摘要：傳感器經(jīng)過了多年的發(fā)展，已經(jīng)衍生出許多型號，其中大家所了解的*有美國WATERWL400傳感器，美國TSI 8455風(fēng)速傳感器、日本新宇宙KD-12B可燃性氣體傳感器等，這些品牌型號的傳感器都有傳感器的強(qiáng)大功能，同時它們又各具特色，以下是我們對傳感器做的特殊定義。

傳感器(英文名稱：transducer/sensor)是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。

定義

*標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87對傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測量件并按照一定的規(guī)律(數(shù)學(xué)函數(shù)法則)轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。

中國物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟認(rèn)為，傳感器的存在和發(fā)展，讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等感官，讓@陳藝博

物體慢慢變得活了起來?！?/span>

“傳感器”在新韋式大詞典中定義為：“從一個系統(tǒng)接受功率，通常以另一種形式將功率送到第二個系統(tǒng)中的器件”。

主要作用

人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息，必須借助于感覺器官。

而單靠人們自身的感覺器官，在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動中它們的功能*遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。為適應(yīng)這種情況，*需要傳感器。因此可以說，傳感器是人類五官的延長，又稱之為電五官。

新技術(shù)革命的到來，開始進(jìn)入信息時代。在利用信息的過程中，首先要解決的*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。

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動化生產(chǎn)過程中，要用各種傳感器來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程中的各個參數(shù)，使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或*佳狀態(tài)，并使產(chǎn)品達(dá)到*好的質(zhì)量。因此可以說，沒有眾多的優(yōu)良的傳感器，現(xiàn)代化生產(chǎn)也*失去了基礎(chǔ)。

在基礎(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fm的粒子，縱向上要觀察長達(dá)數(shù)十萬年的天體演化，短到 s的瞬間反應(yīng)。此外，還出現(xiàn)了對深化物質(zhì)認(rèn)識、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、*磁場、超 弱磁場等等。顯然，要獲取大量人類感官無法直接獲取的信息，沒有相適應(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*在于對象信息的獲取存在困難， 而一些新機(jī)理和高靈敏度的檢測傳感器的出現(xiàn)，往往會導(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)。

傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、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，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)，幾乎每一個現(xiàn)代化項目，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)、推動社會進(jìn)步方面的重要作用，是十分明顯的。各國都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。相信不久的將來，傳感器技術(shù)將會出現(xiàn)一個飛躍，達(dá)到與其重要地位相稱的新水平。

主要功能

常將傳感器的功能與人類5大感覺器官相比擬：

　　光敏傳感器——視覺

　　聲敏傳感器——聽覺

　　氣敏傳感器——嗅覺

　　化學(xué)傳感器——味覺

　　壓敏、溫敏、

　　傳感器

　　流體傳感器——觸覺

敏感元件的分類：

　　物理類，基于力、熱、光、電、磁和聲等物理效應(yīng)。

　　化學(xué)類，基于化學(xué)反應(yīng)的原理。

　　生物類，基于酶、抗體、和激素等分子識別功能。

通常據(jù)其基本感知功能可分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等*類(還有人曾將敏感元件分46類)。

主要特點

傳感器的特點包括：微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化，它不僅促進(jìn)了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造和更新?lián)Q代，而且還可能建立新型工業(yè)，從而成為21世紀(jì)新的經(jīng)濟(jì)增長點。微型化是建立在微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)基礎(chǔ)上的，已成功應(yīng)用在硅器件上做成硅壓力傳感器。

主要分類

按用途分類

　　壓力敏和力敏傳感器、位置傳感器、液位傳感器、能耗傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、射線輻射傳感器、熱敏傳感器。

按原理分類

　　振動傳感器、濕敏傳感器、磁敏傳感器、氣敏傳感器、真空度傳感器、生物傳感器等。

　　按輸出信號為標(biāo)準(zhǔn)分類

　　模擬傳感器：將被測量

　　的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成模擬電信號。

　　數(shù)字傳感器：將被測量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號(包括直接和間接轉(zhuǎn)換)。

　　膺數(shù)字傳感器：將被測量的信號量轉(zhuǎn)換成頻率信號或短周期信號的輸出(包括直接或間接轉(zhuǎn)換)。

　　開關(guān)傳感器：當(dāng)一個被測量的信號達(dá)到某個特定的閾值時，傳感器相應(yīng)地輸出一個設(shè)定的低電平或高電平信號。

按其制造工藝分類

　　集成傳感器是用標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)硅基半導(dǎo)體集成電路的工藝技術(shù)制造的。

　　通常還將用于初步處理被測信號的部分電路也集成在同一芯片上。

　　薄膜傳感器則是通過沉積在介質(zhì)襯底(基板)上的，相應(yīng)敏感材料的薄膜形成的。使用混合工藝時，同樣可將部分電路制造在此基板上。

　　厚膜傳感器是利用相應(yīng)材料的漿料，涂覆在陶瓷基片上制成的，基片通常是Al2O3制成的，然后進(jìn)行熱處理，使厚膜成形。

　　陶瓷傳感器采用標(biāo)準(zhǔn)的陶瓷工藝或其某種變種工藝(溶膠、凝膠等)生產(chǎn)。

　　完成適當(dāng)?shù)念A(yù)備性操作之后，已成形的元件在高溫中進(jìn)行燒結(jié)。厚膜和陶瓷傳感器這二種工藝之間有許多共同特性，在某些方面，可以認(rèn)為厚膜工藝是陶瓷工藝的一種變型。

　　每種工藝技術(shù)都有自己的優(yōu)點和不足。由于研究、開發(fā)和生產(chǎn)所需的資本投入較低，以及傳感器參數(shù)的高穩(wěn)定性等原因，采用陶瓷和厚膜傳感器比較合理。

按測量目分類

　　物理型傳感器是利用被測量物質(zhì)的某些物理性質(zhì)發(fā)生明顯變化的特性制成的。

　　化學(xué)型傳感器是利用能把化學(xué)物質(zhì)的成分、濃度等化學(xué)量轉(zhuǎn)化成電學(xué)量的敏感元件制成的。

　　生物型傳感器是利用各種生物或生物物質(zhì)的特性做成的，用以檢測與識別生物體內(nèi)化學(xué)成分的傳感器。

按其構(gòu)成分類

　　基本型傳感器：是一種*基本的單個變換裝置。

　　組合型傳感器：是由不同單個變換裝置組合而構(gòu)成的傳感器。

　　應(yīng)用型傳感器：是基本型傳感器或組合型傳感器與其他機(jī)構(gòu)組合而構(gòu)成的傳感器。

按作用形式分類

　　按作用形式可分為主動型和被動型傳感器。

　　主動型傳感器又有作用型和反作用型，此種傳感器對被測對象能發(fā)出一定探測信號，能檢測探測信號在被測對象中所產(chǎn)生的 變化，或者由探測信號在被測對象中產(chǎn)生某種效應(yīng)而形成信號。檢測探測信號變化方式的稱為作用型，檢測產(chǎn)生響應(yīng)而形成信號方式的稱為反作用型。雷達(dá)與無線電 頻率范圍探測器是作用型實例，而光聲效應(yīng)分析裝置與激光分析器是反作用型實例。

　　被動型傳感器只是接收被測對象本身產(chǎn)生的信號，如紅外輻射溫度計、紅外攝像裝置等。

主要特性

傳感器靜態(tài)特性

傳感器的靜態(tài)特性是指對靜態(tài)的輸入信號， 感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。因為這時輸入量和輸出量都和時間無關(guān)，所以它們之間的關(guān)系，即傳感器的靜態(tài)特性可用一個不含時間變量的代數(shù)方 程，或以輸入量作橫坐標(biāo)，把與其對應(yīng)的輸出量作縱坐標(biāo)而畫出的特性曲線來描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性、漂移等。

1、線性度：指傳感器輸出量與輸入量之間的實際關(guān)系曲線偏離擬合直線的程度。定義為在全量程范圍內(nèi)實際特性曲線與擬合直線之間的*大偏差值與滿量程輸出值之比。

