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为什么传感器有很多种类,通常传感器可以分为哪几类?

来源:
2023-09-25
类别:基础知识
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文章创建人 拍明芯城

1、通常传感器可以分为哪几类?

传感器可以根据测量物理量的类型、测量原理、工作方式、使用范围等多个方面进行分类。以下是常见的几类传感器分类:

1.按照测量物理量的类型:力传感器温度传感器湿度传感器速度传感器角度传感器光电传感器声音传感器等。

2.按照测量原理的分类:电感式传感器电容式传感器磁敏传感器、电阻式传感器、光电传感器等。

按照工作方式的分类:主动式传感器、被动式传感器、检测式传感器、控制式传感器等。

4.按照使用范围的分类:一般工业传感器、特种传感器、生物医学传感器、环境监测传感器、安全防范传感器等。

此外,还有一些特殊的传感器,如微机电系统(MEMS)传感器、压电传感器、振动传感器等。传感器的分类可以根据不同的需求进行选择。


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2、传感器的分类有哪些?它们的原理是什么?

传感器的分类

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 :   传感器工作原理的分类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下表。   

1、按照其用途,传感器可分类为:   压力敏和力敏传感器 位置传感器   液面传感器 能耗传感器   速度传感器 加速度传感器   射线辐射传感器 热敏传感器   24GHz雷达传感器   

2、按照其原理,传感器可分类为:   

振动传感器 湿敏传感器   磁敏传感器 气敏传感器   真空度传感器 生物传感器等。   

以其输出信号为标准可将传感器分为: 

 模拟传感器——将被测量的非电学量转换成模拟电信号。   

数字传感器——将被测量的非电学量转换成数字输出信号(包括直接和间接转换)。   

膺数字传感器——将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出(包括直接或间接转换)。   

开关传感器——当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时,传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。   在外界因素的作用下,所有材料都会作出相应的、具有特征性的反应。它们中的那些对外界作用最敏感的材料,即那些具有功能特性的材料,被用来制作传感器的敏感元件。

从所应用的材料观点出发可将传感器分成下列几类:   

(1)按照其所用材料的类别分   金属 聚合物 陶瓷 混合物   

(2)按材料的物理性质分: 导体 绝缘体 半导体 磁性材料   

(3)按材料的晶体结构分:   单晶 多晶 非晶材料   与采用新材料紧密相关的传感器开发工作,可以归纳为下述三个方向:   

(1)在已知的材料中探索新的现象、效应和反应,然后使它们能在传感器技术中得到实际使用。 

(2)探索新的材料,应用那些已知的现象、效应和反应来改进传感器技术。  

(3)在研究新型材料的基础上探索新现象、新效应和反应,并在传感器技术中加以具体实施。   现代传感器制造业的进展取决于用于传感器技术的新材料和敏感元件的开发强度。传感器开发的基本趋势是和半导体以及介质材料的应用密切关联的。表1.2中给出了一些可用于传感器技术的、能够转换能量形式的材料。   按照其制造工艺,可以将传感器区分为:   集成传感器 薄膜传感器 厚膜传感器 陶瓷传感器   集成传感器是用标准的生产硅基半导体集成电路的工艺技术制造的。通常还将用于初步处理被测信号的部分电路也集成在同一芯片上。   

薄膜传感器则是通过沉积在介质衬底(基板)上的,相应敏感材料的薄膜形成的。使用混合工艺时,同样可将部分电路制造在此基板上。   

厚膜传感器是利用相应材料的浆料,涂覆在陶瓷基片上制成的,基片通常是Al2O3制成的,然后进行热处理,使厚膜成形。   陶瓷传感器采用标准的陶瓷工艺或其某种变种工艺(溶胶-凝胶等)生产。   完成适当的预备性操作之后,已成形的元件在高温中进行烧结。厚膜和陶瓷传感器这二种工艺之间有许多共同特性,在某些方面,可以认为厚膜工艺是陶瓷工艺的一种变型。   每种工艺技术都有自己的优点和不足。由于研究、开发和生产所需的资本投入较低,以及传感器参数的高稳定性等原因,采用陶瓷和厚膜传感器比较合理。

传感器的原理

传感器工作原理的分类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。向传感器提供±15V电源,激磁电路中的晶体振荡器产生400Hz的方波,经过TDA2030功率放大器即产生交流激磁功率电源,通过能源环形变压器T1从静止的初级线圈传递至旋转的次级线圈,得到的交流电源通过轴上的整流滤波电路得到±5V的直流电源,该电源做运算放大器AD822的工作电源;由基准电源AD589与双运放AD822组成的高精度稳压电源产生±4.5V的精密直流电源,该电源既作为电桥电源,又作为放大器及V/F转换器的工作电源。当弹性轴受扭时,应变桥检测得到的mV级的应变信号通过仪表放大器AD620放大成1.5v±1v的强信号,再通过V/F转换器LM131变换成频率信号,通过信号环形变压器T2从旋转的初级线圈传递至静止次级线圈,再经过外壳上的信号处理电路滤波、整形即可得到与弹性轴承受的扭矩成正比的频率信号,该信号为TTL电平,既可提供给专用二次仪表或频率计显示也可直接送计算机处理。由于该旋转变压器动--静环之间只有零点几毫米的间隙,加之传感器轴上部分都密封在金属外壳之内,形成有效的屏蔽,因此具有很强的抗干扰能力。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。

