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    傳感器的分類及應用

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    • 更新時間:2016-3-8 11:30:57
    • 出自:中國工控網

    傳感器是新技術革命和信息社會的重要技術基礎,是當今世界極其重要的高科技,一切現代化儀器、設備幾乎都離不開傳感器。它是一門正在蓬勃發展的現代化傳感器技術,是涉及微機械與微電子技術、計算機技術、信號處理技術、電路與系統、傳感技術、神經網絡技術以及模糊控制理論等多種學科的綜合性技術,而該技術也廣泛應用到了軍事、太空探索、智能家居、農業、醫療等領域。本文主要介紹傳感器的的分類和應用。


    一、傳感器的定義:


    “能感受規定的被測量并按照一定的規律轉換成可用信號的器件或裝置,通常由敏感元件和轉換元件組成”。傳感器是一種檢測裝置,能感受到被測量的信息,并能將檢測感受到的信息,按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。


    二、傳感器的分類:


    傳感器有許多分類方法,但常用的分類方法有兩種,一種是按被測物理量來分;另一種是按傳感器的工作原理來分。 


    按被測物理量劃分的傳感器,常見的有:溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器、流量傳感器、液位傳感器、力傳感器、加速度傳感器、轉矩傳感器等。


    按工作原理可劃分為: 


    1.電學式傳感器 

        電學式傳感器是非電量電測技術中應用范圍較廣的一種傳感器,常用的有電阻式傳感器、電容式傳感器、電感式傳感器、磁電式傳感器及電渦流式傳感器等。

    電阻式傳感器是利用變阻器將被測非電量轉換為電阻信號的原理制成。電阻式傳感器一般有電位器式、觸點變阻式、電阻應變片式及壓阻式傳感器等。電阻式傳感器主要用于位移、壓力、力、應變、力矩、氣流流速、液位和液體流量等參數的測量。


    電容式傳感器是利用改變電容的幾何尺寸或改變介質的性質和含量,從而使電容量發生變化的原理制成。主要用于壓力、位移、液位、厚度、水分含量等參數的測量。


    電感式傳感器是利用改變磁路幾何尺寸、磁體位置來改變電感或互感的電感量或壓磁效應原理制成的。主要用于位移、壓力、力、振動、加速度等參數的測量。

    磁電式傳感器是利用電磁感應原理,把被測非電量轉換成電量制成。主要用于流量、轉速和位移等參數的測量。 


    電渦流式傳感器是利用金屑在磁場中運動切割磁力線,在金屬內形成渦流的原理制成。主要用于位移及厚度等參數的測量。


    2.磁學式傳感器 

      磁學式傳感器是利用鐵磁物質的一些物理效應而制成的,主要用于位移、轉矩等參數的測量。


    3.光電式傳感器 


    光電式傳感器在非電量電測及自動控制技術中占有重要的地位。它是利用光電器件的光電效應和光學原理制成的,主要用于光強、光通量、位移、濃度等參數的測量。


    4.電勢型傳感器 


    電勢型傳感器是利用熱電效應、光電效應、霍爾效應等原理制成,主要用于溫度、磁通、電流、速度、光強、熱輻射等參數的測量。


    5.電荷傳感器 


    電荷傳感器是利用壓電效應原理制成的,主要用于力及加速度的測量。 


    6.半導體傳感器 


    半導體傳感器是利用半導體的壓阻效應、內光電效應、磁電效應、半導體與氣體接觸產生物質變化等原理制成,主要用于溫度、濕度、壓力、加速度、磁場和有害氣體的測量。


    7.諧振式傳感器


    諧振式傳感器是利用改變電或機械的固有參數來改變諧振頻率的原理制成,主要用來測量壓力。


    8.電化學式傳感器  


    電化學式傳感器是以離子導電為基礎制成,根據其電特性的形成不同,電化學傳感器可分為電位式傳感器、電導式傳感器、電量式傳感器、極譜式傳感器和電解式傳感器等。電化學式傳感器主要用于分析氣體、液體或溶于液體的固體成分、液體的酸堿度、電導率及氧化還原電位等參數的測量。


