不同类型的换能器|特征,分类,应用

在本教程中,我们将了解传感器,不同类型的传感器,其特征以及传感器亚博彩票下载的一些重要应用。

您可能听说过像传感器和传感器这样的术语,通常经常,有时会易于混淆。传感器和传感器有不同的视图和定义。根据一组定义,传感器是感测输入能量变化的元件,并产生相同或不同形式的能量输出。

来传感器,它使用转换原则将测量值转换为可用的输出。基于这些定义,压电晶体是传感器,而具有电极的压电晶体和附接到其上的某种输入/输出机构使其成为换能器。

传感器是什么?

在理解什么是传感器或深入了解不同类型的传感器之前,考虑以下测量系统的设置。在这个简单测量系统的框图中,有三个基本要素:

  • 传感器
  • 信号调节单元
  • 数据代表设备

不同类型的换能器块图

传感器

传感器是一种用于检测任何物理量变化的设备,如温度、速度、流量、液位、压力等。输入量的任何变化都将被传感器检测到,并反映为输出量的变化。

传感器的输入和输出量都是物理的,即非电的性质。

信号调节单元

传感器的非电输出量使得不方便进一步处理它。因此,信号调节单元用于将传感器的物理输出(或非电输出)转换为电量。

一些最着名的信号调理单元是:

  • 模拟到数字转换器
  • 放大器
  • 过滤器
  • 整流器
  • 调制器

数据表示设备

数据表示装置用于将测量的输出呈现给观察者。这可以是任何东西

  • 一个规模
  • 液晶显示器
  • 信号记录器

传感器

在上面的例子中,考虑作为传感器的应变计。应变的任何变化都将反映为其阻力的变化。现在,为了将这种变化转换为等效电压,您可以使用简单的惠斯通桥电路,其充当信号调节单元。

应变片(传感器)和惠斯通桥(信号调理单元)的组合称为传感器。

一般来说,换能器是一种利用换能器原理将一种能量转换为另一种能量的装置。通常,一种能量形式的信号通过换能器转换成另一种形式的信号。

根据上面的示例,换能器是将物理量转换为电量的设备。

传感器和执行器

根据上面的定义,实际上,传感器(用信号响应物理量的设备)和致动器(用物理运动(或类似动作)响应信号的设备)都可以被认为是传感器。

例如,麦克风是传感器,其将声波转换为电信号,并且扬声器是致动器,其将电信号转换为音频信号。

麦克风和扬声器都是换能器,即麦克风将声能转换成电能,扬声器将电能转换为声能。

传感器的分类

有几种方法可以在其中对包含但不限于传感器,传感器结构的角色或其工作现象的作用来分类传感器。

如果它们被视为简单的信号转换器,容易将传感器作为输入传感器或输出传感器分类为输入换能器或输出传感器。输入换能器测量非电量并将其转换为电量。

另一方面,输出传感器以相反的方式工作,即它们的输入信号是电信号,而输出信号是非电信号或物理信号,如力、位移、扭矩、压力等。

根据操作原理,换能器也可以分为机械,热电,电气等。

让我们根据以下三种方式查看传感器的分类:

  • 物理效应
  • 物理量
  • 能量的来源

基于物理效应的分类

传感器的第一类分类是基于将物理量转换为电量所产生的物理效应。例如,铜元素的电阻(物理量)的变化与温度的变化成正比。

通常使用以下物理效果:

  • 抵抗的变化
  • 电感变化
  • 电容的变化
  • 霍尔效应
  • 压电效应

基于物理量的分类

换能器的第二分类基于转换的物理量。转换后的换能器的最终使用。例如,压力换能器是将压力转换为电信号的换能器。

以下是根据物理量和相应示例进行分类的换能器的小清单

  • 温度传感器-热电偶
  • 压力传感器 - Bourdon仪表
  • 位移传感器 - LVDT(线性可变差压变压器)
  • 水平传感器 - 扭矩管
  • 流量传感器 - 流量计
  • 力传感器 - 测功机
  • 加速度传感器-加速度计

基于能量源的分类

换能器也基于能量来源进行分类。在此类别下,通常存在两种类型的换能器:

  • 有源传感器
  • 被动传感器

有源传感器

在有源换能器中,来自输入的能量用作从电源转移到比例输出的能量的控制信号。

不同类型的传感器有源传感器

例如,应变仪是有源换能器,其中应变被转换成电阻。但是由于来自应变元件的能量非常小,因此通过外部电源提供输出的能量。

被动传感器

在无源换能器中,来自输入的能量直接转换为输出。例如,热电偶是一个无源换能器,从输入吸收的热能被转换成电信号(电压)。

不同类型的换能器被动换能器

传感器的特点

换能器的性能特性是为特定设计选择最合适换能器的关键。因此,了解传感器的特性对于正确选择传感器是非常重要的。

换能器的性能特征可以进一步分为两种类型:

