
振動(dòng)傳感器 濕敏傳感器 磁敏傳感器 氣敏傳感器 真空度傳感器 生物傳感器等。
以其輸出信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)可將傳感器分為:
模擬傳感器——將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)。
數(shù)字傳感器——將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號(hào)(包括直接和間接轉(zhuǎn)換)。
膺數(shù)字傳感器——將被測(cè)量的信號(hào)量轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)或短周期信號(hào)的輸出(包括直接或間接轉(zhuǎn)換)。
開關(guān)傳感器——當(dāng)一個(gè)被測(cè)量的信號(hào)達(dá)到某個(gè)特定的閾值時(shí),傳感器相應(yīng)地輸出一個(gè)設(shè)定的低電平或高電平信號(hào)。 在外界因素的作用下,所有材料都會(huì)作出相應(yīng)的、具有特征性的反應(yīng)。它們中的那些對(duì)外界作用最敏感的材料,即那些具有功能特性的材料,被用來制作傳感器的敏感元件。
從所應(yīng)用的材料觀點(diǎn)出發(fā)可將傳感器分成下列幾類:
(1)按照其所用材料的類別分 金屬 聚合物 陶瓷 混合物
(2)按材料的物理性質(zhì)分: 導(dǎo)體 絕緣體 半導(dǎo)體 磁性材料
(3)按材料的晶體結(jié)構(gòu)分: 單晶 多晶 非晶材料 與采用新材料緊密相關(guān)的傳感器開發(fā)工作,可以歸納為下述三個(gè)方向:
(1)在已知的材料中探索新的現(xiàn)象、效應(yīng)和反應(yīng),然后使它們能在傳感器技術(shù)中得到實(shí)際使用。
(2)探索新的材料,應(yīng)用那些已知的現(xiàn)象、效應(yīng)和反應(yīng)來改進(jìn)傳感器技術(shù)。
(3)在研究新型材料的基礎(chǔ)上探索新現(xiàn)象、新效應(yīng)和反應(yīng),并在傳感器技術(shù)中加以具體實(shí)施。 現(xiàn)代傳感器制造業(yè)的進(jìn)展取決于用于傳感器技術(shù)的新材料和敏感元件的開發(fā)強(qiáng)度。傳感器開發(fā)的基本趨勢(shì)是和半導(dǎo)體以及介質(zhì)材料的應(yīng)用密切關(guān)聯(lián)的。表1.2中給出了一些可用于傳感器技術(shù)的、能夠轉(zhuǎn)換能量形式的材料。 按照其制造工藝,可以將傳感器區(qū)分為: 集成傳感器 薄膜傳感器 厚膜傳感器 陶瓷傳感器 集成傳感器是用標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)硅基半導(dǎo)體集成電路的工藝技術(shù)制造的。通常還將用于初步處理被測(cè)信號(hào)的部分電路也集成在同一芯片上。
薄膜傳感器則是通過沉積在介質(zhì)襯底(基板)上的,相應(yīng)敏感材料的薄膜形成的。使用混合工藝時(shí),同樣可將部分電路制造在此基板上。
厚膜傳感器是利用相應(yīng)材料的漿料,涂覆在陶瓷基片上制成的,基片通常是Al2O3制成的,然后進(jìn)行熱處理,使厚膜成形。 陶瓷傳感器采用標(biāo)準(zhǔn)的陶瓷工藝或其某種變種工藝(溶膠-凝膠等)生產(chǎn)。 完成適當(dāng)?shù)念A(yù)備性操作之后,已成形的元件在高溫中進(jìn)行燒結(jié)。厚膜和陶瓷傳感器這二種工藝之間有許多共同特性,在某些方面,可以認(rèn)為厚膜工藝是陶瓷工藝的一種變型。 每種工藝技術(shù)都有自己的優(yōu)點(diǎn)和不足。由于研究、開發(fā)和生產(chǎn)所需的資本投入較低,以及傳感器參數(shù)的高穩(wěn)定性等原因,采用陶瓷和厚膜傳感器比較合理。
傳感器的原理