    另外,根據傳感器對信號的檢測轉換過程,傳感器可劃分為直接轉換型傳感器和間接轉換型傳感器兩大類。前者是把輸入給傳感器的非電量一次性的變換為電信號輸出,如光敏電阻受到光照射時,電阻值會發生變化,直接把光信號轉換成電信號輸出;后者則要把輸入給傳感器的非電量先轉換成另外一種非電量,然后再轉換成電信號輸出,如采用彈簧管敏感元件制成的壓力傳感器就屬于這一類,當有壓力作用到彈簧管時,彈簧管產生形變,傳感器再把變形量轉換為電信號輸出。


    三、傳感器的應用


    1.電阻式傳感器


    電阻式傳感器的基本原理是將被測量的變化轉化成為傳感元件電阻值的變化再經過轉換電路變成電信號輸出。應用:1、應變電阻傳感器,用來測量拉壓應力,以及基于此的其它物理量;熱敏電阻傳感器,用來測量溫度;滑臂式電阻傳感器,用來測量幾何位置(角度,位移);磁敏電阻傳感器,用來測量磁場。 ;光敏電阻傳感器,用來測量光的強度;吸濕媒質電阻傳感器,用來測量濕度;液體電阻率傳感器,用來測量水溶離子濃度。


    2.電容式傳感器


    壓電微位移、振動臺,電子顯微鏡微調,天文望遠鏡鏡片微調,精密微位移測量,量測液體位準、濕度、以及物質成分等。


    3.電感式傳感器


    檢測距離的衰減性?;N為鐵質,適合電感式傳感器檢測;而滑翹被測部分的尺寸略小于標準檢測物尺寸(標準被測物尺寸為3倍額定檢測距離,此應用中,標準尺寸應為120*120mm),這樣的話就會有一定的衰減;現場抗干擾能力。這個是不容忽視的問題,普通電感式傳感器容易被電機或變頻器干擾,很多技術人員只對在此附近的應用選擇相應強抗電磁干擾的傳感器。但在汽車制造車間,廠房大,現場技術人員習慣使用對講機溝通,尤其是邊走邊用對講機對話時,會不經意的靠近傳感器,導致短暫失效;安裝方面。隨著電感式傳感器的普及,傳感器不僅僅在電氣性能方面有所提升,其機械方面的設計也越來越人性化。要在最大程度的實現人性化安裝。減少了多種近似產品的備貨和減少了安裝、維護的時間;穩定運行的保障。在車廠的使用中,要杜絕任何油污、塵污的侵蝕。另外,滑翹經過軌道時,震動是長期存在的,優異的抗震動性同樣是有著非常重要的作用。


    4.磁電式傳感器


    磁電式傳感器主要用于振動測量。其中慣性式傳感器不需要靜止的基座作為參考基準,它直接安裝在振動體上進行測量,因而在地面振動測量及機載振動監視系統中獲得了廣泛的應用。常用地測振傳感器有動鐵式振動傳感器、圈式振動速度傳感器等。


    5.電渦流式傳感器


    電渦流式傳感器可應用于測量振動,位移,厚度,轉數,溫度,硬度等參數,還可以進行無損探傷。KD2306電渦流式傳感器在位移方面的應用,可用于旋轉機器軸向位移和脹差檢測。


    6.電勢型傳感器


    電感式傳感器具有結構簡單、動態響應快、易實現非接觸測量等突出的優點,特別適合用于酸類,堿類,氯化物,有機溶劑,液態CO2,氨水,PVC粉料,灰料,油水界面等液位測量,目前在冶金、石油、化工、煤炭、水泥、糧食等行業中應用廣泛。


    7.半導體傳感器


    半導體傳感器的主要應用領域是工業自動化、遙測、工業機器人、家用電器、環境污染監測、醫療保健、醫藥工程和生物工程。半導體傳感器按輸入信息分為物理敏感、化學敏感和生物敏感半導體傳感器三類。


    8.諧振式傳感器


    諧振式傳感器具有體積小、重量輕、結構緊湊、分辨率高、精度高以及便于數據傳輸、處理和存儲等優點。主要用于測量壓力,也用于測量轉矩、密度、加速度和溫度等。


    9.電化學式傳感器


    化學傳感器在環境與衛生監測中的應用 :在環境與衛生監測中,常用于濕球溫濕度計、手搖濕溫度計和通風濕溫度計等儀器測定空氣濕度。電化學生物傳感器在疾病早期診斷中的應用:DNA電化學生物傳感器是近幾年國際熱點研究的一類新型生物傳感器,其具有特異性強、靈敏度高、檢測快速、簡單經濟的特點,因此在腫瘤等重大疾病的早期診斷中具有重要的意義。


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