其他一些具体内容详见链接。

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3、传感器有什么分类传感器的原理是什么

一、原理
1、压电传感器:基于压电效应的传感器。是一种自发电式和机电转换式传感器。它的敏感元件由压电材料制成。压电材料受力后表面产生电荷。此电荷经电荷放大器和测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出。压电式传感器用于测量力和能变换为力的非电物理量,如压力、加速度等(见压电式压力传感器、加速度计)。
它的优点是频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠和重量轻等。缺点是某些压电材料需要防潮措施,而且输出的直流响应差,需要采用高输入阻抗电路或电荷放大器来克服这一缺陷。配套仪表和低噪声、小电容、高绝缘电阻电缆的出现,使压电传感器的使用更为方便。它广泛应用于工程力学、生物医学、电声学等技术领域。
2、应变传感器:应变传感器是国内外应用较广泛的一种,它是以电阻应变计为转换元件,将非电量如:力、压力、位移、加速度、扭矩等参数转换为电量。
3、光电传感器:将光信号转换成电信号的传感器
4、热电传感器:将热信号转换成电信号的传感器
5、电容式压力传感器简介
科学技术的不断发展极大地丰富了压力测量产品的种类,现在,压力传感器的敏感原理不仅有电容式、压阻式、金属应变式、霍尔式、振筒式等等但仍以电容式、压阻式和金属应变式传感器最为多见。
金属应变式压力传感器是一种历史较长的压力传感器,但由于它存在迟滞、蠕变及温度性能差等缺点,其应用场合受到了很大的限制。
压阻式传感器是利用半导体压阻效应制造的一种新型的传感器,它具有制造方便,成本低廉等特点,但由于半导体材料对温度极为敏感,所以其性能受温度影响较大,产品的一致性较差。
二、应用
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——视觉
声敏传感器——听觉
气敏传感器——嗅觉
化学传感器——味觉
压敏、温敏、流体传感器——触觉
敏感元件的分类:
物理类,基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。
化学类,基于化学反应的原理。
生物类,基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。
通常据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类(还有人曾将敏感元件分46类)。

4、传感器的种类和基本原理

生活中的传感器有以下种类:

1、传感器有哪些种类--光传感器

光传感器利用的是半导体的光导效应或光生伏特效应。光生伏特效应是通过光照射,将半导体PN结处产生的电压或电流作为输出加以检测。如光敏二级管,光敏三级管等。这些效应都是利用了光的量子性质。最常见的应用实例,就是光控灯。

2、传感器有哪些种类--温度传感器

用于检测温度的物理效应当中,除了利用塞贝克效应的热电偶外,通常利用Pt,W等的金属和氧气物半导体以及非氧化物半导体,有机半导体等的电阻随温度变化来作为温度传感器的.。此外,还有利用PN结处电流——电压特性随温度的变化,利用居里温度附近磁特性和介电常数变化的传感器,利用介电常数和压电常数的变化,来检测其共振频率变化的温度的感器等。最常见的应用实例,就是空调的控温了。

3、传感器有哪些种类--压力传感器

大多数压力传感器都是利用了某种压阻效应。所谓压阻效应,就是当压力施加于电阻体上时,会使其电阻值发生变化,这种现象称为压阻现象比金属电阻的变化明显得多,其主要是因在受压后其电子或空穴的迁移率发生变化。最常见的应用实例,就是电子称了。

4、传感器有哪些种类--磁传感器

磁传感器常用的效应是霍尔效应与磁阻效应。利用霍尔效应的元件是霍尔元件,它是在一半导体薄片两端之间通以电流,如果在薄片垂直方向外加一磁场,则载流子在罗伦兹力的作用下,将沿着与磁场方向垂直的方向移动,若在该方向上设置电极,则可检测出电压来 (霍尔电压)。最常见的应用实例,就是电动车的调速方法了。

汽车传感器

5、传感器有哪些种类--气体传感器

气体传感器实际就是半导体气体传感器。主要是气体的吸附效应。如半导体 SnO2烧结制成的气敏传感器,其为多晶体,当表面吸附气体分子时,就会在气体分子与烧结体之间发生电子交换。控制载流子运动的晶粒界面处的势垒会发生变化。若在烧结体上设置两个电极,其间电阻将随气体分子吸附情况而增减。一般在还原性气体中电阻值会减少,在氧化性气体中电阻值会增加。最常见的应用实例,就是各种烟雾报警器了。

传感器的作用实际上是一种功能块,其作用是将来自外界的各种信号转换成电信号。传感器所检测的信号近来显著地增加,因而其品种也极其繁多。

责任编辑:David

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