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傳感器的定義和分類

2018-03-19      234

 

  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 ?化學傳感器——味覺 
  壓敏、溫敏、流體傳感器——觸覺

  與當代的傳感器相比,人類的感覺能力好得多,但也有一些傳感器比人的感覺功能優越,例如人類沒有能力感知紫外或紅外線輻射,感覺不到電磁場、無色無味的氣體等。

  對傳感器設定了許多技術要求,有一些是對所有類型傳感器都適用的,也有只對特定類型傳感器適用的特殊要求。針對傳感器的工作原理和結構在不同場合均需要的基本要求是:

  高靈敏度  抗干擾的穩定性(對噪聲不敏感)   線性  容易調節(校準簡易)

  高精度  高可靠性   無遲滯性  工作壽命長(耐用性)

  可重復性  抗老化   高響應速率  抗環境影響(熱、振動、酸、堿、空氣、水、塵埃)的能力

  選擇性  安全性(傳感器應是無污染的)   互換性  低成本

  寬測量范圍  小尺寸、重量輕和高強度   寬工作溫度范圍 
   
   
  二、傳感器的分類

  可以用不同的觀點對傳感器進行分類:它們的轉換原理(傳感器工作的基本物理或化學效應);它們的用途;它們的輸出信號類型以及制作它們的材料和工藝等。

  根據傳感器工作原理,可分為物理傳感器和化學傳感器二大類
傳感器工作原理的分類物理傳感器應用的是物理效應,諸如壓電效應,磁致伸縮現象,離化、極化、熱電、光電、磁電等效應。被測信號量的微小變化都將轉換成電信號。

  化學傳感器包括那些以化學吸附、電化學反應等現象為因果關系的傳感器,被測信號量的微小變化也將轉換成電信號。

  有些傳感器既不能劃分到物理類,也不能劃分為化學類。大多數傳感器是以物理原理為基礎運作的。化學傳感器技術問題較多,例如可靠性問題,規模生產的可能性,價格問題等,解決了這類難題,化學傳感器的應用將會有巨大增長。

  常見傳感器的應用領域和工作原理列于表1.1。


  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 
   
  液面傳感器 ?能耗傳感器 
   
  速度傳感器 ?熱敏傳感器 
   
  加速度傳感器 ?射線輻射傳感器 
   
  振動傳感器? 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。? 
   
  以其輸出信號為標準可將傳感器分為: 
   
  模擬傳感器——將被測量的非電學量轉換成模擬電信號。? 
   
  數字傳感器——將被測量的非電學量轉換成數字輸出信號(包括直接和間接轉換)。? 
   
  膺數字傳感器——將被測量的信號量轉換成頻率信號或短周期信號的輸出(包括直接或間接轉換)。? 
   
  開關傳感器——當一個被測量的信號達到某個特定的閾值時,傳感器相應地輸出一個設定的低電平或高電平信號。

  在外界因素的作用下,所有材料都會作出相應的、具有特征性的反應。它們中的那些對外界作用zui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。從所應用的材料觀點出發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)按材料的物理性質分? ? 導體? 絕緣體? 半導體? 磁性材料? 
   
  (3)按材料的晶體結構分? 
   
  單晶? 多晶? 非晶材料? 
   
  與采用新材料緊密相關的傳感器開發工作,可以歸納為下述三個方向:? 
   
  (1)在已知的材料中探索新的現象、效應和反應,然后使它們能在傳感器技術中得到實際使用。? 
   
  (2)探索新的材料,應用那些已知的現象、效應和反應來改進傳感器技術。? 
   
  (3)在研究新型材料的基礎上探索新現象、新效應和反應,并在傳感器技術中加以具體實施。?

  現代傳感器制造業的進展取決于用于傳感器技術的新材料和敏感元件的開發強度。傳感器開發的基本趨勢是和半導體以及介質材料的應用密切關聯的。表1.2中給出了一些可用于傳感器技術的、能夠轉換能量形式的材料

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