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传感器

发表时间:2019-12-26 12:00

传感器简介


传感技术与信息可科学息息相关,在信息科学领域里,传感器被认为是生物体“五官”的工程模拟物。它是自动检测和自动转换技术的总称。


流量传感器.png超声波传感器.png

传感器是一种能够把特定的被测信号,按一定规律转换成某种可用信号输出的器件或装置,以满足信息的传输、处理、纪录、显示和控制等要求。这里“可用信号”是指便于处理、传输的信号,一般为电信号,如电压、电流、电阻、电容、频率等。


传感器组成


传感器有两个基本元件组成:敏感元件和转换元件。


在完成非电量到点亮的转变过程中,并非所有的非电量参数都能一次转变为电量,往往是先变成一种易于变换成电量(如位移、应变等),然后再通过适当的方法变换成电量。把能够完成预变换的器件称为敏感元件。在传感器中,建立在力学结构分析上的各种类型的弹性元件(如梁、板等)统称为弹性敏感元件。而转换元件是能将感觉到被测非电量参数转换为电量的器件,如应变计、压电晶体、热电偶等。转换元件是传感器的核心部分,是利用各种物理、化学、生物效应等原理制成的。行动物理、化学、生物效应的发现常被用到新型传感器上,使其品种与功能日益增多,应用领域更加广泛。


并不是所有的传感器都包括敏感元件与转换元件,有一部分传感器不需要起预变换作用的敏感元件,如热敏电阻、光电器件等。


传感器分类


传感器的分类方法很多,常见的有以下几种。


一、按输入量(被测对象)分类。可分为物理量传感器、化学量传感器和生物量传感器三大类。其中,物理量传感器又可分为温度传感器、压力传感器、位移传感器等。这种分类方法给使用者提供的方便,容易根据被测对象来选择所需要的传感器。


二、按输出量分类。传感器按输出量不同,可分为模拟式传感器和数字式传感器两类。模拟式传感器指传感器的输出信号为模拟量。数字式传感器是指传感器的输出信号为数字量。   


三、按基本效应分类。根据传感技术所蕴含的基本效应,可以将传感器分为物理性、化学性、生物性。


四、按工作原理分类。传感器可按其工作原理命名,如应变式传感器、电容式传感器。电感式传感器、压电式传感器、热电式传感器等。这种分类方法通常在讨论传感器的工作原理是使用。


五、按能量变换关系进行分类。可分为能量变换型传感器和能量控制型传感器。


能量变换型传感器又称发电型或有源型传感器,其输出端的能量是由被测对象取出的能量转换而来的。这类传感器包括热电偶、光电池、压电式传感器、磁电感应式传感器、固体电解质气敏传感器等。


传感器作用


在物联网中,传感器处于研究对象与检测系统的接口位置,是感知、获取与检测信息的窗口,它提供物联网系统赖以进行决策和处理所必须的原始数据。


1、传感器在工业自动化系统中的作用。在工业自动化生产过程中,以传感器-微型计算机为核心的自动检测与控制系统正在石油、电力、航天、冶金、机械制造、动力机械、化工、生物等领域得到广泛应用。


2、传感器在航天航空中的作用。飞机、火箭、宇宙飞船等飞行器上要使用传感器对飞行速度方向、飞行姿态进行检测。


3、传感器在资源探测与环境保护中的作用。传感器用于陆地、海洋、太空资源以及空间环境、气象等方面的测量以便于开发与利用,如测定农田土地状态、作物分布;掌握森林资源、渔业资源、海洋资源等。在环境保护方面,可用于对大气、水质污染、反射性、噪声的检测等。


4、传感器在医学领域中的作用。传感器在医学上可用于对人体温度、血压及腔内压力、血液就呼吸流量、心脑电波、脉搏及心音等进行高准确度的检测,还能实现对患者的自动检测和监护。


5、传感器在家用电子产品中的作用。传感器在家用电器中得到广泛的应用,如电冰箱、微波炉、洗衣机、影院、数码相机、液晶电视等都用到了各种不同的传感器。


6、传感器在军事领域的作用。利用红外线可以探测地形、地物和军事目标,红外雷达可以搜索、跟踪、测距,可以搜索到上千米以外的目标等。


常见传感器


传感器种类很多,按照不同的分类方法,有不同的种类。


温度传感器


温度是表征物体冷热程度的物理量。在人类社会的生产、科研和日常生活中,温度的测量都占有重要地位。温度传感器用于家电产品中的空调、干燥器、电冰箱、微波炉等,还可以用来控制汽车发动机,如测定水温,吸气温度等,也广泛用于检测化工厂的溶液和气体的温度。但是温度不能直接测量,智能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量。


温度传感器有各种类型,根据敏感元件与被测介质接触与否可分为接触式和非接触式两大类。按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。在选择温度传感器时,应考虑到诸多因素,如被测对象的湿度范围,传感器的灵敏度、精度和噪声、响应速度、使用环境、价格等。


湿度传感器


随着时代的发展,湿度及对湿度的测量和控制对人们的日常生活显的越来越重要。如气象、科研、农业、暖通、纺织、机房、航空航天、电力等部门,都需要采用湿度传感器来进行测量和控制,对湿度传感器的性能指标要求也越来越高,对环境温、湿度的控制以及对工业材料水分值的检测与分析都已成为比较普遍的技术条件之一。


超声波传感器


声波是一种机械波,是机械振动在介质中的传播过程。频率在20Hz~20kHz间能为人耳所闻的机械波称为可闻声波;低于16Hz的机械声波称为次声波;高于2×10(4次方)Hz的机械波称为超声波。


超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。


气敏传感器


人类的日常生活和生产活动与周围的环境密切相关,现代生活接触到的易燃、易爆、有毒等对人体有害的气体日益增多,如氢气、天然气、液化石油气、一氧化碳等。气敏传感器是能够感知环境中某种气体及浓度从而对环境进行检测、监控、报警的一种敏感器件。


气敏传感器是指将被测气体浓度转换为 与其成一定关系的电量输出的装置或器件。由于被测气体的种类繁多且性质各不相同,不可可能用一种传感器来检测所有气体,所以气敏传感器的种类也有很多。近年来,随着半导体材料和加工技术的迅速发展,世纪使用最多的是半导体气敏传感器。


智能传感器


传感网被称为继计算机、互联网之后,世界信息产业的第三次浪潮,业内专家认为,传感网一方面可以提高经济性,大大节约成本;另一方面可以为全球的经济复苏提供技术动力。而智能传感器作为传感网的基础和重要组成部分,其技术发展决定了传感网的整体性能。



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