各種傳感器的分類(lèi)、比較和應(yīng)用

1、傳感器的定義傳感器是一種能把物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號(hào)的器件.國(guó)際電工委員會(huì)IEC:International Electrotechnical Committee的定義為： 傳感器是測(cè)量系統(tǒng)中的一種前置部件,它將輸入變量轉(zhuǎn)換成可供測(cè)量的信號(hào)根據(jù)Gopel等的說(shuō)法是： 傳感器是包括承載體和電路連接的敏感元件 ：而傳感器系統(tǒng)那么是組合有某種信息處理 模擬或數(shù)字 水平的系統(tǒng)傳感器是傳感系統(tǒng)的一個(gè)組成局部,它是被測(cè)量信號(hào)輸入的第一道關(guān)口.傳感器把某種形式的能量轉(zhuǎn)換成另一種形式的能量.有兩類(lèi)：有源的和無(wú)源的. 有源傳感器能將一種能量形式直接轉(zhuǎn)變成另一種,不需要外接的能源或鼓勵(lì)源.無(wú)源傳感器不

2、能直接轉(zhuǎn)換能量形式,但它能限制從另一輸入端輸入的能量或鼓勵(lì)能,傳感器承當(dāng)將某個(gè)對(duì)象或過(guò)程的特定特性轉(zhuǎn)換成數(shù)量的工作.其對(duì)象'可以是固體、液體或氣體,即過(guò)程的.對(duì)象特性被轉(zhuǎn)換量化后可以通過(guò)多也可以是化學(xué)性質(zhì)的.根據(jù)其工作原理,它將然后將此電信號(hào)別離出來(lái), 送入傳感器系統(tǒng)加而它們的狀態(tài)可以是靜態(tài)的,也可以是動(dòng)態(tài) 種方式檢測(cè).對(duì)象的特性可以是物理性質(zhì)的, 對(duì)象特性或狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)換成可測(cè)定的電學(xué)量, 以評(píng)測(cè)或標(biāo)示.傳感器原理結(jié)構(gòu) 在一段特制的彈性軸上粘貼上專(zhuān)用的測(cè)扭應(yīng)片并組成變橋,即為根底扭矩傳感器；在軸上固定著：1能源環(huán)形變壓器的次級(jí)線圈,2信號(hào)環(huán)形變壓器初級(jí)線圈,3軸上印刷電路板,電路板上包

3、含整流穩(wěn)定電源、儀表放大電路、 V/F變換電路及信號(hào)輸出電 路.在傳感器的外殼上固定著：1激磁電路,2能源環(huán)形變壓器的初級(jí)線圈 輸入,3信號(hào)環(huán)形變壓器次級(jí)線圈輸出, 4信號(hào)處理電路工作過(guò)程向傳感器提供±15V電源,激磁電路中的晶體振蕩器產(chǎn)生400Hz的方波,經(jīng)過(guò)TDA2030功率放大器即產(chǎn)生交流激磁功率電源,通過(guò)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(guò)軸上的整流濾波電路得到V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) 生也.5V的精密直流電源,該電源既作為電橋電源, 又作為放大

4、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(guò)儀表放大器AD620放大成1.5v ±v的強(qiáng)信號(hào),再通過(guò) V/F轉(zhuǎn)換器LM131變換成頻率信號(hào),通過(guò)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(guò)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T(mén)TL電平,既可提供應(yīng)專(zhuān)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,加之傳感器軸上局部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)的抗干擾水平.傳感器分類(lèi)傾角傳感器傾角傳感器在軍事、航天航空、工業(yè)自動(dòng)化、工程

5、機(jī)械、鐵路機(jī)車(chē)、消費(fèi)電子、海洋船舶等 領(lǐng)域得到廣泛運(yùn)用. 輝格公司為國(guó)內(nèi)用戶(hù)提供全球最全面、最專(zhuān)業(yè)的產(chǎn)品方案和效勞.提供超過(guò)500種規(guī)格的伺服型、電解質(zhì)型、電容型、電感型、光纖型等原理的傾角傳感器.加速度傳感器線和角加速度分低頻高精度力平衡伺服型、低頻低本錢(qián)熱對(duì)流型和中高頻電容式加速度位移傳感器.總頻響范圍從DC至3000Hz.應(yīng)用領(lǐng)域包括汽車(chē)運(yùn)動(dòng)限制、汽車(chē)測(cè)試、家電、游戲產(chǎn)品、辦公 自動(dòng)化、GPS、PDA、 、震動(dòng)檢測(cè)、建筑儀器以及實(shí)驗(yàn)設(shè)備等.紅外溫度傳感器廣泛應(yīng)用于家用電器微波爐、空調(diào)、油煙機(jī)、吹風(fēng)機(jī)、烤面包機(jī)、電磁爐、炒鍋、暖風(fēng)機(jī) 等、醫(yī)用/家用體溫計(jì)、辦公自動(dòng)化、便攜式非接觸紅外溫度傳

