一、传感器的作用
相当于人体的五官,获取信息的重要手段。 科学技术水平越高,传感器的作用与地位越突出。二、定义 把外界输入的非电信号转换为电信号输出的装置。(狭义) 能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的装置(广义)
三、组成
传感器的组成原理为:被测量→敏感元件→转换元件→基本转换电路→电量
一般说来,共由三部分组成:
1.敏感元件:传感器的核心,直接感受被测量,以确定关系输出另一物理量,如将力转换为应变。
2.转换元件:将敏感元件输出的非电量转换为电量参数(如R、C、L等)。
3.基本转换电路:将电量参数→电量(V),使其可传输处理。
特殊地,敏感元件、转换元件合二为一,有的无基本转换电路,有的必须有基本转换
电路,其中包括电桥、放大器、调制解调器等。
四、传感器的分类
1.按被测物理量分:位移、力、速度、加速度、温度传感器等。
2.按工作原理分:机械式、压变式、压电式、电容式。
3.信号变换特征为:物性型、结构型
1)物性型传感器:利用敏感元件材料本身物理性 质的变化来实现信号的检测。
如水银温度计:水银的热胀冷缩
光电元件:光电效应
2)结构型传感器:通过传感器本身结构参数的变化来实现信号的转换。
如电容式位移传感器:极板间间距变化
4.按传感器与被测量之间的关系来分:能量转换型、能量控制型。
1)能量转换型:又称无源传感器,直接由被测量对象输入能量使其工作。
如热电偶直接将温度转换为电量输出。
2)能量控制型:又称有源传感器,需要外部供电源。
如电阻 变式传感器。
5.按输出量的性质:模拟式(连续变化)、数字式
五、传感器的发展方向
1.传感器的新材料、新工艺研究,设计制作各种用途的传感器。
2.高精度、一价比、小型化发展(集成化)
3.智能化:第四代传感器,具备感觉、辨别、判断、自诊断等功能。
六、传感器的选用原则
选择传感器主要从以下几个方面考虑:
1.灵敏度
一般说来,灵敏度越高越好,但要注意到:
①信噪比要高。
②注意量程范围:传感器的灵敏度越高,干扰噪声越大,就会超出量程范围。
③单向测量时,单向灵敏度高,横向灵敏度越低越好;
多向测量时,交叉灵敏度越小越好。
2.响应特性
要求在所测频率范围内,保持不失真的测量条件。
另外,响应延迟的时间越短越好。
一般,物性型传感器响应时间短,工作频率宽,结构型传感器则相反。
3.线性范围
传感器在线性范围内输出与输入成比例关系,线性范围越宽,则传感器的工作量程
越大。传感器工作在线性区域内,是保证测量精度的基本条件。
4.稳定性
稳定性表示传感器经过长期使用以后,其输出特性不发生变化的性能。影响传感
器稳定性的因素:时间与环境。
须注意:
1)根据环境条件选择传感器;
2)要创造和保持一个良好的环境。
5.精确度
精确度:输出与输入的对应程序
精确度高低的选择应从测量目的和经济性两个方面考虑:
若定性分析,精密度(重复性)高;
若定量分析,精确度高。
6.测量方式
接触、非接触
在线、非在线
破坏、非破坏
7.结构、体积、价格、安装、维修