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傳感器的分類

從不同角度出發(fā),形成不同的傳感器分類方法。 一種被測量可以用不同類型的傳感器來測量,而同一原理的傳感器通常又可測量多種被測量,因此,對傳感器的分類方法各不相同,目前尚沒有統(tǒng)一的分類方法。

1. 按照傳感器的工作機(jī)理分類

按照感知被測量(外界信息)所依據(jù)的基本效應(yīng)的科學(xué)屬性,可以將傳感器分成物理傳感器、化學(xué)傳感器和生物傳感器三大類。

物理傳感器是利用某些元件的物理性質(zhì)以及某些功能材料的特殊物理性能,諸如壓電效應(yīng)、磁致伸縮現(xiàn)象、離子、熱電、光電、磁電等效應(yīng),把被測物理量轉(zhuǎn)化成便于處理的能量 形式信號的傳感器。被測信號的微小變化被轉(zhuǎn)換成電信號,其中起導(dǎo)電作用的是電子,相對 后續(xù)開發(fā)難度較小。

在物理傳感器中又可分為物性型傳感器和結(jié)構(gòu)型傳感器。結(jié)構(gòu)型傳感器是基于物理學(xué)中場的定律構(gòu)成的,包括動力場的運(yùn)動定律、電磁場的電磁定律等。這類傳感器的特點(diǎn)是,傳 感器的工作原理是以傳感器中元件相對位置變化引起場的變化為基礎(chǔ),而不是以材料特性變 化為基礎(chǔ)。如電容傳感器是利用靜電場定律制成的結(jié)構(gòu)型傳感器,極板的形狀、距離等的變 化均能改變電容傳感器的性能。物性型傳感器是基于物質(zhì)定律構(gòu)成的,如胡克定律、歐姆定 律等。物質(zhì)定律是表示物質(zhì)某種客觀性質(zhì)的法則。這種法則,大多數(shù)是以物質(zhì)本身的常數(shù)形 式給出的,這些常數(shù)的大小決定了傳感器的主要性能。因此,物性型傳感器的性能隨材料的不同而不同。如壓電式傳感器就是利用材料的壓電效應(yīng)制成的物性型傳感器,不同的壓電材 料,其壓電效應(yīng)是不同的。

化學(xué)傳感器主要是利用敏感材料與物質(zhì)間的電化學(xué)反應(yīng)原理,把無機(jī)和有機(jī)化學(xué)成分 濃度等轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器,如氣體傳感器、濕度傳感器和離子傳感器,其中起導(dǎo)電作用 的是離子。離子的種類很多,故化學(xué)傳感器變化極多,較為復(fù)雜,相對后續(xù)開發(fā)難度較大。

生物傳感器是利用生物活性物質(zhì),如分子、細(xì)胞甚至某些生物機(jī)體組織等對某些物質(zhì)特 性的選擇能力構(gòu)成的傳感器,如葡萄糖和微電極結(jié)合形成的葡萄糖傳感器、酶傳感器、微生物傳感器、組織傳感器和免疫傳感器等。生物傳感器的研究歷史較短,但發(fā)展非常迅速,隨 著半導(dǎo)體技術(shù)、微電子技術(shù)和生物技術(shù)的發(fā)展,它的性能將進(jìn)一步完善,多功能、集成化和智能化的生物傳感器將成為現(xiàn)實(shí),前景十分廣闊。

2.按照傳感器的工作原理分類

按照傳感器對信號轉(zhuǎn)換作用的原理可分為電阻式傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、壓電式傳感器、磁電式傳感器、光電式傳感器、熱電式傳感器、波式傳感器等。按照工作原理分類,有利于理解傳感器的工作原理。

3.按輸入信息(被測量)分類

傳感器按輸人量(用途)分類有位移傳感器、壓力傳感器、位置傳感器、液面?zhèn)鞲衅髂芎膫鞲衅、速度傳感器、溫度傳感器、振動傳感器、濕敏傳感器、磁敏傳感器、氣敏傳感器、真空度傳感器等。按被測量分類的方法體現(xiàn)了傳感器的功能和用途,有利于用戶有針對性地選擇傳感器。在許多情況下,往往將按照工作原理分類和按照被測量分類兩種方法綜合使用,如應(yīng)變式壓力傳感器、壓電式加速度傳感器、光電碼盤式轉(zhuǎn)速傳感器等。

4.按應(yīng)用范圍分類

根據(jù)傳感器的應(yīng)用范圍的不同,通常分為工業(yè)用、民用、科研用、醫(yī)用、軍用傳感器等。按具體使用場合,還可分為汽車用、艦船用、航空航天用傳感器等。如果根據(jù)使用目的的不同,還可分為計(jì)測用、監(jiān)測用、檢查用、控制用、分析用傳感器等。



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