傳感器的定義
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信xin息xi處chu理li技ji術shu取qu得de的de進jin展zhan以yi及ji微wei處chu理li器qi和he計ji算suan機ji技ji術shu的de高gao速su發fa展zhan,都dou需xu要yao在zai傳chuan感gan器qi的de開kai發fa方fang麵mian有you相xiang應ying的de進jin展zhan。微wei處chu理li器qi現xian在zai已yi經jing在zai測ce量liang和he控kong製zhi係xi統tong中zhong得de到dao了le廣guang泛fan的de應ying用yong。隨sui著zhe這zhe些xie係xi統tong能neng力li的de增zeng強qiang,作zuo為wei信xin息xi采cai集ji係xi統tong的de前qian端duan單dan元yuan,傳chuan感gan器qi的de作zuo用yong越yue來lai越yue重zhong要yao。傳chuan感gan器qi已yi成cheng為wei自zi動dong化hua係xi統tong和he機ji器qi人ren技ji術shu中zhong的de關guan鍵jian部bu件jian,作zuo為wei係xi統tong中zhong的de一yi個ge結jie構gou組zu成cheng,其qi重zhong要yao性xing變bian得de越yue來lai越yue明ming顯xian。
最廣義地來說,傳感器是一種能把物理量或化學量轉變成便於利用的電信號的器件。國際電工委員會(iec:international electrotechnical committee)的定義為:“傳感器是測量係統中的一種前置部件,它將輸入變量轉換成可供測量的信號”。按照gopel等的說法是:“傳感器是包括承載體和電路連接的敏感元件”,而“傳感器係統則是組合有某種信息處理(模擬或數字)能力的傳感器”。傳感器是傳感器係統的一個組成部分,它是被測量信號輸入的第一道關口。
二、傳感器的分類
可以用不同的觀點對傳感器進行分類:它們的轉換原理(傳感器工作的基本物理或化學效應);它們的用途;它們的輸出信號類型以及製作它們的材料和工藝等。
※ 根據傳感器工作原理,可分為物理傳感器和化學傳感器二大類:
傳感器工作原理的分類物理傳感器應用的是物理效應,諸如壓電效應,磁致伸縮現象,離化、極化、熱電、光電、磁電等效應。被測信號量的微小變化都將轉換成電信號。
化學傳感器包括那些以化學吸附、電化學反應等現象為因果關係的傳感器,被測信號量的微小變化也將轉換成電信號。
有(you)些(xie)傳(chuan)感(gan)器(qi)既(ji)不(bu)能(neng)劃(hua)分(fen)到(dao)物(wu)理(li)類(lei),也(ye)不(bu)能(neng)劃(hua)分(fen)為(wei)化(hua)學(xue)類(lei)。大(da)多(duo)數(shu)傳(chuan)感(gan)器(qi)是(shi)以(yi)物(wu)理(li)原(yuan)理(li)為(wei)基(ji)礎(chu)運(yun)作(zuo)的(de)。化(hua)學(xue)傳(chuan)感(gan)器(qi)技(ji)術(shu)問(wen)題(ti)較(jiao)多(duo),例(li)如(ru)可(ke)靠(kao)性(xing)問(wen)題(ti),規(gui)模(mo)生(sheng)產(chan)的(de)可(ke)能(neng)性(xing),價(jia)格(ge)問(wen)題(ti)等(deng),解(jie)決(jue)了(le)這(zhe)類(lei)難(nan)題(ti),化(hua)學(xue)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)應(ying)用(yong)將(jiang)會(hui)有(you)巨(ju)大(da)增(zeng)長(chang)。
※ 按照其用途,傳感器可分類為:
力敏傳感器 位置傳感器
液麵傳感器 能耗傳感器
速度傳感器 熱敏傳感器
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 生物傳感器等
加速度傳感器 射線輻射傳感器
※以其輸出信號為標準可將傳感器分為:
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。
※在外界因素的作用下,所有材料都會作出相應的、具ju有you特te征zheng性xing的de反fan應ying。它ta們men中zhong的de那na些xie對dui外wai界jie作zuo用yong最zui敏min感gan的de材cai料liao,即ji那na些xie具ju有you功gong能neng特te性xing的de材cai料liao,被bei用yong來lai製zhi作zuo傳chuan感gan器qi的de敏min感gan元yuan件jian。從cong所suo應ying用yong的de材cai料liao觀guan點dian出chu發fa可ke將jiang傳chuan感gan器qi分fen成cheng下xia列lie幾ji類lei:
(1)按照其所用材料的類別分:金屬 聚合物 陶瓷 混合物
(2)按材料的物理性質分: 導體 絕緣體 半導體 磁性材料
(3)按材料的晶體結構分: 單晶 多晶 非晶材料
與采用新材料緊密相關的傳感器開發工作,可以歸納為下述三個方向:
(1)在已知的材料中探索新的現象、效應和反應,然後使它們能在傳感器技術中得到實際使用。
(2)探索新的材料,應用那些已知的現象、效應和反應來改進傳感器技術。
(3)在研究新型材料的基礎上探索新現象、新效應和反應,並在傳感器技術中加以具體實施。
現(xian)代(dai)傳(chuan)感(gan)器(qi)製(zhi)造(zao)業(ye)的(de)進(jin)展(zhan)取(qu)決(jue)於(yu)用(yong)於(yu)傳(chuan)感(gan)器(qi)技(ji)術(shu)的(de)新(xin)材(cai)料(liao)和(he)敏(min)感(gan)元(yuan)件(jian)的(de)開(kai)發(fa)強(qiang)度(du)。傳(chuan)感(gan)器(qi)開(kai)發(fa)的(de)基(ji)本(ben)趨(qu)勢(shi)是(shi)和(he)半(ban)導(dao)體(ti)以(yi)及(ji)介(jie)質(zhi)材(cai)料(liao)的(de)應(ying)用(yong)密(mi)切(qie)關(guan)聯(lian)的(de)。
※ 按照其製造工藝,可以將傳感器區分為:
集成傳感器薄膜傳感器厚膜傳感器陶瓷傳感器
集成傳感器是用標準的生產矽基半導體集成電路的工藝技術製造的。通常還將用於初步處理被測信號的部分電路也集成在同一芯片上。
薄膜傳感器則是通過沉積在介質襯底(基板)上的,相應敏感材料的薄膜形成的。使用混合工藝時,同樣可將部分電路製造在此基板上。
厚膜傳感器是利用相應材料的漿料,塗覆在陶瓷基片上製成的,基片通常是al2o3製成的,然後進行熱處理,使厚膜成形。
陶瓷傳感器采用標準的陶瓷工藝或其某種變種工藝(溶膠-凝膠等)生產。
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