2、靈敏度：靈敏度是傳感器靜態(tài)特性的一個重要指標(biāo)。其定義為輸出量的增量與引起該增量的相應(yīng)輸入量增量之比。用S表示靈敏度。

3、遲滯：傳感器在輸入量由小到大(正行程)及輸入量由大到小(反行程)變化期間其輸入輸出特性曲線不重合的現(xiàn)象成為遲滯。對于同一大小的輸入信號，傳感器的正反行程輸出信號大小不相等，這個差值稱為遲滯差值。

4、重復(fù)性：重復(fù)性是指傳感器在輸入量按同一方向作全量程連續(xù)多次變化時，所得特性曲線不一致的程度。

5、漂移：傳感器的漂移是指在輸入量不變的情況下，傳感器輸出量隨著時間變化，此現(xiàn)象稱為漂移。產(chǎn)生漂移的原因有兩個方面：一是傳感器自身結(jié)構(gòu)參數(shù);二是周圍環(huán)境(如溫度、濕度等)。

6、分辨力：當(dāng)傳感器的輸入從非零值緩慢增加時，在超過某一增量后輸出發(fā)生可觀測的變化，這個輸入增量稱傳感器的分辨力，即*小輸入增量。

7、閾值：當(dāng)傳感器的輸入從零值開始緩慢增加時，在達(dá)到某一值后輸出發(fā)生可觀測的變化，這個輸入值稱傳感器的閾值電壓。

傳感器動態(tài)特性

所謂動態(tài)特性，是指傳感器在輸入變化時，它的輸出的特性。在實際工作中，傳感器的動態(tài)特性常用它對某些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號的響應(yīng)來表示。這是因為傳感器對標(biāo)準(zhǔn)輸入 信號的響應(yīng)容易用實驗方法求得，并且它對標(biāo)準(zhǔn)輸入信號的響應(yīng)與它對任意輸入信號的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系，往往知道了前者*能推定后者。*常用的標(biāo)準(zhǔn)輸入 信號有階躍信號和正弦信號兩種，所以傳感器的動態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來表示。

傳感器的線性度

通常情況下，傳感器的實際靜態(tài)特性輸出是條曲線而非直線。在實際工作中，為使儀表具有均勻刻度的讀數(shù)，常用一條擬合直線近似地代表實際的特性曲線、線性度(非線性誤差)*是這個近似程度的一個性能指標(biāo)。

擬合直線的選取有多種方法。如將零輸入和滿量程輸出點相連的理論直線作為擬合直線;或?qū)⑴c特性曲線上各點偏差的平方和為*小的理論直線作為擬合直線，此擬合直線稱為*小二乘法擬合直線。

傳感器的靈敏度

靈敏度是指傳感器在穩(wěn)態(tài)工作情況

下輸出量變化△y對輸入量變化△x的比值。

它是輸出一輸入特性曲線的斜率。如果傳感器的輸出和輸入之間顯線性關(guān)系，則靈敏度S是一個常數(shù)。否則，它將隨輸入量的變化而變化。

靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比。例如，某位移傳感器，在位移變化1mm時，輸出電壓變化為200mV，則其靈敏度應(yīng)表示為200mV/mm。

當(dāng)傳感器的輸出、輸入量的量綱相同時，靈敏度可理解為放大倍數(shù)。

提高靈敏度，可得到較高的測量精度。但靈敏度愈高，測量范圍愈窄，穩(wěn)定性也往往愈差。

傳感器的分辨率

分辨率是指傳感器可感受到的被測量的*小變化的能力。也*是說，如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。當(dāng)輸入變化值未超過某一數(shù)值時，傳感器的輸出不會發(fā)生變化，即傳感器對此輸入量的變化是分辨不出來的。只有當(dāng)輸入量的變化超過分辨率時，其輸出才會發(fā)生變化。

通常傳感器在滿量程范圍內(nèi)各點的分辨率并不相同，因此常用滿量程中能使輸出量產(chǎn)生階躍變化的輸入量中的*大變化值作為衡量分辨率的指標(biāo)。上述指標(biāo)若用滿量程的百分比表示，則稱為分辨率。分辨率與傳感器的穩(wěn)定性有負(fù)相相關(guān)性。

常見種類

電阻式傳感器

　　電阻式傳感器是將被測量，如位移、形變、力、加速度、濕度、溫度等這些物理量轉(zhuǎn)換式成電阻值這樣的一種器件。主要有電阻應(yīng)變式、壓阻式、熱電阻、熱敏、氣敏、濕敏等電阻式傳感器件。

稱重傳感器

　　稱重傳感器是一種能夠?qū)⒅亓D(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕牧Α娹D(zhuǎn)換裝置，是電子衡器的一個關(guān)鍵部件。

　　能夠?qū)崿F(xiàn)力→電轉(zhuǎn)換的傳感器有多種，常見的有電阻應(yīng)變式、電磁力式和電容式等。電磁力式主要用于電子天平，電容式用 于部分電子吊秤，而絕大多數(shù)衡器產(chǎn)品所用的還是電阻應(yīng)變式稱重傳感器。電阻應(yīng)變式稱重傳感器結(jié)構(gòu)較簡單，準(zhǔn)確度高，適用面廣，且能夠在相對比較差的環(huán)境下 使用。因此電阻應(yīng)變式稱重傳感器在衡器中得到了廣泛地運用。

電阻應(yīng)變式傳感器

　　傳感器中的電阻應(yīng)變片具有金屬的應(yīng)變效應(yīng)，即在外力作用下產(chǎn)生機(jī)械形變，從而使電阻值隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。電阻應(yīng)變片主要有金屬和半導(dǎo)體兩類，金屬應(yīng)變片有金屬絲式、箔式、薄膜式之分。半導(dǎo)體應(yīng)變片具有靈敏度高(通常是絲式、箔式的幾十倍)、橫向效應(yīng)小等優(yōu)點。

壓阻式傳感器

　　壓阻式傳感器是根據(jù)半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)在半導(dǎo)體材料的基片上經(jīng)擴(kuò)散電阻而制成的器件。其基片可直接作為測量傳感元件，擴(kuò)散電阻在基片內(nèi)接成電橋形式。當(dāng)基片受到外力作用而產(chǎn)生形變時，各電阻值將發(fā)生變化，電橋*會產(chǎn)生相應(yīng)的不平衡輸出。

　　用作壓阻式傳感器的基片(或稱膜片)材料主要為硅片和鍺片，硅片為敏感材料而制成的硅壓阻傳感器越來越受到人們的重視，尤其是以測量壓力和速度的固態(tài)壓阻式傳感器應(yīng)用*為普遍。

熱電阻傳感器

　　熱電阻測溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行溫度測量的。

　　熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用*多的是鉑和銅，此外，已開始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。

　　熱電阻傳感器主要是利用電阻值隨溫度變化而變化這一特性來測量溫度及與溫度有關(guān)的參數(shù)。在溫度檢測精度要求比較高的 場合，這種傳感器比較適用。較為廣泛的熱電阻材料為鉑、銅、鎳等，它們具有電阻溫度系數(shù)大、線性好、性能穩(wěn)定、使用溫度范圍寬、加工容易等特點。用于測量 -200℃～+500℃范圍內(nèi)的溫度。

熱電阻傳感器分類：

　　1、NTC熱電阻傳感器：

　　該類傳感器為負(fù)溫度系數(shù)傳感器，即傳感器阻值隨溫度的升高而減小。

　　2、PTC熱電阻傳感器：

　　該類傳感器為正溫度系數(shù)傳感器，即傳感器阻值隨溫度的升高而增大。

激光傳感器

　　利用激光技術(shù)進(jìn)行測量的傳感器。

　　它由激光器、激光檢測器和測量電路組成。激光傳感器是新型測量儀表，它的優(yōu)點是能實現(xiàn)無接觸遠(yuǎn)距離測量，速度快，精度高，量程大，抗光、電干擾能力強(qiáng)等。

