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傳感器(英文名稱:transducer/sensor)是一種檢測(cè)裝置,能感受到被測(cè)量的信息,并能將感受到的信息,按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。

概述

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的兩大分散是指?jìng)鞲衅鳟a(chǎn)品門類品種繁多(共10大類、42小類近6000個(gè)品種),其應(yīng)用滲透到各個(gè)產(chǎn)業(yè)部門,它的發(fā)展既有各產(chǎn)業(yè)發(fā)展的推動(dòng)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(chǎng)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(shí)現(xiàn)傳感器產(chǎn)業(yè)的全面、協(xié)調(diào)、持續(xù)發(fā)展。


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(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,傳感器是人類五官的延長(zhǎng),又稱之為電五官。


新技術(shù)革命的到來,世界開始進(jìn)入信息時(shí)代。在利用信息的過程中,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。


在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動(dòng)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(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。因此可以說,沒有眾多的優(yōu)良的傳感器,現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(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的粒子世界,縱向上要觀察長(zhǎng)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(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)、超弱磁場(chǎng)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,首先就在于對(duì)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(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)。



工作原理

傳感器的特點(diǎn)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。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。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,讓物體慢慢變得活了起來。通常根據(jù)其基本感知功能分為熱敏元件、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十大類。

分類

按用途

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

振動(dòng)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(hào)
模擬傳感器:將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)。
數(shù)字傳感器:將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號(hào)(包括直接和間接轉(zhuǎn)換)。
膺數(shù)字傳感器:將被測(cè)量的信號(hào)量轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)或短周期信號(hào)的輸出(包括直接或間接轉(zhuǎn)換)。

開關(guān)傳感器:當(dāng)一個(gè)被測(cè)量的信號(hào)達(dá)到某個(gè)特定的閾值時(shí),傳感器相應(yīng)地輸出一個(gè)設(shè)定的低電平或高電平信號(hào)。


按其制造工藝
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。
傳感器(圖3)通常還將用于初步處理被測(cè)信號(hào)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(shí),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(diǎn)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(cè)量
物理型傳感器是利用被測(cè)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(cè)與識(shí)別生物體內(nèi)化學(xué)成分的傳感器。


按其構(gòu)成
基本型傳感器:是一種最基本的單個(gè)變換裝置。
組合型傳感器:是由不同單個(gè)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
按作用形式可分為主動(dòng)型和被動(dòng)型傳感器。
主動(dòng)型傳感器又有作用型和反作用型,此種傳感器對(duì)被測(cè)對(duì)象能發(fā)出一定探測(cè)信號(hào),能檢測(cè)探測(cè)信號(hào)在被測(cè)對(duì)象中所產(chǎn)生的變化,或者由探測(cè)信號(hào)在被測(cè)對(duì)象中產(chǎn)生某種效應(yīng)而形成信號(hào)。檢測(cè)探測(cè)信號(hào)變化方式的稱為作用型,檢測(cè)產(chǎn)生響應(yīng)而形成信號(hào)方式的稱為反作用型。雷達(dá)與無線電頻率范圍探測(cè)器是作用型實(shí)例,而光聲效應(yīng)分析裝置與激光分析器是反作用型實(shí)例。
被動(dòng)型傳感器只是接收被測(cè)對(duì)象本身產(chǎn)生的信號(hào),如紅外輻射溫度計(jì)、紅外攝像裝置等。

功能應(yīng)用

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(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。可以毫不夸張地說,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(huì)出現(xiàn)一個(gè)飛躍,達(dá)到與其重要地位相稱的新水平。


傳感器的特點(diǎn)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(zhǎng)點(diǎn)。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。

主要品牌

常見問題

一、氣體傳感器:
1、氣體傳感器使用多久后需要再校準(zhǔn)?
答:最初校準(zhǔn)和再校準(zhǔn)的時(shí)間間隔長(zhǎng)短取決于許多因素,通常包括傳感器的使用溫度、濕度、壓力,被暴露于何種氣體,及被暴露于氣體的時(shí)間長(zhǎng)短。

2、氣體本身的溫度與傳感器的溫度不同會(huì)怎樣?
答:傳感器自身的溫度決定了其最低顯示電流,而被測(cè)量氣體樣本的溫度對(duì)此有一定的影響。氣體分子通過細(xì)孔進(jìn)入傳感電極的速率決定了傳感器的信號(hào)。如果通過細(xì)孔的擴(kuò)散氣體溫度和傳感器內(nèi)的氣體溫度不同,可能對(duì)傳感器的敏感性造成一定的影響。

二、壓力傳感器:在安裝過程中,總是比較容易出現(xiàn)故障,因此需要注意以下幾點(diǎn)
1、電子學(xué)手段測(cè)量絕對(duì)氣壓,使對(duì)線境充氣狀態(tài)的控制更加完整和連續(xù)。
2、從動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩個(gè)方面,可以事先估定漏氣點(diǎn)。
3、確定線纜內(nèi)壓力在時(shí)間上的變化,從而可以估計(jì)出充氣的時(shí)閭,即在出現(xiàn)負(fù)變量時(shí),可以事先確定減少量,因而確定壓力傳感器故障段落的最終壓力值與相應(yīng)的擴(kuò)散時(shí)間。
4、檢驗(yàn)線纜的氣路情況。

三、氧傳感器:
1、一般可以利用專業(yè)的診斷設(shè)備,如示波器檢測(cè)或用電控檢測(cè)儀讀取相應(yīng)數(shù)據(jù)流,以對(duì)氧傳感器進(jìn)行診斷。
2、如果沒有專業(yè)診斷設(shè)備,則需要利用一些小技巧來對(duì)氧傳感器進(jìn)行檢修。用一個(gè)發(fā)光二極管搭到信號(hào)輸出端和搭鐵,如果在每一個(gè)濃稀循環(huán), 發(fā)光二極管長(zhǎng)亮或不亮,則表示氧傳感器損壞。
3、在氧傳感器的信號(hào)輸出端再從蓄電池正極引入一根電源線,發(fā)光二極管發(fā)亮以形成模擬信號(hào)電壓,這時(shí)可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況來判斷氧傳感器是否損壞。
4、當(dāng)由于積炭和汽油中鉛元素的影響導(dǎo)致氧傳感器性能不良時(shí),可以對(duì)氧傳感器進(jìn)行還原。駕駛車輛,將連接口固定在1擋,油門踩到底,車高速行駛后突然松開,并重復(fù)多次。

四、空氣流量傳感器:
1、當(dāng)出現(xiàn)的故障現(xiàn)象保持不變的時(shí)候,這就證明傳感器已經(jīng)被損壞了。
2、當(dāng)出現(xiàn)的故障現(xiàn)象稍微減輕的時(shí)候,這就證明傳感器的性能在一定的程度上漂移,信號(hào)就會(huì)出現(xiàn)偏值的現(xiàn)象。
3、當(dāng)出現(xiàn)的故障現(xiàn)象已經(jīng)開始惡化的時(shí)候,這就證明傳感器沒有被損壞,是屬于正常的。
4、空氣流量傳感器的不正常工作對(duì)汽車可能產(chǎn)生的影響

常見傳感器的故障問題,大家需要了解清楚,防止在使用中出現(xiàn)這些故障手忙腳亂。掌握這些就能夠幫助大家在日常使用中解決一些小毛病,就不會(huì)耽誤太多時(shí)間,影響工作效率。
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