傳感器是能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，要用各種傳感器來(lái)監(jiān)視和控制生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)參數(shù)，使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或狀態(tài)，并使產(chǎn)品達(dá)到的質(zhì)量。因此可以說(shuō)，沒(méi)有眾多的優(yōu)良的傳感器，現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ)。傳感器有很多種類，而本文把傳感器的一些特性及種類一一總結(jié)出來(lái)，以便為大家日后的應(yīng)用提供參考。
一、傳感器的特性
1.傳感器的動(dòng)態(tài)性。動(dòng)特性是指?jìng)鞲衅鲗?duì)隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。動(dòng)態(tài)特性輸入信號(hào)變化時(shí)，輸出信號(hào)隨時(shí)間變化而相應(yīng)地變化，這個(gè)過(guò)程稱為響應(yīng)。傳感器的動(dòng)態(tài)特性是指?jìng)鞲衅鲗?duì)隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。動(dòng)態(tài)特性好的傳感器，當(dāng)輸入信號(hào)是隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)信號(hào)時(shí)，傳感器能及時(shí)地跟蹤輸入信號(hào)，按照輸入信號(hào)的變化規(guī)律輸出信號(hào)。當(dāng)傳感器輸入信號(hào)的變化緩慢時(shí)，是容易跟蹤的，但隨著輸入信號(hào)的變化加快，傳感器的及時(shí)跟蹤性能會(huì)逐漸下降。通常要求傳感器不僅能地顯示被測(cè)量的大小，而且還能復(fù)現(xiàn)被測(cè)量隨時(shí)間變化的規(guī)律，這也是傳感器的重要特性之一。
2.傳感器的線性度。通常情況下，傳感器的實(shí)際靜態(tài)特性輸出是條曲線而非直線。在實(shí)際工作中，為使儀表具有均勻刻度的讀數(shù)，常用一條擬合直線近似地代表實(shí)際的特性曲線、線性度(非線性誤差)就是這個(gè)近似程度的一個(gè)性能指標(biāo)。擬合直線的選取有多種方法。如將零輸入和滿量程輸出點(diǎn)相連的理論直線作為擬合直線;或?qū)⑴c特性曲線上各點(diǎn)偏差的平方和為zui小的理論直線作為擬合直線，此擬合直線稱為zui小二乘法擬合直線。
3.傳感器的靈敏度。靈敏度是指?jìng)鞲衅髟诜€(wěn)態(tài)工作情況下輸出量變化△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。如果傳感器的輸出和輸入之間顯線性關(guān)系，則靈敏度S是一個(gè)常數(shù)。否則，它將隨輸入量的變化而變化。靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比。例如，某位移傳感器，在位移變化1mm時(shí)，輸出電壓變化為200mV,則其靈敏度應(yīng)表示為200mV/mm.當(dāng)傳感器的輸出、輸入量的量綱相同時(shí)，靈敏度可理解為放大倍數(shù)。
4.傳感器的穩(wěn)定性。穩(wěn)定性表示傳感器在一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持其性能參數(shù)的能力。理想的情況是不論什么時(shí)候，傳感器的特性參數(shù)都不隨時(shí)間變化。但實(shí)際上，隨著時(shí)間的推移，大多數(shù)傳感器的特性會(huì)發(fā)生改變。這是因?yàn)槊舾衅骷驑?gòu)成傳感器的部件，其特性會(huì)隨時(shí)間發(fā)生變化，從而影響傳感器的穩(wěn)定性。
5.傳感器的分辨力。分辨力是指?jìng)鞲衅骺赡芨惺艿降谋粶y(cè)量的zui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zui大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。
6.傳感器的遲滯性。遲滯特性表征傳感器在正向(輸入量增大)和反向(輸入量減小)行程間輸出-輸入特性曲線不一致的程度，通常用這兩條曲線之間的zui大差值△MAX與滿量程輸出F·S的百分比表示。遲滯可由傳感器內(nèi)部元件存在能量的吸收造成。