　　激光傳感器工作時，先由激光發(fā)射二極管對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射激光脈沖。經(jīng)目標(biāo)反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到傳感器接收器，被光學(xué)系統(tǒng)接收后成像到雪崩光電二極管上。雪崩光電二極管是一種內(nèi)部具有放大功能的光學(xué)傳感器，因此它能檢測極其微弱的光信號，并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號。

　　利用激光的高方向性、高單色性和高亮度等特點可實現(xiàn)無接觸遠(yuǎn)距離測量。激光傳感器常用于長度(ZLS-Px)、距離(LDM4x)、振動(ZLDS10X)、速度(LDM30x)、方位等物理量的測量，還可用于探傷和大氣污染物的監(jiān)測等。

霍爾傳感器

　　霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場傳感器，

　　廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動化技術(shù)、檢測技術(shù)及信息處理等方面?；魻栃?yīng)是研究半導(dǎo)體材料性能的基本方法。通過霍爾效應(yīng)實驗測定的霍爾系數(shù)，能夠判斷半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數(shù)。

　　霍爾傳感器分為線性型霍爾傳感器和開關(guān)型霍爾傳感器兩種。

　　1、線性型霍爾傳感器由霍爾元件、線性放大器和射極跟隨器組成，它輸出模擬量。

　　2、開關(guān)型霍爾傳感器由穩(wěn)壓器、霍爾元件、差分放大器，斯密特觸發(fā)器和輸出級組成，它輸出數(shù)字量。

　　霍爾電壓隨磁場強(qiáng)度的變化而變化，磁場越強(qiáng)，電壓越高，磁場越弱，電壓越低。霍爾電壓值很小，通常只有幾個毫伏，但經(jīng)集成電路中的放大器放大，*能使該電壓放大到足以輸出較強(qiáng)的信號。若使霍爾集 成電路起傳感作用，需要用機(jī)械的方法來改變磁場強(qiáng)度。下圖所示的方法是用一個轉(zhuǎn)動的葉輪作為控制磁通量的開關(guān)，當(dāng)葉輪葉片處于磁鐵和霍爾集成電路之間的氣 隙中時，磁場偏離集成片，霍爾電壓消失。這樣，霍爾集成電路的輸出電壓的變化，*能表示出葉輪驅(qū)動軸的某一位置，利用這一工作原理，可將霍爾集成電路片用 作用點火正時傳感器?；魻栃?yīng)傳感器屬于被動型傳感器，它要有外加電源才能工作，這一特點使它能檢測轉(zhuǎn)速低的運轉(zhuǎn)情況。

溫度傳感器

　　1、室溫管溫傳感器：室溫傳感器用于測量室內(nèi)和室外的環(huán)境溫度，管溫傳感器用于測量蒸發(fā)器和冷凝器的管壁溫度。室溫傳感器和管溫傳感器的形狀不同，但溫度特性基本一致。按溫度特性劃分，美的使用的室溫管溫傳感器有二種類型：1.常數(shù)B值為 4100K±3%，基準(zhǔn)電阻為25℃對應(yīng)電阻10KΩ±3%。在0℃和55℃對應(yīng)電阻公差約為±7%;而0℃以下及55℃以上，對于不同的供應(yīng)商，電阻公 差會有一定的差別。溫度越高，阻值越小;溫度越低，阻值越大。離25℃越遠(yuǎn)，對應(yīng)電阻公差范圍越大。

　　2、排氣溫度傳感器：排氣溫度傳感器用于測量壓縮機(jī)頂部的排氣溫度，常數(shù)B值為3950K±3%,基準(zhǔn)電阻為90℃對應(yīng)電阻5KΩ±3%。

　　3、模塊溫度傳感器：模塊溫度傳感器用于測量變頻模塊(IGBT或IPM)的溫度，用的感溫頭的型號是602F- 3500F，基準(zhǔn)電阻為25℃對應(yīng)電阻6KΩ±1%。幾個典型溫度的對應(yīng)阻值分別 是：-10℃→(25.897─28.623)KΩ;0℃→(16.3248─17.7164)KΩ;50℃→(2.3262─2.5153)KΩ;90℃→(0.6671─0.7565)KΩ。

　　溫度傳感器的種類很多，經(jīng)常使用的有熱電阻：PT100、PT1000、Cu50、Cu100;熱電偶：B、E、J、K、S等。溫度傳感器不但種類繁多，而且組合形式多樣，應(yīng)根據(jù)不同的場所選用合適的產(chǎn)品。

　　測溫原理：根據(jù)電阻阻值、熱電偶的電勢隨溫度不同發(fā)生有規(guī)律的變化的原理，我們可以得到所需要測量的溫度值。

無線溫度傳感器

　　無線溫度傳感器將控制對象的溫度參數(shù)變成電信號,并對接收終端發(fā)送無線信號，對系統(tǒng)實行檢測、調(diào)節(jié)和控制?？芍苯影惭b在一般工業(yè)熱電阻、熱電偶的接線盒內(nèi)，與現(xiàn)場傳感元件 構(gòu)成一體化結(jié)構(gòu)。通常和無線中繼、接收終端、通信串口、電子計算機(jī)等配套使用，這樣不僅節(jié)省了補(bǔ)償導(dǎo)線和電纜，而且減少了信號傳遞失真和干擾，從而獲的了 高精度的測量結(jié)果。

　　無線溫度傳感器廣泛應(yīng)用于化工、冶金、石油、電力、水處理、制藥、食品等自動化行業(yè)。例如：高壓電纜上的溫度采集;水下等惡劣環(huán)境的溫度采集;運動物體上的溫度采集;不易連線通過的空間傳輸傳感器數(shù)據(jù);單純?yōu)榻档筒季€成本選用的數(shù)據(jù)采集方案;沒有交流電源的工作場合的數(shù)據(jù)測量;便攜式非固定場所數(shù)據(jù)測量。

智能傳感器

　　智能傳感器的功能是通過模擬人的感官和大腦的協(xié)調(diào)動作，結(jié)合長期以來測試技術(shù)的研究和實際經(jīng)驗而提出來的。是一個相對獨立的智能單元，它的出現(xiàn)對原來硬件性能苛刻要求有所減輕，而靠軟件幫助可以使傳感器的性能大幅度提高。

　　1、信息存儲和傳輸——隨著全智能集散控制系統(tǒng)(SmartDistributedSystem)的飛速發(fā)展，對智 能單元要求具備通信功能，用通信網(wǎng)絡(luò)以數(shù)字形式進(jìn)行雙向通信，這也是智能傳感器關(guān)鍵標(biāo)志之一。智能傳感器通過測試數(shù)據(jù)傳輸或接收指令來實現(xiàn)各項功能。如增 益的設(shè)置、補(bǔ)償參數(shù)的設(shè)置、內(nèi)檢參數(shù)設(shè)置、測試數(shù)據(jù)輸出等。

　　2、自補(bǔ)償和計算功能——多年來從事傳感器研制的工程技術(shù)人員一直為傳感器的溫度漂移和輸出非線性作大量的補(bǔ)償工 作，但都沒有從根本上解決問題。而智能傳感器的自補(bǔ)償和計算功能為傳感器的溫度漂移和非線性補(bǔ)償開辟了新的道路。這樣，放寬傳感器加工精密度要求，只要能 保證傳感器的重復(fù)性好，利用微處理器對測試的信號通過軟件計算，采用多次擬合和差值計算方法對漂移和非線性進(jìn)行補(bǔ)償，從而能獲得較*的測量結(jié)果壓力傳感 器。

　　3、自檢、自校、自診斷功能——普通傳感器需要定期檢驗和標(biāo)定，以保證它在正常使用時足夠的準(zhǔn)確度，這些工作一般要 求將傳感器從使用現(xiàn)場拆卸送到實驗室或檢驗部門進(jìn)行。對于在線測量傳感器出現(xiàn)異常則不能及時診斷。采用智能傳感器情況則大有改觀，首先自診斷功能在電源接 通時進(jìn)行自檢，診斷測試以確定組件有無故障。其次根據(jù)使用時間可以在線進(jìn)行校正，微處理器利用存在EPROM內(nèi)的計量特性數(shù)據(jù)進(jìn)行對比校對。

