传感器基础知识汇总.docx
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1、传感器基础知识汇总传感器(transducer或sensor)是将各种非电量按一定规律转换成便于处理和传输的另一种物理量(一般为电量)的装置。组成:一般包括敏感元件、转换元件和测量电路,有时还需要辅助电源。1)敏感元件:并非所有非电量都能直接变换为电量,有时需要将其转换成另一种易于变成电量的非电量,然后再变换为电量。完成预变换的器件,又称为预变换器,如各种弹性元件。2)转换元件:将感受到的非电量直接转换成电量的器件,如压电晶体、热电偶等。敏感元件和转换元件有时可以合二为一。3)信号调理与转换电路:将转换元件输出的电信号放大并转变成易于处理、显示和记录的信号。常用的有电桥电路、高阻抗输入电路和振
2、荡器电路4)辅助电源:为传感器提供能源。需外接电源的传感器为无源传感器,如电阻式、电感式、电容式传感器;不需外接电源的为有源传感器,如压电传感器、热电偶等。传感器分类:1 .应变式传感器1.1 金属应变式传感器其核心元件是金属应变片,它可将试件上的应变变化转换成电阻变化。应用时将应变片用黏结剂牢固的粘贴在被测试试件表面,当试件受力变形时,应变片的敏感栅也随之变形,引起应变片电阻变化,通过测量电路将其转换成电压或电流信号输出。1.2 压阻式传感器利用硅的压阻效应和微电子技术制成。压阻效应:单晶硅在受到应力作用后,其电阻率发生明显变化。2 .电容式传感器定义:是将被测参数转换成电容量的测量装置。与
3、电阻、电感式传感器相比具有测量范围大、灵敏度高、动态响应时间短、机械损失小、结构简单等优点。缺点:寄生电容(包括连接电容极板的导线电容和传感器本身的泄露电容)影响较大。电容的公式:6g,式中:C为电容量,E为两极板间介质的介电常数,S为极板相互覆盖面积,d为极板间距。3 .电感式传感器定义利用线圈自感和互感的变化实现非电量电测的一种装置。根据转换原理不同,可分为自感式和互感式两种;根据结构不同,可分为气隙型和螺管型两种。特点:结构简单,可靠,测量力小;分辨力高;重复性好,线性度好。不足:存在交流零位信号,不宜高频动态测量。4 .压电式传感器是一种有源传感器。它以某种电介质的压电效应为基础,在外
4、力作用下,在电介质的表面产生电荷,从而实现非电量测量的目的。为力敏感元件。压电效应:某些电介质,当沿着一定方向对其施加力使其变形时,内部产生极化现象,同时在它两个表面产生符号相反的电荷;当外力去掉后,又重新恢复到不带电状态。当外力方向改变时,电荷极性也随之改变。代表物质有石英晶体、压电陶瓷等。以上4种都属于模拟式传感器。以上4种都属于模拟式传感器。5 .数字式传感器根据原理不同,分为脉冲式数字传感器(如光栅传感器、感应同步器、磁栅传感器和光电码盘等)和频率输出式数字传感器(如振弦式、振筒式和振膜式传感器)5.1 码盘式传感器建立在编码器基础上。编码器按原理分类,有电触式、电容式、感应式、光电式
5、等。光电式又称光学编码器。编码器又可分为增量编码器和绝对编码器两大类。光电式属于绝对编码器。编码器包括码盘和码尺。前者用于测角度,后者用于测长度。测长度实际应用较少。光学码盘式传感器是用光电方法把被测角位移转换成以数字代码形式表示的电信号的转换部件。6 .热电式传感器定义:是一种将温度变化转换为电量变化的装置。将温度转换为电势的传感器称为热电偶,转换为电阻值的称为热电阻。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。他们是如何定义传感器的?国家标准GB7665-87对传感器
6、下的定义是:能感受规定的被测量件并按照一定的规律(数学函数法则)转换成可用信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成。中国物联网校企联盟认为,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。”传感器在新韦式大词典中定义为:从一个系统接受功率,通常以另一种形式将功率送到第二个系统中的器件”。传感器的作用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T0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。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
7、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。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优先状态,并使产品达到较好的质量。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。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。由此可见,传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用,
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