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传感器工作原理及种类介绍

发布时间：2022-12-22 17:12

作者：Ameya360

来源：网络

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　　传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器是做自动化行业用途最为广泛的电气元器件，下面为大家介绍下传感器工作原理及种类有哪些。

　　一、传感器的工作原理

　　传感器工作原理分类物理传感器应用物理效应，如压电效应、磁致伸缩现象、电离、极化、热电、光电、磁电等。被测信号的微小变化都会被转换成电信号。

　　化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，测量信号量的微小变化也会转化为电信号。向传感器提供15V电源，激励电路中的晶体振荡器产生400Hz的方波，通过tda2030功率放大器产生交流激励电源，通过能量环变压器T1从静止的初级线圈传输到旋转的次级线圈，得到的交流电源通过轴上的整流滤波电路得到5v DC电源，作为运算放大器AD822的工作电源；由基准电源AD589和双运算放大器AD822组成的高精度稳压电源产生4.5V的精密DC电源，作为电桥电源和放大器及V/F转换器的工作电源。

　　当弹性轴扭转时，应变桥检测到的mV级应变信号经仪表放大器AD620放大成1.5v1v的强信号，再经V/F转换器LM131转换成频率信号，经信号环形变压器T2从旋转的初级线圈传输到静止的次级线圈，再经外壳上的信号处理电路滤波整形，从而获得与弹性轴承扭矩成正比的频率信号，该信号为TTL电平，可提供给特殊的二次仪表或频率。

　　由于解析器——的固定环之间只有十分之几毫米的间隙，传感器轴的上部密封在金属外壳中形成有效的屏蔽，因此具有很强的抗干扰能力。有些传感器既不能归类为物理传感器，也不能归类为化学传感器。大多数传感器是根据物理原理工作的。化学传感器存在很多技术问题，如可靠性、大规模生产的可能性、价格等。如果这些问题得到解决，化学传感器的应用将大大增加。

　　二、传感器种类

　　1.光传感器

　　光传感器利用的是半导体的光导效应或光生伏特效应。光生伏特效应是通过光照射，将半导体PN结处产生的电压或电流作为输出加以检测。如光敏二级管，光敏三级管等。这些效应都是利用了光的量子性质。最常见的应用实例，就是光控灯。

　　2.温度传感器

　　用于检测温度的物理效应当中，除了利用塞贝克效应的热电偶外，通常利用Pt，W等的金属和氧气物半导体以及非氧化物半导体，有机半导体等的电阻随温度变化来作为温度传感器的.。此外，还有利用PN结处电流——电压特性随温度的变化，利用居里温度附近磁特性和介电常数变化的传感器，利用介电常数和压电常数的变化，来检测其共振频率变化的温度的感器等。最常见的应用实例，就是空调的控温了。

　　3.压力传感器

　　大多数压力传感器都是利用了某种压阻效应。所谓压阻效应，就是当压力施加于电阻体上时，会使其电阻值发生变化，这种现象称为压阻现象比金属电阻的变化明显得多，其主要是因在受压后其电子或空穴的迁移率发生变化。最常见的应用实例，就是电子称了。

　　4.磁电式传感器

　　磁电式传感器是利用电磁感应原理，把被测非电量转换成电量制成。主要用于流量、转速和位移等参数的测量。

　　5.气体传感器

　　气体传感器实际就是半导体气体传感器。主要是气体的吸附效应。如半导体 SnO2烧结制成的气敏传感器，其为多晶体，当表面吸附气体分子时，就会在气体分子与烧结体之间发生电子交换。控制载流子运动的晶粒界面处的势垒会发生变化。若在烧结体上设置两个电极，其间电阻将随气体分子吸附情况而增减。一般在还原性气体中电阻值会减少，在氧化性气体中电阻值会增加。最常见的应用实例，就是各种烟雾报警器了。

　　6.半导体传感器

　　半导体传感器是利用半导体的压阻效应、内光电效应、磁电效应、半导体与气体接触产生物质变化等原理制成，主要用于温度、湿度、压力、加速度、磁场和有害气体的测量。

　　7.谐振式传感器

　　谐振式传感器是利用改变电或机械的固有参数来改变谐振频率的原理制成，主要用来测量压力。

　　8.电化学式传感器

　　电化学式传感器是以离子导电为基础制成，根据其电特性的形成不同，电化学传感器可分为电位式传感器、电导式传感器、电量式传感器、极谱式传感器和电解式传感器等。电化学式传感器主要用于分析气体、液体或溶于液体的固体成分、液体的酸碱度、电导率及氧化还原电位等参数的测量。

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应变传感器的组成及分类及工作原理介绍

　　应变传感器是一种广泛应用于工程领域的传感器，用于测量物体受力后产生的应变变化。本文将详细介绍应变传感器的组成、分类以及工作原理。　　1. 组成　　应变传感器通常由以下几个基本部分组成：　　应变片(Strain Gauge)：这是应变传感器的核心部件，用于测量物体表面的微小变形。应变片通常由金属薄膜制成，其电阻值随外力引起的应变而变化。　　支撑结构：用于支持和固定应变片，保证其在受力时能够准确感知应变。　　连接线：将应变片与测量仪器或数据采集系统相连，传递应变片所测得的信号。　　2. 分类　　根据不同的工作原理和应用场景，应变传感器可以分为以下几种主要类型：　　电阻式应变传感器：最常见的应变传感器类型，利用应变片的电阻值变化来测量应变。　　压电应变传感器：利用压电效应来转换机械应变为电荷输出。　　电容式应变传感器：利用电容变化来测量应变，通过电容的变化来获取应变信息。　　光纤应变传感器：利用光学原理来测量应变，通过光纤中的光信号变化来检测应变。　　3. 工作原理　　3.1 电阻式应变传感器工作原理　　当物体受力导致应变时，应变片上的电阻值发生微小变化。　　连接线传递这一变化至电桥电路或测量仪器。　　通过测量电桥中电阻的变化或电流的变化来确定物体受力情况。　　3.2 压电应变传感器工作原理　　压电材料会因应变而产生电位差。　　当物体受力产生应变时，压电材料会产生电荷输出。　　通过测量电荷输出来确定物体的应变状态。　　3.3 电容式应变传感器工作原理　　应变导致电容器介电常数发生变化。　　电容变化会导致整个电路的频率或幅度变化。　　通过测量电路中频率或幅度的变化来判断应变情况。　　3.4 光纤应变传感器工作原理　　光纤中的光信号会随应变导致光程长度的微小变化。　　通过监测光信号的强度或频率变化来测量应变量。　　适用于需要高精度和远距离传输的应变测量场合。　　4. 应用领域　　应变传感器在各行业中具有广泛的应用，包括但不限于以下领域：　　航空航天：用于监测飞机结构的应变情况，确保航空器的安全运行。　　汽车工程：用于测试汽车零部件的强度和耐久性，优化设计和改进性能。　　土木工程：用于监测建筑结构、桥梁和道路的应变情况，确保结构的稳固和安全。　　制造业：用于监测设备和机械零部件的应变，预防故障和提高生产效率。　　地震监测：用于监测地壳运动产生的应变，预警地震风险并保护人们生命财产安全。

2024-12-04 09:37 阅读量：194

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