传感器的定义和分类.docx

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1、传感器的定义和分类1.1传感器信息处理技术取得的进展以及微处理器和计算机技术的高速发展，都需要在传感器的开发方面有相应的进展。微处理器现在已经在测量和控制系统中得到了广泛的应用。随着这些系统能力的增强，作为信息采集系统的前端单元，传感器的作用越来越重要。传感器已成为自动化系统和机器人技术中的关键部件，作为系统中的一个结构组成，其重要性变得越来越明显。口最广义地来说，传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。国际电工委员会（iec:internationalelectrotechnicalcommittee）的定义为：传感器是测量系统中的一种前置部

2、件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。按照gopel等的说法是：传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”，而传感器系统则是组合有某种信息处理（模拟或数字）能力的传感器”。传感器是传感器系统的一个组成部分，它是被测量信号输入的第一道关口。传感器系统的原则框图示于图1-1，进入传感器的信号幅度是很小的，而且混杂有干扰信号和噪声。为了方便随后的处理过程，首先要将信号整形成具有最佳特性的波形，有时还需要将信号线性化，该工作是由放大器、滤波器以及其他一些模拟电路完成的。在某些情况下，这些电路的一部分是和传感器部件直接相邻的。成形后的信号随后转换成数字信号，并输入到微处理器

3、。「德国和俄罗斯学者认为传感器应是由二部分组成的，即直接感知被测量信号的敏感元件部分和初始处理信号的电路部分。按这种理解，传感器还包含了信号成形器的电路部分。传感器系统的性能主要取决于传感器，传感器把某种形式的能量转换成另一种形式的能量。有两类传感器：有源的和无源的。有源传感器能将一种能量形式直接转变成另一种，不需要外接的能源或激励源（参阅图1-2（a））。无源传感器不能直接转换能量形式，但它能控制从另一输入端输入的能量或激励能（参阅图1-2（b））。传感器承担将某个对象或过程的特定特性转换成数量的工作。其对象”可以是固体、液体或气体，而它们的状态可以是静态的，也

4、可以是动态（即过程）的。对象特性被转换量化后可以通过多种方式检测。对象的特性可以是物理性质的，也可以是化学性质的。按照其工作原理，传感器将对象特性或状态参数转换成可测定的电学量，然后将此电信号分离出来，送入传感器系统加以评测或标示。各种物理效应和工作机理被用于制作不同功能的传感器。传感器可以直接接触被测量对象，也可以不接触。用于传感器的工作机制和效应类型不断增加，其包含的处理过程日益完善。常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟：光敏传感器一一视觉声敏传感器一一听觉气敏传感器一一嗅觉化学传感器一一味觉压敏、温敏、流体传感器一一触觉与当代的传感器相比，人类的感觉能力

5、好得多，但也有一些传感器比人的感觉功能优越，例如人类没有能力感知紫外或红外线辐射，感觉不到电磁场、无色无味的气体等。对传感器设定了许多技术要求，有一些是对所有类型传感器都适用的，也有只对特定类型传感器适用的特殊要求。针对传感器的工作原理和结构在不同场合均需要的基本要求是：高灵敏度抗干扰的稳定性（对噪声不敏感）线性容易调节（校准简易高精度高可靠性口无迟滞性工作寿命长（耐用性）可重复性抗老化高响应速率抗环境影响（热、振动、酸、碱、空气、水、尘埃）的能力选择性安全性（传感器应是无污染的）互换性I低成本［—宽测量范围小尺寸、重量轻和高强度宽工作温度范围n1.2传感器的分类

6、可以用不同的观点对传感器进行分类：它们的转换原理（传感器工作的基本物理或化学效应）；它们的用途；它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。根据传感器工作原理，可分为物理传感器和化学传感器二大类，其分类示于图1-3。物理传感器应用的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的微小变化都将转换成电信号。化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。有些传感器既不能划分到物理类，也不能划分为化学类。大多数传感器是以物理原理为基础运作的。化学传感器技术问题较多，例如可

7、靠性问题，规模生产的可能性，价格问题等，解决了这类难题，化学传感器的应用将会有巨大增长。常见传感器的应用领域和工作原理列于表1.1。表1.1传感器及其应用的可能性传感器品种工作原理可被测定的非电学量敏力电阻，热敏电阻（ntc），ptc，半导体传感器阻值变化力，重量，压力，加速度，温度，湿度，气体电容传感器电容量变化力，重量，压力，加速度，液面，湿度感应传感器电感量变化力，重量，压力，加速度，旋进数，转矩，磁场霍尔传感器霍尔效应角度，旋进度，力，磁场压电传感器，超声波传感器压电效应压力，加速度，距离热电传感器热电效应烟雾，明火，热分布光电传感器光电效应辐射，角度，旋

8、转数，位移