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一、基本介紹

傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)（英文名稱：transducer/sensor）是能(neng)(neng)感(gan)(gan)受(shou)到被測量(liang)的(de)信(xin)息(xi)，并(bing)能(neng)(neng)將感(gan)(gan)受(shou)到的(de)信(xin)息(xi)，按一定規律變換成為(wei)電信(xin)號或其他所需(xu)形式的(de)信(xin)息(xi)輸出，以滿足信(xin)息(xi)的(de)傳(chuan)輸、處理、存儲、顯示(shi)、記錄和控(kong)制等要求的(de)檢(jian)測裝置。傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)具有微型化(hua)(hua)(hua)、數字(zi)化(hua)(hua)(hua)、智能(neng)(neng)化(hua)(hua)(hua)、多功(gong)能(neng)(neng)化(hua)(hua)(hua)、系統化(hua)(hua)(hua)、網絡化(hua)(hua)(hua)等特(te)點，它是實(shi)現自動(dong)檢(jian)測和自動(dong)控(kong)制的(de)首要環(huan)節。

二、主要分類

按用途

壓力敏和力敏傳感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)、位(wei)置傳感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)、液位(wei)傳感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)、能耗傳感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)、速度傳感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)、加速度傳感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)、射線(xian)輻(fu)射傳感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)、熱(re)敏傳感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)。

按原理

振動傳(chuan)(chuan)感(gan)器、濕敏(min)傳(chuan)(chuan)感(gan)器、磁敏(min)傳(chuan)(chuan)感(gan)器、氣敏(min)傳(chuan)(chuan)感(gan)器、真空(kong)度傳(chuan)(chuan)感(gan)器、生物傳(chuan)(chuan)感(gan)器等。

按輸出信號

模擬(ni)傳(chuan)感器：將被測量的非電學量轉(zhuan)換(huan)成模擬(ni)電信號。

數(shu)字(zi)傳(chuan)感器(qi)：將被(bei)測量(liang)的(de)非(fei)電學量(liang)轉(zhuan)換(huan)成數(shu)字(zi)輸(shu)出信(xin)號（包括直接和間接轉(zhuan)換(huan)）。

膺數字(zi)傳(chuan)感器(qi)：將被測量的(de)信號(hao)量轉換成頻(pin)率(lv)信號(hao)或(huo)短周期信號(hao)的(de)輸出（包括直接或(huo)間接轉換）。

開關傳感(gan)器：當(dang)一(yi)個(ge)(ge)被測(ce)量的(de)信(xin)號達到某個(ge)(ge)特(te)定的(de)閾值時，傳感(gan)器相應地輸出一(yi)個(ge)(ge)設定的(de)低電(dian)平或(huo)高電(dian)平信(xin)號。

按其制造工藝

集成傳(chuan)感器是用(yong)標準的(de)生產硅基半導體集成電路的(de)工藝技術制造的(de)。通常還將用(yong)于(yu)初步處理被測信號(hao)的(de)部分電路也集成在同一(yi)芯(xin)片上。

薄(bo)膜傳感器(qi)則是通(tong)過沉(chen)積在(zai)介質(zhi)襯(chen)底（基板(ban)）上的(de)，相應(ying)敏感材料的(de)薄(bo)膜形成的(de)。使用混合(he)工藝時，同樣可(ke)將部分電路(lu)制造在(zai)此基板(ban)上。

厚(hou)膜傳感器(qi)是利用相應材料的漿(jiang)料，涂覆在陶瓷基(ji)片上制(zhi)成(cheng)的，基(ji)片通常是Al2O3制(zhi)成(cheng)的，然后進(jin)行熱處理，使厚(hou)膜成(cheng)形。

陶(tao)瓷(ci)傳感器采用標準的陶(tao)瓷(ci)工(gong)藝(yi)或其某種(zhong)變種(zhong)工(gong)藝(yi)（溶膠、凝(ning)膠等(deng)）生(sheng)產。

完成(cheng)適(shi)當的(de)預備性(xing)操作之后，已成(cheng)形的(de)元件在(zai)高溫(wen)中進行燒結。厚膜(mo)和陶瓷(ci)傳感器這二(er)種(zhong)工藝之間有許多(duo)共同(tong)特性(xing)，在(zai)某(mou)些(xie)方(fang)面，可以認為厚膜(mo)工藝是陶瓷(ci)工藝的(de)一種(zhong)變型。

每種工藝技術都有(you)自己的優點和不足。由于研究、開發和生(sheng)產所需的資本(ben)投(tou)入(ru)較低，以及傳感(gan)器(qi)參數的高穩定(ding)性等(deng)原因，采用陶瓷和厚(hou)膜傳感(gan)器(qi)比較合理。

