传感器的基本概念
传感器知识点总结
传感器知识点总结一、传感器的基本概念传感器是将感知到的信息转化为电信号或其他可识别形式的装置。
传感器可以感知物理量、化学量、生物量等,并将其转换为电信号输出。
传感器是现代科技发展中不可或缺的重要组成部分,广泛应用于工业自动化、环境监测、医疗诊断和智能家居等领域。
传感器的种类繁多,包括压力传感器、温度传感器、光学传感器、湿度传感器等。
二、传感器的分类根据传感原理的不同,传感器可以分为多种类型。
常见的传感器分类包括:1. 按照感知物理量不同分类- 压力传感器:用于测量压力的传感器,常用于工业控制和汽车行业。
- 温度传感器:用于测量温度的传感器,广泛应用于空调、冰箱、热水器等设备中。
- 湿度传感器:用于测量湿度的传感器,常用于气象观测和温室控制等场合。
- 光学传感器:用于测量光的强度和波长的传感器,广泛应用于光电设备和光学仪器中。
- 力传感器:用于测量物体受力情况的传感器,常用于机械测试和体重秤等设备中。
2. 按照传感原理不同分类- 电阻式传感器:利用电阻值的变化来感知物理量的传感器,包括压敏电阻、热敏电阻等。
- 电容式传感器:利用电容值的变化来感知物理量的传感器,包括湿度传感器和接近开关等。
- 光电式传感器:利用光电效应来感知物理量的传感器,包括光敏电阻、光电开关等。
3. 按照工作原理不同分类- 主动式传感器:需要外部能量源来激励的传感器,如光电传感器、超声波传感器等。
- 被动式传感器:不需要外部能量源来激励的传感器,如压力传感器、温度传感器等。
4. 按照测量方式不同分类- 直接测量传感器:直接测量感知物理量的传感器,如温度计、湿度计等。
- 间接测量传感器:通过其他物理量的变化间接测量感知物理量的传感器,如电磁流量计、毫米波雷达等。
三、传感器的工作原理传感器的工作原理多种多样,其中常见的包括电阻变化原理、电容变化原理、光电效应原理、霍尔效应原理等。
不同类型的传感器采用不同的工作原理来感知物理量,并将其转化为电信号输出。
传感器概述
dy(t ) y(t ) x(t ) dt
1.2 传感器的一般特性
(1)一阶传感器的单位阶跃响应
一阶传感器单位阶跃响应的通式:
dy(t ) y(t ) x(t ) dt
式中 x(t ) 、 (t ) 分别为传感器的输入量和输出 y 量,均是时间的函数,表征传感器的时间常数, 具有时间“秒”的量纲。 一阶传感器的传递函数:
1.1 基本概念
附:传感器组成示意图
敏感元件的输出作 为转换元件的输入
被测量
敏感 元件
转换 元件
转换 电路
电量
直接感受被测量
转化为电量参数
传感器组成示意图
1.1 基本概念
1.1.3 传感器的分类
物质定律如虎克定律 F = k x主要由物 质的性质决定
按工作机理分类 可分为物理型、化学型、生物型 按构成原理又分为:结构型、物性型和复合型三大类 无源传感器 按能量的转换分类 场的定律,如电场、磁场、物质场主 要由其结构参数决定 可分为能量控制型和能量转换型 按输入量分类 有源传感器 常用的有机、光、电和化学等传感器 按输出信号的性质分类 可分为模拟式传感器和数字式传感器
1.2 传感器的一般特性
以动态测温的问题为例说明传感器动态特性。 在被测温度随时间变化或传感器突然插入被测 介质中以及传感器以扫描方式测量某温度场的 温度分布等情况下,都存在动态测温问题,如 图所示:
动态测温
1.2 传感器的一般特性
传感器的种类和形式很多,但它们一般可以 简化为一阶或二阶系统。 高阶可以分解成若干个低阶环节。 对于正弦输入信号,传感器的响应称为频率 响应或稳态响应;对于阶跃输入信号,则称 为传感器的阶跃响应或瞬态响应。
传感器课程总结范文
随着科技的飞速发展,传感器技术在各行各业的应用越来越广泛。
为了提高我们的专业知识,学校为我们开设了传感器课程。