6、感器、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量?jī)x 器以及電力自動(dòng)化等.不僅能提供傳感器、模塊或完整的測(cè)溫儀器,還能根據(jù)用戶(hù)需要提供 包括光學(xué)透鏡、ASIC、算法等一攬子解決方案.想了解更多信息嗎,請(qǐng)?jiān)L問(wèn)輝格科技網(wǎng)傳感器的應(yīng)用傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域涉及機(jī)械制造、工業(yè)過(guò)程限制、汽車(chē)電子產(chǎn)品、通信電子產(chǎn)品、消費(fèi)電子產(chǎn)品和專(zhuān)用設(shè)備等.專(zhuān)用設(shè)備專(zhuān)用設(shè)備主要包括醫(yī)療、 環(huán)保、氣象等領(lǐng)域應(yīng)用的專(zhuān)業(yè)電子設(shè)備. 目前醫(yī)療領(lǐng)域是傳感器銷(xiāo) 售量巨大、利潤(rùn)可觀的新興市場(chǎng),該領(lǐng)域要求傳感器件向小型化、 低本錢(qián)和高可靠性方向發(fā) 展.工業(yè)自動(dòng)化工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的傳感器,如工藝限制、工業(yè)機(jī)械以及傳統(tǒng)的；各種測(cè)量工藝變量如溫度、液位、壓力、流量等的；測(cè)量電子特

7、性電流、電壓等和物理量運(yùn)動(dòng)、速度、負(fù)載以及強(qiáng) 度的,以及傳統(tǒng)的接近/定位傳感器開(kāi)展迅速.通信電子產(chǎn)品 產(chǎn)量的大幅增長(zhǎng)及 新功能的不斷增加給傳感器市場(chǎng)帶來(lái)機(jī)遇與挑戰(zhàn), 彩屏 和攝 像 市場(chǎng)份額不斷上升增加了傳感器在該領(lǐng)域的應(yīng)用比例. 此外,應(yīng)用于集團(tuán) 和無(wú)繩 的超聲波傳感器、用于磁存儲(chǔ)介質(zhì)的磁場(chǎng)傳感器等都將出現(xiàn)強(qiáng)勢(shì)增長(zhǎng).汽車(chē)工業(yè)現(xiàn)代高級(jí)轎車(chē)的電子化限制系統(tǒng)水平的關(guān)鍵就在于采用壓力傳感器的數(shù)量和水平,目前一輛普通家用轎車(chē)上大約安裝幾十到近百只傳感器,而豪華轎車(chē)上的傳感器數(shù)量可多達(dá)二百余只,種類(lèi)通常達(dá) 30余種,多那么達(dá)百種.二、傳感器的分類(lèi)可以用不同的觀點(diǎn)對(duì)傳感器進(jìn)行分類(lèi)：它們的轉(zhuǎn)換原理 傳感器工

8、作的 根本物理或化學(xué)效應(yīng)；它們的用途；它們的輸出信號(hào)類(lèi)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(lèi)傳感器工作原理的分類(lèi)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)反響等現(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(lèi),也不能劃分為化學(xué)類(lèi).大多數(shù)傳感器 是以物理原理為根底運(yùn)作的.化學(xué)傳感器技術(shù)問(wèn)題較多,例如可靠性問(wèn)題,規(guī)模 生產(chǎn)的可能性,價(jià)格問(wèn)題等,解決了這類(lèi)難題,化學(xué)傳感器的應(yīng)用將會(huì)有

9、巨大增 長(zhǎng).根據(jù)其用途,傳感器可分類(lèi)為：壓力敏和力敏傳感器位置傳感器液面?zhèn)鞲衅髂芎募铀俣葌鞲衅魃渚€輻射傳感器振動(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：模擬傳感器一一將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào).數(shù)字傳感器一一將被測(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.數(shù)數(shù)字傳感器一一將被測(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0開(kāi)關(guān)傳感器一一當(dāng)一個(gè)被測(cè)量的信號(hào)到達(dá)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、具有特征性的反響. 它們中的那些對(duì)外界

10、作用最敏感的材料, 即那些具有功能特性的材料,被用來(lái)制 作傳感器的敏感元件.從所應(yīng)用的材料觀點(diǎn)出發(fā)可將傳感器分成以下幾類(lèi)：1根據(jù)其所用材料的類(lèi)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(kāi)發(fā)工作,可以歸納為下述三個(gè)方向：(1)在的材料中探索新的現(xiàn)象、效應(yīng)和反響,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)用那些的現(xiàn)象、效應(yīng)和反響來(lái)改良傳感器技 術(shù).(3)在研究新型材料的根底上探索新現(xiàn)象、新效應(yīng)和反響,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

11、料和敏感元件 的開(kāi)發(fā)強(qiáng)度.傳感器開(kāi)發(fā)的根本趨勢(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.根據(jù)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)的局部電路也集成在同一芯片上.薄膜傳感器那么是通過(guò)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),同樣可將局部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A12O3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