按測量目

物(wu)理型傳感器是利用被(bei)測(ce)量物(wu)質的(de)某些物(wu)理性質發生明顯變化的(de)特(te)性制成(cheng)的(de)。

化(hua)(hua)學(xue)型傳(chuan)感器是利用(yong)能把化(hua)(hua)學(xue)物質的成分、濃度等化(hua)(hua)學(xue)量轉化(hua)(hua)成電學(xue)量的敏感元件制成的。

生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)型傳感器(qi)是利用(yong)各種(zhong)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)或(huo)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)物(wu)(wu)質的(de)特(te)性做(zuo)成的(de)，用(yong)以檢測與識別生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)體內化學成分的(de)傳感器(qi)。

按其構成

基(ji)(ji)本型(xing)傳感器：是一種最基(ji)(ji)本的單個(ge)變換裝置。

組合型傳(chuan)感器(qi)(qi)：是由不同單個變換(huan)裝(zhuang)置組合而(er)構成的(de)傳(chuan)感器(qi)(qi)。

應用(yong)型(xing)傳(chuan)感器：是基本(ben)型(xing)傳(chuan)感器或(huo)組合(he)型(xing)傳(chuan)感器與(yu)其他機構(gou)組合(he)而構(gou)成的傳(chuan)感器。

按作用形式

按作用形式可分為主動(dong)型和被動(dong)型傳感器。

主動型(xing)傳(chuan)感(gan)器又有作(zuo)用(yong)型(xing)和反(fan)作(zuo)用(yong)型(xing)，此種傳(chuan)感(gan)器對(dui)被(bei)測(ce)對(dui)象能發出(chu)一定探(tan)(tan)測(ce)信(xin)(xin)號，能檢測(ce)探(tan)(tan)測(ce)信(xin)(xin)號在(zai)被(bei)測(ce)對(dui)象中所產生(sheng)的變(bian)化，或(huo)者由探(tan)(tan)測(ce)信(xin)(xin)號在(zai)被(bei)測(ce)對(dui)象中產生(sheng)某種效應而形(xing)成信(xin)(xin)號。檢測(ce)探(tan)(tan)測(ce)信(xin)(xin)號變(bian)化方(fang)式的稱為(wei)作(zuo)用(yong)型(xing)，檢測(ce)產生(sheng)響應而形(xing)成信(xin)(xin)號方(fang)式的稱為(wei)反(fan)作(zuo)用(yong)型(xing)。雷達與(yu)無線(xian)電頻(pin)率范圍探(tan)(tan)測(ce)器是作(zuo)用(yong)型(xing)實例(li)，而光(guang)聲(sheng)效應分(fen)析裝置與(yu)激光(guang)分(fen)析器是反(fan)作(zuo)用(yong)型(xing)實例(li)。

被動型傳感器(qi)只是接收被測對象(xiang)本(ben)身產生的信(xin)號(hao)，如紅外輻射溫(wen)度(du)計、紅外攝(she)像裝置等。

三、選型原則

要進行(xing)—個具體的(de)(de)測量(liang)(liang)(liang)工作(zuo)，首(shou)先要考慮采(cai)用何種(zhong)原理(li)(li)(li)的(de)(de)傳(chuan)(chuan)感器(qi)，這(zhe)需要分(fen)析(xi)多方面的(de)(de)因(yin)素之后(hou)才能確定。因(yin)為，即使(shi)是(shi)(shi)測量(liang)(liang)(liang)同一(yi)物(wu)理(li)(li)(li)量(liang)(liang)(liang)，也有(you)多種(zhong)原理(li)(li)(li)的(de)(de)傳(chuan)(chuan)感器(qi)可(ke)供選用，哪一(yi)種(zhong)原理(li)(li)(li)的(de)(de)傳(chuan)(chuan)感器(qi)更為合適(shi)，則需要根據(ju)被(bei)測量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)特點和傳(chuan)(chuan)感器(qi)的(de)(de)使(shi)用條件考慮以下一(yi)些具體問題：量(liang)(liang)(liang)程的(de)(de)大小；被(bei)測位置對(dui)傳(chuan)(chuan)感器(qi)體積的(de)(de)要求；測量(liang)(liang)(liang)方式(shi)為接觸(chu)(chu)(chu)式(shi)還(huan)是(shi)(shi)非(fei)接觸(chu)(chu)(chu)式(shi)；信號(hao)的(de)(de)引出方法(fa)，有(you)線(xian)或是(shi)(shi)非(fei)接觸(chu)(chu)(chu)測量(liang)(liang)(liang)；傳(chuan)(chuan)感器(qi)的(de)(de)來(lai)源，國產還(huan)是(shi)(shi)進口，價格能否(fou)承受，還(huan)是(shi)(shi)自行(xing)研制。