　　4、復(fù)合敏感功能——觀察周圍的自然現(xiàn)象，常見的信號有聲、光、電、熱、力、化學(xué)等。敏感元件測量一般通過兩種方式：直接和間接的測量。而智能傳感器具有復(fù)合功能，能夠同時測量多種物理量和化學(xué)量，給出能夠較全面反映物質(zhì)運動規(guī)律的信息。

光敏傳感器

　　光敏傳感器是*常見的傳感器之一，它的種類繁多，主要有：光電管、光電倍增管、光敏電阻、光敏三極管、太陽能電池、紅外線傳感器、紫外線傳感器、光纖式光電傳感器、色 彩傳感器、CCD和CMOS圖像傳感器等。它的敏感波長在可見光波長附近，包括紅外線波長和紫外線波長。光傳感器不只局限于對光的探測，它還可以作為探測元件組成其他傳感器，對許多非電量進(jìn)行檢測，只要將這些非電量轉(zhuǎn)換為光信號的變化即可。光傳感器是目前產(chǎn)量*多、應(yīng)用*廣的傳感器之一，它在自動控制和非電量電測技術(shù)引中占有非常重要的地位。*簡單的光敏傳感器[2]是光敏電阻，當(dāng)光子沖擊接合處*會產(chǎn)生電流。

生物傳感器

生物傳感器的概念

　　生物傳感器是用生物活性材料(酶、蛋白質(zhì)、DNA、抗體、抗原、生物膜等)

　　傳感器

　　與物理化學(xué)換能器有機(jī)結(jié)合的一門交叉學(xué)科，是發(fā)展生物技術(shù)必不可少的一種先進(jìn)的檢測方法與監(jiān)控方法，也是物質(zhì)分子水平的快速、微量分析方法。各種生物傳感器有以下共同 的結(jié)構(gòu)：包括一種或數(shù)種相關(guān)生物活性材料(生物膜)及能把生物活性表達(dá)的信號轉(zhuǎn)換為電信號的物理或化學(xué)換能器(傳感器)，二者組合在一起，用現(xiàn)代微電子和自動化儀表技術(shù)進(jìn)行生物信號的再加工，構(gòu)成各種可以使用的生物傳感器分析裝置、儀器和系統(tǒng)。

生物傳感器的原理

　　待測物質(zhì)經(jīng)擴(kuò)散作用進(jìn)入生物活性材料，經(jīng)分子識別，發(fā)生生物學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生的信息繼而被相應(yīng)的物理或化學(xué)換能器轉(zhuǎn)變成可定量和可處理的電信號，再經(jīng)二次儀表放大并輸出，便可知道待測物濃度。

生物傳感器的分類

　　按照其感受器中所采用的生命物質(zhì)分類，可分為：微生物傳感器、免疫傳感器、組織傳感器、細(xì)胞傳感器、酶傳感器、DNA傳感器等等。

　　按照傳感器器件檢測的原理分類，可分為：熱敏生物傳感器、場效應(yīng)管生物傳感器、壓電生物傳感器、光學(xué)生物傳感器、聲波道生物傳感器、酶電極生物傳感器、介體生物傳感器等。

　　按照生物敏感物質(zhì)相互作用的類型分類，可分為親和型和代謝型兩種。

視覺傳感器

工作原理：

　　視覺傳感器是指：具有從一整幅圖像捕獲光線的數(shù)發(fā)千計像素的能力，

　　圖像的清晰和細(xì)膩程度常用分辨率來衡量，以像素數(shù)量表示。

　　視覺傳感器具有從一整幅圖像捕獲光線的數(shù)以千計的像素。圖像的清晰和細(xì)膩程度通常用分辨率來衡量，以像素數(shù)量表示。

　　在捕獲圖像之后，視覺傳感器將其與內(nèi)存中存儲的基準(zhǔn)圖像進(jìn)行比較，以做出分析。例如，若視覺傳感器被設(shè)定為辨別正確 地插有八顆螺栓的機(jī)器部件，則傳感器知道應(yīng)該拒收只有七顆螺栓的部件，或者螺栓未對準(zhǔn)的部件。此外，無論該機(jī)器部件位于視場中的哪個位置，無論該部件是否 在360度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，視覺傳感器都能做出判斷。

應(yīng)用領(lǐng)域：

　　視覺傳感器的低成本和易用性已吸引機(jī)器設(shè)計師和工藝工程師將其集成入各類曾經(jīng)依賴人工、多個光電傳感器，或根本不檢驗的應(yīng)用。視覺傳感器的工業(yè)應(yīng)用包括檢驗、計量、測量、定向、瑕疵檢測和分撿。以下只是一些應(yīng)用范例：

　　在汽車組裝廠，檢驗由機(jī)器人涂抹到車門邊框的膠珠是否連續(xù)，是否有正確的寬度;

　　在瓶裝廠，校驗瓶蓋是否正確密封、裝灌液位是否正確，以及在封蓋之前沒有異物掉入瓶中;

　　在包裝生產(chǎn)線，確保在正確的位置粘貼正確的包裝標(biāo)簽;

　　在藥品包裝生產(chǎn)線，檢驗阿斯匹林藥片的泡罩式包裝中是否有破損或缺失的藥片;

　　在金屬沖壓公司，以每分鐘逾150片的速度檢驗沖壓部件，比人工檢驗快13倍以上。

　　位移傳感器

　　位移傳感器又稱為線性傳感器，

　　傳感器

　　把位移轉(zhuǎn)換為電量的傳感器。位移傳感器是一種屬于金屬感應(yīng)的線性器件，傳感器的作用是把各種被測物理量轉(zhuǎn)換為電量它分為電感式位移傳感器，電容式位移傳感器，光電式位移傳感器，超聲波式位移傳感器，霍爾式位移傳感器。

　　在這種轉(zhuǎn)換過程中有許多物理量(例如壓力、流量、加速度等)常常需要先變換為位移，然后再將位移變換成電量。因此位 移傳感器是一類重要的基本傳感器。在生產(chǎn)過程中，位移的測量一般分為測量實物尺寸和機(jī)械位移兩種。機(jī)械位移包括線位移和角位移。按被測變量變換的形式不 同，位移傳感器可分為模擬式和數(shù)字式兩種。模擬式又可分為物性型(如自發(fā)電式)和結(jié)構(gòu)型兩種。常用位移傳感器以模擬式結(jié)構(gòu)型居多，包括電位器式位移傳感器、 電感式位移傳感器、自整角機(jī)、電容式位移傳感器、電渦流式位移傳感器、霍爾式位移傳感器等。數(shù)字式位移傳感器的一個重要優(yōu)點是便于將信號直接送入計算機(jī)系統(tǒng)。這種傳感器發(fā)展迅速，應(yīng)用日益廣泛。

壓力傳感器

　　壓力傳感器引是工業(yè)實踐中*為常用的一種傳感器，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、*、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等眾多行業(yè)。

超聲波測距離傳感器

　　超 聲波測距離傳感器采用超聲波回波測距原理，運用*的時差測量技術(shù)，檢測傳感器與目標(biāo)物之間的距離，采用小角度，小盲區(qū)超聲波傳感器，具有測量準(zhǔn)確，無接 觸，防水，防腐蝕，低成本等優(yōu)點，可應(yīng)于液位，物位檢測，特有的液位，料位檢測方式，可保證在液面有泡沫或大的晃動，不易檢測到回波的情況下有穩(wěn)定的輸 出，應(yīng)用行業(yè)：液位，物位，料位檢測，工業(yè)過程控制等。

一體化溫度傳感器

　　一體化溫度傳感器一般由測溫探頭(熱電偶或熱電阻傳感器)和兩線制固體電子單元組成。采用固體模塊形式將測溫探頭直接安裝在接線盒內(nèi)，從而形成一體化的傳感器。一體化溫度傳感器一般分為熱電阻和熱電偶型兩種類型。

