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傳感器

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2006-07-07

傳感器是將感受的物理量、化學量等信息,按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于測量和傳輸?shù)男盘柕难b置。
電信號易于傳輸和處理,所以大多數(shù)的傳感器是將物理量等信息轉(zhuǎn)換成電信號輸出的。例如傳聲器(話筒)就是一種傳感器,它感受聲音的強弱,并轉(zhuǎn)換成相應的電信號。又如電感式位移傳感器能感受位移量的變化,并把它轉(zhuǎn)換成相應的電信號。

傳感器感受一種量并把它轉(zhuǎn)換成另一種量,這種轉(zhuǎn)換也可以看成是能量的轉(zhuǎn)換,因此在某些領域如生物醫(yī)學工程等中,也稱為換能器。

傳感器主要用于測量和控制系統(tǒng),它的性能好壞直接影響系統(tǒng)的性能。在自動測量過程或控制系統(tǒng)中,首先由傳感器感受被測量,而后把它轉(zhuǎn)換成電信號,供顯示儀表指示或用以控制執(zhí)行機構(gòu)。如果傳感器不能靈敏地感受被測量,或者不能把感受到的被測量精確地轉(zhuǎn)換成電信號,其他儀表和裝置的精確度再高也無意義。

電子計算機應用于測量系統(tǒng)和控制系統(tǒng)時,也必須由傳感器提供準確可靠的信息,如果傳感器的水平與電子計算機的水平不相適應,電子計算機便不能充分發(fā)揮應有的作用和效益。因此,傳感器是測量、控制系統(tǒng)中的一種關鍵裝置。

傳感器的種類很多,分類的方法也不同,常用的分類法有兩種。一種是按照傳感器的用途區(qū)分,如位移傳感器、力傳感器、荷重傳感器、速度傳感器、振動傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器和密度傳感器等。

另一種分類法是按傳感器的工作原理區(qū)分如電阻式傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、電渦流式傳感器、磁電式傳感器、壓電式傳感器、光電式傳感器、磁彈性式傳感器、振頻式傳感器和電化學式傳感器等。有時也常把原理和用途結(jié)合起來命名,如電感式位移傳感器和電容式壓力傳感器等。

在傳統(tǒng)的傳感器中,以把被測量量轉(zhuǎn)換為電路參數(shù)變化,和利用磁電效應的傳感器為多,如電阻式傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器和磁電式傳感器等。后來直接利用各種物理效應、化學反應的傳感器逐漸增加,如壓電式傳感器、霍爾傳感器、磁彈性傳感器和電化學傳感器等。

隨著半導體技術(shù)的發(fā)展,又出現(xiàn)了新型的半導體傳感器,如采用擴散硅半導體的壓阻式傳感器,和利用電荷耦合器件的光電式傳感器。隨著科學技術(shù)的發(fā)展,一方面需要在不同環(huán)境下測量不同的物理量、化學量和生物量的各類傳感器;另一方面新材料、新元件和新工藝的不斷出現(xiàn),也為研制新型傳感器提供了新的基礎,因此新型的傳感器不斷地出現(xiàn)。

未來傳感器發(fā)展將主要表現(xiàn)在利用半導體材料和大規(guī)模集成電路工藝,將測量電路和敏感元件結(jié)合成一體,以提高傳感器的靈敏度、精確度和可靠性,實現(xiàn)小型化、智能化。

采用新型材料,如高分子有機材料、液晶、生物功能材料和超導材料等,以改善原有傳感器的某些性能。例如,聚偏氟乙烯薄膜經(jīng)拉伸、極化后,可用來作為力傳感器和溫度傳感器的敏感元件,與壓電陶瓷相比,它的優(yōu)點是壓電常數(shù)高,柔性好,機械強度高,質(zhì)輕,并可制成陣列式的敏感元件。

研究能測數(shù)個物理量或化學量的多功能傳感器。一般傳感器只能測量一個量,多功能傳感器能同時測量幾個量,并分別轉(zhuǎn)換成相應的電信號。

研制不僅能測量某一點的物理量或化學量,而且能夠測量二維圖象的傳感器,將物體、圖形、文字等具有二維的圖象轉(zhuǎn)換成電信號。

探討新的原理,把新的物理效應、化學反應、生物機能應用到傳感器中。

 
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