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一、定义

  中国物联校企联盟认为,传感器的▓存在和发展,让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官,让物体慢慢变得活了起来。”国家标准GB7665-87对传感器下的▓定义是□□:“能感受规定的▓被测量件并按照一定的▓规律(数学函数法则)转换成可用信号的▓器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成”。

   “传感器”在新韦式大词典中定义为:“从一个系统接受功率,通常以另一种形式将功率送到第二个系统中的▓器件”。

二、主要作用

   人们为了从外界获取信息,必须借助于感觉器官,而单靠人们自身的▓感觉器官。在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的▓功能就远远不够了。为适应这种情况,就需要传感器。因此可以说,传感器是□□人类五官的▓延长,又称之为电五官。

   新技术革命的▓到来,世界开始进入信息时代。在利用信息的▓过程中,首先要解决的▓就是□□要获取准确可靠的▓信息,而传感器是□□获取自然和生产领域中信息的▓主要途径与手段。在现代工业生产尤其是□□自动化生产过程中,要用各种传感器来监视和控制生产过程中的▓各个参数,使设备工作在正常状态或最佳状态,并使产品达到最好的▓质量。因此可以说,没有众多的▓优良的▓传感器,现代化生产也就失去了基础。

   在基础学科研究中,传感器更具有突出的▓地位。现代科学技术的▓发展,进入了许多新领域:例如在宏观上要观察上千光年的▓茫茫宇宙,微观上要观察小到fm的▓粒子世界,纵向上要观察长达数十万年的▓天体演化,短到s的▓瞬间反应。此外,还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的▓各种极端技术研究,如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁场等等。显然,要获取大量人类感官无法直接获取的▓信息,没有相适应的▓传感器是□□不可能的▓。许多基础科学研究的▓障碍,首先就在于对象信息的▓获取存在困难,而一些新机理和高灵敏度的▓检测传感器的▓出现,往往会导致该领域内的▓突破。一些传感器的▓发展,往往是□□一些边缘学科开发的▓先驱。

   传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的▓领域。可以毫不夸张地说,从茫茫的▓太空,到浩瀚的▓海洋,以至各种复杂的▓工程系统,几乎每一个现代化项目,都离不开各种各样的▓传感器

   由此可见,传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的▓重要作用,是□□十分明显的▓。世界各国都十分重视这一领域的▓发展。相信不久的▓将来,传感器技术将会出现一个飞跃,达到与其重要地位相称的▓新水平。

三、常见种类

1.电阻式

电阻式传感器是□□将被测量,如位移、形变、力、加速度、湿度、温度等这些物理量转换式成电阻值这样的▓一种器件。主要有电阻应变式、压阻式、热电阻、热敏、气敏、湿敏等电阻式传感器件。

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2.电阻应变式

传感器中的▓电阻应变片具有金属的▓应变效应,即在外力作用下产生机械形变,从而使电阻值随之发生相应的▓变化。电阻应变片主要有金属和半导体两类,金属应变片有金属丝式、箔式、薄膜式之分。半导体应变片具有灵敏度高(通常是□□丝式、箔式的▓几十倍)、横向效应小等优点。

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3.压阻式

压阻式传感器是□□根据半导体材料的▓压阻效应在半导体材料的▓基片上经扩散电阻而制成的▓器件。其基片可直接作为测量传感元件,扩散电阻在基片内接成电桥形式。当基片受到外力作用而产生形变时,各电阻值将发生变化,电桥就会产生相应的▓不平衡输出。

用作压阻式传感器的▓基片(或称膜片)材料主要为硅片和锗片,硅片为敏感材料而制成的▓硅压阻传感器越来越受到人们的▓重视,尤其是□□以测量压力和速度的▓固态压阻式传感器应用最为普遍。

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4.霍尔

霍尔传感器是□□根据霍尔效应制作的▓一种磁场传感器,广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。霍尔效应是□□研究半导体材料性能的▓基本方法。通过霍尔效应实验测定的▓霍尔系数,能够判断半导体材料的▓导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。

霍尔传感器分为线性型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。

1、线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成,它输出模拟量。

2、开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器,斯密特触发器和输出级组成,它输出数字量。

霍尔电压随磁场强度的▓变化而变化,磁场越强,电压越高,磁场越弱,电压越低。霍尔电压值很小,通常只有几个毫伏,但经集成电路中的▓放大器放大,就能使该电压放大到足以输出较强的▓信号。若使霍尔集成电路起传感作用,需要用机械的▓方法来改变磁场强度。下图所示的▓方法是□□用一个转动的▓叶轮作为控制磁通量的▓开关,当叶轮叶片处于磁铁和霍尔集成电路之间的▓气隙中时,磁场偏离集成片,霍尔电压消失。这样,霍尔集成电路的▓输出电压的▓变化,就能表示出叶轮驱动轴的▓某一位置,利用这一工作原理,可将霍尔集成电路片用作用点火正时传感器。霍尔效应传感器属于被动型传感器,它要有外加电源才能工作,这一特点使它能检测转速低的▓运转情况。