　　熱電阻溫度傳感器是由基準(zhǔn)單元、R/V轉(zhuǎn)換單元、線性電路、反接保護(hù)、限流保護(hù)、V/I轉(zhuǎn)換單元等組成。測溫?zé)犭娮栊盘栟D(zhuǎn)換放大后，再由線性電路對溫度與電阻的非線性關(guān)系進(jìn)行補(bǔ)償，經(jīng)V/I轉(zhuǎn)換電路后輸出一個與被測溫度成線性關(guān)系的4～20mA的恒流信號。

　　熱電偶溫度傳感器一般由基準(zhǔn)源、冷端補(bǔ)償、放大單元、線性化處理、V/I轉(zhuǎn)換、斷偶處理、反接保護(hù)、限流保護(hù)等電路 單元組成。它是將熱電偶產(chǎn)生的熱電勢經(jīng)冷端補(bǔ)償放大后，再帽由線性電路消除熱電勢與溫度的非線性誤差，*后放大轉(zhuǎn)換為4～20mA電流輸出信號。為防止熱 電偶測量中由于電偶斷絲而使控溫失效造成事故，傳感器中還設(shè)有斷電保護(hù)電路。當(dāng)熱電偶斷絲或接解不良時，傳感器會輸出*大值(28mA)以使儀表切斷電 源。一體化溫度傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)省引線、輸出信號大、抗干擾能力強(qiáng)、線性好、顯示儀表簡單、固體模塊抗震防潮、有反接保護(hù)和限流保護(hù)、工作可靠等優(yōu) 點。一體化溫度傳感器的輸出為統(tǒng)一的 4～20mA信號;可與微機(jī)系統(tǒng)或其它常規(guī)儀表匹配使用。也可用戶要求做成防爆型或防火型測量儀表。

液位傳感器

1、浮球式液位傳感器

　　浮球式液位傳感器由磁性浮球、測量導(dǎo)管、信號單元、電子單元、接線盒及安裝件組成。

　　一般磁性浮球的比重小于0.5，可漂于液面之上并沿測量導(dǎo)管上下移動。導(dǎo)管內(nèi)裝有測量元件，它可以在外磁作用下將被 測液位信號轉(zhuǎn)換成正比于液位變化的電阻信號，并將電子單元轉(zhuǎn)換成4～20mA或其它標(biāo)準(zhǔn)信號輸出。該傳感器為模塊電路，具有耐酸、防潮、防震、防腐蝕等優(yōu) 點，電路內(nèi)部含有恒流反饋電路和內(nèi)保護(hù)電路，可使輸出*大電流不超過28mA，因而能夠可靠地保護(hù)電源并使二次儀表不被損壞。

2、浮簡式液位傳感器

　　浮筒式液位傳感器是將磁性浮球改為浮筒，它是根據(jù)阿基米德浮力原理設(shè)計的。浮筒式液位傳感器是利用微小的金屬膜應(yīng)變傳感技術(shù)來測量液體的液位、界位或密度的。它在工作時可以通過現(xiàn)場按鍵來進(jìn)行常規(guī)的設(shè)定操作。

3、靜壓或液位傳感器

　　該傳感器利用液體靜壓力的測量原理工作。它一般選用硅壓力測壓傳感器將測量到的壓力轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)放大電路放大和補(bǔ)償電路補(bǔ)償，*后以4～20mA或0～10mA電流方式輸出。

真空度傳感器

　　真空度傳感器，采用先進(jìn)的硅微機(jī)械加工技術(shù)生產(chǎn)，以集成硅壓阻力敏元件作為傳感器的核心元件制成的*壓力變送器，由于采用硅-硅直接鍵合或硅-派勒克斯玻 璃靜電鍵合形成的真空參考壓力腔，及一系列無應(yīng)力封裝技術(shù)及精密溫度補(bǔ)償技術(shù)，因而具有穩(wěn)定性優(yōu)良、精度高的突出優(yōu)點，適用于各種情況下*壓力的測量與 控制。

特點及用途

　　采用低量程芯片真空絕壓封裝，產(chǎn)品具有高的過載能力。芯片采用真空充注硅油隔離，不銹鋼薄膜過渡傳遞壓力，具有優(yōu)良的介質(zhì)兼容性，適用于對316L不銹鋼不腐蝕的絕大多數(shù)氣液體介質(zhì)真空壓力的測量。真空度傳染其應(yīng)用于各種工業(yè)環(huán)境的低真空測量與控制[3]。

電容式物位傳感器

　　電容式物位傳感器適用于工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)過程中進(jìn)行測量和控制生產(chǎn)過程，主要用作類導(dǎo)電與非導(dǎo)電介質(zhì)的液體液位或粉粒狀固體料位的遠(yuǎn)距離連續(xù)測量和指示。

　　電容式液位傳感器由電容式傳感器與電子模塊電路組成，它以兩線制4～20mA恒定電流輸出為基型，經(jīng)過轉(zhuǎn)換，可以用 三線或四線方式輸出，輸出信號形成為 1～5V、0～5V、0～10mA等標(biāo)準(zhǔn)信號。電容傳感器由絕緣電極和裝有測量介質(zhì)的圓柱形金屬容器組成。當(dāng)料位上升時，因非導(dǎo)電物料的介電常數(shù)明顯小于 空氣的介電常數(shù)，所以電容量隨著物料高度的變化而變化。傳感器的模塊電路由基準(zhǔn)源、脈寬調(diào)制、轉(zhuǎn)換、恒流放大、反饋和限流等單元組成。采用脈寬調(diào)特原理進(jìn) 行測量的優(yōu)點是頻率較低，對周圍元射頻干擾、穩(wěn)定性好、線性好、無明顯溫度漂移等。

銻電極酸度傳感器

　　銻電極酸度傳感器是集 PH檢測、自動清洗、電信號轉(zhuǎn)換為一體的工業(yè)在線分析儀表，它是由銻電極與參考電極組成的PH值測量系統(tǒng)。在被測酸性溶液中，由于銻電極表面會生成三氧化 二銻氧化層，這樣在金屬銻面與三氧化二銻之間會形成電位差。該電位差的大小取決于三所氧化二銻的濃度，該濃度與被測酸性溶液中氫離子的適度相對應(yīng)。如果把 銻、三氧化二銻和水溶液的適度都當(dāng)作1，其電極電位*可用能斯特公式計算出來。

　　銻電極酸度傳感器中的固體模塊電路由兩大部分組成。為了現(xiàn)場作用的安全起見，電源部分采用交流24V為二次儀表供 電。這一電源除為清洗電機(jī)提供驅(qū)動電源外，還應(yīng)通過電流轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的直流電壓，以供變送電路使用。第二部分是測量傳感器電路，它把來自傳感器的基 準(zhǔn)信號和PH酸度信號經(jīng)放大后送給斜率調(diào)整和定位調(diào)整電路，以使信號內(nèi)阻降低并可調(diào)節(jié)。將放大后的PH信號與溫度被償信號進(jìn)行迭加后再差進(jìn)轉(zhuǎn)換電路，*后 輸出與PH值相對應(yīng)的4～20mA恒流電流信號給二次儀表以完成顯示并控制PH值。

酸、堿、鹽濃度傳感器

　　酸、堿、鹽濃度傳感器通過測量溶液電導(dǎo)值來確定濃度。它可以在線連續(xù)檢測工業(yè)過程中酸、堿、鹽在水溶液中的濃度含量。這種傳感器主要應(yīng)用于鍋爐給水處理、化工溶液的配制以及環(huán)保等工業(yè)生產(chǎn)過程。

