傳感器|常見分類及其應用

　　在當今信息時代，傳感器早已滲透到諸如工業生產、宇宙開發、海洋探測、環境保護、資源調查、醫學診斷、生物工程、甚至文物保護等領域。今天，我們就來簡單的了解一下傳感器。

　　一、傳感器定義

　　能感受規定的被測量并按照一定的規律(數學函數法則)轉換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成的設備即傳感器。傳感器將物理參數（例如：溫度、血壓、濕度、速度等）轉換成可以用電測量的信號。我們可以先來解釋一下溫度的例子，玻璃溫度計中的水銀使液體膨脹和收縮，從而將測量到的溫度轉換為可被校準玻璃管上的觀察者讀取的溫度。

　　二、傳感器選型原則

　　在選擇傳感器時，須考慮某些特性，具體如下：

　　1.精度——傳感器的精度只要滿足整個測量系統的精度要求就可以，不必過高，通常精度越高，其價格越昂貴。

　　2.線型范圍——輸入與輸出成正比的范圍

　　3.測量環境——一般對溫度/濕度量有要求

　　4.校準——對于大多數測量設備而言必不可少，因為讀數會隨時間變化

　　5.穩定性——傳感器使用一段時間后，其性能保持不變的能力稱為穩定性。

　　三、傳感器主要分類

　　傳感器分為以下標準：

　　1.主要輸入數量（被測量者），也稱按用途，分為壓力敏和力敏傳感器、位置傳感器、液位傳感器、能耗傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、射線輻射傳感器、熱敏傳感器等。

　　2.測量目（利用物理和化學作用）

　　物理型傳感器是利用被測量物質的某些物理性質發生明顯變化的特性制成的。化學型傳感器是利用能把化學物質的成分、濃度等化學量轉化成電學量的敏感元件制成的。生物型傳感器是利用各種生物或生物物質的特性做成的，用以檢測與識別生物體內化學成分的傳感器。

　　3.制造工藝

　　4.按原理

　　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、生物傳感器等。

　　5.輸出信號

　　模擬傳感器:將被測量的非電學量轉換成模擬電信號。

　　數字傳感器:將被測量的非電學量轉換成數字輸出信號(包括直接和間接轉換)。

　　膺數字傳感器:將被測量的信號量轉換成頻率信號或短周期信號的輸出(包括直接或間接轉換)。

　　開關傳感器:當一個被測量的信號達到某個特定的閾值時，傳感器相應地輸出一個設定的低電平或高電平信號。

　　四、五種常用的傳感器

　　一些常用的傳感器及其原理和應用說明如下：

　　（一）、溫度傳感器

　　該設備從源頭收集有關溫度的信息，并轉換成其他設備或人可以理解的形式。溫度傳感器的例證是玻璃水銀溫度計，會隨著溫度的變化而膨脹和收縮。外部溫度是溫度測量的來源，觀察者觀察汞的位置以測量溫度。溫度傳感器有兩種基本類型：

　　·接觸式傳感器——這種類型的傳感器需要與被感測對象或介質直接物理接觸。例如溫度計。

　　·非接觸式傳感器——這種類型的傳感器不需要與被檢測的物體或介質發生任何物理接觸。它們監控非反射性固體和液體，但由于天然透明性，因此對氣體無用。這些傳感器使用普朗克定律測量溫度。該定律處理從熱源輻射的熱量以測量溫度。

　　不同類型溫度傳感器的工作原理及實例

　　（i）熱電偶——它們由兩根電線（每根均為不同的均勻合金或金屬）組成，通過在一端的連接形成測量接頭，該測量接頭對被測元件開放。電線的另一端端接到測量設備，在此形成參考結。由于兩個結點的溫度不同，電流流過電路，測量得到的毫伏來確定結點的溫度。

　　（ii）電阻溫度檢測器（RTD）——這是一種熱電阻，其制造目的是隨著溫度的變化改變電阻，它們比任何其他溫度檢測設備都貴。

　　（iii）熱敏電阻——它們是另一種電阻，電阻的大變化與溫度的小變化成正比。

　　（二）、紅外傳感器

　　該設備發射或檢測紅外輻射以感知環境中的特定相位。一般來說，熱輻射是由紅外光譜中的所有物體發出的，紅外傳感器檢測到這種人眼看不見的輻射。

　　（三）、紫外線傳感器

　　這些傳感器測量入射紫外線的強度或功率。這種電磁輻射的波長比x射線長，但仍比可見光短。一種被稱為聚晶金剛石的活性材料正被用于可靠的紫外傳感，紫外線傳感器可以發現環境暴露在紫外線輻射下的情況。

　　（四）、觸摸傳感器

　　觸摸傳感器根據觸摸位置充當可變電阻器。觸摸傳感器由以下部件組成：全導電物質，如銅、絕緣間隔材料，如泡沫或塑料、部分導電材料。

　　（五）、接近傳感器

　　接近傳感器檢測幾乎沒有任何接觸點的物體的存在。由于傳感器與被測物體之間沒有接觸，且缺少機械零件，因此這些傳感器的使用壽命長，可靠性高。不同類型的接近傳感器有感應式接近傳感器、電容式接近傳感器、超聲波接近傳感器、光電傳感器、霍爾效應傳感器等。

　　五、先進的傳感器技術

　　傳感器技術在制造領域有著較廣泛的應用。先進技術如下：

　　一、條形碼識別——市場上銷售的產品有一個通用產品代碼（UPC），它是一個12位代碼。其中五個數字代表制造商，另外五個數字代表產品。前六位數字用代碼表示為亮條和暗條。一位表示數字系統的類型，二位表示奇偶性表示讀數的準確性。剩下的六位數字用暗線和暗線表示，與前六位數字的順序相反。條形碼如下圖所示。

　　條形碼閱讀器可以管理不同的條形碼標準，即使不知道標準代碼。條形碼的缺點是，如果條形碼被油脂或污垢遮蓋，條形碼掃描儀將無法讀取。

　　二、轉發器——在汽車部分，在許多情況下使用射頻設備。轉發器隱藏在鑰匙的塑料頭內，任何人都看不見。鑰匙插入點火鎖芯。當你轉動鑰匙時，電腦會向收發器發送一個無線電信號。在應答器對信號做出響應之前，計算機不會讓發動機點火。這些轉發器由無線電信號供電。

　　三、制造部件的電磁識別——這類似于條形碼技術，數據可以在磁條上編碼。使用磁條技術，即使代碼隱藏在油脂或污垢中，也可以讀取數據。

　　四、表面聲波——此過程類似于射頻識別。在這里，部件識別由雷達類型信號觸發，并且與RF系統相比，被遠距離傳輸。

　　五、光學字符識別——這是一種自動識別技術，使用字母數字字符作為信息源。在美國，郵件處理中心使用光學字符識別。它們也用于視覺系統和語音識別系統。