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傳感器的原理和標準

  當今社會,傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測、環(huán)境保護、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護等等極其之泛的領(lǐng)域。可以毫不夸張地說,從茫茫的太空,到浩瀚的海洋,以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng),幾乎每一個現(xiàn)代化項目,都離不開各種各樣的傳感器。今天帶大家來全面了解傳感器!

 一、傳感器定義

  傳感器是復(fù)雜的設(shè)備,經(jīng)常被用來檢測和響應(yīng)電信號或光信號。傳感器將物理參數(shù)(例如:溫度、血壓、濕度、速度等)轉(zhuǎn)換成可以用電測量的信號。我們可以先來解釋一下溫度的例子,玻璃溫度計中的水銀使液體膨脹和收縮,從而將測量到的溫度轉(zhuǎn)換為可被校準玻璃管上的觀察者讀取的溫度。

  二、傳感器選擇標準

  在選擇傳感器時,必須考慮某些特性,具體如下:

  1.準確性

  2.環(huán)境條件——通常對溫度/濕度有限制

  3.范圍——傳感器的測量極限

  4.校準——對于大多數(shù)測量設(shè)備而言必不可少,因為讀數(shù)會隨時間變化

  5.分辨率——傳感器檢測到的最小增量

  6.費用

  7.重復(fù)性——在相同環(huán)境下重復(fù)測量變化的讀數(shù)

三、傳感器分類標準

  傳感器分為以下標準:

  1.主要輸入數(shù)量(被測量者)

  2.轉(zhuǎn)導(dǎo)原理(利用物理和化學(xué)作用)

  3.材料與技術(shù)

  4.財產(chǎn)

  5.應(yīng)用程序

  轉(zhuǎn)導(dǎo)原理是有效方法所遵循的基本標準。通常,材料和技術(shù)標準由開發(fā)工程小組選擇。

根據(jù)屬性分類如下:

  ·溫度傳感器——熱敏電阻、熱電偶、RTD、IC等。

  ·壓力傳感器——光纖、真空、彈性液體壓力計、LVDT、電子。

  ·流量傳感器——電磁、壓差、位置位移、熱質(zhì)量等。

  ·液位傳感器——壓差、超聲波射頻、雷達、熱位移等。

  ·接近和位移傳感器——LVDT、光電、電容、磁、超聲波。

  ·生物傳感器——共振鏡、電化學(xué)、表面等離子體共振、光尋址電位測量。

  ·圖像——電荷耦合器件、CMOS

  ·氣體和化學(xué)傳感器——半導(dǎo)體、紅外、電導(dǎo)、電化學(xué)。

  ·加速度傳感器——陀螺儀、加速度計。

  ·其他——濕度、濕度傳感器、速度傳感器、質(zhì)量、傾斜傳感器、力、粘度。

  來自生物傳感器組的表面等離子體共振和光可尋址電位是基于光學(xué)技術(shù)的新型傳感器。與電荷耦合器件相比,CMOS圖像傳感器的分辨率較低,CMOS具有體積小、價格便宜、功耗低的優(yōu)點,因此可以更好地替代電荷耦合器件。加速度計由于在未來的應(yīng)用中(如飛機、汽車等)以及在視頻游戲、玩具等領(lǐng)域中的重要作用而被獨立分組。磁強計是測量磁通強度B(以特斯拉或As/m2為單位)的傳感器。

根據(jù)傳感器的電源或能量供應(yīng)要求進行分類:

  ·有源傳感器–需要電源的傳感器稱為有源傳感器。示例:激光雷達(光探測和測距)、光電導(dǎo)單元。

  ·無源傳感器–不需要電源的傳感器稱為無源傳感器。例如:輻射計、膠片攝影。

根據(jù)應(yīng)用分類如下:

  ·工業(yè)過程控制、測量和自動化

  ·非工業(yè)用途-飛機、醫(yī)療產(chǎn)品、汽車、消費電子產(chǎn)品、其他類型的傳感器。

  根據(jù)當前和未來的應(yīng)用前景中,傳感器可分為以下幾類:

  ·加速計——它們基于微電子機械傳感器技術(shù)。它們用于病人監(jiān)測,包括配速器和車輛動態(tài)系統(tǒng)。

  ·生物傳感器——它們基于電化學(xué)技術(shù)。它們用于食品測試、醫(yī)療設(shè)備、水測試和生物戰(zhàn)劑檢測。

  ·圖像傳感器——它們基于CMOS技術(shù)。它們被用于消費電子、生物測定、交通和安全監(jiān)視以及個人電腦成像。

  ·運動探測器——基于紅外線、超聲波和微波/雷達技術(shù)。它們被用于電子游戲和模擬,光激活和安全檢測。

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