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传感器的分类

从不同角度出发,形成不同的传感器分类方法。 一种被测量可以用不同类型的传感器来测量,而同一原理的传感器通常又可测量多种被测量,因此,对传感器的分类方法各不相同,目前尚没有统一的分类方法。

1. 按照传感器的工作机理分类

按照感知被测量(外界信息)所依据的基本效应的科学属性,可以将传感器分成物理传感器、化学传感器和生物传感器三大类。

物理传感器是利用某些元件的物理性质以及某些功能材料的特殊物理性能,诸如压电效应、磁致伸缩现象、离子、热电、光电、磁电等效应,把被测物理量转化成便于处理的能量 形式信号的传感器。被测信号的微小变化被转换成电信号,其中起导电作用的是电子,相对 后续开发难度较小。

在物理传感器中又可分为物性型传感器和结构型传感器。结构型传感器是基于物理学中场的定律构成的,包括动力场的运动定律、电磁场的电磁定律等。这类传感器的特点是,传 感器的工作原理是以传感器中元件相对位置变化引起场的变化为基础,而不是以材料特性变 化为基础。如电容传感器是利用静电场定律制成的结构型传感器,极板的形状、距离等的变 化均能改变电容传感器的性能。物性型传感器是基于物质定律构成的,如胡克定律、欧姆定 律等。物质定律是表示物质某种客观性质的法则。这种法则,大多数是以物质本身的常数形 式给出的,这些常数的大小决定了传感器的主要性能。因此,物性型传感器的性能随材料的不同而不同。如压电式传感器就是利用材料的压电效应制成的物性型传感器,不同的压电材 料,其压电效应是不同的。

化学传感器主要是利用敏感材料与物质间的电化学反应原理,把无机和有机化学成分 浓度等转换为电信号的传感器,如气体传感器、湿度传感器和离子传感器,其中起导电作用 的是离子。离子的种类很多,故化学传感器变化极多,较为复杂,相对后续开发难度较大。

生物传感器是利用生物活性物质,如分子、细胞甚至某些生物机体组织等对某些物质特 性的选择能力构成的传感器,如葡萄糖和微电极结合形成的葡萄糖传感器、酶传感器、微生物传感器、组织传感器和免疫传感器等。生物传感器的研究历史较短,但发展非常迅速,随 着半导体技术、微电子技术和生物技术的发展,它的性能将进一步完善,多功能、集成化和智能化的生物传感器将成为现实,前景十分广阔。

2.按照传感器的工作原理分类

按照传感器对信号转换作用的原理可分为电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、压电式传感器、磁电式传感器、光电式传感器、热电式传感器、波式传感器等。按照工作原理分类,有利于理解传感器的工作原理。

3.按输入信息(被测量)分类

传感器按输人量(用途)分类有位移传感器、压力传感器、位置传感器、液面传感器能耗传感器、速度传感器、温度传感器、振动传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器、真空度传感器等。按被测量分类的方法体现了传感器的功能和用途,有利于用户有针对性地选择传感器。在许多情况下,往往将按照工作原理分类和按照被测量分类两种方法综合使用,如应变式压力传感器、压电式加速度传感器、光电码盘式转速传感器等。

4.按应用范围分类

根据传感器的应用范围的不同,通常分为工业用、民用、科研用、医用、军用传感器等。按具体使用场合,还可分为汽车用、舰船用、航空航天用传感器等。如果根据使用目的的不同,还可分为计测用、监测用、检查用、控制用、分析用传感器等。



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