7.傳感器的重復(fù)性。重復(fù)性是指?jìng)鞲衅髟谳斎肓堪赐环较蜃魅砍踢B續(xù)多次變動(dòng)時(shí)所得特性曲線不一致的程度。各條特性曲線越靠近，說(shuō)明重復(fù)性越好，隨機(jī)誤差就越小。
二、常見(jiàn)的傳感器種類
上面總結(jié)了傳感器的一些主要特性，下面就把常見(jiàn)的傳感器的種類帶給大家。
1.電阻式傳感器
電阻式傳感器是將被測(cè)量，如位移、形變、力、加速度、濕度、溫度等這些物理量轉(zhuǎn)換式成電阻值這樣的一種器件。主要有電阻應(yīng)變式、壓阻式、熱電阻、熱敏、氣敏、濕敏等電阻式傳感器件。
2.變頻功率傳感器
變頻功率傳感器通過(guò)對(duì)輸入的電壓、電流信號(hào)進(jìn)行交流采樣，再將采樣值通過(guò)電纜、光纖等傳輸系統(tǒng)與數(shù)字量輸入二次儀表相連，數(shù)字量輸入二次儀表對(duì)電壓、電流的采樣值進(jìn)行運(yùn)算，可以獲取電壓有效值、電流有效值、基波電壓、基波電流、諧波電壓、諧波電流、有功功率、基波功率、諧波功率等參數(shù)。
3.稱重傳感器
稱重傳感器是一種能夠?qū)⒅亓D(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的力→電轉(zhuǎn)換裝置，是電子衡器的一個(gè)關(guān)鍵部件。
能夠?qū)崿F(xiàn)力→電轉(zhuǎn)換的傳感器有多種，常見(jiàn)的有電阻應(yīng)變式、電磁力式和電容式等。電磁力式主要用于電子天平，電容式用于部分電子吊秤，而絕大多數(shù)衡器產(chǎn)品所用的還是電阻應(yīng)變式稱重傳感器。電阻應(yīng)變式稱重傳感器結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，準(zhǔn)確度高，適用面廣，且能夠在相對(duì)比較差的環(huán)境下使用。
4.電阻應(yīng)變式傳感器
傳感器中的電阻應(yīng)變片具有金屬的應(yīng)變效應(yīng)，即在外力作用下產(chǎn)生機(jī)械形變，從而使電阻值隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。電阻應(yīng)變片主要有金屬和半導(dǎo)體兩類，金屬應(yīng)變片有金屬絲式、箔式、薄膜式之分。半導(dǎo)體應(yīng)變片具有靈敏度高(通常是絲式、箔式的幾十倍)、橫向效應(yīng)小等優(yōu)點(diǎn)。
5.壓阻式傳感器
壓阻式傳感器是根據(jù)半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)在半導(dǎo)體材料的基片上經(jīng)擴(kuò)散電阻而制成的器件。其基片可直接作為測(cè)量傳感元件，擴(kuò)散電阻在基片內(nèi)接成電橋形式。當(dāng)基片受到外力作用而產(chǎn)生形變時(shí)，各電阻值將發(fā)生變化，電橋就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的不平衡輸出。用作壓阻式傳感器的基片(或稱膜片)材料主要為硅片和鍺片，硅片為敏感材料而制成的硅壓阻傳感器越來(lái)越受到人們的重視，尤其是以測(cè)量壓力和速度的固態(tài)壓阻式傳感器應(yīng)用zui為普遍
6.熱電阻傳感器
熱電阻測(cè)溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量的。熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用zui多的是鉑和銅，此外，已開(kāi)始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。它主要是利用電阻值隨溫度變化而變化這一特性來(lái)測(cè)量溫度及與溫度有關(guān)的參數(shù)。在溫度檢測(cè)精度要求比較高的場(chǎng)合，這種傳感器比較適用。
7.激光傳感器
利用激光技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的傳感器。它由激光器、激光檢測(cè)器和測(cè)量電路組成。激光傳感器是新型測(cè)量?jī)x表，它的優(yōu)點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸遠(yuǎn)距離測(cè)量，速度快，精度高，量程大，抗光、電*力強(qiáng)等。激光傳感器工作時(shí)，先由激光發(fā)射二極管對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射激光脈沖，經(jīng)目標(biāo)反射后激光向各方向散射，部分散射光返回到傳感器接收器，被光學(xué)系統(tǒng)接收后成像到雪崩光電二極管上。
