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传感器的定义及组成

时间:2022-10-02 百科知识 版权反馈
【摘要】:传感元件是传感器中将敏感元件输出量转换为适于传输和测量的电信号部分。图1-5所示为一台测量压力用的电位器式压力传感器的结构。在这个传感器中,弹簧管为敏感元件,它将压力转换为角位移α。电位器为传感元件,它将角位移转换为电参量——电阻的变化 (ΔR)。当电位器的两端加上电源后,电位器就组成分压比电路,它的输出量是与压力成一定关系的电压Uo。1—弹簧管 ;2—电位器 ;3—电刷;4—传动机构

现代信息技术包括计算机技术、通信技术和传感器技术等,计算机相当于人的大脑,通信相当于人的神经,而传感器则相当于人的感觉器官。如果没有各种精确可靠的传感器去检测原始数据并提供真实的信息,即使是性能非常优越的计算机,也无法发挥其应有的作用。

1.传感器

从广义上讲,传感器就是能够感觉外界信息,并能按一定规律将这些信息转换成可用的输出信号的器件或装置。这一概念包含了下面三方面的含义:

①传感器是一种能够完成提取外界信息任务的装置。

②传感器的输入量通常指非电量,如物理量、化学量、生物量等;而输出量是便于传输、转换、处理、显示等的物理量,主要是电量信号。例如,电容传感器的输入量可以是力、压力、位移、速度等非电量信号,输出则是电压信号。

③传感器的输出量与输入量之间精确地保持一定规律。

2.传感器的组成

传感器一般由敏感元件、传感元件和测量转换电路三部分组成,如图1-4所示。

图1-4 传感器组成框图

(1)敏感元件

敏感元件是传感器中能直接感受被测量的部分,即直接感受被测量,并输出与被测量成确定关系的某一物理量。例如,弹性敏感元件将压力转换为位移,且压力与位移之间保持一定的函数关系。

(2)传感元件

传感元件是传感器中将敏感元件输出量转换为适于传输和测量的电信号部分。例如,应变式压力传感器中的电阻应变片将应变转换成电阻的变化。

(3)测量转换电路

测量转换电路将电量参数转换成便于测量的电压、电流、频率等电量信号。例如:交、直流电桥,放大器,振荡器,电荷放大器等。

应该注意,并不是所有的传感器都有敏感元件和传感元件之分,有些传感器是将二者合二为一的。

图1-5所示为一台测量压力用的电位器式压力传感器的结构。当被测压力p增大时,弹簧管撑直,通过齿条带动齿轮转动,从而带动电位器的电刷产生角位移。电位器电阻的变化量反映了被测压力p值的变化。在这个传感器中,弹簧管为敏感元件,它将压力转换为角位移α。电位器为传感元件,它将角位移转换为电参量——电阻的变化 (ΔR)。当电位器的两端加上电源后,电位器就组成分压比电路,它的输出量是与压力成一定关系的电压Uo。因此在这个例子中,电位器又属于分压比式测量转换电路。

图1-5 电位器式压力传感器的结构

1—弹簧管 (敏感元件);2—电位器 (传感元件、测量转换电路);3—电刷;4—传动机构 (齿轮、齿条)

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