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传感器用途分类 - 传感器的分类与特点特性_传感器的分类与用途全面介绍

2018年01月11日 11:06 网络整理 作者: 用户评论(0

按照其用途,传感器可分类为:

压力敏和力敏传感器,位置传感器,液面传感器,能耗传感器,速度传感器,热敏传感器, 加速度传感器,射线辐射传感器,振动传感器,敏传感器,磁敏传感器,敏传感器,真空度传感器,物传感器等。

以其输出信号为标准可将传感器分为:

模拟传感器——将被测量的非电学量转换成模拟电信号。

数字传感器——将被测量的非电学量转换成数字输出信号(包括直接和间接转换)。

膺数字传感器——将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出(包括直接或间接转换)。开关传感器——当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时,传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。

在外界因素的作用下,所有材料都会作出相应的、具有特征性的反应。它们中的那些对外界作用最敏感的材料,即那些具有功能特性的材料,被用来制作传感器的敏感元件。从所应用的材料观点出发可将传感器分成下列几类:

(1)按照其所用材料的类别分金属、聚合物、陶瓷、混合物;

(2)按材料的物理性质分、导体、绝缘体、半导体、磁性材料;

(3)按材料的晶体结构分单晶、多晶、非晶材料与采用新材料紧密相关的传感器开发工作,可以归纳为下述三个方向:

  a.在已知的材料中探索新的现象、效应和反应,然后使它们能在传感器技术中得到实际使用。

  b.探索新的材料,应用那些已知的现象、效应和反应来改进传感器技术。

  c.在研究新型材料的基础上探索新现象、新效应和反应,并在传感器技术中加以具体实施。

现代传感器制造业的进展取决于用于传感器技术的新材料和敏感元件的开发强度。传感器开发的基本趋势是和半导体以及介质材料的应用密切关联的。

按照其制造工艺,可以将传感器区分为:

集成传感器、薄膜传感器、厚膜传感器、陶瓷传感器集成传感器是用标准的生产硅基半导体集成电路的工艺技术制造的。通常还将用于初步处理被测信号的部分电路也集成在同一芯片上。薄膜传感器则是通过沉积在介质衬底(基板)上的,相应敏感材料的薄膜形成的。

使用混合工艺时,同样可将部分电路制造在此基板上。

厚膜传感器是利用相应材料的浆料,涂覆在陶瓷基片上制成的,基片通常是Al2O3 制成的,然后进行热处理,使厚膜成形。

陶瓷传感器采用标准的陶瓷工艺或其某种变种工艺(溶胶-凝胶等)生产。完成适当的预备性操作之后,已成形的元件在高温中进行烧结。厚膜和陶瓷传感器这二种工艺之间有许多共同特性,在某些方面,可以认为厚膜工艺是陶瓷工艺的一种变型。

每种工艺技术都有自己的优点和不足。由于研究、开发和生产所需的资本投入较低,以及传感器参数的高稳定性等原因,采用陶瓷和厚膜传感器比较合理。

敏感元件的分类:
 

传感器的分类与特点特性_传感器的分类与用途全面介绍

物理类,基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。

化学类,基于化学反应的原理。

生物类,基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。

通常据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类(还有人曾将敏感元件分46类)。

1)光纤传感器

光纤传感器技术是随着光导纤维实用化和光通信技术的发展而形成的一门崭新的技术。光纤传感器与传统的各类传感器相比有许多特点,如灵敏度高。抗电磁干扰能力强,耐腐蚀,绝缘性好,结构简单,体积小。耗电少,光路有可挠曲性,以及便于实现遥测等。

光纤传感器一般分为两大类,一类是利用光纤本身的某种敏感特性或功能制成的传感器。称为功能型传感器;另一类是光纤仅仅起传输光波的作用,必须在光纤端面或中间加装其他敏感元件才能构成传感器,称为传光型传感器。无论哪种传感器,其工作原理都是利用被测量的变化调制传输光光波的某一参数,使其随之变化,然后对已调制的光信号进行检测,从而得到被测量。

