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傳感器的定義和組成(chéng)
發(fā)布時(shí)間：
2018-08-21 10:23
來源：
一、傳感器的定義
國(guó)家标準GB7665-87對(duì)傳感器下的定義是：“能(n歌外éng)感受規定的被(bèi)測姐北量并按照一定的規律轉換成(chéng)可用信号的器件或裝哥要置，通常由敏感元件和轉換元件組成(chéng)”。傳感器是一種(zhǒng)檢影可測裝置，能(néng)感受到(dào)被(bèi)測量的信息，購去并能(néng)將(jiāng)檢測感受到(dào)的信息，按風匠一定規律變換成(chéng)為電信号或其他所需形式的信息遠影輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實的術現自動檢測和自動控制的首要環節。
二、傳感器的分類
可以用不同的觀點對(duì)傳感器進(jìn)行分類：它們的轉坐懂換原理(傳感器工作的基本物理或化學(xué)效應美爸)；它們的用途；它們的輸出信号類型以及制作它們拍是的材料和工藝等。 根據傳感器工舞空作原理，可分為物理傳感器和化學(xué)傳感器二大類：
&nbs友算p; 1、傳感器工作原理的分類物理傳感器應用的是物理效應，諸如壓電資動效應，磁緻伸縮現象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應。被(bèi)測信多東号量的微小變化都(dōu)將(j農會iāng)轉換成(chéng)電信号。&n雨議bsp;
2、化學(xué)傳感器包括那些以化學(xué)讀廠吸附、電化學(xué)反應等現象為因果關系的傳感器，被(bèi)測信号量歌體的微小變化也將(jiāng)轉換成(chéng)電信号。&n樂開bsp;
有些傳感器既不能(néng)劃分到(dào)物站你理類，也不能(néng)劃分為化學(xué)類。大多數傳感知地器是以物理原理為基礎運作的。化作朋學(xué)傳感器技術問題較多，例如可靠性問題，規模生産的可能(néng)性，高很價格問題等，解決了這(zhè)類難題，化學(xué)傳感器的應用將(jiān厭短g)會(huì)有巨大增長(chán高但g)。
三、輸出信号标準可將(jiāng)傳感器分為睡器
1、模拟傳感器——將(jiāng)被(bèi)測量的非電學(xué)量轉換成(c關會héng)模拟電信号；
2、數字傳感器——將子鐵(jiāng)被(bèi)測量的非電學(xué)量轉換成(chéng)數字輸如妹出信号(包括直接和間接轉換)；
3、膺數字傳感器——將(jiāng)被(bèi)測量那日的信号量轉換成(chéng)頻率信号或短周期信号的輸出(包括直接或間接務遠轉換)；
4、開(kāi)關傳感器——當一個被(b冷地èi)測量的信号達到(dào)某個特定的阈值時(shí)，傳感器相應地作靜輸出一個設定的低電平或高電平信号。 &nbs紅還p;
四、在外界因素的作用下，所有材料都舊些(dōu)會(huì)作出相應的、具有特征性的反應。它們中的聽謝那些對(duì)外界作用最敏感的材料，即那些具有功能(néng)特性的機請材料，被(bèi)用來制作傳感器的敏感元件。從所應用的材料觀點短睡出發(fā)可將(jiāng)傳感器分成(chén快月g)下列幾類：
&n拿自bsp;(1)按照其所用材料的類别分：金屬、靜那聚合物、陶瓷、混合物； 視地
(2)按材料的物理性質分：導體、絕緣體技們、半導體、磁性材料；
拿請 (3)按材料的晶體結構分：單晶、多小店晶、非晶材料；
五、與采用新材料緊密相關的傳感器開(kāi)發(fā森文)工作，可以歸納為下述三個方向(xiàng討文)：
窗得; (1)在已知的材料中探索新的現象、效應和喝請反應，然後(hòu)使它們能(néng)在傳感器技術中得到(dào)實際使用時也；
&n森體bsp;(2)探索新的材料，應用那些已答用知的現象、效應和反應來改進(jìn)傳感器技術； 兒坐; (3)在研究新型材料的基礎上兵林探索新現象、新效應和反應，并在傳感器技術中加以具體生少實施；
現代傳感器制造業的進(jìn)展取決于用于傳感器西讀技術的新材料和敏感元件的開(kāi錢火)發(fā)強度。傳感器開(kāi)發(f哥睡ā)的基本趨勢是和半導體以及介質材料的應用密切農站關聯的。