  • 静态特征
  • 动态特性

静态特征

传感器的静态特性是通过静态校准建立的一套性能标准,即通过基本保持被测量为变化非常缓慢的常量来描述测量质量。

以下是传感器的一些重要静态特征的列表。

  • 灵敏度
  • 线性
  • 解决
  • 精度(准确性)
  • 跨度和范围
  • 阈值
  • 漂移
  • 稳定
  • 响应能力
  • 重复性
  • 输入阻抗和输出阻抗

动态特性

当测量量是时间的函数时,换能器的动态特性涉及其性能即,它相对于时间迅速变化。

虽然当测量量基本恒定时,静态特性涉及换能器的性能,但动态特性涉及动态输入,这意味着它们取决于其自己的参数以及输入信号的性质。

以下是在选择换能器中可以考虑的一些动态特征。

  • 动态错误
  • 忠诚
  • 响应速度
  • 带宽

总的来说,换能器的静态和动态特性都决定了其性能,并指出它可以有效地接受所需的输入信号并拒绝不需要的输入。

不同类型的换能器

基本上,两种不同类型的换能器是机械换能器和电换能器。机械换能器是响应物理量或机械量的条件的变化的换能器。如果物理量被转换为电量,则换能器是电换能器。

机械传感器

如前所述,机械传感器是一组主要的传感元件,通过机械输出响应物理量的变化。例如,双金属条是一种机械换能器,它对温度的变化作出反应,并以机械位移作出反应。机械传感器与电子传感器的区别在于它们的输出信号是机械的。

输出机械量可以是位移,力(或扭矩),压力和应变的任何类似物。对于任何测量量,都可以有机械和电换能器。

例如,我们已经看到了双金属条带,其是机械换能器,用于反应温度变化。相反,电阻温度计也反应温度变化,但响应是元件电阻的变化。因此,它是一种电换能器。

下表显示了用于测量不同数量的机械传感器列表,并用机械信号响应。

要测量的数量 机械传感器 输出信号类型(机械式)
温度 双金属片 流离失所和力量
流体膨胀 流离失所和力量
压力 环平衡压力计 位移
金属膜片 位移和应变
胶囊和波纹管 位移
位移
力量 春季平衡 位移和应变
液压载荷电池 压力
列称量单元 位移和应变
扭矩 测力计 力和应变
陀螺仪 位移
螺旋弹簧 位移
扭力杆 位移和应变
流速 流阻塞元素 应变和压力
皮特管 压力
液面 压力计 位移
浮子元素 位移,力量和应变

电换能器

如前所述,电传感器是响应电输出的物理量变化的电换能器。电换能器进一步分为被动电换能器和有源电换能器。

下表列出了一些电子传感器(无源和有源)。

被动电传感器 电阻传感器 电阻温度计
电阻式位移传感器
电阻应变换能器
电阻压力传感器
电阻湿度传感器
电容传感器 电容式湿度传感器
电容式位移传感器
电容式测厚传感器
电感换能器 电感式位移传感器
归纳厚度传感器
涡流电感换能器
动芯电感传感器
主动电换能器 光电传感器 光电导电器
光电发射的传感器
光伏力传感器
压电传感器 压电应变换能器
压电加速度传感器
压电压力传感器
压电扭矩传感器
压电式力传感器
磁致伸缩传感器 磁致伸缩加速度传感器
磁致伸缩力传感器
扭转磁致伸缩传感器
机电传感器 转速表
电动压力传感器
电动振动传感器
电磁流量计
电离传感器 电离真空计
电离位移传感器
核辐射传感器
放射性真空计
放射性水平仪
辐射测厚仪
电化学传感器
霍尔效应传感器
热电式传感器

传感器的应用

电磁

  • 天线
  • 霍尔效应传感器
  • 磁盘读写头
  • 磁墨盒

机电

  • 加速度计
  • 压力传感器
  • 电流计
  • LVDT.
  • 装载细胞
  • 电位计
  • 微机电系统
  • 线性和旋转电机
  • 空气流动传感器

电化学

  • 氢传感器
  • 氧气传感器
  • ph米

电声

  • 扬声器(扬声器,耳机)
  • 麦克风
  • 超声波收发器
  • 压电晶体
  • 索纳尔
  • 触觉传感器

光电

  • 引领
  • 光电二极管
  • 光伏电池
  • 激光二极管
  • 光电阻塞(LDR)
  • 光透射师
  • 白炽灯和荧光灯

热电

  • 热敏电阻
  • 热电偶
  • 电阻式温度探测器

Radioacoustic

  • 无线电发射器和接收器
  • G-M管(盖格-穆勒管)

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