光纤传感器可以测量多种物理量。目前已经实用的光纤传感器可测量的物理量达70多种,因此光纤传感器具有广阔的发展前景。

2)红外传感器

红外传感器是将辐射能转换为电能的一种传感器,又称为红外探测器。常见的红外探测器有两大类,热探测器和光子探m器。热探测器是利用人射红外辐射引起探测器的敏感元件的沮度变化,进而使有关物理参数发生相应的变化,通过测量有关物理参数的变化来确定红外探测器吸收的红外辐射。热探测器的主要优点是响应波段宽,可以在室沮下工作,使用方便。但是,热探测器响应时间长,灵敏度较低,一般用于红外辐射变化缓慢的场合。如光谱仪、测温仪、红外摄像等。光子红外探测器是利用某些半导体材料在红外辐射的照射下,产生光子效应,使材料的电学性质发生变化,通过测最电学性质的变化,可以确定红外辐射的强弱。光子探测器的主要优点是灵敏度高,响应速度快,响应频率高。但一般需在低温下工作,探测波段较窄,一般用于侧温仪、航空扫描仪、热像仪等。红外传感器广泛用于测温、成像、成分分析、无损检测等方面,特别是在军事上的应用更为广泛,如红外侦察、红外雷达、红外通信、红外对抗等。

3)气敏传感器

气敏传感器是指能将被侧气体浓度转换为与其成一定关系的电量输出的装置。气敏传感器的性能必须满足下列条件:

(1)能够检渊易爆炸气体的允许浓度、有害气体的允许浓度和其他基准设定浓度。并能及时给出报薯、显示与控制信号;

(2)对被侧气体以外的共存气体或物质不敏感;

(3)长期稳定性好、重复性好

(4)动态特性好、响应迅速;

(5)使用、维护方便,价格便宜等。

4)生物传感器

生物传感器是利用生物或生物物质做成的、用以检测与识别生物体内的化学成分的传感器。生物或生物物质是指酶、微生物、抗体等,被侧物质经扩散作用进人生物敏感膜,发生生物学反应(物理、化学反应),通过变换器将其转换成可定量、可传输、处理的电信号。按照所用生物活性物质的不同,生物传感器包括酶传感器、微生物传感器、免疫传感器、生物组织传感器等。酶传感器具有灵敏度高、选择性好等优点,目前已实用化的商品达200种以上,但由于酶的提炼工序复杂,因而造价高,性能也不太稳定。微生物传感器与酶传感器相比,价格便宜,性能稳定,它的缺点是响应时间较长(数分钟),选择性差,目前微生物传感器已成功应用于环境监测和医学中,如测定水污染程度、诊断尿毒症和搪尿病等。免疫传感器的基本原理是免疫反应,目前已研制成功的免疫传感器达儿十种以上。生物组织传感器制作简便,工作寿命长,在许多情况下可取代酶传感器,但在实用化中还存在选择性差、动植物材料不易保存等问题。目前生物传感器的开发与应用正向着多功能化、集成化的方向发展。半导体生物传感器是将半导体技术与生物技术相结合的产物,为生物传感器的多功能化、小型化、微型化提供了重要的途径。

5)机器人传感器

机器人传感器是一种能将机器人目标物特性(或参量)变换为电量输出的装置,机器人通过传感器实现类似于人类的知觉作用。机器人传感器分为内部检测传感器和外界检测传感器两大类。内部检测传感器是在机器人中用来感知它自己的状态,以调整和控制机器人自身行动的传感器。它通常由位置、加速度、速度及JR力传感器组成。外界检测传感器是机器人用以感受周围环境、目标物的状态特征信息的传感器。从而使机器人对环境有自校正和自适应能力。外界枪侧传感器通常包括触觉、接近觉、视觉、听觉、嗅觉、味觉等传感器。机器人传感器是机器人研究中必不可缺的重要课题,需要有更多的、性能更好的、功能更强的、集成度更高的传感器来推动机器人的发展。

6)智能传感器

智能传感器是一种带有微处理机的,兼有信息检测、信息处理、信息记忆、逻辑思维与判断功能的传感器。

3.数字传感器

数字式传感器是指能把被测(模拟)量直接转换成数字徽输出的传感器。数字式传感器是检测技术、微电子技术和计算机技术相结合的产物,是传感器技术发展的另一个重要方向。

数字式传感器可分为三类:一是直接以数宇量形式输出的传感器,如绝对编码器可以将位移鳍直接转换成数字量。二是以脉冲形式愉出的传感器。如增量编码器、光栅、磁栅和感应同步器可以将位移量转换成一系列计数脉冲,再由计数系统所计的脉冲个数来反映被侧量的值;三是以频率形式输出的传感器,能把被测量换成与之相对应的、且便于处理的频率输出,因此也叫做频率式传感器。数字式传感器在机床数控、自动化和计量、检测技术中得到日益广泛的应用。

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( 发表人:刘杰 )

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