　　酸、堿、鹽濃度傳感器的工作原理是：在一定的范圍內(nèi)，酸堿溶液的濃度與其電導(dǎo)率的大小成比例。因而，只要測出溶液電 導(dǎo)率的大小變可得知酸堿濃度的高低。當(dāng)被測溶液流入專用電導(dǎo)池時，如果忽略電極極化和分布電容，則可以等效為一個純電阻。在有恒壓交變電流流過時，其輸出 電流與電導(dǎo)率成線性關(guān)系，而電導(dǎo)率又與溶液中酸、堿濃度成比例關(guān)系。因此只要測出溶液電流，便可算出酸、堿、鹽的濃度。

　　酸、堿、鹽濃度傳感器主要由電導(dǎo)池、電子模塊、顯示表頭和殼體組成。電子模塊電路則由激勵電源、電導(dǎo)池、電導(dǎo)放大器、相敏整流器、解調(diào)器、溫度補(bǔ)償、過載保護(hù)和電流轉(zhuǎn)換等單元組成。

電導(dǎo)傳感器

　　它是通過測量溶液的電導(dǎo)值來間接測量離子濃度的流程儀表(一體化傳感器)，可在線連續(xù)檢測工業(yè)過程中水溶液的電導(dǎo)率。

　　由于電解質(zhì)溶液與金屬導(dǎo)體一樣的電的良導(dǎo)體，因此電流流過電解質(zhì)溶液時必有電阻作用，且符合歐姆定律。但液體的電阻 溫度特性與金屬導(dǎo)體相反，具有負(fù)向溫度特性。為區(qū)別于金屬導(dǎo)體，電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力用電導(dǎo)(電阻的倒數(shù))或電導(dǎo)率(電阻率的倒數(shù))來表示。當(dāng)兩個互相絕 緣的電極組成電導(dǎo)池時，若在其中間放置待測溶液，并通以恒壓交變電流，*形成了電流回路。如果將電壓大小和電極尺寸固定，則回路電流與電導(dǎo)率*存在一定的 函數(shù)關(guān)系。這樣，測了待測溶液中流過的電流，*能測出待測溶液的電導(dǎo)率。電導(dǎo)傳感器的結(jié)構(gòu)和電路與酸、堿、鹽濃度傳感器相同。

選型原則

根據(jù)測量對象與測量環(huán)境確定類型

　　要進(jìn)行—個具體的測量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因為，即使是測量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供 選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測量的特點和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題：量程的大小;被測位置對傳感器體積的要求;測量方式 為接觸式還是非接觸式;信號的引出方法，有線或是非接觸測量;傳感器的來源，國產(chǎn)還是進(jìn)口，價格能否承受，還是自行研制。

　　在考慮上述問題之后*能確定選用何種類型的傳感器，然后再考慮傳感器的具體性能指標(biāo)。

靈敏度的選擇

　　通常，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好。因為只有靈敏度高時，與被測量變化對應(yīng)的輸出信號的值才比較大，有利于信號處理。但要注意的是， 傳感器的靈敏度高，與被測量無關(guān)的外界噪聲也容易混入，也會被放大系統(tǒng)放大，影響測量精度。因此，要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比，盡量減少從外界引入 的干擾信號。

　　傳感器的靈敏度是有方向性的。當(dāng)被測量是單向量，而且對其方向性要求較高，則應(yīng)選擇其它方向靈敏度小的傳感器;如果被測量是多維向量，則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。

頻率響應(yīng)特性

　　傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真。實際上傳感器的響應(yīng)總有—定延遲，希望延遲時間越短越好。

　　傳感器的頻率響應(yīng)越高，可測的信號頻率范圍*越寬。

　　在動態(tài)測量中，應(yīng)根據(jù)信號的特點(穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機(jī)等)響應(yīng)特性，以免產(chǎn)生過大的誤差。

線性范圍

　　傳感器的線形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。以理論上講，在此范圍內(nèi)，靈敏度保持定值。傳感器的線性范圍越寬，則其量程越大，并且能保證一定的測量精度。在選擇傳感器時，當(dāng)傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。

　　但實際上，任何傳感器都不能保證*的線性，其線性度也是相對的。當(dāng)所要求測量精度比較低時，在一定的范圍內(nèi)，可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的，這會給測量帶來極大的方便。

穩(wěn)定性

　　傳感器使用一段時間后，其性能保持不變的能力稱為穩(wěn)定性。影響傳感器長期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外，主要是傳感器的使用環(huán)境。因此，要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。

　　在選擇傳感器之前，應(yīng)對其使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器，或采取適當(dāng)?shù)拇胧?，減小環(huán)境的影響。

　　傳感器的穩(wěn)定性有定量指標(biāo)，在超過使用期后，在使用前應(yīng)重新進(jìn)行標(biāo)定，以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。

　　在某些要求傳感器能長期使用而又不能輕易更換或標(biāo)定的場合，所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴(yán)格，要能夠經(jīng)受住長時間的考驗。

精度

　　精度是傳感器的一個重要的性能指標(biāo)，它是關(guān)系到整個測量系統(tǒng)測量精度的一個重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高，其價格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個測量 系統(tǒng)的精度要求*可以，不必選得過高。這樣*可以在滿足同一測量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡單的傳感器阿特拉斯空壓機(jī)配件。

　　如果測量目的是定性分析的，選用重復(fù)精度高的傳感器即可，不宜選用*量值精度高的;如果是為了定量分析，必須獲得*的測量值，*需選用精度等級能滿足要求的傳感器。

　　對某些特殊使用場合，無法選到合適的傳感器，則需自行設(shè)計制造傳感器。自制傳感器的性能應(yīng)滿足使用要求。

常用術(shù)語

　　1、傳感器

　　能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。通常有敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。

　　1)敏感元件是指傳感器中能直接(或響應(yīng))被測量的部分。

　　2)轉(zhuǎn)換元件指傳感器中能較敏感元件感受(或響應(yīng))的被測量轉(zhuǎn)換成是與傳輸和(或)測量的電信號部分。

　　3)當(dāng)輸出為規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號時，則稱為變送器。

　　2、測量范圍

　　在允許誤差限內(nèi)被測量值的范圍。

　　3、量程

　　測量范圍上限值和下限值的代數(shù)差。

　　4、*度

　　被測量的測量結(jié)果與真值間的一致程度。

　　5、重復(fù)性

　　在所有下述條件下，對同一被測的量進(jìn)行多次連續(xù)測量所得結(jié)果之間的符合程度：

　　相同測量方法

　　相同觀測者

　　相同測量儀器

　　相同地點

　　相同使用條件

　　在短時期內(nèi)的重復(fù)。

　　6、分辨力

　　傳感器在規(guī)定測量范圍內(nèi)可能檢測出的被測量的*小變化量。

　　7、閾值

　　能使傳感器輸出端產(chǎn)生可測變化量的被測量的*小變化量。

　　8、零位

　　使輸出的*為*小的狀態(tài)，例如平衡狀態(tài)。

　　9、激勵

　　為使傳感器正常工作而施加的外部能量(電壓或電流)。

　　10、*大激勵

　　在市內(nèi)條件下，能夠施加到傳感器上的激勵電壓或電流的*大值。

　　11、輸入阻抗

　　在輸出端短路時，傳感器輸入端測得的阻抗。

　　12、輸出

　　有傳感器產(chǎn)生的與外加被測量成函數(shù)關(guān)系的電量。

　　13、輸出阻抗

　　在輸入端短路時，傳感器輸出端測得的阻抗。

　　14、零點輸出

　　在室內(nèi)條件下，所加被測量為零時傳感器的輸出。

　　15、滯后

　　在規(guī)定的范圍內(nèi)，當(dāng)被測量值增加和減少時，輸出中出現(xiàn)的*大差值。

　　16、遲后

　　輸出信號變化相對于輸入信號變化的時間延遲。

　　17、漂移

　　在一定的時間間隔內(nèi)，傳感器輸出中有與被測量無關(guān)的不需要的變化量。

　　18、零點漂移

　　在規(guī)定的時間間隔及室內(nèi)條件下零點輸出時的變化。

　　19、靈敏度

　　傳感器輸出量的增量與相應(yīng)的輸入量增量之比。

　　20、靈敏度漂移

　　由于靈敏度的變化而引起的校準(zhǔn)曲線斜率的變化。

　　21、熱靈敏度漂移

　　由于靈敏度的變化而引起的靈敏度漂移。

　　22、熱零點漂移

　　由于周圍溫度變化而引起的零點漂移。

　　23、線性度

　　校準(zhǔn)曲線與某一規(guī)定直線一致的程度。

　　24、非線性度

　　校準(zhǔn)曲線與某一規(guī)定直線偏離的程度。

　　25、長期穩(wěn)定性

　　傳感器在規(guī)定的時間內(nèi)仍能保持不超過允許誤差的能力。

　　26、固有頻率

　　在無阻力時，傳感器的自由(不加外力)振蕩頻率。

　　27、響應(yīng)