8.霍爾傳感器
霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場(chǎng)傳感器，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)及信息處理等方面?；魻栃?yīng)是研究半導(dǎo)體材料性能的基本方法。通過(guò)霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的霍爾系數(shù)，能夠判斷半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數(shù)。
9.溫度傳感器
溫度傳感器主要是根據(jù)電阻阻值、熱電偶的電勢(shì)隨溫度不同發(fā)生有規(guī)律的變化的原理，我們可以得到所需要測(cè)量的溫度值。溫度傳感器不但種類繁多，而且組合形式多樣，應(yīng)根據(jù)不同的場(chǎng)所選用合適的產(chǎn)品。
10.無(wú)線溫度傳感器
無(wú)線溫度傳感器將控制對(duì)象的溫度參數(shù)變成電信號(hào)，并對(duì)接收終端發(fā)送無(wú)線信號(hào)，對(duì)系統(tǒng)實(shí)行檢測(cè)、調(diào)節(jié)和控制?？芍苯影惭b在一般工業(yè)熱電阻、熱電偶的接線盒內(nèi)，與現(xiàn)場(chǎng)傳感元件構(gòu)成一體化結(jié)構(gòu)。通常和無(wú)線中繼、接收終端、通信串口、電子計(jì)算機(jī)等配套使用，這樣不僅節(jié)省了補(bǔ)償導(dǎo)線和電纜，而且減少了信號(hào)傳遞失真和干擾，從而獲的了高精度的測(cè)量結(jié)果。
11.智能傳感器
智能傳感器的功能是通過(guò)模擬人的感官和大腦的協(xié)調(diào)動(dòng)作，結(jié)合長(zhǎng)期以來(lái)測(cè)試技術(shù)的研究和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)而提出來(lái)的。是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的智能單元，它的出現(xiàn)對(duì)原來(lái)硬件性能苛刻要求有所減輕，而靠軟件幫助可以使傳感器的性能大幅度提高。
12.光敏傳感器
光敏傳感器是zui常見(jiàn)的傳感器之一，它的種類繁多，主要有：光電管、光電倍增管、光敏電阻、光敏三極管、太陽(yáng)能電池、紅外線傳感器、紫外線傳感器、光纖式光電傳感器、色彩傳感器、CCD和CMOS圖像傳感器等。它的敏感波長(zhǎng)在可見(jiàn)光波長(zhǎng)附近，包括紅外線波長(zhǎng)和紫外線波長(zhǎng)。光傳感器不只局限于對(duì)光的探測(cè)，它還可以作為探測(cè)元件組成其他傳感器，對(duì)許多非電量進(jìn)行檢測(cè)，只要將這些非電量轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的變化即可。光傳感器是目前產(chǎn)量zui多、應(yīng)用zui廣的傳感器之一，它在自動(dòng)控制和非電量電測(cè)技術(shù)引中占有非常重要的地位。
13.視覺(jué)傳感器
視覺(jué)傳感器是指：具有從一整幅圖像捕獲光線的數(shù)發(fā)千計(jì)像素的能力，圖像的清晰和細(xì)膩程度常用分辨率來(lái)衡量，以像素?cái)?shù)量表示。視覺(jué)傳感器具有從一整幅圖像捕獲光線的數(shù)以千計(jì)的像素，圖像的清晰和細(xì)膩程度通常用分辨率來(lái)衡量，以像素?cái)?shù)量表示。
14.位移傳感器
位移傳感器又稱為線性傳感器，把位移轉(zhuǎn)換為電量的傳感器。位移傳感器是一種屬于金屬感應(yīng)的線性器件，傳感器的作用是把各種被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為電量它分為電感式位移傳感器，電容式位移傳感器，光電式位移傳感器，超聲波式位移傳感器，霍爾式位移傳感器。
15.光柵傳感器
計(jì)量光柵通常用于數(shù)字檢測(cè)系統(tǒng)，用來(lái)檢測(cè)高精度直線位移和角位移，是數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用較多的一種檢測(cè)裝置。光柵傳感器的空間分辨率一般可達(dá)1μm左右，單根光柵的長(zhǎng)度可達(dá)600mm以上，主光柵能夠進(jìn)行拼接，測(cè)量范圍可達(dá)幾米以上。
