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傳感器的定子與種類

2016-07-28

傳感器是一種能把物理量或化學量轉變成便于利用的電信號的器件。國際電工委員會(IEC:InternationalElectrotechnicalCommittee)的定義為:“傳感器是測量系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“傳感器系統則是組合有某種信息處理(模擬或數字)能力的系統”。傳感器是傳感系統的一個組成部分,它是被測量信號輸入的第一道關口。

傳感器把某種形式的能量轉換成另一種形式的能量。有兩類:有源的和無源的。

有源傳感器

有源傳感器能將一種能量形式直接轉變成另一種,不需要外接的能源或激勵源。

無源傳感器

無源傳感器不能直接轉換能量形式,但它能控制從另一輸入端輸入的能量或激勵能,傳感器承擔將某個對象或過程的特定特性轉換成數量的工作。其“對象”可以是固體、液體或氣體,而它們的狀態可以是靜態的,也可以是動態(即過程)的。對象特性被轉換量化后可以通過多種方式檢測。對象的特性可以是物理性質的,也可以是化學性質的。按照其工作原理,它將對象特性或狀態參數轉換成可測定的電學量,然后將此電信號分離出來,送入傳感器系統加以評測或標示

按傳感器的構成原理,分為結構型和物性型兩大類。

結構型傳感器

結構型傳感器則是依靠傳感器結構參數的變化而實現信號轉換的。例如,電容式傳感器依靠極板間距離變化引起電容量變化;電感式傳感器依靠銜鐵位移引起自感或互感變化等。

物性型傳感器

物性型傳感器是依靠敏感元件材料本身物理性質的變化來實現信號變換的。例如利用水銀的熱脹冷縮現象制成水銀溫度計來測溫;利用石英晶體的壓電效應制成壓電測力計等。

按傳感器的能量轉換情況,分為能量控制型和能量轉換型。

能量控制型傳感器

能量控制型傳感器是從外部供給輔助能量使其工作的,并由被測量來控制外部供給能量的變化。例如,電阻應變測量中,應變計接于電橋上,電橋工作能源由外部供給,而由于被測量變化所引起應變計的電阻變化來控制電橋的不平衡程度。如電感式測微儀、電容式測振儀等均屬此種類型。

能量控制型的另一種型式是被測對象對激勵信號的響應,它反映了被測對象的性質或狀態,例如,超聲波探傷、用x射線測殘余應力、用激光散斑技術測量應變等。

能量轉換型傳感器

能量轉換型傳感器是直接由被測對象輸入能量使其工作的,例如,熱電偶溫度計、彈性壓力計等。但由千這類傳感器是被測對象與傳感器之間的能量傳輸,必然導致被測對象狀態的變化,而造成測量誤差。



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