不同类型的传感器|特征，分类，应用

在本教程中，我们将了解传感器，不同类型的传感器，它们的特性以及传感器的一些重要应用。

您可能听说过诸如传感器和传感器之类的术语，经常经常互换，有时会令人困惑。传感器和传感器有不同的观点和定义。根据一组定义，传感器是一种感受输入能量变化并以相同或不同形式的能量产生的输出的元素。

进入传感器，它使用转导原理将测量和转换为可用的输出。基于这些定义，压电晶体是传感器，而具有电极和某种连接到其上的输入/输出机制的压电晶体使其成为传感器。

什么是传感器？

在了解传感器是什么或潜入不同类型的传感器之前，请考虑测量系统的以下设置。在这个简单测量系统的框图中，有三个基本元素：

• 传感器
• 信号调节单元
• 代表设备的数据

传感器

传感器是一种用于检测任何物理量（例如温度，速度，流量，水平，压力等）的变化的设备。输入数量的任何变化都将由传感器检测并反映为输出数量的变化。

传感器的输入和输出量都是物理的，即本质上非电信。

信号调节单元

传感器的非电气输出量使得进一步处理它。因此，信号调节单元用于将传感器的物理输出（或非电源输出）转换为电量。

一些最知名的信号调节单元是：

• 对数字转换器的模拟
• 放大器
• 过滤器
• 整流器
• 调节器

数据表示设备

数据表示设备用于向观察者提供测量的输出。这可以像

• 量表
• 液晶显示屏
• 信号录音机

传感器

在上面的示例中，将应变计作为传感器。应变的任何变化都将反映出其电阻变化。现在，为了将这种阻力变化转换为同等电压，您可以使用简单的惠特石桥电路，该电路充当信号调节单元。

应变量表（传感器）和惠特石桥（信号调节单元）的组合被称为传感器。

一般而言，传感器是通过转导原理将一种能量转换为另一种能量的设备。通常，以一种能量形式的信号通过传感器转换为另一种形式的信号。

从上面的示例中，传感器是将物理量转换为电量的设备。

传感器和执行器

从上面的定义来看，实际上，两个传感器，用信号和执行器响应物理数量的设备，可以将用物理运动（或类似动作）响应信号的设备视为换能器。

例如，麦克风是一个传感器，它将声波转换为电信号，而扬声器是执行器，它将电信号转换为音频信号。

麦克风和扬声器都是换能器，因为麦克风将声音能量转换为电能，而响亮的扬声器将电能转换为声音能量。

换能器的分类

您可以通过几种方式对传感器进行分类，包括但不限于传感器的作用，传感器的结构或其工作现象。

如果将传感器视为简单信号转换器，则将换能器分类为输入传感器或输出传感器。输入传感器测量非电量量并将其转换为电量。

另一方面，输出传感器以相反的方式工作，即它们的输入信号是电气的，并且它们的输出信号是非电信或物理的，例如力，例如力，位移，扭矩，压力等。

根据操作原理，也可以将换能器分为机械，热，电气等。

让我们根据以下三种方式查看换能器的分类：

• 身体效果
• 物理数量
• 能量之源

1.基于身体效应的分类

传感器的第一个分类是基于将物理量转换为电量的物理效应。一个例子是铜元件的电阻（物理量）变化与温度变化成比例。

通常使用以下物理效果：

• 电阻变化
• 电感变化
• 电容的变化
• 大厅效应
• 压电效应

2.基于物理数量的分类

换能器的第二个分类基于转换的物理量，即转换后传感器的结束使用。例如，压力传感器是将压力转换为电信号的传感器。

以下是根据物理量和相应示例分类的换能器的小列表

• 温度传感器 - 热电偶
• 压力传感器 - 布登仪表
• 位移传感器 - LVDT（线性变量差分变压器）
• 水平传感器 - 扭矩管
• 流换能器 - 流量计
• 力传感器 - 测功机
• 加速度传感器 - 加速度计

