傳感器的基本概念

傳感器的基本概念

傳感器的定義及組成
　　傳感器的概念來自“感覺（sensor）”一詞，人們?yōu)榱搜芯孔匀滑F(xiàn)象，僅僅依靠人的五官獲取外界信息是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，于是發(fā)明了能代替或補(bǔ)充人五官功能的傳感器，工程上也將傳感器稱為“變換器”。

　 根據(jù)國標(biāo)（GB7665－87），傳感器的定義為：“能感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置?！边@一定義所表述的傳感器的主要內(nèi)涵包括：

　　1）從傳感器的輸入端來看：一個指定的傳感器只能感受規(guī)定的被測量，即傳感器對規(guī)定的物理量具有最大的靈敏度和最好的選擇性。例如溫度傳感器只能用于測溫，而不希望它同時還受其它物理量的影響。

　　 2）從傳感器的輸出端來看：傳感器的輸出信號為“可用信號”，這里所謂的“可用信號”是指便于處理、傳輸?shù)男盘枺畛Ｒ姷氖请娦盘?、光信號。可以預(yù)料，未來的“可用信號”或許是更先進(jìn)更實用的其它信號形式。

　　 3）從輸入與輸出的關(guān)系來看：它們之間的關(guān)系具有“一定規(guī)律”，即傳感器的輸入與輸出不僅是相關(guān)的，而且可以用確定的數(shù)學(xué)模型來描述，也就是具有確定規(guī)律的靜態(tài)特性和動態(tài)特性。

　 傳感器的基本功能是檢測信號和信號轉(zhuǎn)換。傳感器總是處于測試系統(tǒng)的最前端，用來獲取檢測信息，其性能將直接影響整個測試系統(tǒng)，對測量精確度起著決定性作用。傳感器的組成按其定義一般由敏感元件、變換元件、信號調(diào)理電路三部分組成，有時還需外加輔助電源提供轉(zhuǎn)換能量，如圖4.1.1所示。

圖中的敏感元件直接感受被測量（一般為非電量）并將其轉(zhuǎn)換為易于轉(zhuǎn)換成電量的其他物理量；再經(jīng)變換元件轉(zhuǎn)換成電參量（電壓、電流、電阻、電感、電容等）；最后信號調(diào)理電路將這一電參量轉(zhuǎn)換成易于進(jìn)一步傳輸和處理的形式。

　　 當(dāng)然，不是所有的傳感器都有敏感、變換元件之分，有些傳感器是將兩者合二為一，還有些新型的傳感器將敏感元件、變換元件及信號調(diào)理電路集成為一個器件。

　　 在機(jī)械量（如力、壓力、位移、速度等）測量中，常采用彈性元件作為敏感元件。這種彈性元件也叫彈性敏感元件或測量敏感元件，它可以把被測量由一種物理狀態(tài)變換為所需要的另一種物理狀態(tài)。

傳感器的分類

傳感器的種類繁多，往往同一種被測量可以用不同類型的傳感器來測量，而同一原理的傳感器又可測量多種物理量，因此傳感器有許多種分類方法。常用的分類方法有：

　　 1．按被測量分類
　　 1）機(jī)械量： 位移、力、速度、加速度、……
　　 2）熱工量： 溫度、熱量、流量（速）、壓力（差）、液位、……
　　 3）物性參量： 濃度、粘度、比重、酸堿度、……
　　 4）狀態(tài)參量： 裂紋、缺陷、泄漏、磨損、……
　　　　
　　　　 ……
　　 這種分類方法也就是按用途進(jìn)行分類，給使用者提供了方便，容易根據(jù)測量對象來選擇傳感器。　　　　　　　　　　　　　

　　 2．按測量原理分類

　　 按傳感器的工作原理可分為電阻式、電感式、電容式、壓電式、光電式、光纖磁
敏式、激光、超聲波等傳感器?，F(xiàn)有傳感器的測量原理都是基于物理的、化學(xué)的和生物
等各種效應(yīng)和定律，這種分類方法便于從原理上認(rèn)識輸入與輸出之間的變換關(guān)系，有利