年度教育訓練
一、 感測器的基礎知識
1、 感測器的定義
國家標準 gb7665-87 對感測器下的定義是： 「 能感受規定的被測量並按照一定的規律轉換成可用訊號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成 」 。感測器是一種檢測裝置，能感受到被測量的資訊，並能將檢測感受到的資訊，按一定規律變換成為電訊號或其他所需形式的資訊輸出，以滿足資訊的傳輸、處理、儲存、顯示、記錄和控制等要求。
它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。
2、 感測器的分類
2.１、按感測器的被測物理量分類，可分為位移感測器、壓力感測器、速度感測器、溫度感測器等感測器。
2.２、按感測器工作原理分類，可分為電阻、電容、電感、電壓、霍爾、光電、光柵熱電偶等感測器。
2.３、按感測器輸出訊號的性質分類，可分為：輸出為開關量（ 「 １ 」 和 「 ０ 」 或 「 開 」 和 「 關 」 ）的開關型感測器；輸出為模擬型感測器；輸出為脈衝或**的數字型感測器。
二、 感測器的原理
1、 應變式電阻感測器
電阻應變片是一種將被測件上的應變變化轉換成為一種電訊號的敏感器件。它是應變式電阻感測器的主要組成部分之一。電阻應變片應用最多的是金屬電阻應變片和半導體應變片兩種。
金屬電阻應變片又有絲狀應變片和金屬箔狀應變片兩種。通常是將應變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產生力學應變基體上，當基體受力發生應力變化時，電阻應變片也一起產生形變，使應變片的阻值發生改變，從而使加在電阻上的電壓發生變化。這種應變片在受力時產生的阻值變化通常較小，一般這種應變片都組成應變電橋，並通過後續的儀表放大器進行放大，再傳輸給處理電路（通常是a/d轉換和cpu）顯示或執行機構。
電阻應變片的工作原理
金屬電阻應變片的工作原理是吸附在基體材料上應變電阻隨機械形變而產生阻值變化的現象，俗稱為電阻應變效應。金屬導體的電阻值可用下式表示：
式中：ρ——金屬導體的電阻率（ω·cm2/m）
s——導體的截面積（cm2）
l——導體的長度（m）
我們以金屬絲應變電阻為例，當金屬絲受外力作用時，其長度和截面積都會發生變化，從上式中可很容易看出，其電阻值即會發生改變，假如金屬絲受外力作用而伸長時，其長度增加，而截面積減少，電阻值便會增大。當金屬絲受外力作用而壓縮時，長度減小而截面增加，電阻值則會減小。只要測出加在電阻的變化（通常是測量電阻兩端的電壓），即可獲得應變金屬絲的應變情況。
2、 電容式感測器
電容式感測器是乙個具有可變引數的電容器。多數場合下，電容是有兩個金屬平行板組成並且以空氣為介質，如圖1所示。
圖1有兩個平行板組成的電容器的電容量為
式中ε——板間介質的電容常數；
a——兩平行板所覆蓋的面積；
d——兩平行板間的距離
c——電容量
當被測引數使得上式中的a、d或ε發生變化時，電容量c也隨之變化。如果保持其中兩個引數不變而僅改變其中乙個引數，就可把該引數的變化轉換為電容量的變化。因此，電容量的變化的大小與被測引數的大小成比例。
在實際使用中電容式感測器常以改變平行板間距d來進行測量，因為這樣獲得的測量靈敏度高於改變其它引數的電容感測器的靈敏度。改變平行板間距d的感測器可以測量微公尺數量級的位移，而改變面積a的感測器只適用於測量厘公尺數量級的位移。
3、 脈衝式編碼器
脈衝式編碼器的圓盤上等角距地開有兩道縫隙，內外圈（a,b）的相鄰兩縫距離錯開半條縫寬；另外在某一徑向位置，一般在內外兩圈之內外，開有一狹縫，表示碼盤的零位。在它們的相對兩側面分別安裝光源和光電接收元件，如圖2所示。當轉動盤時，光線經過透光和不透光的區域，每個碼道將有一系列光電脈衝由光電元件輸出，碼道上有多少縫隙就有多少個脈衝輸出。
圖2 脈衝式編碼器
4、 熱電偶感測器
熱電偶工作原理是基於賽貝克(seeback)效應,即兩種不同成分的導體兩端連線成迴路，如兩連線端溫度不同，則在迴路內產生熱電流的物理現象。
熱電偶測溫基本原理：將兩種不同材料的導體或半導體a和b焊接起來，構成乙個閉合迴路，如圖3所示。當導體a和b的兩個執著點1和2之間存在溫差時，兩者之間便產生電動勢,因而在迴路中形成乙個大小的電流,這種現象稱為熱電效應。
熱電偶就是利用這一效應來工作的。
圖35、 光電感測器
光電感測器是指能夠將可見光轉換成某種電量的感測器。光敏二極體是最常見的光感測器。光敏二極體的外型與一般二極體一樣，只是它的管殼上開有乙個嵌著玻璃的視窗，以便於光線射入，為增加受光面積，pn結的面積做得較大，光敏二極體工作在反向偏置的工作狀態下，並與負載電阻相串聯，當無光照時，它與普通二極體一樣，反向電流很小（＜;a），稱為光敏二極體的暗電流；當有光照時，載流子被激發，產生電子-空穴，稱為光電載流子。
在外電場的作用下，光電載流子參於導電，形成比暗電流大得多的反向電流，該反向電流稱為光電流。光電流的大小與光照強度成正比，於是在負載電阻上就能得到隨光照強度變化而變化的電訊號。
光敏三極體除了具有光敏二極體能將光訊號轉換成電訊號的功能外，還有對電訊號放大的功能。光敏**管的外型與一般三極體相差不大，一般光敏三極體只引出兩個極——發射極和集電極，基極不引出，管殼同樣開視窗，以便光線射入。為增大光照，基區面積做得很大，發射區較小，入射光主要被基區吸收。
工作時集電結反偏，發射結正偏。在無光照時管子流過的電流為暗電流iceo=（1+β）icbo（很小），比一般三極體的穿透電流還小；當有光照時，激發大量的電子-空穴對，使得基極產生的電流ib增大，此刻流過管子的電流稱為光電流，集電極電流ic=（1+β）ib，可見光電三極體要比光電二極體具有更高的靈敏度。
感測器的種類介紹
感測器凡是利用一定的物性 物理 化學 生物 法則 定理 定律 效應等進行能量轉換與資訊轉換，並且輸出與輸入嚴格一一對應的器件和裝置均可稱為感測器 感測器又被稱為變換器 轉換器 檢測器 敏感元件 換能器和一次儀表等。感測器具有以下作用與功能 1 測量與資料採集 2 檢測與控制作用 3 診斷與監測作用 ...
感測器種類的介紹
感測器凡是利用一定的物性 物理 化學 生物 法則 定理 定律 效應等進行能量轉換與資訊轉換，並且輸出與輸入嚴格一一對應的器件和裝置均可稱為感測器 感測器又被稱為變換器 轉換器 檢測器 敏感元件 換能器和一次儀表等。感測器具有以下作用與功能 1 測量與資料採集 2 檢測與控制作用 3 診斷與監測作用 ...
感測器種類及品牌
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