傳感器原理及其應(yīng)用

　　傳感器原理

　　傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。

　　按被測物理量劃分的傳感器，常見的有：溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器、流量傳感器、液位傳感器、力傳感器、加速度傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器等。

　　無源傳感器不能直接轉(zhuǎn)換能量形式，但它能控制從另一輸入端輸入的能量或激勵能，傳感器承擔(dān)將某個對象或過程的特定特性轉(zhuǎn)換成數(shù)量的工作。

　　傳感器實際上是一種功能塊，其作用是將來自外界的各種信號轉(zhuǎn)換成電信號。

　　為了對各種各樣的信號進(jìn)行檢測、控制，就必須獲得盡量簡單易于處理的信號，這樣的要求只有電信號能夠滿足。電信號能較容易地進(jìn)行放大、反饋、濾波、微分、存貯、遠(yuǎn)距離操作等。

　　現(xiàn)代傳感器制造業(yè)的進(jìn)展取決于用于傳感器技術(shù)的新材料和敏感元件的開發(fā)強(qiáng)度。傳感器開發(fā)的基本趨勢是和半導(dǎo)體以及介質(zhì)材料的應(yīng)用密切關(guān)聯(lián)的。

　　傳感器的存在和發(fā)展，讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等感官，讓物體慢慢變得活了起來。通常根據(jù)其基本感知功能分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類。

　　敏感元件直接感受被測量，并輸出與被測量有確定關(guān)系的物理量信號；轉(zhuǎn)換元件將敏感元件輸出的物理量信號轉(zhuǎn)換為電信號；變換電路負(fù)責(zé)對轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號進(jìn)行放大調(diào)制；轉(zhuǎn)換元件和變換電路一般還需要輔助電源供電。傳感器中的電阻應(yīng)變片具有金屬的應(yīng)變效應(yīng)，即在外力作用下產(chǎn)生機(jī)械形變，從而使電阻值隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。電阻應(yīng)變片主要有金屬和半導(dǎo)體兩類，金屬應(yīng)變片有金屬絲式、箔式、薄膜式之分。半導(dǎo)體應(yīng)變片具有靈敏度高（通常是絲式、箔式的幾十倍）、橫向效應(yīng)小等優(yōu)點。

　　傳感器的應(yīng)用

　　隨著智能時代逐漸到來，傳感器變得更加不可替代。微型化、數(shù)字化、智能化的傳感器迅速地被普及，進(jìn)而改變我們的生活方式。近期，儀器儀表市場涌現(xiàn)出不少先進(jìn)的傳感器設(shè)備，刷新著市場應(yīng)用體系。

　　信息化的21世紀(jì)，離開不了傳感器，傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域非常的廣泛，電子計算機(jī)、生產(chǎn)自動化、現(xiàn)代信息、軍事、交通、化學(xué)、環(huán)保、能源、海洋開發(fā)、遙感、宇航等等。下面對一些常用的傳感器做簡單的介紹。

　　1、傳感器與環(huán)境保護(hù)

　　目前，環(huán)球的大氣污染、水質(zhì)污濁及噪聲已嚴(yán)重地破壞了地球的生態(tài)平衡和我們賴以生存的環(huán)境，這一現(xiàn)狀已引起了世界各國的重視。為保護(hù)環(huán)境，利用傳感器制成的各種環(huán)境監(jiān)測儀器 正在發(fā)揮著積極的作用。環(huán)境檢測是比較貼近人們?nèi)粘Ｉ畹?，這個也是氣體傳感器比較多的一個應(yīng)用領(lǐng)域，比如空氣中一些有毒有害的氣體會嚴(yán)重威脅人們身體健康，一氧化碳、二氧化硫、甲醛、PM2.5等氣體，這個時候就需要相應(yīng)的氣體傳感器對環(huán)境空氣質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測。

　　2、汽車與傳感器

　　目前，傳感器在汽車上的應(yīng)用及燃料余量等有關(guān)參數(shù)的測量。已不只局限于對行駛速度、行駛距離、發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)速度以由于汽車交通事故的不斷增多和汽車對環(huán)境的危害，傳感器在一些新的設(shè)施。如汽車安全氣囊系統(tǒng)、防盜裝置、防滑控制系統(tǒng)、防抱死裝置、電子變速控制裝置、排氣循環(huán)裝置、電子燃料噴射裝置及汽車“黑匣子”等都得到了實際應(yīng)用?？梢灶A(yù)測，隨著汽車電于技術(shù)和汽車安全技術(shù)的發(fā)展，傳感器在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用將會更為廣泛。