通过这门课程的学习,我对传感器的原理、应用和前景有了更加深入的了解。
以下是我对传感器课程的一些总结。
一、传感器的基本概念传感器是一种将非电物理量(如温度、压力、光强等)转换为电信号的装置。
传感器在自动检测、控制、通信等领域发挥着重要作用。
传感器课程介绍了传感器的定义、分类、工作原理、特性等基本概念,使我对传感器有了全面的认识。
二、传感器的工作原理传感器的工作原理是利用敏感元件将非电物理量转换为电信号。
根据转换原理,传感器可分为电阻式、电容式、电感式、光电式、磁电式等。
课程中详细介绍了各种传感器的工作原理,使我们掌握了传感器的核心技术。
三、传感器的应用传感器在各个领域都有广泛的应用,如工业自动化、智能交通、医疗保健、环保监测等。
课程中列举了多个应用实例,让我们了解了传感器在实际生产生活中的重要作用。
四、传感器的发展趋势随着科技的不断进步,传感器技术也在不断发展。
新型传感器不断涌现,如纳米传感器、生物传感器、智能传感器等。
传感器课程介绍了传感器的发展趋势,使我们认识到传感器技术在未来有着巨大的发展潜力。
五、课程收获通过学习传感器课程,我收获颇丰:1. 深入了解了传感器的原理、应用和发展趋势,为今后的学习和工作打下了坚实基础。
2. 学会了如何分析和解决实际问题,提高了自己的实践能力。
3. 拓宽了视野,了解了传感器技术在各个领域的应用,激发了学习兴趣。
4. 培养了团队合作精神,通过课堂讨论和实验,与同学们共同进步。
总之,传感器课程是一门理论与实践相结合的课程,通过学习,我对传感器有了全面的认识,为今后的学习和工作打下了坚实基础。
在今后的工作中,我将不断学习,努力提高自己的专业素养,为我国传感器技术的发展贡献自己的力量。
传感器与检测技术重点知识点总结
传感器与检测技术重点知识点总结
1. 传感器的基本概念及分类
传感器是一种能够将被检测物理量转换为可被检测设备处理的电信号输出的器件。
根据被检测物理量的不同,传感器可分为光学传感器、声学传感器、温度传感器、压力传感器、流量传感器等。
2. 传感器的检测原理
传感器的检测原理通常分为以下几种:电学检测、磁学检测、光学检测、化学检测、声学检测、机械检测等。
3. 传感器的基本参数
传感器的基本参数包括:灵敏度、线性度、分辨率、重复性、稳定性、响应时间等。
4. 传感器的生产工艺
传感器的生产工艺主要包括晶体生长、半导体制备、陶瓷材料制备、薄膜技术、微加工技术等。
5. 传感器的应用领域
传感器广泛应用于工业控制、仪器仪表、环境监测、医疗设备、航空航天等领域。
6. 传感器与物联网技术的结合
传感器与物联网技术的结合,将传感器与互联网技术相结合,实现远程监测、智能控制与预警等功能,具有广泛的应用前景。
7. 检测技术的应用
除了传感器技术,还有其他的检测技术,如光谱分析、物质检测、图像识别等,在环境监测、工业检测与医疗诊断等领域有着重要的应用。
传感器培训资料
传感器培训资料第一部分:传感器的基本概念传感器是一种能够感知环境中的各种物理量并将其转化为电信号的装置。
通过测量物理量,传感器可以帮助我们获得环境中各种数据,从而实现自动化控制和监测。
传感器的种类繁多,常见的传感器包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器、光电传感器等。
在不同的应用场景中,需要选择不同类型的传感器来完成具体的任务。
第二部分:传感器的工作原理传感器的工作原理通常通过物理效应来实现。
例如,温度传感器通常利用热敏电阻或热电偶来测量温度;压力传感器则利用压阻效应或压电效应来转换压力为电信号。
在传感器的内部,通常还会带有信号放大电路、模数转换器等元件,用来将感知到的物理量转化为标准的电信号输出。