按照其制造工藝，可以將(jiāng)傳北厭感器區分為：集成(chéng)傳感器、薄膜傳感器、厚膜傳感紅樹器、陶瓷傳感器。
書厭1、集成(chéng)傳感器是用标準的生産矽基半導體集朋醫成(chéng)電路的工藝技術制造的。通常還(hái)將(jiāng)用于初樹還步處理被(bèi)測信号的部分電路也集成(chéng)在同一芯片上；&n市術bsp;
2、薄膜傳感器則是通過(guò)沉積在介質襯些兵底(基闆)上的，相應敏感材料的薄膜形成(chéng)的。使用商現混合工藝時(shí)，同樣(yàng)可將(jiāng)部公新分電路制造在此基闆上；
3、厚膜傳感器是利用相應材料的漿料，塗覆在陶瓷基片上制成(chéng)的，基片暗森通常是Al2O3制成(chéng)的，然後(hòu)進(jìn)行熱處理金知，使厚膜成(chéng)形；
制站;4、陶瓷傳感器采用标準的陶瓷工藝或其某種(zhǒng)變種(zhǒ吧亮ng)工藝(溶膠-凝膠等)生産； &nbs女麗p;完成(chéng)适當的預備性操作之後(hòu)，又黑已成(chéng)形的元件在高溫中進(jì小著n)行燒結。厚膜和陶瓷傳感器這(zhè)二種(zhǒng)工藝之間有許多共同上還特性，在某些方面(miàn)，可以認為厚膜工藝是陶瓷工藝的一種(z事行hǒng)變型。
每種(zhǒng)工藝技術都(dōu)有自己的優點和不見答足。由于研究、開(kāi)發(fā)和生産兵吃所需的資本投入較低，以及傳感器參數的高穩定性等原因，采用陶瓷和厚膜傳感器比鄉他較合理。
六、傳感器靜态特性
傳感器的靜态特性是指對(duì)靜态的輸入信号，傳感器的輸出量與輸入量之資門間所具有相互關系。因為這(zhè)時(shí)輸入量和輸出量都(dōu)和時(志月shí)間無關，所以它們之間的關系，即傳感器的靜态特性可用一個不含時子跳(shí)間變量的代數方程，或以資聽輸入量作橫坐标，把與其對(duì)應的輸出量作縱坐标而畫出的特性城女曲線來描述。表征傳感器靜态特性的主要參數有：線性度、道司靈敏度、分辨力和遲滞等。
七、傳感器動态特性
所謂動态特性，是指傳感器在輸入變化時(shí)，它的輸出的特性。愛在在實際工作中，傳感器的動态特性常用它對(du樹們ì)某些标準輸入信号的響應來表示。這(zhè)是因為傳感器對(土哥duì)标準輸入信号的響應容易用實驗方法求得，并且它對(duì)标上為準輸入信号的響應與它對(duì)任意輸入村電信号的響應之間存在一定的關系，往往知道(dào)了前者就(jiù)能火玩(néng)推定後(hòu)者。最常用的标準輸入信和月号有階躍信号和正弦信号兩(liǎng)種(zhǒn近劇g)，所以傳感器的動态特性也常用階躍響應和頻率響應來表示。鐘腦
八、傳感器的線性度
通常情況下，傳感器的實際靜态特性輸出是條曲線而非直作火線。在實際工作中，為使儀表具有均勻刻度的讀數，常用一條拟合直線也水近似地代表實際的特性曲線、線性度（非線性誤差）就(jiù但黑)是這(zhè)個近似程度的一個性能(néng)指标。拟合直線的選我是取有多種(zhǒng)方法。如鐵跳將(jiāng)零輸入和滿量程輸出點相連的理論直線作為拟合直線；或將(ji去很āng)與特性曲線上各點偏差的平方和為最小的理論直線作為快用拟合直線，此拟合直線稱為最小二乘法拟合直線。
九、傳感器的靈敏度
靈敏度是指傳感器在穩态工作情況下輸出量變化△視拍y對(duì)輸入量變化△x的比值。它是輸出一輸入特性曲線的斜率。他制如果傳感器的輸出和輸入之間顯線性關系，則靈草高敏度S是一個常數。否則，它將(jiāng)随輸入量的變化而變化。靈會來敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之樂書比。例如，某位移傳感器，在位移變化1mm時(shí)，輸出電壓變化為20不秒0mV，則其靈敏度應表示為200mV/商章mm。當傳感器的輸出、輸入量的量綱事黑相同時(shí)，靈敏度可理解為放大討唱倍數。提高靈敏度，可得到(dào)較高的測量精度。但靈敏度愈高，測量範相生圍愈窄，穩定性也往往愈差。
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