傳感器工作原理的分類物理傳感器應(yīng)用的是物理效應(yīng),諸如壓電效應(yīng),磁致伸縮現(xiàn)象,離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)。被測(cè)信號(hào)量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號(hào)?;瘜W(xué)傳感器包括那些以化學(xué)吸附、電化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器,被測(cè)信號(hào)量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。向傳感器提供±15V電源,激磁電路中的晶體振蕩器產(chǎn)生400Hz的方波,經(jīng)過TDA2030功率放大器即產(chǎn)生交流激磁功率電源,通過能源環(huán)形變壓器T1從靜止的初級(jí)線圈傳遞至旋轉(zhuǎn)的次級(jí)線圈,得到的交流電源通過軸上的整流濾波電路得到±5V的直流電源,該電源做運(yùn)算放大器AD822的工作電源;由基準(zhǔn)電源AD589與雙運(yùn)放AD822組成的高精度穩(wěn)壓電源產(chǎn)生±4.5V的精密直流電源,該電源既作為電橋電源,又作為放大器及V/F轉(zhuǎn)換器的工作電源。當(dāng)彈性軸受扭時(shí),應(yīng)變橋檢測(cè)得到的mV級(jí)的應(yīng)變信號(hào)通過儀表放大器AD620放大成1.5v±1v的強(qiáng)信號(hào),再通過V/F轉(zhuǎn)換器LM131變換成頻率信號(hào),通過信號(hào)環(huán)形變壓器T2從旋轉(zhuǎn)的初級(jí)線圈傳遞至靜止次級(jí)線圈,再經(jīng)過外殼上的信號(hào)處理電路濾波、整形即可得到與彈性軸承受的扭矩成正比的頻率信號(hào),該信號(hào)為TTL電平,既可提供給專用二次儀表或頻率計(jì)顯示也可直接送計(jì)算機(jī)處理。由于該旋轉(zhuǎn)變壓器動(dòng)--靜環(huán)之間只有零點(diǎn)幾毫米的間隙,加之傳感器軸上部分都密封在金屬外殼之內(nèi),形成有效的屏蔽,因此具有很強(qiáng)的抗干擾能力。有些傳感器既不能劃分到物理類,也不能劃分為化學(xué)類。大多數(shù)傳感器是以物理原理為基礎(chǔ)運(yùn)作的?;瘜W(xué)傳感器技術(shù)問題較多,例如可靠性問題,規(guī)模生產(chǎn)的可能性,價(jià)格問題等,解決了這類難題,化學(xué)傳感器的應(yīng)用將會(huì)有巨大增長(zhǎng)。
其他一些具體內(nèi)容詳見鏈接。
3、傳感器有什么分類傳感器的原理是什么
一、原理
1、壓電傳感器:基于壓電效應(yīng)的傳感器。是一種自發(fā)電式和機(jī)電轉(zhuǎn)換式傳感器。它的敏感元件由壓電材料制成。壓電材料受力后表面產(chǎn)生電荷。此電荷經(jīng)電荷放大器和測(cè)量電路放大和變換阻抗后就成為正比于所受外力的電量輸出。壓電式傳感器用于測(cè)量力和能變換為力的非電物理量,如壓力、加速度等(見壓電式壓力傳感器、加速度計(jì))。
它的優(yōu)點(diǎn)是頻帶寬、靈敏度高、信噪比高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠和重量輕等。缺點(diǎn)是某些壓電材料需要防潮措施,而且輸出的直流響應(yīng)差,需要采用高輸入阻抗電路或電荷放大器來克服這一缺陷。配套儀表和低噪聲、小電容、高絕緣電阻電纜的出現(xiàn),使壓電傳感器的使用更為方便。它廣泛應(yīng)用于工程力學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、電聲學(xué)等技術(shù)領(lǐng)域。
2、應(yīng)變傳感器:應(yīng)變傳感器是國內(nèi)外應(yīng)用較廣泛的一種,它是以電阻應(yīng)變計(jì)為轉(zhuǎn)換元件,將非電量如:力、壓力、位移、加速度、扭矩等參數(shù)轉(zhuǎn)換為電量。
3、光電傳感器:將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的傳感器
4、熱電傳感器:將熱信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的傳感器
5、電容式壓力傳感器簡(jiǎn)介
科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展極大地豐富了壓力測(cè)量產(chǎn)品的種類,現(xiàn)在,壓力傳感器的敏感原理不僅有電容式、壓阻式、金屬應(yīng)變式、霍爾式、振筒式等等但仍以電容式、壓阻式和金屬應(yīng)變式傳感器最為多見。