第三部分:传感器的应用场景传感器广泛应用于工业控制、汽车领域、医疗设备等各个领域。
例如,温度传感器可以用于控制空调温度、汽车发动机的温度监测等;压力传感器可以用于测量液体或气体的压力、监测管道的泄漏等。
第四部分:传感器的选择和安装在选择传感器时,需要考虑其测量范围、精度、响应时间等指标,以及适用的工作环境,如温度、湿度等。
在安装传感器时,需要注意避免干扰源,保证传感器测量的准确性。
第五部分:传感器的维护和保养传感器作为自动化系统中的重要部件,需要进行定期的维护和保养。
对于一些易受环境影响的传感器,如湿度传感器、光电传感器等,需要保持其表面清洁,防止积灰或水汽影响测量精度。
第六部分:传感器的未来发展随着科技的不断进步,传感器的应用范围将会更加广泛,同时传感器本身的性能也将进一步提升。
例如,新型传感器可能会采用纳米技术制备,具有更高的灵敏度和更小的体积;同时,通过无线传输技术,传感器也有望实现无线监测和控制,大大提高其应用灵活性。
通过本次传感器培训,希望大家能够对传感器有更深入的了解,从而能够更好地应用传感器解决实际问题,提高工作效率和产品质量。
同时也希望大家能够关注传感器领域的最新发展,不断更新自己的知识,为行业的发展做出更大的贡献。
传感器简介PPT课件
目录
• 传感器基本概念与原理 • 常见类型传感器介绍 • 传感器性能指标评价方法 • 传感器应用领域探讨 • 传感器技术发展趋势预测
01
传感器基本概念与原理
传感器定义及作用
传感器定义
能够感受规定的被测量并按照一 定规律转换成可用输出信号的器 件或装置。
传感器作用
将被测量转换为与之有确定关系 的、便于应用的某种物理量,以 满足信息传输、处理、存储、显 示、记录和控制等要求。
多功能、复合型方向
利用新材料、新工艺和新技术, 开发具有多种功能的复合型传感 器,如同时检测温度、湿度、压
力等多种参数的传感器。
发展可穿戴传感器技术,实现人 体生理参数和环境参数的实时监
测和评估。
结合柔性电子技术,开发可弯曲 、可折叠的传感器,拓展其在可 穿戴设备、医疗器械等领域的应
用。
生物医学传感器方向
转换过程
敏感元件将被测量转换为电参量(如电阻、电容、电感等),经过转换电路转 换为标准输出信号(如电压、电流等)。转换过程中可能涉及信号调理和校准 等环节,以确保输出信号的准确性和稳定性。
02
常见类型传感器介绍
温度传感器
01
02
03
热电偶
利用热电效应测量温度, 具有测量范围宽、稳定性 好等特点。
电容式压力传感器
利用电容器原理将压力转 换为电容变化,具有精度 高、稳定性好等特点。
位移传感器
电感式位移传感器
光电式位移传感器
利用电磁感应原理将位移转换为电感 量变化,具有测量精度高、响应速度 快等优点。
利用光电转换原理将位移转换为光信 号变化,具有测量精度高、抗干扰能 力强等优点。
电容式位移传感器
传感器的基本概念
传感器的基本概念传感器的定义及组成传感器的概念来自“感觉(sensor)”一词,人们为了研究自然现象,仅仅依靠人的五官获取外界信息是远远不够的,于是发明了能代替或补充人五官功能的传感器,工程上也将传感器称为“变换器”。
根据国标(GB7665-87),传感器的定义为:“能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。
”这一定义所表述的传感器的主要内涵包括:1)从传感器的输入端来看:一个指定的传感器只能感受规定的被测量,即传感器对规定的物理量具有最大的灵敏度和最好的选择性。
例如温度传感器只能用于测温,而不希望它同时还受其它物理量的影响。
2)从传感器的输出端来看:传感器的输出信号为“可用信号”,这里所谓的“可用信号”是指便于处理、传输的信号,最常见的是电信号、光信号。
可以预料,未来的“可用信号”或许是更先进更实用的其它信号形式。
