1.1 傳感器的定義

根據(jù)我國2005年7月29日發(fā)布的國家標(biāo)準(zhǔn)《傳感器通用術(shù)語》 (GB/T 7665—2005), 傳感器 (transducer/sensor) 的定義為：能感受被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信 號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。

其中，敏感元件 (sensing element) 指傳感器中能直接感受或響應(yīng)被測量的部分；轉(zhuǎn)換元件 (transducing element) 指傳感器中能將敏感元件感受或響應(yīng)的被測量轉(zhuǎn)換成適于傳輸或測量的電信號部分；當(dāng)傳感器輸出為規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號時，則稱為變送器 (transmitter)；傳感器的英文 transducer 與 sensor通用。

這一定義包含了以下幾方面的信息：

1)傳感器是一種測量“器件”或“裝置”,能完成檢測任務(wù)。

2)它的輸入量是“被測量”,可能是物理量，也可能是化學(xué)量或生物量等。

3)它的輸出量是“可用”的電信號，如電壓、電流、頻率等，便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理 和顯示等。

4)輸出輸入之間的對應(yīng)關(guān)系應(yīng)具有“ 一定的規(guī)律”,且應(yīng)有一定的準(zhǔn)確度，可以用確 定的數(shù)學(xué)模型來描述。

注意，其中將傳感器和變送器的概念明確區(qū)分開來，當(dāng)傳感器的輸出為“規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn) 信號”時，則稱之為變送器。所謂的“規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號”，電流輸出標(biāo)準(zhǔn)信號為4～20mA或 0 ～10mA, 電壓輸出標(biāo)準(zhǔn)信號為1～5V、0～5V、0～10V 或 - 10～10V。

1.2 傳感器的組成

根據(jù)傳感器的定義可知，傳感器的基本組成通常包括敏感元件和轉(zhuǎn)換元件兩部分，它們 分別完成檢測和轉(zhuǎn)換兩個基本功能。而僅由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成的傳感器通常輸出信號 較弱，還需要轉(zhuǎn)換電路將輸出信號放大并轉(zhuǎn)換為容易傳輸、處理、記錄和顯示的形式。因此，傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換電路三部分組成。

        圖中，各組成部分說明如下：

1)敏感元件直接感受被測量，并以確定的關(guān)系輸出某一物理量。

2)轉(zhuǎn)換元件將敏感元件輸出的非電物理量轉(zhuǎn)換成電參量。

3)轉(zhuǎn)換電路將電參量轉(zhuǎn)換成便于測量的電量。轉(zhuǎn)換電路的類型又與轉(zhuǎn)換元件類型有關(guān)，

        因此常把轉(zhuǎn)換電路作為傳感器的組成環(huán)節(jié)之一。

        圖1-2所示是一種壓力傳感器示意圖。固定在彈簧管自由端的銜鐵，位于電感線圈A 和線圈B 對稱位置，而兩個電感線圈接入后面的轉(zhuǎn)換電路中。當(dāng)彈簧管內(nèi)部壓力變化時，產(chǎn)生的變形使彈簧管自由端發(fā)生位移。這里的彈簧管就是敏感元件，它將被測壓力的變化轉(zhuǎn)換為位移量的變化。電感線圈A 和線圈B 是轉(zhuǎn)換元件，它們將位移量變化轉(zhuǎn)換成電感量變化，其后的轉(zhuǎn)換電路將電感量轉(zhuǎn)換成電壓。                    

        需要指出的是，并非所有傳感器都能明顯地區(qū)分敏感元件和轉(zhuǎn)換元件這兩個部分，如半導(dǎo)體氣敏或濕敏傳感器、熱電偶、壓電晶體、光電器件等，它們一般能將感受到的被測量直 接轉(zhuǎn)換為電信號輸出，即敏感元件和轉(zhuǎn)換元件的功能合二為一。

        有些傳感器，轉(zhuǎn)換元件不止一個。在實際應(yīng)用中，僅由一個轉(zhuǎn)換元件構(gòu)成的傳感器是很 少的，通常把具有不同性能的轉(zhuǎn)換元件結(jié)合起來完成轉(zhuǎn)換功能。

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