　　3、傳感器與家用電器

　　現(xiàn)代家用電器中普遍應(yīng)用著傳感器。傳感器在電子爐灶、自動電飯鍋、吸塵器、空調(diào) 器、電子熱水器、熱風(fēng)取暖器、風(fēng)干器、報警器、電熨斗、電風(fēng)扇、游戲機(jī)、電子驅(qū)蚊器、洗衣機(jī)、洗碗機(jī)、照像機(jī)、電冰箱、彩色電視機(jī)、錄像機(jī)、錄音機(jī)、收音機(jī)、電唱機(jī)及家庭影院等方面得到了廣泛的應(yīng)用。

　　隨著人們生活水平的不斷提高，對提高家用電器產(chǎn)品的功能及自動化程度的要求極為強(qiáng)烈。為滿足這些要求，首先要使用能檢測模擬量的高精度傳感器，以獲取正確的控制信息，再由微型計算機(jī)進(jìn)行控制，使家用電器的使用更加方便、安全、可靠，并減少能源消耗，為更多的家庭創(chuàng)造一個舒適的生活環(huán)境。目前，家庭自動化的藍(lán)圖正在設(shè)計之中，未來的家庭將由做為中央控制裝置的微型計算機(jī)，通過各種傳感器代替人監(jiān)視家庭的各種狀態(tài)，并通過控制設(shè)備進(jìn)行著各種控制。家庭自動化的主要內(nèi)容包括：安全監(jiān)視與報警、空調(diào)及照明控制、耗能控制、太陽光自動跟蹤、家務(wù)勞動自動化及人身健康管理等。家庭自動化的實現(xiàn)，可使人們有更多的時間用于學(xué)習(xí)、教育或休息娛樂。

　　4、傳感器在機(jī)器人上的應(yīng)用

　　目前，在勞動強(qiáng)度大或危險作業(yè)的場所，已逐步使用機(jī)器人取代人的工作?！恍└咚俣取⒏呔鹊墓ぷ鳎蓹C(jī)器人來承擔(dān)也是非常合適的。但這些機(jī)器人多數(shù)是用來進(jìn)行加工、組裝、檢驗等工作，屑于生產(chǎn)用的自動機(jī)械式的單能機(jī)器人。在這些機(jī)器人身上僅采用了檢測臂的位置和角度的傳感器。要使機(jī)器人和人的功能更為接近，以便從事更上等的工作，要求機(jī)器人能有判斷能力，這就要給機(jī)器人安裝物體檢口傳感器，特別是視覺傳感器和觸覺傳感器，使機(jī)器人通過視覺對物體進(jìn)行識別和檢測，通過觸覺對物體產(chǎn)生壓覺、力覺、滑動感覺和重量感覺。這類機(jī)器人被稱為智能機(jī)器人，它不僅可以從事特殊的作業(yè)，而且一般的生產(chǎn)、事務(wù)和家務(wù)，全部可由智能機(jī)器人去處理。

　　5、傳感器在醫(yī)療及人體醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

　　隨著醫(yī)用電子學(xué)的發(fā)展，僅憑醫(yī)生的經(jīng)驗和感覺進(jìn)行診斷的時代將會結(jié)束?，F(xiàn)在，應(yīng)用醫(yī)用傳感器可以對人體的表面和內(nèi)部溫度、血壓及腔內(nèi)壓力、血液及呼吸流量、腫瘤、血液的分析、脈波及心音、心腦電波等進(jìn)行高難碗度的診斷。顯然，傳感器對促進(jìn)技術(shù)的高度發(fā)展起著非常重要的作用。

　　為增進(jìn)國內(nèi)人民的健廢水平，我國醫(yī)療制度的改革，將把醫(yī)療服務(wù)對象擴(kuò)大到全民。以往的醫(yī)療工作僅局限于以為中心，今后，醫(yī)療工作將在的早期診斷、早期、遠(yuǎn)距離診斷及人工器官的研制等廣泛的范圍內(nèi)發(fā)揮作用，而傳感器在這些方面將會得到越來越多的應(yīng)用。