3)从输入与输出的关系来看:它们之间的关系具有“一定规律”,即传感器的输入与输出不仅是相关的,而且可以用确定的数学模型来描述,也就是具有确定规律的静态特性和动态特性。
传感器的基本功能是检测信号和信号转换。
传感器总是处于测试系统的最前端,用来获取检测信息,其性能将直接影响整个测试系统,对测量精确度起着决定性作用。
传感器的组成按其定义一般由敏感元件、变换元件、信号调理电路三部分组成,有时还需外加辅助电源提供转换能量。
敏感元件直接感受被测量(一般为非电量)并将其转换为易于转换成电量的其他物理量;再经变换元件转换成电参量(电压、电流、电阻、电感、电容等);最后信号调理电路将这一电参量转换成易于进一步传输和处理的形式。
当然,不是所有的传感器都有敏感、变换元件之分,有些传感器是将两者合二为一,还有些新型的传感器将敏感元件、变换元件及信号调理电路集成为一个器件。
在机械量(如力、压力、位移、速度等)测量中,常采用弹性元件作为敏感元件。
这种弹性元件也叫弹性敏感元件或测量敏感元件,它可以把被测量由一种物理状态变换为所需要的另一种物理状态。
传感器简答题(含答案)
第一章1.传感器的基本概念是什么?一般情况下由哪几部分组成?答:(1)传感器是能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。
(2)传感器通常由敏感元件、转换元件和测量电路组成,有的还需辅助电源。
2.传感器有几种分类形式,各种分类之间有什么不同?答:一般常用的分类方法有四种:①按测量原理分类;②按输入信号分类;③按结构型和物理型分类;④按使用材料分类。
第二章1.何谓传感器的静态特性,传感器的主要静态特性有哪些?答:(1)传感器的静态特性是指在被测量的各个值处于稳定状态时,输出量和输入量之间的关系。
(2)主要的性能指标主要有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、精度、分辨率、漂移。
2.何谓传感器的动态特性,怎样衡量传感器的动态特性?答:(1)传感器的动态特性是指传感器对动态激励(输入)的响应(输出)特性,即输出对随时间变化的输入量的响应特性。
(2)传感器的动态特性可以从时域和频域两个方面分别采用瞬态响应法和频率响应法来衡量。
瞬态响应常采用阶跃信号作为输入,频率响应常采用正弦函数作为输入。
第三章1.试分析电位器式传感器的负载特性,什么是负载误差?如何减小负载误差?答:(1)电位器输出端有负载时,其特性称为负载特性。
负载电阻和电位器的比值为有限值,负载特性偏离理想空载特性的偏差称为电位器的负载误差。
对于线性电位器,负载误差即为其非线性误差。
(2)减小负载误差方法:①尽量减小负载系数,通常希望m<0.1,为此可采用高输入阻抗放大器;②将电位器工作区间限制在负载误差曲线范围内;③将电位器空载特性设计成某种上凸特性,负载特性必然下降。
第四章1.简述电阻应变式传感器的温度误差原因,如何补偿。
答:(1)原因:①温度变化引起敏感栅金属丝电阻变化;②试件材料与敏感栅材料的线膨胀系数不同,两者随温度变化产生的形变不等,使应变片产生附加应变。
(2)补偿方法:①电桥补偿法;②辅助测温元件微型计算机补偿法;③应变计自补偿2.什么是直流电桥?若按桥臂工作方式分类,可分为哪几种?各自的输出电压如何计算?答:(1)桥臂的供电电源是直流电的称为直流电桥。
传感器的基本概念
基本物理量 线位移 位移 角位移 线速度 速度 角速度 加速度 力 时间 光
派生物理量 长度、厚度、应变、振动、磨损、不平度 旋转角、偏转角、角振动等 速度、振动、流量、动量等
转速、角振动等 线加速度 振动、冲击、质量等 角加速度 角振动、扭矩、转动惯量等 压力 重量、应力、力矩等 频率 周期、记数、统计分布等 热容量、气体速度、涡流等 光通量与密度、光谱分布等
