传感器是一种能将物理或化学量转换成易于使用的电信号的装置。IEC(国际电工委员会)的定义是:“传感器是测量系统中的前置元件,将输入变量转换成可测量的信号”。根据Gopel等人的说法,“传感器是包括载体和电路连接的敏感元件”,而“传感器系统是具有某种信息处理(模拟或数字)能力的系统”。温度传感器是传感系统的组成部分,是被测信号输入的第一道关口。
根据不同的原则进行区分:
1、根据测量的物理量:如力、压力、位移、温度、角度传感器等。
2、根据传感器的工作原理:如应变传感器、压电传感器、压阻传感器、电感式传感器、电容式传感器、光电换能器等。
3、根据传感器转换能量的方式:
(1)能量转换型:如压电式、热电偶、光电换能器等。能量控制型传感器通过从外部提供辅助能量来操作,并且通过测量来控制外部提供的能量的变化。例如,在电阻应变测量中,应变片接在电桥上,电桥的工作能量由外界提供,电桥的不平衡程度由被测变化引起的应变片的电阻变化来控制。如电感测微计和电容测振仪等。属于这种类型。
另一类能量控制是被测物体对激励信号的响应,反映被测物体的性质或状态,如超声波探伤、X射线残余应力测量、激光散斑技术应变测量等。
(2)能量控制型:如电阻型、电感型、霍尔型等传感器,以及热敏电阻、光敏电阻、湿敏电阻;能量转换传感器通过从被测物体直接输入能量来工作,例如热电偶温度计、弹性压力计等。而成千上万个传感器都是被测对象和传感器之间的能量传递,必然会导致被测对象状态的改变,产生测量误差。
4、根据传感器的工作机理:
(1)结构型:如电感式、电容式传感器;结构传感器依靠传感器结构参数的变化来实现信号转换。比如电容式传感器,依靠极板间距离的变化引起电容变化;电感式传感器依靠电枢位移来引起自感或互感的变化。
(2)物理性质:如压电、光电和各种半导体传感器;物理传感器依靠敏感元件材料物理性质的变化来实现信号转换。比如水银温度计是利用水银热胀冷缩的现象来测量温度的;压电测力仪是利用应时晶体的压电效应制成的。
5、根据传感器输出信号的形式:
(1)模拟:传感器输出是模拟电压;
(2)数字式:传感器的输出是数字式的,如编码器传感器。
6、根据能量转换原理,可分为:
(1)有源传感器:有源传感器将非电量转化为电能,如电动势、电荷传感器;有源传感器可以直接将一种形式的能量转化为另一种形式的能量,无需外部能量或激励源。
(2)无源传感器:无源传感器不能直接转换能量形式,但可以控制从另一个输入端输入的能量或激发能量,传感器承担着将一个物体或过程的特定特性转化为量的任务。它的“对象”可以是固体、液体或气体,它们的状态可以是静态的,也可以是动态的(即过程)。物体特征经过变换和量化后,可以用多种方式检测。物体的特征可以是物理的,也可以是化学的。它根据其工作原理,将物体的特征或状态参数转换成可测量的电量,然后分离出电信号,送入传感器系统进行评估或标记。
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