組裝設(shè)備時(shí)電氣工程師應(yīng)選用哪類型的傳感器？

一臺(tái)設(shè)備所采用的的傳感器是否先進(jìn)、可靠有時(shí)直接決定了設(shè)備的先進(jìn)性和可靠性。

很多機(jī)械工程師在觀念上有一個(gè)誤區(qū)：機(jī)械工程師只負(fù)責(zé)機(jī)構(gòu)的東西，傳感器、電氣元件選用及控制方案是電氣工程師或系統(tǒng)工程師的事。如果你是某個(gè)項(xiàng)目的總設(shè)計(jì)工程師，在方案構(gòu)想階段就要考慮到選用哪些類型的傳感器以及設(shè)備的動(dòng)作流程和控制方式。

一、傳感器定義

傳感器是個(gè)復(fù)雜的設(shè)備，經(jīng)常會(huì)被用來檢測和響應(yīng)電信號(hào)或光信號(hào)。傳感器將物理參數(shù)（例如：溫度、血壓、濕度、速度等）轉(zhuǎn)換成可以用電測量的信號(hào)。

我們可以先來解釋一下溫度的例子，玻璃溫度計(jì)中的水銀使液體膨脹和收縮，從而將測量到的溫度轉(zhuǎn)換為可被校準(zhǔn)玻璃管上的觀察者讀取的溫度。

二、傳感器選擇的標(biāo)準(zhǔn)

在選擇傳感器時(shí)，必須考慮某些特性，具體如下：

1、準(zhǔn)確性；

2、環(huán)境條件——通常對溫度/濕度有限制；

3、范圍——傳感器的測量極限；

4、校準(zhǔn)——對于大多數(shù)測量設(shè)備而言必不可少，因?yàn)樽x數(shù)會(huì)隨時(shí)間變化；

5、分辨率——傳感器檢測到的最小增量；

6、價(jià)格；

7、重復(fù)性——在相同環(huán)境下重復(fù)測量變化的讀數(shù)。

三、傳感器分類的標(biāo)準(zhǔn)

傳感器分為以下標(biāo)準(zhǔn)：

1、主要輸入數(shù)量（被測量者）；

2、轉(zhuǎn)導(dǎo)原理（利用物理和化學(xué)作用）；

3、材料與技術(shù)；

4、財(cái)產(chǎn)；

5、應(yīng)用程序。

轉(zhuǎn)導(dǎo)原理是有效方法所遵循的基本標(biāo)準(zhǔn)。通常，材料和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)由開發(fā)工程小組選擇。

根據(jù)屬性分類如下：

·溫度傳感器——熱敏電阻、熱電偶、RTD、IC等。

·壓力傳感器——光纖、真空、彈性液體壓力計(jì)、LVDT、電子。

·流量傳感器——電磁、壓差、位置位移、熱質(zhì)量等。

·液位傳感器——壓差、超聲波射頻、雷達(dá)、熱位移等。

·接近和位移傳感器——LVDT、光電、電容、磁、超聲波。

·生物傳感器——共振鏡、電化學(xué)、表面等離子體共振、光尋址電位測量。

·圖像——電荷耦合器件、CMOS。

·氣體和化學(xué)傳感器——半導(dǎo)體、紅外、電導(dǎo)、電化學(xué)。

·加速度傳感器——陀螺儀、加速度計(jì)。

·其他——濕度、濕度傳感器、速度傳感器、質(zhì)量、傾斜傳感器、力、粘度。

來自生物傳感器組的表面等離子體共振和光可尋址電位是基于光學(xué)技術(shù)的新型傳感器。與電荷耦合器件相比，CMOS圖像傳感器的分辨率較低，CMOS具有體積小、價(jià)格便宜、功耗低的優(yōu)點(diǎn)，因此可以更好地替代電荷耦合器件。加速度計(jì)由于在未來的應(yīng)用中（如飛機(jī)、汽車等）以及在視頻游戲、玩具等領(lǐng)域中的重要作用而被獨(dú)立分組。磁強(qiáng)計(jì)是測量磁通強(qiáng)度B（以特斯拉或As/m2為單位）的傳感器。

根據(jù)傳感器的電源或能量供應(yīng)要求進(jìn)行分類：

·有源傳感器–需要電源的傳感器稱為有源傳感器。示例：激光雷達(dá)（光探測和測距）、光電導(dǎo)單元。

·無源傳感器–不需要電源的傳感器稱為無源傳感器。例如：輻射計(jì)、膠片攝影。

根據(jù)應(yīng)用分類如下：

·工業(yè)過程控制、測量和自動(dòng)化

·非工業(yè)用途-飛機(jī)、醫(yī)療產(chǎn)品、汽車、消費(fèi)電子產(chǎn)品、其他類型的傳感器。

根據(jù)當(dāng)前和未來的應(yīng)用前景中，傳感器可分為以下幾類：

·加速計(jì)——它們基于微電子機(jī)械傳感器技術(shù)。它們用于病人監(jiān)測，包括配速器和車輛動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。

·生物傳感器——它們基于電化學(xué)技術(shù)。它們用于食品測試、醫(yī)療設(shè)備、水測試和生物戰(zhàn)劑檢測。

·圖像傳感器——它們基于CMOS技術(shù)。它們被用于消費(fèi)電子、生物測定、交通和安全監(jiān)視以及個(gè)人電腦成像。

·運(yùn)動(dòng)探測器——基于紅外線、超聲波和微波/雷達(dá)技術(shù)。它們被用于電子游戲和模擬，光激活和安全檢測。