2016-02-20 浏览量 2311
传感器的分类方法有哪些?本文是对传感器的分类做下简单的介绍。一般来说,测量同一种被测参数,可以采用的传感器有多种。反过来,同一个传感器也可以用来测量多种被测参数。因此,传感器的分类方法有很多种。
1.根据传感器是否需要提供外部电源分类
根据传感器是否需要提供外部电源分类可以将传感器分为有源传感器和无源传感器。有源传感器也称为能量转换型传感器,其特点在于它无需提供外部电源就能工作,敏感元件本身能将非电量直接转换成电信号。它无能量放大作用,只是从一种能量转换成了另一种能量,所以要求从被测对象获取的能量越大越好。例如,超声波传感器就是压/电转换、压电式传感器也是压/电转换、热电偶是热/电转换、光电池是光/电转换等。
与有源传感器相反,无源传感器的敏感元件本身不产生能量,而是随被测量而改变本身的电特性,因此必须采用外加激励源对其进行激励,才能输出电量信号。大部分传感器,如热电阻是热/电阻转换、压敏电阻是压/电阻转换、湿敏电容式是湿/电容转换,压力电感式是压/电感转换,这些就属于无源传感器。由于无源传感器需要为敏感元件提供激励源才能工作,所以无源传感器通常需要比有源传感器更多的引线,传感器的灵敏度也会受到激励信号的影响。
2.根据被测参数进行分类
通常以被测物理量命名,如测量温度的称为温度传感器、测量压力的称为压力传感器、测量流量的称为流量传感器、测量位移的称为位移传感器、测量速度的称为速度传感器等。如热电阻温度传感器、应变片式压力传感器、电感式位移传感器、容积式流量计等。
3.根据输出信号的类型进行分类
根据输出信号的类型进行分类可以将传感器分为模拟式传感器与数字式传感器。模拟式传感器是将被测量转换为模拟电信号直接输出,输出信号的幅度表示被测对象的变化量。数字式传感器是将被测量转换为数字信号输出,被测对象的变化量通常由输出信号的数字量大小表征。
数字式传感器是模拟式传感器与数字技术相结合的产物。随着集成电路技术的发展,数字式传感器将会越来越多,如集成式温度传感器就是数字式温度传感器。也可以通过数字芯片将模拟信号转换成数字信号,如可以将V/F芯片与模拟式传感器相结合,就可以输出脉宽调制的数字信号。数字信号具有抗干扰能力强、易于传输等特点。
4.根据传感器的工作原理进行分类
按传感器的工作原理进行分类,可以将传感器分为电阻式传感器(被测对象的变化引起了电阻的变化)、电感式传感器(被测对象的变化引起了电感的变化)、电容式传感器(被测对象的变化引起了电容的变化)、应变电阻式传感器(被测对象的变化引起了敏感元件的应变,从而引起电阻的变化)、压电式传感器(被测对象的变化引起了电荷的变化)、热电式传感器(被测对象温度的变化引起了输出电压的变化)等。
5.按传感器的基本效应分类
按传感器的基本效应分类可以将传感器分为物理传感器、化学传感器等。物理传感器是把被测量的一种物理量转化成为便于处理的另一种物理量的元器件或装置,主要的物理传感器有光电式传感器、压电式传感器、压阻式传感器、电磁式传感器、热电式传感器等。例如,光电式传感器,其主要的原理是光电效应,当光照射到物质上就发生电效应,如光敏电阻就是光的变化引起了电阻的变化。按其构成可细分为物性型传感器和结构型传感器。
①物性型传感器是指依靠敏感元件材料本身物理特性的变化来实现信号的转换,如利用材料在不同湿度下的特性变化制成的湿敏传感器,利用材料在光照下改变其特性可以制成光敏传感器,利用材料在磁场作用下改变其特性可以制成磁敏传感器等。
②结构型传感器是指依靠传感器元件的结构参数变化实现信号的转换,主要通过机械结构的几何尺寸或形状的变化,转换为相应的电阻、电感、电容等物理量的变化,实现被测参数的测量。如变极距型电容式传感器就是通过极板间距的变化实现位移、压力等物理量的测量;变气隙电感式传感器就是利用衔铁的位置变化,实现位移、振动等物理量的测量。
化学传感器是将各种化学物质的特性(如气体、离子、电解质浓度、空气湿度等)的变化定性或定量地转换成电信号,如离子敏、气敏、湿敏和电化学传感器。
无论何种类型的传感器,它作为非电量测量与控制系统的首要环节,应能达到快速、准确、可靠且经济地实现信息获取和转换的基本要求。即①传感器反应速度快,可靠高;②传感器的输出量与被测对象之间具有确定的关系;③传感器的精度适当,稳定性好,满足静态、动态特性的要求;④传感器的适应性强,对被测对象影响小,不易受干扰;⑤传感器工作范围或量程足够大,具有一定的过载能力;⑥使用经济,成本低,寿命长。
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