傳感器及其應(yīng)用綜述

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1、傳感器及其應(yīng)用綜述1.傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)　　人體為從外界獲取信息，必須借助于感覺(jué)器官，但是單靠人們自身的感覺(jué)器官，在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動(dòng)中它們的功能就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。為適應(yīng)這種情況，就需要傳感器。因此可以說(shuō)，傳感器是人類五官的延長(zhǎng)，又稱之為電五官?！　‘?dāng)今世界已進(jìn)入信息時(shí)代，在利用信息的過(guò)程中，首先要解決的就是要獲取準(zhǔn)確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段?！　≡诂F(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，要用各種傳感器來(lái)監(jiān)視和控制生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)參數(shù)，使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)，并使產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量。

2、因此可以說(shuō)，沒(méi)有眾多的優(yōu)良的傳感器，現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ)?！　≡诨A(chǔ)學(xué)科研究中，傳感器更具有突出的地位?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)入了許多新領(lǐng)域：例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙，微觀上要觀察小到cm的粒子世界，縱向上要觀察長(zhǎng)達(dá)數(shù)十萬(wàn)年的天體演化，短到s的瞬間反應(yīng)。此外，還出現(xiàn)了對(duì)深化物質(zhì)認(rèn)識(shí)、開拓新能源、新材料等具有重要作用的各種極端技術(shù)研究，如超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、超強(qiáng)磁場(chǎng)、超弱磁碭等等。顯然，要獲取大量人類感官無(wú)法直接獲取的信息，沒(méi)有相適應(yīng)的傳感器是不可能的。許多基礎(chǔ)科學(xué)研究的障礙，首先就在于對(duì)象信息的獲取存在困

3、難，而一些新機(jī)理和高靈敏度的檢測(cè)傳感器的出現(xiàn)，往往會(huì)導(dǎo)致該領(lǐng)域內(nèi)的突破。一些傳感器的發(fā)展，往往是一些邊緣學(xué)科開發(fā)的先驅(qū)?！　鞲衅髟缫褲B透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測(cè)、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護(hù)等等極其之泛的領(lǐng)域?？梢院敛豢鋸埖卣f(shuō)，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目，都離不開各種各樣的傳感器。　　由此可見，傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步方面的重要作用，是十分明顯的。世界各國(guó)都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。相信不久的將來(lái)，傳感器技術(shù)將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)飛躍，達(dá)到與其重要地位相稱

4、的新水平。2.傳感器的定義與組成、分類及基本特征。　　我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB7665－87）中說(shuō)，傳感器（Transducer/Sensor）的定義是："能夠感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置"。我們的定義是：傳感器是一種以一定的精確度把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的、便于應(yīng)用的某種物理量的測(cè)量裝置?！　∵@一定義包含了以下幾方面的意思：①傳感器是測(cè)量裝置，能完成檢測(cè)任務(wù)；②它的輸出量是某一被測(cè)量，可能是物理量，也可能是化學(xué)量、生物量等；③它的輸出量是某種物理量，這種量要便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理、顯示等等，這種量可以

5、是氣、光、電量，但主要是電量；④輸出輸入有對(duì)應(yīng)關(guān)系，且應(yīng)有一定的精確程度?！　￡P(guān)于傳感器，我國(guó)曾出現(xiàn)過(guò)多種名稱，如發(fā)送器、傳送器、變送器等，它們的內(nèi)涵相同或相似，所以近來(lái)已逐漸趨向統(tǒng)一，大都使用傳感器這一名稱了。從字面上可以作如下解釋：傳感器的功用是一感二傳，即感受被測(cè)信息，并傳送出去。關(guān)于傳感器，我國(guó)曾出現(xiàn)過(guò)多種名稱，如發(fā)送器、傳送器、變送器等，它們的內(nèi)涵相同或相似，所以近來(lái)已逐漸趨向統(tǒng)一，大都使用傳感器這一名稱了。從字面上可以作如下解釋：傳感器的功用是一感二傳，即感受被測(cè)信息，并傳送出去?！　鞲衅饕话阌擅舾性?、轉(zhuǎn)換元件、基本轉(zhuǎn)

6、換電路三部分組成。①敏感元件指能夠靈敏地感受被測(cè)變量并做出響應(yīng)的元件。是傳感器中能直接感受被測(cè)量的部分。它是傳感器的重要組成部分，下一環(huán)節(jié)是轉(zhuǎn)換元件。②轉(zhuǎn)換元件指?jìng)鞲衅髦心軐⒚舾性敵鲛D(zhuǎn)換為適于傳輸和測(cè)量的電信號(hào)部分。能敏銳地感受某種物理、化學(xué)、生物的信息并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦畔⒌奶胤N電子元件。有些傳感器，它的敏感元件與轉(zhuǎn)化元件合并在一起。例如半導(dǎo)體氣體、濕度、溫度和壓力傳感器等。不同的傳感器，它的敏感元件是不同的。例如應(yīng)變式壓力傳感器，它的敏感元件是一個(gè)彈性膜片。③上述電路參數(shù)接入基本轉(zhuǎn)換電路（簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)換電路），便可轉(zhuǎn)換成電量輸出。傳感器

7、只完成被測(cè)參數(shù)至電量的基本轉(zhuǎn)換，然后輸入到測(cè)控電路，進(jìn)行放大、運(yùn)算、處理等進(jìn)一步轉(zhuǎn)換，以獲得被測(cè)值或進(jìn)行過(guò)程控制?！　?shí)際上，有些傳感器很簡(jiǎn)單，有些則較復(fù)雜，大多數(shù)是開環(huán)系統(tǒng)，也有些是帶反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。最簡(jiǎn)單的傳感器由一個(gè)敏感元件（兼轉(zhuǎn)換元件）組成，它感受被測(cè)量時(shí)直接輸出電量，如熱電偶就是這樣。兩種不同的金屬材料，一端聯(lián)接在一起，放在被測(cè)溫度中，另一端為參考，溫度為,則在回路中將產(chǎn)生一個(gè)與溫度、有關(guān)的電動(dòng)勢(shì)，從而進(jìn)行溫度測(cè)量。有些傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成度，壓電式加速度傳感器，其中質(zhì)量塊是敏感元件，壓電片（塊）是轉(zhuǎn)換元件。因轉(zhuǎn)換

8、元件的輸出已是電量，無(wú)需轉(zhuǎn)換電路。有些傳感器，轉(zhuǎn)換元件不只一個(gè)，要經(jīng)過(guò)若干次轉(zhuǎn)換?！　∶舾性c轉(zhuǎn)換元件在結(jié)構(gòu)上常是裝在一起的，而轉(zhuǎn)換電路為了減小外界的影響也希望和它們裝有一起，不過(guò)由于空間的限制或者其它原因，轉(zhuǎn)換電路常