16.紅外傳感器
紅外線傳感器是利用熱電偶原理，由紅外輻射與物質(zhì)相互作用所呈現(xiàn)出來(lái)的物理效應(yīng)探測(cè)紅外輻射的傳感器，多數(shù)情況下是利用這種相互作用所呈現(xiàn)出的電學(xué)效應(yīng)。測(cè)量目標(biāo)物與傳感器或者物體與環(huán)境溫度之間的差值，熱電偶的原理是二種不同的金屬A和B構(gòu)成一個(gè)閉合回路，當(dāng)二個(gè)接觸端溫度不同時(shí)(T>To)，回路中產(chǎn)生熱電勢(shì)Eab,其中T稱為熱端、工作端或測(cè)量端，To稱為冷端、自由端或參比端。A和B稱為熱電極。熱電勢(shì)的大小由接觸電勢(shì)(也叫伯爾貼電勢(shì))和溫差電勢(shì)(也叫湯姆遜電勢(shì))決定。
17.真空度傳感器
真空度傳感器，采用*的硅微機(jī)械加工技術(shù)生產(chǎn)，以集成硅壓阻力敏元件作為傳感器的核心元件制成的壓力變送器，由于采用硅-硅直接鍵合或硅-派勒克斯玻璃靜電鍵合形成的真空參考?jí)毫η?，及一系列無(wú)應(yīng)力封裝技術(shù)及精密溫度補(bǔ)償技術(shù)，因而具有穩(wěn)定性優(yōu)良、精度高的突出優(yōu)點(diǎn)，適用于各種情況下壓力的測(cè)量與控制。
18.壓力傳感器
壓力傳感器引是工業(yè)實(shí)踐中zui為常用的一種傳感器，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等眾多行業(yè)。
19.超聲波測(cè)距離傳感器
超聲波測(cè)距離傳感器采用超聲波回波測(cè)距原理，運(yùn)用的時(shí)差測(cè)量技術(shù)，檢測(cè)傳感器與目標(biāo)物之間的距離，采用小角度，小盲區(qū)超聲波傳感器，具有測(cè)量準(zhǔn)確，無(wú)接觸，防水，防腐蝕，低成本等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)于液位，物位檢測(cè)，*的液位，料位檢測(cè)方式，可保證在液面有泡沫或大的晃動(dòng)，不易檢測(cè)到回波的情況下有穩(wěn)定的輸出。
20.電容式物位傳感器
電容式物位傳感器由電容式傳感器與電子模塊電路組成，它以兩線制4~20mA恒定電流輸出為基型，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換，可以用三線或四線方式輸出，輸出信號(hào)形成為 1~5V、0~5V、0~10mA等標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。電容傳感器由絕緣電極和裝有測(cè)量介質(zhì)的圓柱形金屬容器組成。當(dāng)料位上升時(shí)，因非導(dǎo)電物料的介電常數(shù)明顯小于空氣的介電常數(shù)，所以電容量隨著物料高度的變化而變化。
21.銻電極酸度傳感器
銻電極酸度傳感器是集 PH檢測(cè)、自動(dòng)清洗、電信號(hào)轉(zhuǎn)換為一體的工業(yè)在線分析儀表，它是由銻電極與參考電極組成的PH值測(cè)量系統(tǒng)。在被測(cè)酸性溶液中，由于銻電極表面會(huì)生成三氧化二銻氧化層，這樣在金屬銻面與三氧化二銻之間會(huì)形成電位差。該電位差的大小取決于三所氧化二銻的濃度，該濃度與被測(cè)酸性溶液中氫離子的適度相對(duì)應(yīng)。
22.電導(dǎo)傳感器
它是通過(guò)測(cè)量溶液的電導(dǎo)值來(lái)間接測(cè)量離子濃度的流程儀表(一體化傳感器)，可在線連續(xù)檢測(cè)工業(yè)過(guò)程中水溶液的電導(dǎo)率。
由于電解質(zhì)溶液與金屬導(dǎo)體一樣的電的良導(dǎo)體，因此電流流過(guò)電解質(zhì)溶液時(shí)必有電阻作用，且符合歐姆定律。但液體的電阻溫度特性與金屬導(dǎo)體相反，具有負(fù)向溫度特性。為區(qū)別于金屬導(dǎo)體，電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力用電導(dǎo)(電阻的倒數(shù))或電導(dǎo)率(電阻率的倒數(shù))來(lái)表示。當(dāng)兩個(gè)互相絕緣的電極組成電導(dǎo)池時(shí)，若在其中間放置待測(cè)溶液，并通以恒壓交變電流，就形成了電流回路。如果將電壓大小和電極尺寸固定，則回路電流與電導(dǎo)率就存在一定的函數(shù)關(guān)系。
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