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传感器的分类主要作用等知识全面普及《资讯》

发布时间:2020-08-17 11:52:49 阅读: 来源:树脂胶粉厂家

2018-01-03 14:43:50来源:贤集网 屈苗

传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求,传感器的特点包括:微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化,它是实现自动检测和自动控制的首要环节,传感器的存在和发展,让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官,让物体慢慢变得活了起来。下面贤集网小编为大家讲解传感器的分类、主要作用、选型原则、构成、工作原理。

传感器的分类

传感器有许多分类方法,但常用的分类方法有两种,一种是按被测物理量来分;另一种是按传感器的工作原理来分。按被测物理量划分的传感器,常见的有:温度传感器、湿度传感器、压力传感器、位移传感器、流量传感器、液位传感器、力传感器、加速度传感器、转矩传感器等。

一、电学式传感器

电学式传感器是非电量电测技术中应用范围较广的一种传感器,常用的有电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、磁电式传感器及电涡流式传感器等。

二、磁学式传感器

磁学式传感器是利用铁磁物质的一些物理效应而制成的,主要用于位移、转矩等参数的是利用半导体的压阻效应、内光电效应、磁电效应、半导体与气体接触产生物质变化等原理制成,主要用于温度、湿度、压力、加速度、磁场和有害气体的测量。

三、光电式传感器

光电式传感器在非电量电测及自动控制技术中占有重要的地位。它是利用光电器件的光电效应和光学原理制成的,主要用于光强、光通量、位移、浓度等参数的测量。

四、电势型传感器

电势型传感器是利用热电效应、光电效应、霍尔效应等原理制成,主要用于温度、磁通、电流、速度、光强、热辐射等参数的测量。

五、电荷传感器

电荷传感器是利用压电效应原理制成的,主要用于力及加速度的测量。

六、半导体传感器

半导体传感器是利用半导体的压阻效应、内光电效应、磁电效应、半导体与气体接触产生物质变化等原理制成,主要用于温度、湿度、压力、加速度、磁场和有害气体的测量。

七、谐振式传感器

谐振式传感器是利用改变电或机械的固有参数来改变谐振频率的原理制成,主要用来测量压力。

八、电化学式传感器

电化学式传感器是以离子导电为基础制成,根据其电特性的形成不同,电化学传感器可分为电位式传感器、电导式传感器、电量式传感器、极谱式传感器和电解式传感器等。电化学式传感器主要用于分析气体、液体或溶于液体的固体成分、液体的酸碱度、电导率及氧化还原电位等参数的测量。

传感器的主要作用

1、人们为了从外界获取信息,必须借助于感觉器官,而单靠人们自身的感觉器官,在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了,为适应这种情况,就需要传感器,因此可以说,传感器是人类五官的延长,又称之为电五官;

2、新技术革命的到来,世界开始进入信息时代,在利用信息的过程中,首先要解决的就是要获取准确可靠的信息,而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段;

3、在现代工业生产尤其是自动化生产过程中,要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数,使设备工作在正常状态或最佳状态,并使产品达到最好的质量,因此可以说,没有众多的优良的传感器,现代化生产也就失去了基础;

4、在基础学科研究中,传感器更具有突出的地位。现代科学技术的发展,进入了许多新领域:例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙,微观上要观察小到fm的粒子世界,纵向上要观察长达数十万年的天体演化,短到 s的瞬间反应;

5、传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域,可以毫不夸张地说,从茫茫的太空,到浩瀚的海洋,以至各种复杂的工程系统,几乎每一个现代化项目,都离不开各种各样的传感器。

传感器的选型原则

一、灵敏度的选择

1、通常,在传感器的线性范围内,希望传感器的灵敏度越高越好,因为只有灵敏度高时,与被测量变化对应的输出信号的值才比较大,有利于信号处理,但要注意的是,传感器的灵敏度高,与被测量无关的外界噪声也容易混入,也会被放大系统放大,影响测量精度,因此,要求传感器本身应具有较高的信噪比,尽量减少从外界引入的干扰信号;

2、传感器的灵敏度是有方向性的。当被测量是单向量,而且对其方向性要求较高,则应选择其它方向灵敏度小的传感器;如果被测量是多维向量,则要求传感器的交叉灵敏度越小越好。

二、频率响应特性

1、传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围,必须在允许频率范围内保持不失真,实际上传感器的响应总有—定延迟,希望延迟时间越短越好;