　　輸出時被測量變化的特性。

　　28、補(bǔ)償溫度范圍

　　使傳感器保持量程和規(guī)定極限內(nèi)的零平衡所補(bǔ)償?shù)臏囟确秶?/span>

　　29、蠕變

　　當(dāng)被測量機(jī)器多有環(huán)境條件保持恒定時，在規(guī)定時間內(nèi)輸出量的變化。

　　30、絕緣電阻

　　如無其他規(guī)定，指在室溫條件下施加規(guī)定的直流電壓時，從傳感器規(guī)定絕緣部分之間測得的電阻值。

環(huán)境影響

　　環(huán)境給傳感器造成的影響主要有以下幾個方面：

　　(1)高溫環(huán)境對傳感器造成涂覆材料熔化、焊點開化、彈性體內(nèi)應(yīng)力發(fā)生結(jié)構(gòu)變化等問題。對于高溫環(huán)境下工作的傳感器常采用耐高溫傳感器;另外，必須加有隔熱、水冷或氣冷等裝置。

　　(2)粉塵、潮濕對傳感器造成短路的影響。在此環(huán)境條件下應(yīng)選用密閉性很高的傳感器。不同的傳感器其密封的方式是不同的，其密閉性存在著很大差異。

　　常見的密封有密封膠充填或涂覆;橡膠墊機(jī)械緊固密封;焊接(氬弧焊、等離子束焊)和抽真空充氮密封。

　　從密封效果來看，焊接密封為*佳，充填涂覆密封膠為*差。對于室內(nèi)干凈、干燥環(huán)境下工作的傳感器，可選擇涂膠密封的傳感器，而對于一些在潮濕、粉塵性較高的環(huán)境下工作的傳感器，應(yīng)選擇膜片熱套密封或膜片焊接密封、抽真空充氮的傳感器。

　　(3)在腐蝕性較高的環(huán)境下，如潮濕、酸性對傳感器造成彈性體受損或產(chǎn)生短路等影響，應(yīng)選擇外表面進(jìn)行過噴塑或不銹鋼外罩，抗腐蝕性能好且密閉性好的傳感器。

　　(4)電磁場對傳感器輸出紊亂信號的影響。在此情況下，應(yīng)對傳感器的屏蔽性進(jìn)行嚴(yán)格檢查，看其是否具有良好的抗電磁能力。

　　(5)易燃、易爆不僅對傳感器造成徹底性的損害，而且還給其它設(shè)備和人身安全造成很大的威脅。因此，在易燃、易爆環(huán) 境下工作的傳感器對防爆性能提出了更高的要求：在易燃、易爆環(huán)境下必須選用防爆傳感器，這種傳感器的密封外罩不僅要考慮其密閉性，還要考慮到防爆強(qiáng)度，以 及電纜線引出頭的防水、防潮、防爆性等。

選擇使用

對傳感器數(shù)量和量程的選擇：

　　傳感器數(shù)量的選擇是根據(jù)電子衡器的用途、秤體需要支撐的點數(shù)(支撐點數(shù)應(yīng)根據(jù)使秤體幾何重心和實際重心重合的原則而 確定)而定。一般來說，秤體有幾個支撐點*選用幾只傳感器，但是對于一些特殊的秤體如電子吊鉤秤*只能采用一個傳感器，一些機(jī)電結(jié)合秤*應(yīng)根據(jù)實際情況來 確定選用傳感器的個數(shù)。

　　傳感器量程的選擇可依據(jù)秤的*大稱量值、選用傳感器的個數(shù)、秤體的自重、可能產(chǎn)生的*大偏載及動載等因素綜合評價來 確定。一般來說，傳感器的量程越接近分配到每個傳感器的載荷，其稱量的準(zhǔn)確度*越高。但在實際使用時，由于加在傳感器上的載荷除被稱物體外，還存在秤體自 重、皮重、偏載及振動沖擊等載荷，因此選用傳感器量程時，要考慮諸多方面的因素，保證傳感器的安全和壽命。

　　傳感器量程的計算公式是在充分考慮到影響秤體的各個因素后，經(jīng)過大量的實驗而確定的。

　　公式如下：

　　C=K-0K-1K-2K-3(Wmax+W)/N

　　C—單個傳感器的額定量程

　　W—秤體自重

　　Wmax—被稱物體凈重的*大值

　　N—秤體所采用支撐點的數(shù)量

　　K-0—保險系數(shù)，一般取值在1.2～1.3之間

　　K-1—沖擊系數(shù)

　　K-2—秤體的重心偏移系數(shù)

　　K-3—風(fēng)壓系數(shù)

　　根據(jù)經(jīng)驗，一般應(yīng)使傳感器工作在其30%～70%量程內(nèi)，但對于一些在使用過程中存在較大沖擊力的衡器，如動態(tài)軌道 衡、動態(tài)汽車衡、鋼材秤等，在選用傳感器時，一般要擴(kuò)大其量程，使傳感器工作在其量程的20%～30%之內(nèi)，使傳感器的稱量儲備量增大，以保證傳感器的使 用安全和壽命。

　　要考慮各種類型傳感器的適用范圍：

　　傳感器的準(zhǔn)確度等級包括傳感器的非線形、蠕變、蠕變恢復(fù)、滯后、重復(fù)性、靈敏度等技術(shù)指標(biāo)。在選用傳感器的時候，不要單純追求高等級的傳感器，而既要考慮滿足電子秤的準(zhǔn)確度要求，又要考慮其成本。

　　對傳感器等級的選擇必須滿足下列兩個條件：

　　1、滿足儀表輸入的要求。稱重顯示儀表是對傳感器的輸出信號經(jīng)過放大、A/D轉(zhuǎn)換等處理之后顯示稱量結(jié)果的。因此，傳感器的輸出信號必須大于或等于儀表要求的輸入信號大小，即將傳感器的輸出靈敏度代人傳感器和儀表的匹配公式，計算結(jié)果須大于或等于儀表要求的輸入靈敏度。

　　2、滿足整臺電子秤準(zhǔn)確度的要求。一臺電子秤主要是由秤體、傳感器、儀表三部分組成，在對傳感器準(zhǔn)確度選擇的時候， 應(yīng)使傳感器的準(zhǔn)確度略高于理論計算值，因為理論往往受到客觀條件的限制，如秤體的強(qiáng)度差一點，儀表的性能不是很好、秤的工作環(huán)境比較惡劣等因素都直接影響 到秤的準(zhǔn)確度要求，因此要從各方面提高要求，又要考慮經(jīng)濟(jì)效益，確保達(dá)到目的。

*標(biāo)準(zhǔn)

　　與傳感器相關(guān)的現(xiàn)行*標(biāo)準(zhǔn)

　　GB/T 14479-1993 傳感器圖用圖形符號

　　GB/T 15478-1995 壓力傳感器性能試驗方法

　　GB/T 15768-1995 電容式濕敏元件與濕度傳感器總規(guī)范

　　GB/T 15865-1995 攝像機(jī)(PAL/SECAM/NTSC)測量方法*部分:非廣播單傳感器攝像機(jī)

　　GB/T 13823.17-1996 振動與沖擊傳感器的校準(zhǔn)方法聲靈敏度測試

　　GB/T 18459-2001 傳感器主要靜態(tài)性能指標(biāo)計算方法

　　GB/T 18806-2002 電阻應(yīng)變式壓力傳感器總規(guī)范

　　GB/T 18858.2-2002 低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備控制器-設(shè)備接口(CDI) 第2部分:執(zhí)行器傳感器接口(AS-i)