温 度
四、 按能量的关系分类:根据能量观点
分类,可将传感器分为有源传感器
和无源传感器两大类。 有源传感器是将非电能量转换为电能 量,称之为能量转换型传感器,也称换能 器。通常配合有电压测量电路和放大器。
如:压电式、热电式、电磁式等。
无源传感器又称为能量控制型传感器。 被测非电量仅对传感器中的能量起控制 或调节作用。所以必须具有辅助能源(电 能)。
y
H n S
则: H S H1 S H 2 S H p S
( 6) 1
21
对于较为复杂的系统,可以将其看作是 一些较为简单系统的串联与并联。 若传感器由r个环节串联而成
x
H1 S
H 2 S
H n S
y
则:H S H1 S H 2 S H r S
式中,a0、a1、…, an, b0、b1、…., bm是与传感器的结构特性有关 的常系数。
被测
非电量
敏感 元件
有用
非电量
转换 元件
有用 电量
信号调节 电路
电 量
辅助电路
图1-1 一般传感器组成框图
3
敏感元件:直接感受被测非电量并按 一定规律转换成与被测量有确定关系 的其它量的元件。 转换元件:又称变换器。能将敏感元 件感受到的非电量直
传感器技术
一、传感技术概述
2. 传感器的基本分类 3) 按物理特性分: (1) 电路参量式传感器; (2) 磁电式传感器; (3) 压电式传感器; (4)光电式传感器; (5)气电式传感器; (6)热电式传感器; (7)波式传感器; (8)射线式传感器; (9)半导体式传感器; (10)其他原理的传感器。 4)按用途分: (1)位移传感器; (2)压力传感器; (3)振动传感器; (4)温度传感器; (5)速度传感器等。
SQ1
4,技术指标 1)动作时间:闭合或断开所需的时间; 2)额定电流:能负载的电流; 3)机械寿命:闭合断开的次数。
三、电感式接近开关
1,电感式接近开关的基本原理 电涡流效应: 当金属物体处于一个交变的磁场中时,在金属物体内部产生交变的电涡流, 该涡流又会反作用于产生它的磁场。 2,电感式接近开关的类型 1) 按工作电压分:交流型和直流型; 2) 按接线方式分:二线制,三线制,四线制,五线制,六线制; 3) 按触点的性质分:常开式,常闭式,常开与常闭混合式; 4) 按输出逻辑分:正逻辑型,负逻辑型,浮空型,混合型; 5) 按外形分:螺纹型,圆柱型,长方体型,U型等。 3,元件符号
一、传感技术概述
2. 传感器的基本分类
1) 按工作机理分: (1) 结构型传感器:利用传感器的结构参数变化来实现信号转换;
例如:限位开关
(2) 物性型传感器:依靠传感器中敏感元内部的物理或化学性质的变化来 实现检测功能的传感器。
例如:光电开关
2)按能量转换情况分: (1)能量控制型传感器:在信号变化过程中,其能量需要由外电源供给。
三、电感式接近开关
4,技术指标 1)动作距离:在检测状态下,触发传感器的检测距离; 2)复位距离:停止触发传感器的距离; 3)额定动作距离:标准动作距离; 4)设定距离:一般可为额定动作距离的0.8倍; 5)回差值:动作距离与复位距离间的绝对值; 6)重复定位精度:连续测量10次动作距离,其中最大值与最小值之差为重复 定位精度。 7)最大开关频率: 8)最大开关电流: 9)工作电压:DC5V, DC15V, DC24V
传感器工作原理
传感器工作原理引言概述:传感器是一种能够感知和测量环境中各种物理量的设备。
它们在现代科技和工业领域中起着至关重要的作用。
本文将详细介绍传感器的工作原理,包括传感器的基本概念、工作原理的分类和具体的工作原理。
一、传感器的基本概念1.1 传感器的定义和作用传感器是一种能够将环境中的物理量转化为可测量的电信号或其他形式的信号的装置。
