传感器的定子与种类

2016-07-28

传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。国际电工委员会(IEC:InternationalElectrotechnicalCommittee)的定义为:“传感器是测量系统中的一种前置部件,它将输入变量转换成可供测量的信号”。按照Gopel等的说法是:“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”,而“传感器系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字)能力的系统”。传感器是传感系统的一个组成部分,它是被测量信号输入的第一道关口。

传感器把某种形式的能量转换成另一种形式的能量。有两类:有源的和无源的。

有源传感器

有源传感器能将一种能量形式直接转变成另一种,不需要外接的能源或激励源。

无源传感器

无源传感器不能直接转换能量形式,但它能控制从另一输入端输入的能量或激励能,传感器承担将某个对象或过程的特定特性转换成数量的工作。其“对象”可以是固体、液体或气体,而它们的状态可以是静态的,也可以是动态(即过程)的。对象特性被转换量化后可以通过多种方式检测。对象的特性可以是物理性质的,也可以是化学性质的。按照其工作原理,它将对象特性或状态参数转换成可测定的电学量,然后将此电信号分离出来,送入传感器系统加以评测或标示

按传感器的构成原理,分为结构型和物性型两大类。

结构型传感器

结构型传感器则是依靠传感器结构参数的变化而实现信号转换的。例如,电容式传感器依靠极板间距离变化引起电容量变化;电感式传感器依靠衔铁位移引起自感或互感变化等。

物性型传感器

物性型传感器是依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换的。例如利用水银的热胀冷缩现象制成水银温度计来测温;利用石英晶体的压电效应制成压电测力计等。

按传感器的能量转换情况,分为能量控制型和能量转换型。

能量控制型传感器

能量控制型传感器是从外部供给辅助能量使其工作的,并由被测量来控制外部供给能量的变化。例如,电阻应变测量中,应变计接于电桥上,电桥工作能源由外部供给,而由于被测量变化所引起应变计的电阻变化来控制电桥的不平衡程度。如电感式测微仪、电容式测振仪等均属此种类型。

能量控制型的另一种型式是被测对象对激励信号的响应,它反映了被测对象的性质或状态,例如,超声波探伤、用x射线测残余应力、用激光散斑技术测量应变等。

能量转换型传感器

能量转换型传感器是直接由被测对象输入能量使其工作的,例如,热电偶温度计、弹性压力计等。但由千这类传感器是被测对象与传感器之间的能量传输,必然导致被测对象状态的变化,而造成测量误差。



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