　　6、傳感器在工業(yè)上的應(yīng)用

　　在工業(yè)領(lǐng)域，深圳三達(dá)特代理的英國DDS氣體傳感器主要應(yīng)用在石化工業(yè)中，一些氧氣傳感器、硫化氫傳感器、一氧化碳傳感器等都能用在檢測各種有害氣體應(yīng)用中。另外，可用來檢測半導(dǎo)體和微電子工業(yè)的有機(jī)溶劑和磷烷等劇毒氣體；電力工業(yè)方面，氫氣傳感器能夠檢測電力變壓器油變質(zhì)過程中產(chǎn)生的氫氣；而在食品行業(yè)，氣體傳感器也可以檢測肉類等易腐敗食物的新鮮度；在果蔬保鮮應(yīng)用中，氣體傳感器檢測保鮮庫中的氧氣、乙烯、二氧化碳的濃度儀以保證水果的新鮮安全；在汽車和窯爐工業(yè)檢測廢氣中氧氣，公路交通檢測駕駛員呼氣中乙醇?xì)鉂舛鹊确矫妫灿兄鴱V泛的需求。

　　目前，傳感器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、生活、科學(xué)研究的各個領(lǐng)域，遍布環(huán)境保護(hù)、交通運(yùn)輸、家庭生活、宇宙開發(fā)等許多方面。傳感器是把非電學(xué)物理量（如速度、位移、壓力、溫度、濕度、流量、聲強(qiáng)、光照度等）轉(zhuǎn)換成易于測量、傳輸、處理的電學(xué)量（如電壓、電流、電阻、電容等）的一種組件，通常把傳感器定義為“對應(yīng)于特定被測物理量提供有效電信號輸出的器件”。例如，光電傳感器利用光敏電阻把光信號轉(zhuǎn)換成電信號；熱電傳感器利用熱敏電阻將熱信號轉(zhuǎn)換為電信號；電容式傳感器可以把角度、濃度、壓力、位移等非電學(xué)信號轉(zhuǎn)換成電信號；力電傳感器利用敏感元件把速度、加速度等力學(xué)信號轉(zhuǎn)化成電流、電壓等電學(xué)信號。

　　7、氣體傳感器在民用方面的檢測應(yīng)用

　　在民用方面，氣體傳感器的應(yīng)用主要體現(xiàn)在廚房檢測天然氣、液化石油氣和城市煤氣等民用燃?xì)獾男孤?，檢測微波爐中食物烹調(diào)時產(chǎn)生的氣體從而自動控制微波爐烹調(diào)食物。

　　具體來說的話，深圳三達(dá)特代理的英國DDS氣體傳感器在民用領(lǐng)域的應(yīng)用主要體現(xiàn)在：廚房里，檢測天然氣、液化石油氣和城市煤氣等民用燃?xì)獾男孤ㄟ^檢測微波爐中食物烹調(diào)時產(chǎn)生的氣體，從而自動控制微波爐烹調(diào)食物；住房、大樓、會議室和公共娛樂場所用一氧化碳傳感器、煙霧傳感器、臭氧傳感等，控制空氣凈化器或電風(fēng)扇的自動運(yùn)轉(zhuǎn)；在一些高層建筑物中，氣體傳感器還可以用于檢測火災(zāi)苗頭并報警。

　　現(xiàn)如今，傳感器已經(jīng)融入生活的各個角落，它能分析用戶日常行為，增加用戶與周邊世界的互動方式。比如經(jīng)常接觸到的運(yùn)動傳感器、溫濕度傳感器等等。通過一些常用的智能傳感器，可以大大提升生活的便捷性與安全性。隨著石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，易燃、易爆、有毒氣體的種類和應(yīng)用范圍都得到了增加。這些氣體在生產(chǎn)、運(yùn)輸、使用過程中一旦發(fā)生泄漏，將會引發(fā)中毒、火災(zāi)甚至爆炸事故，嚴(yán)重危害人民的生命和財產(chǎn)安全。
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