它们广泛应用于各个领域,如工业自动化、医疗设备、汽车工程等,用于测量温度、压力、湿度、光强等各种物理量。
1.2 传感器的组成和结构传感器通常由感知元件、信号处理电路和输出装置组成。
感知元件是传感器的核心部分,它能够感知并转化物理量为电信号。
信号处理电路对感知元件输出的信号进行放大、滤波和转换等处理,以得到可用的信号。
输出装置将处理后的信号转化为人们能够理解的形式,如数字显示、声音或光信号。
1.3 传感器的特点和分类传感器具有高灵敏度、高精度、快速响应和稳定性等特点。
根据测量的物理量不同,传感器可以分为温度传感器、压力传感器、湿度传感器、光传感器等多种类型。
二、传感器工作原理的分类2.1 电阻型传感器电阻型传感器是一种将物理量转化为电阻变化的传感器。
它利用感知元件的电阻随物理量变化而变化的特性进行测量。
常见的电阻型传感器包括热敏电阻、应变片和光敏电阻等。
2.2 电容型传感器电容型传感器是一种将物理量转化为电容变化的传感器。
它利用感知元件的电容随物理量变化而变化的特性进行测量。
常见的电容型传感器包括湿度传感器和接触式位移传感器等。
2.3 磁感应型传感器磁感应型传感器是一种利用磁场的变化来感知物理量的传感器。
它通过感知元件对磁场的变化进行测量。
常见的磁感应型传感器包括磁敏电阻、霍尔元件和磁电感传感器等。
三、传感器工作原理的具体应用3.1 温度传感器的工作原理和应用温度传感器通常采用热敏电阻或热电偶作为感知元件,利用物质的热膨胀特性或热电效应来测量温度。
它广泛应用于空调、冰箱、汽车引擎等领域。
《传感器的基本概念》课件
随着科技的发展,传感器变得越来越普遍。但你真的知道传感器是什么吗? 本课件将介绍传感器的基本概念,分类,工作Байду номын сангаас理,应用,发展趋势,以及 选择和使用传感器的技巧。
什么是传感器?
传感器的定义
传感器是一种将一种物理量转换成为可供测量或处理并输入电子设备或计算机之中的信号的 元件。
传感器的作用
传感器可以对物理量进行检测和测量,充分了解和利用事物的内部变化。
传感器的分类
1
基本分类
电气传感器、光学传感器、力学传感器、热学传感器等
2
实现分类
电阻型传感器、电容型传感器、电感型传感器等
传感器的工作原理
传感器的本质原理
转换被测量物理量的信号为电信号,输出到显示屏 或电脑上。
常见的传感器工作原理
利用电磁波、声波、热辐射等对物体进行探测。
• 精度 • 响应速度 • 可靠性
2
使用传感器的技巧
• 正确安装 • 校正 • 维护
总结
1 传感器的重要性
传感器可以提高生产效率、降低成本、改善生活质量。
2 传感器的未来前景
随着技术的发展,传感器将会更加先进、更加广泛地应用在各个领域。
参考文献
相关书籍
• 《传感器与信号处理》 • 《传感器技术与应用》 • 《现代传感器技术与应用》
相关论文
• 《基于传感器的智能安全监测系统》 • 《传感器在智能家居的应用研究》 • 《传感器在环境保护中的应用》
传感器的应用
工业应用
• 智能制造 • 环境保护 • 交通运输
生活应用
• 智能家居 • 健康追踪 • 机器人
传感器的发展趋势
发展历程
传感器的基本概念
传感器的基本概念
传感器是一种用于检测和测量环境中的物理量或化学量的设备。
它能将所测量的量转化为电信号,以便于在电子系统中处理和分析。
传感器的基本概念包括以下几个方面:
1. 传感原理:传感器的工作基于某种物理或化学原理,例如光、压力、温度、湿度等。
传感器通过与环境中所测量量的相互作用,产生相应的电信号。
2. 检测和转换:传感器通过检测物理量或化学量的变化,并将其转换为电信号,一般是电压或电流信号。
这些信号可以是模拟信号或数字信号,根据传感器的类型和应用而有所不同。
3. 灵敏度和精确度:传感器的灵敏度是指它对所测量量变化的敏感程度。