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5.光敏

光敏传感器是□□最常见的▓传感器之一,它的▓种类繁多,主要有:光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏三极管、太阳能电池、红外线传感器、紫外线传感器、光纤式光电传感器、色彩传感器、CCDCMOS图像传感器等。它的▓敏感波长在可见光波长附近,包括红外线波长和紫外线波长。光传感器不只局限于对光的▓探测,它还可以作为探测元件组成其他传感器,对许多非电量进行检测,只要将这些非电量转换为光信号的▓变化即可。光传感器是□□目前产量最多、应用最广的▓传感器之一,它在自动控制和非电量电测技术引中占有非常重要的▓地位。最简单的▓光敏传感器[2]  是□□光敏电阻,当光子冲击接合处就会产生电流。

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6.位移

位移传感器又称为线性传感器,把位移转换为电量的▓传感器。位移传感器是□□一种属于金属感应的▓线性器件,传感器的▓作用是□□把各种被测物理量转换为电量它分为电感式位移传感器,电容式位移传感器,光电式位移传感器,超声波式位移传感器,霍尔式位移传感器。

在这种转换过程中有许多物理量(例如压力、流量、加速度等)常常需要先变换为位移,然后再将位移变换成电量。因此位移传感器是□□一类重要的▓基本传感器。在生产过程中,位移的▓测量一般分为测量实物尺寸和机械位移两种。机械位移包括线位移和角位移。按被测变量变换的▓形式不同,位移传感器可分为模拟式和数字式两种。模拟式又可分为物性型(如自发电式)和结构型两种。常用位移传感器以模拟式结构型居多,包括电位器式位移传感器、 电感式位移传感器、自整角机、电容式位移传感器、电涡流式位移传感器、霍尔式位移传感器等。数字式位移传感器的▓一个重要优点是□□便于将信号直接送入计算机系统。这种传感器发展迅速,应用日益广泛。

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7.压力

压力传感器引是□□工业实践中最为常用的▓一种传感器,其广泛应用于各种工业自控环境,涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。

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8.液位

1、浮球式液位传感器

浮球式液位传感器由磁性浮球、测量导管、信号单元、电子单元、接线盒及安装件组成。

一般磁性浮球的▓比重小于0.5,可漂于液面之上并沿测量导管上下移动。导管内装有测量元件,它可以在外磁作用下将被测液位信号转换成正比于液位变化的▓电阻信号,并将电子单元转换成420mA或其它标准信号输出。该传感器为模块电路,具有耐酸、防潮、防震、防腐蚀等优点,电路内部含有恒流反馈电路和内保护电路,可使输出最大电流不超过28mA,因而能够可靠地保护电源并使二次仪表不被损坏。

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2、浮简式液位传感器

浮筒式液位传感器是□□将磁性浮球改为浮筒,它是□□根据阿基米德浮力原理设计的▓。浮筒式液位传感器是□□利用微小的▓金属膜应变传感技术来测量液体的▓液位、界位或密度的▓。它在工作时可以通过现场按键来进行常规的▓设定操作。

3、静压或液位传感器

该传感器利用液体静压力的▓测量原理工作。它一般选用硅压力测压传感器将测量到的▓压力转换成电信号,再经放大电路放大和补偿电路补偿,最后以420mA010mA电流方式输出。

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四、环境影响

   环境给传感器造成的▓影响主要有以下几个方面:

1.高温环境对传感器造成涂覆材料熔化、焊点开化、弹性体内应力发生结构变化等问题。对于高温环境下工作的▓传感器常采用耐高温传感器;另外,必须加有隔热、水冷或气冷等装置。

2.粉尘、潮湿对传感器造成短路的▓影响。在此环境条件下应选用密闭性很高的▓传感器。不同的▓传感器其密封的▓方式是□□不同的▓,其密闭性存在着很大差异。常见的▓密封有密封胶充填或涂覆;橡胶垫机械紧固密封;焊接(氩弧焊、等离子束焊)和抽真空充氮密封。从密封效果来看,焊接密封为最佳,充填涂覆密封胶为最差。对于室内干净、干燥环境下工作的▓传感器,可选择涂胶密封的▓传感器,而对于一些在潮湿、粉尘性较高的▓环境下工作的▓传感器,应选择膜片热套密封或膜片焊接密封、抽真空充氮的▓传感器。

3.在腐蚀性较高的▓环境下,如潮湿、酸性对传感器造成弹性体受损或产生短路等影响,应选择外表面进行过喷塑或不锈钢外罩,抗腐蚀性能好且密闭性好的▓传感器。

4.电磁场对传感器输出紊乱信号的▓影响。在此情况下,应对传感器的▓屏蔽性进行严格检查,看其是□□否具有良好的▓抗电磁能力。

5.易爆不仅对传感器造成彻底性的▓损害,而且还给其它设备和人身安全造成很大的▓威胁。因此,在易燃、易爆环境下工作的▓传感器对防爆性能提出了更高的▓要求:在易燃、易爆环境下必须选用防爆传感器,这种传感器的▓密封外罩不仅要考虑其密闭性,还要考虑到防爆强度,以及电缆线引出头的▓防水、防潮、防爆性等。


(本文中引用的▓图片均来自百度图片,如侵权即删)






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