3.基于能源的分类

换能器还根据能源来分类。在此类别下，通常有两种类型的传感器：

• 主动传感器
• 被动传感器

主动传感器

在活性传感器中，输入的能量在将能量从电源转移到比例输出的过程中用作控制信号。

例如，应变量表是一种活性换能器，其中应变转化为电阻。但是，由于紧张元件的能量很小，因此输出的能量由外部电源提供。

被动传感器

在被动传感器中，输入的能量直接转换为输出。例如，热电偶是一个被动传感器，其中被输入吸收的热能转换为电信号（电压）。

传感器的特征

传感器的性能特性是为特定设计选择最佳合适的换能器的关键。因此，了解换能器的特征以进行适当的选择非常重要。

传感器的性能特征可以进一步分为两种类型：

• 静态特征
• 动态特征

1.静态特征

传感器的静态特征是一组通过静态校准来确定的性能标准，即通过实质上将测量的数量保持为变化非常缓慢的恒定值来描述测量的质量。

以下是传感器的一些重要静态特性的列表。

• 灵敏度
• 线性
• 解析度
• 精度（准确性）
• 跨度和范围
• 临界点
• 漂移
• 稳定
• 响应能力
• 可重复性
• 输入阻抗和输出阻抗

2.动态特征

当测得的数量是时间的函数时，即其相对于时间而变化，传感器的动态特性与其性能有关。

尽管静态特性与换能器的性能有关时的性能，而测得的数量基本上是恒定的，但动态特性与动态输入有关，这意味着它们取决于其自身的参数以及输入信号的性质。

以下是选择传感器时可能会考虑的一些动态特征。

• 动态错误
• 忠诚
• 响应速度
• 带宽

总体而言，换能器的静态和动态特性都决定其性能，并指示它可以有效地接受所需的输入信号并拒绝不需要的输入。

不同类型的传感器

基本上，两种不同类型的传感器是机械传感器和电换能器。机械换能器是对物理量或机械量变化的响应的反应者。如果将物理量转换为电量，则传感器是电换能器。

1.机械传感器

如前所述，机械传感器是一组主要感测元素，它们会响应用机械输出的物理量变化。例如，双金属带是一种机械传感器，它对温度变化有反应，并随着机械位移而响应。机械换能器与电换能器的输出信号是机械的，将机械传感器分化。

输出机械量可以像位移，力（或扭矩），压力和应变一样。对于任何测量量，可以同时具有机械和电换能器。

例如，我们已经看到双金属条，它是一种机械换能器，用于对温度变化反应。相反，电阻温度计也会对温度变化反应，但响应是该元件电阻的变化。因此，它是电气传感器。

下表显示了一小部分用于测量不同数量并用机械信号响应的机械传感器列表。

2.电换能器

如前所述，电换能器是对用电输出响应物理量变化的电气传感器。电换能器进一步分为被动电换能器和活性电换能器。

下表列出了一些电气传感器（被动和活动性）。

传感器的应用

1.电磁

• 天线
• 霍尔效应传感器
• 磁盘读写头
• 磁弹药

2.机电

• 加速度计
• 压力传感器
• 电量计
• lvdt
• 负载电池
• 电位计
• mems
• 线性和旋转电动机
• 气流传感器

3.电化学

• 氢传感器
• 氧气传感器
• pH米

5.电声

• 扬声器（扬声器，耳机）
• 麦克风
• 超声波收发器
• 压电晶体
• 声纳
• 触觉传感器

6.光电

• 引领
• 光电二极管
• 光伏细胞
• 激光二极管
• 光电师（LDR）
• 光晶体管
• 白炽灯和荧光灯

7.热电

• 热敏电阻
• 热电偶
• RTD（电阻温度探测器）

8.放射声

• 无线电发射器和接收器
• G-M管（Geiger-Muller Tube）

结论：

简要介绍了传感器，不同类型的传感器，换能器的特征，不同分类和传感器的应用。