精确度则表示传感器所提供的测量结果与真实值之间的接近程度。
这些都是评估传感器性能的重要指标。
4. 输出信号:传感器的输出信号可以直接用于控制、监测和测量目的。
一般情况下,传感器输出的信号需要经过信号处理和解码等过程,以获得有用的信息。
5. 应用领域:传感器广泛应用于各个领域,包括工业控制、环境监测、医疗诊断、交通运输、军事和航天等。
不同应用领域的传感器通常具有不同的特性和功能要求。
总之,传感器是一种能够将环境中物理或化学量转换为电信号的设备,它在现代科技和工程中扮演着重要的角色。
简述传感器的基本概念
简述传感器的基本概念一、传感器的基本概念传感器,听起来很高大上是不是?简单来说,它就是用来“感知”外界世界的一个小工具。
就像人类的五官一样,传感器帮我们“看、听、闻、摸、尝”这个世界,只不过它的“眼睛”不是真的眼睛,“耳朵”也不是真的耳朵。
它能感知的东西非常广泛,温度、湿度、光线、声音、压力,甚至是人体的脉搏,什么都能被它“听见”或者“看见”。
咱们常说的智能手机、汽车、智能家居等,背后少不了这些“感知者”的身影。
比方说,你的手机屏幕亮了,不是你手指戳的,而是屏幕上的传感器感知到你靠近了,自动亮起来,厉害吧!再比如,汽车倒车的时候,那个“嘀嘀”声音,告诉你有障碍物,它背后也是一个传感器在“眼疾手快”地工作呢。
不管是什么东西,只要它能“看见”周围的变化,并且能把这些信息传递到别的地方,它就可以称得上传感器。
它的任务其实很简单,就是把外部的物理量转化成电信号,再把这些信号送给我们需要的设备,好让设备根据这些信号做出相应的反应。
你看,虽然它做的事挺简单的,但它又非常关键。
要是没有传感器,那手机没法知道你手指在哪里,汽车就得自己瞎碰,甚至连冰箱都不知道你什么时候开门了,它可一点也不懂“暗示”。
传感器在咱们的日常生活中,真的是无处不在呀!二、传感器的分类与应用既然传感器那么神奇,它们的种类肯定不少。
首先得说说最常见的几种——温度传感器、湿度传感器、光照传感器,还有压力传感器。
这些都是咱们最熟悉的“老朋友”。
比如说,家里的空调温度调节,靠的就是温度传感器。
你觉得空调凉快,那是因为温度传感器告诉它,“温度已经到了你设定的数值了,接下来就该凉爽起来了!”湿度传感器的作用呢,大家可以想象一下那种超市里的水果柜台,它会监测湿度,避免水果过干或者发霉。
光照传感器的话,就像是你家窗帘的“聪明”调控系统。
当外面天色变暗,它会自动拉上窗帘,避免屋里太亮。
再说说压力传感器,汽车的刹车系统中,它可帮大忙。
刹车时,压力传感器会测量制动压力,确保刹车系统的安全。
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传感器的基本概念
传感器的定义及组成传感器的概念来自“感觉(sensor)”一词,人们为了研究自然现象,仅仅依靠人的五官获取外界信息是远远不够的,于是发明了能代替或补充人五官功能的传感器,工程上也将传感器称为“变换器”。
根据国标(GB7665-87),传感器的定义为:“能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。
”这一定义所表述的传感器的主要内涵包括:
1)从传感器的输入端来看:一个指定的传感器只能感受规定的被测量,即传感器对规定的物理量具有最大的灵敏度和最好的选择性。
例如温度传感器只能用于测温,而不希望它同时还受其它物理量的影响。
2)从传感器的输出端来看:传感器的输出信号为“可用信号”,这里所谓的“可用信号”是指便于处理、传输的信号,最常见的是电信号、光信号。
可以预料,未来的“可用信号”或许是更先进更实用的其它信号形式。
