感測家族-各類感測器的工作原理
一、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。
二、感測器的分類
目前對感測器尚無乙個統一的分類方法，但比較常用的有如下三種：
1、按感測器的物理量分類，可分為位移、力、速度、溫度、流量、氣體成份等感測器
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。
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。
關於感測器的分類：
1.按被測物理量分：如：力，壓力，位移，溫度，角度感測器等；
2.按照感測器的工作原理分：如：應變式感測器、壓電式感測器、壓阻式感測器、電感式感測器、電容式感測器、光電式感測器等；
3.按照感測器轉換能量的方式分：
(1)能量轉換型：如：壓電式、熱電偶、光電式感測器等；
(2)能量控制型：如：電阻式、電感式、霍爾式等感測器以及熱敏電阻、光敏電阻、溼敏電阻等；
4.按照感測器工作機理分：
(1)結構型：如：電感式、電容式感測器等；
(2)物性型：如：壓電式、光電式、各種半導體式感測器等；
5.按照感測器輸出訊號的形式分：
(1)模擬式：感測器輸出為模擬電壓量；
(2)數字式：感測器輸出為數字量，如：編碼器式感測器。
三、感測器的靜態特性
感測器的靜態特性是指對靜態的輸入訊號，感測器的輸出量與輸入量之間所具有相互關係。因為這時輸入量和輸出量都和時間無關，所以它們之間的關係，即感測器的靜態特性可用乙個不含時間變數的代數方程，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。表徵感測器靜態特性的主要引數有：
線性度、靈敏度、分辨力和遲滯等。
四、感測器的動態特性
所謂動態特性，是指感測器在輸入變化時，它的輸出的特性。在實際工作中，感測器的動態特性常用它對某些標準輸入訊號的響應來表示。這是因為感測器對標準輸入訊號的響應容易用實驗方法求得，並且它對標準輸入訊號的響應與它對任意輸入訊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。
最常用的標準輸入訊號有階躍訊號和正弦訊號兩種，所以感測器的動態特性也常用階躍響應和頻率響應來表示。
五、感測器的線性度
通常情況下，感測器的實際靜態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，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乙個效能指標。
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為擬合直線；或將與特性曲線上各點偏差的平方和為最小的理論直線作為擬合直線，此擬合直線稱為最小二乘法擬合直線。
六、感測器的靈敏度
靈敏度是指感測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。如果感測器的輸出和輸入之間顯線性關係，則靈敏度s是乙個常數。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，某位移感測器，在位移變化1mm時，輸出電壓變化為200mv，則其靈敏度應表示為200mv/mm。
當感測器的輸出、輸入量的量綱相同時，靈敏度可理解為放大倍數。
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。七、感測器的分辨力
分辨力是指感測器可能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，感測器的輸出不會發生變化，即感測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力時，其輸出才會發生變化。
通常感測器在滿量程範圍內各點的分辨力並不相同，因此常用滿量程中能使輸出量產生階躍變化的輸入量中的最大變化值作為衡量分辨力的指標。上述指標若用滿量程的百分比表示，則稱為解析度。
八、電阻式感測器
電阻式感測器是將被測量，如位移、形變、力、加速度、濕度、溫度等這些物理量轉換式成電阻值這樣的一種器件。主要有電阻應變式、壓阻式、熱電阻、熱敏、氣敏、溼敏等電阻式感測器件。
九、電阻應變式感測器
感測器中的電阻應變片具有金屬的應變效應，即在外力作用下產生機械形變，從而使電阻值隨之發生相應的變化。電阻應變片主要有金屬和半導體兩類，金屬應變片有金屬絲式、箔式、薄膜式之分。半導體應變片具有靈敏度高(通常是絲式、箔式的幾十倍)、橫向效應小等優點。
十、壓阻式感測器
壓阻式感測器是根據半導體材料的壓阻效應在半導體材料的基片上經擴散電阻而製成的器件。其基片可直接作為測量感測元件，擴散電阻在基片內接成電橋形式。當基片受到外力作用而產生形變時，各電阻值將發生變化，電橋就會產生相應的不平衡輸出。
用作壓阻式感測器的基片(或稱膜片)材料主要為矽片和鍺片，矽片為敏感材料而製成的矽壓阻感測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壓阻式感測器應用最為普遍。
十一、熱電阻感測器
熱電阻感測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的引數。在溫度檢測精度要求比較高的場合，這種感測器比較適用。目前較為廣泛的熱電阻材料為鉑、銅、鎳等，它們具有電阻溫度係數大、線性好、效能穩定、使用溫度範圍寬、加工容易等特點。
用於測量-200℃～+500℃範圍內的溫度。
十二、感測器的遲滯特性
遲滯特性表徵感測器在正向(輸入量增大)和反向(輸入量減小)行程間輸出-一輸入特性曲線不一致的程度，通常用這兩條曲線之間的最大差值△max與滿量程輸出f·s的百分比表示。
遲滯可由感測器內部元件存在能量的吸收造成。
壓電效應是壓電感測器的主要工作原理，壓電感測器不能用於靜態測量，因為經過外力作用後的電荷，只有在迴路具有無限大的輸入阻抗時才得到儲存。實際的情況不是這樣的，所以這決定了壓電感測器只能夠測量動態的應力。
各類感測器介紹
前言隨著社會的進步，科學技術的發展，特別是近20年來，電子技術日新月異，計算機的普及和應用把人類帶到了資訊時代，各種電器裝置充滿了人們生產和生活的各個領域，相當大一部分的電器裝置都應用到了感測器件，感測器技術是現代資訊科技中主要技術之一，在國民經濟建設中佔據有極其重要的地位。人是通過視覺 嗅覺 聽覺...
感測器工作原理
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流量感測器的工作原理
現在的流量感測器體積小 重量輕 顯示讀數直觀 清晰，在很多領域裡，流量的準確測量都非常的重要，尤其是在經濟領域內被廣泛應用，例如 環境監測 醫療衛生 安全防護以及 結算等等。流量感測器的工作原理，流量感測器是測定吸入發動機的介質流量的感測器。電子控制汽油噴射發動流量感測器機為了在各種運轉工況下都能獲...