传感器原理及其应用

　　传感器原理

　　传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

　　按被测物理量划分的传感器，常见的有：温度传感器、湿度传感器、压力传感器、位移传感器、流量传感器、液位传感器、力传感器、加速度传感器、转矩传感器等。

　　无源传感器不能直接转换能量形式，但它能控制从另一输入端输入的能量或激励能，传感器承担将某个对象或过程的特定特性转换成数量的工作。

　　传感器实际上是一种功能块，其作用是将来自外界的各种信号转换成电信号。

　　为了对各种各样的信号进行检测、控制，就必须获得尽量简单易于处理的信号，这样的要求只有电信号能够满足。电信号能较容易地进行放大、反馈、滤波、微分、存贮、远距离操作等。

　　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。

　　传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢变得活了起来。通常根据其基本感知功能分为热敏元件、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。

　　敏感元件直接感受被测量，并输出与被测量有确定关系的物理量信号；转换元件将敏感元件输出的物理量信号转换为电信号；变换电路负责对转换元件输出的电信号进行放大调制；转换元件和变换电路一般还需要辅助电源供电。传感器中的电阻应变片具有金属的应变效应，即在外力作用下产生机械形变，从而使电阻值随之发生相应的变化。电阻应变片主要有金属和半导体两类，金属应变片有金属丝式、箔式、薄膜式之分。半导体应变片具有灵敏度高（通常是丝式、箔式的几十倍）、横向效应小等优点。

　　传感器的应用

　　随着智能时代逐渐到来，传感器变得更加不可替代。微型化、数字化、智能化的传感器迅速地被普及，进而改变我们的生活方式。近期，仪器仪表市场涌现出不少先进的传感器设备，刷新着市场应用体系。

　　信息化的21世纪，离开不了传感器，传感器的应用领域非常的广泛，电子计算机、生产自动化、现代信息、军事、交通、化学、环保、能源、海洋开发、遥感、宇航等等。下面对一些常用的传感器做简单的介绍。

　　1、传感器与环境保护

　　目前，环球的大气污染、水质污浊及噪声已严重地破坏了地球的生态平衡和我们赖以生存的环境，这一现状已引起了世界各国的重视。为保护环境，利用传感器制成的各种环境监测仪器 正在发挥着积极的作用。环境检测是比较贴近人们日常生活的，这个也是气体传感器比较多的一个应用领域，比如空气中一些有毒有害的气体会严重威胁人们身体健康，一氧化碳、二氧化硫、甲醛、PM2.5等气体，这个时候就需要相应的气体传感器对环境空气质量进行监测。

　　2、汽车与传感器

　　目前，传感器在汽车上的应用及燃料余量等有关参数的测量。已不只局限于对行驶速度、行驶距离、发动机旋转速度以由于汽车交通事故的不断增多和汽车对环境的危害，传感器在一些新的设施。如汽车安全气囊系统、防盗装置、防滑控制系统、防抱死装置、电子变速控制装置、排气循环装置、电子燃料喷射装置及汽车“黑匣子”等都得到了实际应用。可以预测，随着汽车电于技术和汽车安全技术的发展，传感器在汽车领域的应用将会更为广泛。

　　3、传感器与家用电器

　　现代家用电器中普遍应用着传感器。传感器在电子炉灶、自动电饭锅、吸尘器、空调 器、电子热水器、热风取暖器、风干器、报警器、电熨斗、电风扇、游戏机、电子驱蚊器、洗衣机、洗碗机、照像机、电冰箱、彩色电视机、录像机、录音机、收音机、电唱机及家庭影院等方面得到了广泛的应用。

　　随着人们生活水平的不断提高，对提高家用电器产品的功能及自动化程度的要求极为强烈。为满足这些要求，首先要使用能检测模拟量的高精度传感器，以获取正确的控制信息，再由微型计算机进行控制，使家用电器的使用更加方便、安全、可靠，并减少能源消耗，为更多的家庭创造一个舒适的生活环境。目前，家庭自动化的蓝图正在设计之中，未来的家庭将由做为中央控制装置的微型计算机，通过各种传感器代替人监视家庭的各种状态，并通过控制设备进行着各种控制。家庭自动化的主要内容包括：安全监视与报警、空调及照明控制、耗能控制、太阳光自动跟踪、家务劳动自动化及人身健康管理等。家庭自动化的实现，可使人们有更多的时间用于学习、教育或休息娱乐。