2、传感器的频率响应越高,可测的信号频率范围就越宽;

3、在动态测量中,应根据信号的特点(稳态、瞬态、随机等)响应特性,以免产生过大的误差。

三、线性范围

1、传感器的线形范围是指输出与输入成正比的范围,以理论上讲,在此范围内,灵敏度保持定值,传感器的线性范围越宽,则其量程越大,并且能保证一定的测量精度,在选择传感器时,当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求;

2、实际上,任何传感器都不能保证绝对的线性,其线性度也是相对的,当所要求测量精度比较低时,在一定的范围内,可将非线性误差较小的传感器近似看作线性的,这会给测量带来极大的方便。

四、稳定性

1、传感器使用一段时间后,其性能保持不变的能力称为稳定性,影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外,主要是传感器的使用环境,因此,要使传感器具有良好的稳定性,传感器必须要有较强的环境适应能力;

2、在选择传感器之前,应对其使用环境进行调查,并根据具体的使用环境选择合适的传感器,或采取适当的措施,减小环境的影响;

3、传感器的稳定性有定量指标,在超过使用期后,在使用前应重新进行标定,以确定传感器的性能是否发生变化;

4、在某些要求传感器能长期使用而又不能轻易更换或标定的场合,所选用的传感器稳定性要求更严格,要能够经受住长时间的考验。

五、精度

1、精度是传感器的一个重要的性能指标,它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节,传感器的精度越高,其价格越昂贵,因此,传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以,不必选得过高,这样就可以在满足同一测量目的的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器阿特拉斯空压机配件;

2、如果测量目的是定性分析的,选用重复精度高的传感器即可,不宜选用绝对量值精度高的;如果是为了定量分析,必须获得精确的测量值,就需选用精度等级能满足要求的传感器;

3、对某些特殊使用场合,无法选到合适的传感器,则需自行设计制造传感器。自制传感器的性能应满足使用要求。

传感器的构成

传感器一般是由敏感元件、传感元件和转换电路三部分组成。

1、敏感元件 

是一种能够将被测量转换成易于测量的物理量的预变换装置,而输入、输出间具有确定的数学关系(最好为线性),如弹性敏感元件将力转换为位移或应变输出。

2、传感元件 

是将敏感元件输出的非电物理量转换成电信号(如电阻、电感、电容等)形式,例如将温度转换成电阻变化,位移转换为电感或电容等传感元件。

3、基本转换电路 

将电信号量转换成便于测量的电量,如电压、电流、频率等,有些传感器(如热电偶)只有敏感元件,感受被测量时直接输出电动势,有些传感器由敏感元件和转换元件组成,无需基本转换电路,如压电式加速度传感器,还有些传感器由敏感元件和基本转换电路组成,如电容式位移传感器,有些传感器,转换元件不只一个,要经过若干次转换才能输出电量,大多数传感器是开环系统,但也有个别的是带反馈的闭环系统。

传感器的工作原理

首先向传感器提供±15V电源,激磁电路中的晶体振荡器产生400Hz的方波,经过功率放大器即产生交流激磁功率电源,通过能源环形变压器从静止的初级线圈传递至旋转的次级线圈。由基准电源与双运放组成的高精度稳压电源产生±4.5V的精密直流电源。当弹性轴受扭时,应变桥检测得到的mV级的应变信号通过仪表放大器放大成1.5v±1v的强信号,再通过V/F转换器变换成频率信号,通过信号环形变压器从旋转的初级线圈传递至静止次级线圈,再经过外壳上的信号处理电路滤波、整形即可得到与弹性轴承受的扭矩成正比的频率信号,既可提供给专用二次仪表或频率计显示也可直接送计算机处理。

以上是贤集网小编为大家讲解的传感器的分类、主要作用、选型原则、构成、工作原理。传感器技术在现代科学技术中具有十分重要的地位,被称为现代信息技术的三大支柱(传感技术、计算机技术、通信技术)之一,微电子技术的大力发展与进步,极大地促进了通信技术和计算机技术的快速发展,与此形成鲜明对照的是,传感器技术发展十分缓慢,制约了信息技术的发展,被称为技术发展的瓶颈,这种发展不协调的状况以及由此带来的负面影响,在近几年科学技术的快速发展过程中表现的尤为突出,甚至局部领域出现了由于传感器技术发展的滞后,反过来影响、制约了其他相关科学技术的发展与进步的情况。

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