傳感器的特點有哪些特徵

傳感器是能感受規定的被測量件並按照一定的規律轉換成可用信號的器件或裝置,通常由敏感元件和轉換元件組成。下面是本站小編給大家整理的傳感器特點,希望能幫到大家!

傳感器的特點有哪些特徵
  傳感器的特點

傳感器的特點包括:微型化、數字化、智能化、多功能化、系統化、網絡化,它不僅促進了傳統產業的改造和更新換代,而且還可能建立新型工業,從而成爲21世紀新的經濟增長點。微型化是建立在微電子機械系統(MEMS)技術基礎上的,已成功應用在硅器件上做成硅壓力傳感器。

  傳感器的主要分類

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

振動傳感器、溼敏傳感器、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

模擬傳感器:將被測量的非電學量轉換成模擬電信號。

數字傳感器:將被測量的非電學量轉換成數字輸出信號(包括直接和間接轉換)。

膺數字傳感器:將被測量的信號量轉換成頻率信號或短週期信號的輸出(包括直接或間接轉換)。

開關傳感器:當一個被測量的信號達到某個特定的閾值時,傳感器相應地輸出一個設定的低電平或高電平信號。

按其製造工藝

集成傳感器是用標準的生產硅基半導體集成電路的工藝技術製造的。

通常還將用於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襯底(基板)上的,相應敏感材料的薄膜形成的。使用混合工藝時,同樣可將部分電路製造在此基板上。

厚膜傳感器是利用相應材料的漿料,塗覆在陶瓷基片上製成的,基片通常是Al2O3製成的,然後進行熱處理,使厚膜成形。

陶瓷傳感器採用標準的陶瓷工藝或其某種變種工藝(溶膠、凝膠等)生產。

完成適當的預備性操作之後,已成形的元件在高溫中進行燒結。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,可以認爲厚膜工藝是陶瓷工藝的一種變型。

每種工藝技術都有自己的優點和不足。由於研究、開發和生產所需的.資本投入較低,以及傳感器參數的高穩定性等原因,採用陶瓷和厚膜傳感器比較合理。

按測量目

物理型傳感器是利用被測量物質的某些物理性質發生明顯變化的特性製成的。

化學型傳感器是利用能把化學物質的成分、濃度等化學量轉化成電學量的敏感元件製成的。

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

按其構成

基本型傳感器:是一種最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成的傳感器。

應用型傳感器:是基本型傳感器或組合型傳感器與其他機構組合而構成的傳感器。

按作用形式

按作用形式可分爲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出一定探測信號,能檢測探測信號在被測對象中所產生的變化,或者由探測信號在被測對象中產生某種效應而形成信號。檢測探測信號變化方式的稱爲作用型,檢測產生響應而形成信號方式的稱爲反作用型。雷達與無線電頻率範圍探測器是作用型實例,而光聲效應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生的信號,如紅外輻射溫度計、紅外攝像裝置等。

  傳感器的主要特性

傳感器靜態

傳感器的靜態特性是指對靜態的輸入信號,傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關係。因爲這時輸入量和輸出量都和時間無關,所以它們之間的關係,即傳感器的靜態特性可用一個不含時間變量的代數方程,或以輸入量作橫座標,把與其對應的輸出量作縱座標而畫出的特性曲線來描述。表徵傳感器靜態特性的主要參數有:線性度、靈敏度、遲滯、重複性、漂移等。

線性度:指傳感器輸出量與輸入量之間的實際關係曲線偏離擬合直線的程度。定義爲在全量程範圍內實際特性曲線與擬合直線之間的最大偏差值與滿量程輸出值之比。

靈敏度:靈敏度是傳感器靜態特性的一個重要指標。其定義爲輸出量的增量與引起該增量的相應輸入量增量之比。用S表示靈敏度。

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象成爲遲滯。對於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,這個差值稱爲遲滯差值。

重複性:重複性是指傳感器在輸入量按同一方向作全量程連續多次變化時,所得特性曲線不一致的程度。

漂移:傳感器的漂移是指在輸入量不變的情況下,傳感器輸出量隨着時間變化,此現象稱爲漂移。產生漂移的原因有兩個方面:一是傳感器自身結構參數;二是周圍環境(如溫度、溼度等)。

分辨力:當傳感器的輸入從非零值緩慢增加時,在超過某一增量後輸出發生可觀測的變化,這個輸入增量稱傳感器的分辨力,即最小輸入增量。

閾值:當傳感器的輸入從零值開始緩慢增加時,在達到某一值後輸出發生可觀測的變化,這個輸入值稱傳感器的閾值電壓。

傳感器動態

所謂動態特性,是指傳感器在輸入變化時,它的輸出的特性。在實際工作中,傳感器的動態特性常用它對某些標準輸入信號的響應來表示。這是因爲傳感器對標準輸入信號的響應容易用實驗方法求得,並且它對標準輸入信號的響應與它對任意輸入信號的響應之間存在一定的關係,往往知道了前者就能推定後者。最常用的標準輸入信號有階躍信號和正弦信號兩種,所以傳感器的動態特性也常用階躍響應和頻率響應來表示。

線性度

通常情況下,傳感器的實際靜態特性輸出是條曲線而非直線。在實際工作中,爲使儀表具有均勻刻度的讀數,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)就是這個近似程度的一個性能指標。

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爲擬合直線;或將與特性曲線上各點偏差的平方和爲最小的理論直線作爲擬合直線,此擬合直線稱爲最小二乘法擬合直線。

靈敏度

靈敏度是指傳感器在穩態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係,則靈敏度S是一個常數。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,輸出電壓變化爲200mV,則其靈敏度應表示爲200mV/mm。

當傳感器的輸出、輸入量的量綱相同時,靈敏度可理解爲放大倍數。

提高靈敏度,可得到較高的測量精度。但靈敏度愈高,測量範圍愈窄,穩定性也往往愈差。

分辨率

分辨率是指傳感器可感受到的被測量的最小變化的能力。也就是說,如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。當輸入變化值未超過某一數值時,傳感器的輸出不會發生變化,即傳感器對此輸入量的變化是分辨不出來的。只有當輸入量的變化超過分辨率時,其輸出纔會發生變化。