　　4、传感器在机器人上的应用

　　目前，在劳动强度大或危险作业的场所，已逐步使用机器人取代人的工作。‘一些高速度、高精度的工作，由机器人来承担也是非常合适的。但这些机器人多数是用来进行加工、组装、检验等工作，屑于生产用的自动机械式的单能机器人。在这些机器人身上仅采用了检测臂的位置和角度的传感器。要使机器人和人的功能更为接近，以便从事更上等的工作，要求机器人能有判断能力，这就要给机器人安装物体检口传感器，特别是视觉传感器和触觉传感器，使机器人通过视觉对物体进行识别和检测，通过触觉对物体产生压觉、力觉、滑动感觉和重量感觉。这类机器人被称为智能机器人，它不仅可以从事特殊的作业，而且一般的生产、事务和家务，全部可由智能机器人去处理。

　　5、传感器在医疗及人体医学上的应用

　　随着医用电子学的发展，仅凭医生的经验和感觉进行诊断的时代将会结束。现在，应用医用传感器可以对人体的表面和内部温度、血压及腔内压力、血液及呼吸流量、肿瘤、血液的分析、脉波及心音、心脑电波等进行高难碗度的诊断。显然，传感器对促进技术的高度发展起着非常重要的作用。

　　为增进国内人民的健废水平，我国医疗制度的改革，将把医疗服务对象扩大到全民。以往的医疗工作仅局限于以为中心，今后，医疗工作将在的早期诊断、早期、远距离诊断及人工器官的研制等广泛的范围内发挥作用，而传感器在这些方面将会得到越来越多的应用。

　　6、传感器在工业上的应用

　　在工业领域，深圳三达特代理的英国DDS气体传感器主要应用在石化工业中，一些氧气传感器、硫化氢传感器、一氧化碳传感器等都能用在检测各种有害气体应用中。另外，可用来检测半导体和微电子工业的有机溶剂和磷烷等剧毒气体；电力工业方面，氢气传感器能够检测电力变压器油变质过程中产生的氢气；而在食品行业，气体传感器也可以检测肉类等易腐败食物的新鲜度；在果蔬保鲜应用中，气体传感器检测保鲜库中的氧气、乙烯、二氧化碳的浓度仪以保证水果的新鲜安全；在汽车和窑炉工业检测废气中氧气，公路交通检测驾驶员呼气中乙醇气浓度等方面，也有着广泛的需求。

　　目前，传感器已经广泛应用于生产、生活、科学研究的各个领域，遍布环境保护、交通运输、家庭生活、宇宙开发等许多方面。传感器是把非电学物理量（如速度、位移、压力、温度、湿度、流量、声强、光照度等）转换成易于测量、传输、处理的电学量（如电压、电流、电阻、电容等）的一种组件，通常把传感器定义为“对应于特定被测物理量提供有效电信号输出的器件”。例如，光电传感器利用光敏电阻把光信号转换成电信号；热电传感器利用热敏电阻将热信号转换为电信号；电容式传感器可以把角度、浓度、压力、位移等非电学信号转换成电信号；力电传感器利用敏感元件把速度、加速度等力学信号转化成电流、电压等电学信号。

　　7、气体传感器在民用方面的检测应用

　　在民用方面，气体传感器的应用主要体现在厨房检测天然气、液化石油气和城市煤气等民用燃气的泄漏，检测微波炉中食物烹调时产生的气体从而自动控制微波炉烹调食物。

　　具体来说的话，深圳三达特代理的英国DDS气体传感器在民用领域的应用主要体现在：厨房里，检测天然气、液化石油气和城市煤气等民用燃气的泄漏，通过检测微波炉中食物烹调时产生的气体，从而自动控制微波炉烹调食物；住房、大楼、会议室和公共娱乐场所用一氧化碳传感器、烟雾传感器、臭氧传感等，控制空气净化器或电风扇的自动运转；在一些高层建筑物中，气体传感器还可以用于检测火灾苗头并报警。

　　现如今，传感器已经融入生活的各个角落，它能分析用户日常行为，增加用户与周边世界的互动方式。比如经常接触到的运动传感器、温湿度传感器等等。通过一些常用的智能传感器，可以大大提升生活的便捷性与安全性。随着石油化学工业的发展，易燃、易爆、有毒气体的种类和应用范围都得到了增加。这些气体在生产、运输、使用过程中一旦发生泄漏，将会引发中毒、火灾甚至爆炸事故，严重危害人民的生命和财产安全。
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