3)从输入与输出的关系来看:它们之间的关系具有“一定规律”,即传感器的输入与输出不仅是相关的,而且可以用确定的数学模型来描述,也就是具有确定规律的静态特性和动态特性。
传感器的基本功能是检测信号和信号转换。
传感器总是处于测试系统的最前端,用来获取检测信息,其性能将直接影响整个测试系统,对测量精确度起着决定性作用。
传感器的组成按其定义一般由敏感元件、变换元件、信号调理电路三部分组成,有时还需外加辅助电源提供转换能量。
敏感元件直接感受被测量(一般为非电量)并将其转换为易于转换成电量的其他物理量;再经变换元件转换成电参量(电压、电流、电阻、电感、电容等);最后信号调理电路将这一电参量转换成易于进一步传输和处理的形式。
当然,不是所有的传感器都有敏感、变换元件之分,有些传感器是将两者合二为一,还有些新型的传感器将敏感元件、变换元件及信号调理电路集成为一个器件。
在机械量(如力、压力、位移、速度等)测量中,常采用弹性元件作为敏感元件。
这种弹性元件也叫弹性敏感元件或测量敏感元件,它可以把被测量由一种物理状态变换为所需要的另一种物理状态。
传感器的分类传感器的种类繁多,往往同一种被测量可以用不同类型的传感器来测量,而同一原理的传感器又可测量多种物理量,因此传感器有许多种分类方法。
常用的分类方法有:
1.按被测量分类1)机械量:位移、力、速度、加速度、…… 2)热工量:温度、热量、流量(速)、压力(差)、液位、…… 3)物性参量:浓度、粘度、比重、酸碱度、…… 4)状态参量:裂纹、缺陷、泄漏、磨损、…… …… 这种分类方法也就是按用途进行分类,给使用者提供了方便,容易根据测量对象来选择传感器。
2.按测量原理分类
按传感器的工作原理可分为电阻式、电感式、电容式、压电式、光电式、光纤磁敏式、激光、超声波等传感器。
现有传感器的测量原理都是基于物理的、化学的和生物等各种效应和定律,这种分类方法便于从原理上认识输入与输出之间的变
换关系,有利于专业人员从原理、设计及应用上作归纳性的分析与研究。
3.按信号变换特征分类
1)结构型:主要是通过传感器结构参量的变化实现信号变换的。
例如,电容式传感器依靠极板间距离的变化引起电容量的改变。
2)物性型:是利用敏感元件材料本身物理属性的变化来实现信号变换的。
例如水银温度计是利用水银的热胀冷缩现象测量温度,压电式传感器是利用石英晶体的压电效应实现测量等。
4.按能量关系分类
1)能量转换型:传感器直接由被测对象输入能量使其工作的。
例如热电偶、光电池等,这种类型传感器也称为有源传感器。
2)能量控制型:传感器从外部获得能量使其工作,由被测量的变化控制外部供给能量的变化。
例如电阻式、电感式等传感器,这种类型的传感器必须由外部提供激励源(电源等),因此也称为无源传感器。
按能量转换型和能量控制型对常用传感器的工作原理进行归纳。
除以上分类方法外,还可按照输出量分为模拟式传感器和数字式传感器,按照测量方式分为接触式传感器和非接触式传感器等等。
常用技术性能指标由于传感器的类型五花八门,使用要求千差万别,无法列举全面衡量各种传感器质量优劣的统一性能指标,下面给出常用的技术性能指标。
(1)关于输入量的性能指标:量程或测量范围、过载能力等;
(2)关于静态特性指标:线性度、迟滞、重复性、精度、灵敏度、分辨率、稳定性和漂移等;
(3)关于动态特性指标:固有频率、阻尼比、频率特性、时间常数、上升时间、响应时间、超调量、稳态误差等;
(4)关于可靠性指标:工作寿命、平均无故障时间、故障率、疲劳性能、绝缘、耐压、耐温等;
(5)关于对环境要求指标:工作温度范围、温度漂移、灵敏度漂移系数、抗潮湿、抗介质腐蚀、抗电磁场干扰能力、抗冲振要求等;
(6)关于使用及配接要求:供电方式(直流、交流、频率、波形等)、电压幅度与稳定度、功耗、安装方式(外形尺寸、重量、结构特点等)、输入阻抗(对被测对象影响)、输出阻抗(对配接电路要求)等。