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傳感器
閱讀:55085時(shí)間:2010-10-27 11:40:03

  凡是利用一定的物性(物理、化學(xué)、生物)法則、定理、定律、效應(yīng)等把物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號(hào)的器件。傳感器是測(cè)量系統(tǒng)中的一種前置部件,它將輸入變量轉(zhuǎn)換成可供測(cè)量的信號(hào)”。按照Gopel等的說(shuō)法是:“傳感器是包括承載體和電路連接的敏感元件”,而“傳感器系統(tǒng)則是組合有某種信息處理(模擬或數(shù)字)能力的系統(tǒng)”。傳感器是傳感系統(tǒng)的一個(gè)組成部分,它是被測(cè)量信號(hào)輸入的道關(guān)口。

基本組成

  傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和測(cè)量電路三部分組成,有時(shí)還加上輔助電源。

分類

  目前對(duì)傳感器尚無(wú)一個(gè)統(tǒng)一的分類方法,但比較常用的有如下三種:

  1、按傳感器的物理量分類,可分為位移、力、速度、溫度、流量、氣體成份等傳感器。

  2、按傳感器工作原理分類,可分為電阻、電容、電感、電壓、霍爾、光電、光柵、熱電偶等傳感器。

  3、按傳感器輸出信號(hào)的性質(zhì)分類,可分為:輸出為開(kāi)關(guān)量(“1”和"0”或“開(kāi)”和“關(guān)”)的開(kāi)關(guān)型傳感器;輸出為模擬型傳感器;輸出為脈沖或代碼的數(shù)字型傳感器。

分辨力

  分辨力是指?jìng)鞲衅骺赡芨惺艿降谋粶y(cè)量的最小變化的能力。也就是說(shuō),如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。當(dāng)輸入變化值未超過(guò)某一數(shù)值時(shí),傳感器的輸出不會(huì)發(fā)生變化,即傳感器對(duì)此輸入量的變化是分辨不出來(lái)的。只有當(dāng)輸入量的變化超過(guò)分辨力時(shí),其輸出才會(huì)發(fā)生變化。

  通常傳感器在滿量程范圍內(nèi)各點(diǎn)的分辨力并不相同,因此常用滿量程中能使輸出量產(chǎn)生階躍變化的輸入量中的變化值作為衡量分辨力的指標(biāo)。上述指標(biāo)若用滿量程的百分比表示,則稱為分辨率。

檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用以及測(cè)量應(yīng)用

  檢測(cè)系統(tǒng)這一概念是傳感技術(shù)發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物。檢測(cè)系統(tǒng)是傳感器與測(cè)量?jī)x表、變換裝置等的有機(jī)組合。

  在工程實(shí)際中,需要有傳感器與多臺(tái)測(cè)量?jī)x表有機(jī)地組合起來(lái),構(gòu)成一個(gè)整體,才能完成信號(hào)的檢測(cè),這樣便形成了檢測(cè)系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及信息處理技術(shù)的不斷發(fā)展,檢測(cè)系統(tǒng)所涉及的內(nèi)容也不斷得以充實(shí)。在現(xiàn)代化的生產(chǎn)過(guò)程中,過(guò)程參數(shù)的檢測(cè)都是自動(dòng)進(jìn)行的,即檢測(cè)任務(wù)是由檢測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)完成的,因此研究和把握檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成及原理十分必要。

  系統(tǒng)中的傳感器是感受被測(cè)量的大小并輸出相對(duì)應(yīng)的可用輸出信號(hào)的器件或裝置。數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。當(dāng)檢測(cè)系統(tǒng)的幾個(gè)功能環(huán)節(jié)獨(dú)立地分隔開(kāi)的時(shí)候,則必須由一個(gè)地方向另一個(gè)地方傳輸數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)就是完成這種傳輸功能。

  數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)是將傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行處理和變換。如對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、運(yùn)算、濾波、線性化、數(shù)模(D/A)或模數(shù)(D/A)轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換成另一種參數(shù)信號(hào)或某種標(biāo)準(zhǔn)化的統(tǒng)一信號(hào)等,使其輸出信號(hào)便于顯示、記錄,也可與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接,以便對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行信息處理或用于系統(tǒng)的自動(dòng)控制。數(shù)據(jù)顯示環(huán)節(jié)將被測(cè)量信息變成人感官能接受的形式,以達(dá)到監(jiān)視、控制或分析的目的。測(cè)量結(jié)果可以采用模擬顯示,也可以采用數(shù)字顯示,并可以由記錄裝置進(jìn)行自動(dòng)記錄或由打印機(jī)將數(shù)據(jù)打印出來(lái)。

  測(cè)量的目的是希望通過(guò)測(cè)量獲取被測(cè)量的真實(shí)值。但在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中,由于種種原因,例如,傳感器本身性能不理想、測(cè)量方法不完善、受外界干擾影響及人為的疏忽等,都會(huì)造成被測(cè)參數(shù)的測(cè)量值與真實(shí)值不一致,兩者不一致程度用測(cè)量誤差表示。

  誤差就是測(cè)量值與真實(shí)值之間的差值,它反映了測(cè)量的精度。

  隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們對(duì)測(cè)量精度的要求越來(lái)越高,可以說(shuō)測(cè)量工作的價(jià)值就取決于測(cè)量的精度。當(dāng)測(cè)量誤差超過(guò)一定限度時(shí),測(cè)量工作和測(cè)量結(jié)果就失去了意義,甚至?xí)o工作帶來(lái)危害。因此,對(duì)測(cè)量誤差的分析和控制就成為衡量測(cè)量技術(shù)水平乃至科學(xué)技術(shù)水平的一個(gè)重要方面。但是由于誤差存在的必然性和普遍性,人們只能將誤差控制在盡可能小的范圍內(nèi),而不能完全消除它。

  另一方面,測(cè)量的可靠性也至關(guān)重要,不同場(chǎng)合、不同系統(tǒng)對(duì)測(cè)量結(jié)果可靠性的要求也不同。例如,當(dāng)測(cè)量值用作控制信號(hào)時(shí),則要注重測(cè)量的穩(wěn)定性與可靠性。因此,測(cè)量的精度及可靠性等性能指標(biāo)一定要與具體測(cè)量的目的和要求相聯(lián)系、相適應(yīng)。這樣傳感器的功能以及特點(diǎn)就能更好的發(fā)揮出來(lái)!

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