金屬應(yīng)變式壓力傳感器是一種歷史較長(zhǎng)的壓力傳感器,但由于它存在遲滯、蠕變及溫度性能差等缺點(diǎn),其應(yīng)用場(chǎng)合受到了很大的限制。
壓阻式傳感器是利用半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)制造的一種新型的傳感器,它具有制造方便,成本低廉等特點(diǎn),但由于半導(dǎo)體材料對(duì)溫度極為敏感,所以其性能受溫度影響較大,產(chǎn)品的一致性較差。
二、應(yīng)用
常將傳感器的功能與人類5大感覺器官相比擬:
光敏傳感器——視覺
聲敏傳感器——聽覺
氣敏傳感器——嗅覺
化學(xué)傳感器——味覺
壓敏、溫敏、流體傳感器——觸覺
敏感元件的分類:
物理類,基于力、熱、光、電、磁和聲等物理效應(yīng)。
化學(xué)類,基于化學(xué)反應(yīng)的原理。
生物類,基于酶、抗體、和激素等分子識(shí)別功能。
通常據(jù)其基本感知功能可分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類(還有人曾將敏感元件分46類)。
4、傳感器的種類和基本原理
生活中的傳感器有以下種類:
1、傳感器有哪些種類--光傳感器
光傳感器利用的是半導(dǎo)體的光導(dǎo)效應(yīng)或光生伏特效應(yīng)。光生伏特效應(yīng)是通過光照射,將半導(dǎo)體PN結(jié)處產(chǎn)生的電壓或電流作為輸出加以檢測(cè)。如光敏二級(jí)管,光敏三級(jí)管等。這些效應(yīng)都是利用了光的量子性質(zhì)。最常見的應(yīng)用實(shí)例,就是光控?zé)簟?/span>
2、傳感器有哪些種類--溫度傳感器
用于檢測(cè)溫度的物理效應(yīng)當(dāng)中,除了利用塞貝克效應(yīng)的熱電偶外,通常利用Pt,W等的金屬和氧氣物半導(dǎo)體以及非氧化物半導(dǎo)體,有機(jī)半導(dǎo)體等的電阻隨溫度變化來作為溫度傳感器的.。此外,還有利用PN結(jié)處電流——電壓特性隨溫度的變化,利用居里溫度附近磁特性和介電常數(shù)變化的傳感器,利用介電常數(shù)和壓電常數(shù)的變化,來檢測(cè)其共振頻率變化的溫度的感器等。最常見的應(yīng)用實(shí)例,就是空調(diào)的控溫了。
3、傳感器有哪些種類--壓力傳感器
大多數(shù)壓力傳感器都是利用了某種壓阻效應(yīng)。所謂壓阻效應(yīng),就是當(dāng)壓力施加于電阻體上時(shí),會(huì)使其電阻值發(fā)生變化,這種現(xiàn)象稱為壓阻現(xiàn)象比金屬電阻的變化明顯得多,其主要是因在受壓后其電子或空穴的遷移率發(fā)生變化。最常見的應(yīng)用實(shí)例,就是電子稱了。
4、傳感器有哪些種類--磁傳感器
磁傳感器常用的效應(yīng)是霍爾效應(yīng)與磁阻效應(yīng)。利用霍爾效應(yīng)的元件是霍爾元件,它是在一半導(dǎo)體薄片兩端之間通以電流,如果在薄片垂直方向外加一磁場(chǎng),則載流子在羅倫茲力的作用下,將沿著與磁場(chǎng)方向垂直的方向移動(dòng),若在該方向上設(shè)置電極,則可檢測(cè)出電壓來 (霍爾電壓)。最常見的應(yīng)用實(shí)例,就是電動(dòng)車的調(diào)速方法了。
5、傳感器有哪些種類--氣體傳感器
氣體傳感器實(shí)際就是半導(dǎo)體氣體傳感器。主要是氣體的吸附效應(yīng)。如半導(dǎo)體 SnO2燒結(jié)制成的氣敏傳感器,其為多晶體,當(dāng)表面吸附氣體分子時(shí),就會(huì)在氣體分子與燒結(jié)體之間發(fā)生電子交換??刂戚d流子運(yùn)動(dòng)的晶粒界面處的勢(shì)壘會(huì)發(fā)生變化。若在燒結(jié)體上設(shè)置兩個(gè)電極,其間電阻將隨氣體分子吸附情況而增減。一般在還原性氣體中電阻值會(huì)減少,在氧化性氣體中電阻值會(huì)增加。最常見的應(yīng)用實(shí)例,就是各種煙霧報(bào)警器了。
傳感器的作用實(shí)際上是一種功能塊,其作用是將來自外界的各種信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。傳感器所檢測(cè)的信號(hào)近來顯著地增加,因而其品種也極其繁多。
責(zé)任編輯:David
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