智能传感器原理设计与应用(现代传感器手册:原理、设计及应用)

 

传感器|常见分类及其应用

在当今信息时代，传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。今天，我们就来简单的了解一下传感器。

一、传感器定义能感受规定的被测量并按照一定的规律(数学函数法则)转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成的设备即传感器。传感器将物理参数（例如：温度、血压、湿度、速度等）转换成可以用电测量的信号。我们可以先来解释一下温度的例子，玻璃温度计中的水银使液体膨胀和收缩，从而将测量到的温度转换为可被校准玻璃管上的观察者读取的温度。

二、传感器选型原则

在选择传感器时，必须考虑某些特性，具体如下：

1.精度——传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以，不必过高，通常精度越高，其价格越昂贵。

2.线型范围——输入与输出成正比的范围

3.测量环境——一般对温度/湿度量有要求

4.校准——对于大多数测量设备而言必不可少，因为读数会随时间变化

5.稳定性——传感器使用一段时间后，其性能保持不变的能力称为稳定性。

三、传感器主要分类

传感器分为以下标准：

1.主要输入数量（被测量者），也称按用途，分为压力敏和力敏传感器、位置传感器、液位传感器、能耗传感器、速度传感器、加速度传感器、射线辐射传感器、热敏传感器等。

2.测量目（利用物理和化学作用）

物理型传感器是利用被测量物质的某些物理性质发生明显变化的特性制成的。化学型传感器是利用能把化学物质的成分、浓度等化学量转化成电学量的敏感元件制成的。生物型传感器是利用各种生物或生物物质的特性做成的，用以检测与识别生物体内化学成分的传感器。

3.制造工艺

4.按原理

互联网小常识：可以用两种方法测试FTP服务器：浏览器和命令行ftp域名。

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、生物传感器等。

5.输出信号

模拟传感器:将被测量的非电学量转换成模拟电信号。

数字传感器:将被测量的非电学量转换成数字输出信号(包括直接和间接转换)。

膺数字传感器:将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出(包括直接或间接转换)。

开关传感器:当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时，传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。

四、五种常用的传感器

一些常用的传感器及其原理和应用说明如下：

（一）、温度传感器

该设备从源头收集有关温度的信息，并转换成其他设备或人可以理解的形式。温度传感器的最佳例证是玻璃水银温度计，会随着温度的变化而膨胀和收缩。外部温度是温度测量的来源，观察者观察汞的位置以测量温度。温度传感器有两种基本类型：

·接触式传感器——这种类型的传感器需要与被感测对象或介质直接物理接触。例如温度计。

·非接触式传感器——这种类型的传感器不需要与被检测的物体或介质发生任何物理接触。它们监控非反射性固体和液体，但由于天然透明性，因此对气体无用。这些传感器使用普朗克定律测量温度。该定律处理从热源辐射的热量以测量温度。

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不同类型温度传感器的工作原理及实例

（i）热电偶——它们由两根电线（每根均为不同的均匀合金或金属）组成，通过在一端的连接形成测量接头，该测量接头对被测元件开放。电线的另一端端接到测量设备，在此形成参考结。由于两个结点的温度不同，电流流过电路，测量得到的毫伏来确定结点的温度。

（ii）电阻温度检测器（RTD）——这是一种热电阻，其制造目的是随着温度的变化改变电阻，它们比任何其他温度检测设备都贵。

（iii）热敏电阻——它们是另一种电阻，电阻的大变化与温度的小变化成正比。

（二）、红外传感器

该设备发射或检测红外辐射以感知环境中的特定相位。一般来说，热辐射是由红外光谱中的所有物体发出的，红外传感器检测到这种人眼看不见的辐射。

（三）、紫外线传感器

这些传感器测量入射紫外线的强度或功率。这种电磁辐射的波长比x射线长，但仍比可见光短。一种被称为聚晶金刚石的活性材料正被用于可靠的紫外传感，紫外线传感器可以发现环境暴露在紫外线辐射下的情况。

（四）、触摸传感器

触摸传感器根据触摸位置充当可变电阻器。触摸传感器由以下部件组成：全导电物质，如铜、绝缘间隔材料，如泡沫或塑料、部分导电材料。

（五）、接近传感器

接近传感器检测几乎没有任何接触点的物体的存在。由于传感器与被测物体之间没有接触，且缺少机械零件，因此这些传感器的使用寿命长，可靠性高。不同类型的接近传感器有感应式接近传感器、电容式接近传感器、超声波接近传感器、光电传感器、霍尔效应传感器等。

五、先进的传感器技术

传感器技术在制造领域有着广泛的应用。先进技术如下：

一、条形码识别——市场上销售的产品有一个通用产品代码（UPC），它是一个12位代码。其中五个数字代表制造商，另外五个数字代表产品。前六位数字用代码表示为亮条和暗条。第一位表示数字系统的类型，第二位表示奇偶性表示读数的准确性。剩下的六位数字用暗线和暗线表示，与前六位数字的顺序相反。条形码如下图所示。

条形码阅读器可以管理不同的条形码标准，即使不知道标准代码。条形码的缺点是，如果条形码被油脂或污垢遮盖，条形码扫描仪将无法读取。

二、转发器——在汽车部分，在许多情况下使用射频设备。转发器隐藏在钥匙的塑料头内，任何人都看不见。钥匙插入点火锁芯。当你转动钥匙时，电脑会向收发器发送一个无线电信号。在应答器对信号做出响应之前，计算机不会让发动机点火。这些转发器由无线电信号供电。

三、制造部件的电磁识别——这类似于条形码技术，数据可以在磁条上编码。使用磁条技术，即使代码隐藏在油脂或污垢中，也可以读取数据。

四、表面声波——此过程类似于射频识别。在这里，部件识别由雷达类型信号触发，并且与RF系统相比，被远距离传输。

五、光学字符识别——这是一种自动识别技术，使用字母数字字符作为信息源。在美国，邮件处理中心使用光学字符识别。它们也用于视觉系统和语音识别系统。

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互联网小常识：第一次配置无线接入点，一般采用本地配置方式，即无需将无线接入点连接到一个有线的网络中。这时，因为没有连接到DHCP服务器而无法获得IP地址，它的默认IP地址是10.0.0.1并成为小型的DHCP服务器。在这种情况下，接入点可以为下列这些设备分配多达20个10.0.0.x范围的IP地址。(1)连接在连接点以太网端口上的PC机(2)没有配置SSID或SSID配置为tsunami，并且关闭所有安全配置的无线设备。

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