　　GB/T 18901.1-2002 光纖傳感器*部分:總規(guī)范

　　GB/T 19801-2005 無損檢測聲發(fā)射檢測聲發(fā)射傳感器的二級校準(zhǔn)

　　GB/T 7665-2005 傳感器通用術(shù)語

　　GB/T 7666-2005 傳感器命名法及代號

　　GB/T 11349.1-2006 振動與沖擊機(jī)械導(dǎo)納的試驗確定*部分：基本定義與傳感器

　　GB/T 20521-2006 半導(dǎo)體器件*4-1部分: 半導(dǎo)體傳感器-總則和分類

　　GB/T 14048.15-2006 低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第5-6部分：控制電路電器和開關(guān)元件-接近傳感器和開關(guān)放大器的DC接口(NAMUR)

　　GB/T 20522-2006 半導(dǎo)體器件*4-3部分: 半導(dǎo)體傳感器-壓力傳感器

　　GB/T 20485.11-2006 振動與沖擊傳感器校準(zhǔn)方法*1部分：激光干涉法振動*校準(zhǔn)

　　GB/T 20339-2006 農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)和機(jī)械固定在拖拉機(jī)上的傳感器聯(lián)接裝置技術(shù)規(guī)范

　　GB/T 20485.21-2007 振動與沖擊傳感器校準(zhǔn)方法第21部分：振動比較法校準(zhǔn)

　　GB/T 20485.13-2007 振動與沖擊傳感器校準(zhǔn)方法*3部分: 激光干涉法沖擊*校準(zhǔn)

　　GB/T 13606-2007 土工試驗儀器巖土工程儀器振弦式傳感器通用技術(shù)條件

　　GB/T 21529-2008 塑料薄膜和薄片水蒸氣透過率的測定電解傳感器法

　　GB/T 20485.1-2008 振動與沖擊傳感器校準(zhǔn)方法*部分: 基本概念

　　GB/T 20485.12-2008 振動與沖擊傳感器校準(zhǔn)方法*2部分：互易法振動*校準(zhǔn)

　　GB/T 20485.22-2008 振動與沖擊傳感器校準(zhǔn)方法第22部分：沖擊比較法校準(zhǔn)

　　GB/T 7551-2008 稱重傳感器

　　GB 4793.2-2008 測量、控制和實驗室用電氣設(shè)備的安全要求第2部分：電工測量和試驗用手持和手操電流傳感器的特殊要求

　　GB/T 13823.20-2008 振動與沖擊傳感器校準(zhǔn)方法加速度計諧振測試通用方法

　　GB/T 13823.19-2008 振動與沖擊傳感器的校準(zhǔn)方法地球重力法校準(zhǔn)

　　GB/T 25110.1-2010 工業(yè)自動化系統(tǒng)與集成工業(yè)應(yīng)用中的分布式安裝*部分：傳感器和執(zhí)行器

　　GB/T 20485.15-2010 振動與沖擊傳感器校準(zhǔn)方法*5部分：激光干涉法角振動*校準(zhǔn)

　　GB/T 26807-2011 硅壓阻式動態(tài)壓力傳感器

　　GB/T 20485.31-2011 振動與沖擊傳感器的校準(zhǔn)方法第31部分：橫向振動靈敏度測試

　　GB/T 13823.4-1992 振動與沖擊傳感器的校準(zhǔn)方法磁靈敏度測試

　　GB/T 13823.5-1992 振動與沖擊傳感器的校準(zhǔn)方法安裝力矩靈敏度測試

　　GB/T 13823.6-1992 振動與沖擊傳感器的校準(zhǔn)方法基座應(yīng)變靈敏度測試

　　GB/T 13823.8-1994 振動與沖擊傳感器的校準(zhǔn)方法橫向振動靈敏度測試

　　GB/T 13823.9-1994 振動與沖擊傳感器的校準(zhǔn)方法橫向沖擊靈敏度測試

　　GB/T 13823.12-1995 振動與沖擊傳感器的校準(zhǔn)方法安裝在鋼塊上的無阻尼加速度計共振頻率測試

　　GB/T 13823.14-1995 振動與沖擊傳感器的校準(zhǔn)方法離心機(jī)法一次校準(zhǔn)

　　GB/T 13823.15-1995 振動與沖擊傳感器的校準(zhǔn)方法瞬變溫度靈敏度測試法

　　GB/T 13823.16-1995 振動與沖擊傳感器的校準(zhǔn)方法溫度響應(yīng)比較測試法

　　GB/T 13866-1992 振動與沖擊測量描述慣性式傳感器特性的規(guī)定

中國傳感器產(chǎn)業(yè)正處于由傳統(tǒng)型向新型傳感器發(fā)展的關(guān)鍵階段，它體現(xiàn)了新型傳感器向微型化、多功能化、數(shù)字化、智能化、系統(tǒng)化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的總趨勢。傳感器技術(shù)歷經(jīng)了多年的發(fā)展，其技術(shù)的發(fā)展大體可分三代：

　　*代是結(jié)構(gòu)型傳感器，它利用結(jié)構(gòu)參量變化來感受和轉(zhuǎn)化信號。

　　第二代是上70年代發(fā)展起來的固體型傳感器，這種傳感器由半導(dǎo)體、電介質(zhì)、磁性材料等固體元件構(gòu)成，是利用材料某些特性制成。如：利用熱電效應(yīng)、霍爾效應(yīng)、光敏效應(yīng)，分別制成熱電偶傳感器、霍爾傳感器、光敏傳感器。

　　第三代傳感器是以后剛剛發(fā)展起來的智能型傳感器，是微型計算機(jī)技術(shù)與檢測技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，使傳感器具有一定的人工智能。

傳感器技術(shù)及產(chǎn)業(yè)特點

　　傳感器技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的特點可以歸納為：基礎(chǔ)、應(yīng)用兩頭依附;技術(shù)、投資兩個密集;產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)兩大分散。

基礎(chǔ)、應(yīng)用兩頭依附

　　基礎(chǔ)依附，是指傳感器技術(shù)的發(fā)展依附于敏感機(jī)理、敏感材料、工藝設(shè)備和計測技術(shù)這四塊基石。敏感機(jī)理千差萬別，敏感材料多種多樣，工藝設(shè)備各不相同，計測技術(shù)大相徑庭，沒有上述四塊基石的支撐，傳感器技術(shù)難以為繼。

　　應(yīng)用依附是指傳感器技術(shù)基本上屬于應(yīng)用技術(shù)，其市場開發(fā)多依賴于檢測裝置和自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用，才能真正體現(xiàn)出它的高附加效益并形成現(xiàn)實市場。也即發(fā)展傳感器技術(shù)要以市場為導(dǎo)向，實行需求牽引。

技術(shù)、投資兩個密集

　　技術(shù)密集是指傳感器在研制和制造過程中技術(shù)的多樣性、邊緣性、綜合性和技藝性。它是多種高技術(shù)的集合產(chǎn)物。由于技術(shù)密集也自然要求人才密集。

　　投資密集是指研究開發(fā)和生產(chǎn)某一種傳感器產(chǎn)品要求一定的投資強(qiáng)度，尤其是在工程化研究以及建立規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)線時，更要求較大的投資。

產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)兩大分散

　　產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的兩大分散是指傳感器產(chǎn)品門類品種繁多(共10大類、42小類近6000個品種)，其應(yīng)用滲透到 各個產(chǎn)業(yè)部門，它的發(fā)展既有各產(chǎn)業(yè)發(fā)展的推動力，又強(qiáng)烈地依賴于各產(chǎn)業(yè)的支撐作用。只有按照市場需求，不斷調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，才能實現(xiàn)傳感器產(chǎn)業(yè)的 全面、協(xié)調(diào)、持續(xù)發(fā)展。

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