在考慮上述問題(ti)之后就能確定選用何種(zhong)類型(xing)的傳感(gan)器，然后再考慮傳感(gan)器的具體性(xing)能指標。

靈敏度的選擇

通常，在傳感(gan)器(qi)的(de)(de)(de)線(xian)性范圍(wei)內，希望傳感(gan)器(qi)的(de)(de)(de)靈(ling)(ling)敏度(du)越高越好。因為只有靈(ling)(ling)敏度(du)高時，與(yu)被測(ce)(ce)量(liang)(liang)變(bian)化對應的(de)(de)(de)輸(shu)出信(xin)號的(de)(de)(de)值才(cai)比較(jiao)大，有利(li)于信(xin)號處(chu)理。但要注意的(de)(de)(de)是，傳感(gan)器(qi)的(de)(de)(de)靈(ling)(ling)敏度(du)高，與(yu)被測(ce)(ce)量(liang)(liang)無關的(de)(de)(de)外(wai)界(jie)噪聲也(ye)容易混入，也(ye)會被放(fang)大系(xi)統放(fang)大，影(ying)響測(ce)(ce)量(liang)(liang)精度(du)。因此，要求傳感(gan)器(qi)本身應具有較(jiao)高的(de)(de)(de)信(xin)噪比，盡量(liang)(liang)減少(shao)從(cong)外(wai)界(jie)引入的(de)(de)(de)干擾信(xin)號。

傳感器的(de)靈(ling)敏度(du)是有(you)方(fang)向(xiang)性(xing)的(de)。當被測(ce)(ce)量是單向(xiang)量，而(er)且對其方(fang)向(xiang)性(xing)要(yao)求較高(gao)，則應選(xuan)擇其它方(fang)向(xiang)靈(ling)敏度(du)小的(de)傳感器；如(ru)果被測(ce)(ce)量是多(duo)維向(xiang)量，則要(yao)求傳感器的(de)交(jiao)叉靈(ling)敏度(du)越小越好。

頻率響應特性

傳感(gan)器(qi)的頻(pin)率(lv)響應特性(xing)決定(ding)了被(bei)測量的頻(pin)率(lv)范圍，必須在允許頻(pin)率(lv)范圍內保持不失真。實際(ji)上傳感(gan)器(qi)的響應總有—定(ding)延遲(chi)，希望(wang)延遲(chi)時間越短越好。

傳感器的頻(pin)率響(xiang)應越(yue)高，可(ke)測(ce)的信號頻(pin)率范圍就越(yue)寬(kuan)。

在(zai)動態(tai)(tai)測量中，應根(gen)據信號的特(te)點(穩態(tai)(tai)、瞬態(tai)(tai)、隨機(ji)等)響應特(te)性(xing)，以免產生過大(da)的誤差。

線性范圍

傳感(gan)器(qi)的(de)線形(xing)范圍(wei)是指輸(shu)出與輸(shu)入(ru)成正比的(de)范圍(wei)。以理論上(shang)講，在此范圍(wei)內，靈敏度(du)保持定(ding)(ding)值。傳感(gan)器(qi)的(de)線性(xing)范圍(wei)越寬，則其(qi)量程(cheng)越大，并且能保證一(yi)定(ding)(ding)的(de)測量精度(du)。在選擇傳感(gan)器(qi)時(shi)，當傳感(gan)器(qi)的(de)種類確(que)定(ding)(ding)以后首先(xian)要(yao)看其(qi)量程(cheng)是否滿足要(yao)求(qiu)。

但實(shi)際上，任(ren)何(he)傳(chuan)感(gan)器(qi)都(dou)不能保證絕對(dui)的(de)(de)線性(xing)(xing)，其線性(xing)(xing)度也(ye)是相對(dui)的(de)(de)。當(dang)所要求測量精度比較低時，在一定(ding)的(de)(de)范圍內，可(ke)將非線性(xing)(xing)誤差(cha)較小的(de)(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)近似看作線性(xing)(xing)的(de)(de)，這會給(gei)測量帶來極大的(de)(de)方便。

穩定性

傳(chuan)感(gan)器(qi)使用一段時間(jian)后，其性(xing)能保(bao)持(chi)不變的(de)(de)能力(li)稱為穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)。影響傳(chuan)感(gan)器(qi)長(chang)期(qi)穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)的(de)(de)因(yin)(yin)素除(chu)傳(chuan)感(gan)器(qi)本(ben)身結構外，主(zhu)要是傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)(de)使用環境(jing)。因(yin)(yin)此，要使傳(chuan)感(gan)器(qi)具有良好的(de)(de)穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)，傳(chuan)感(gan)器(qi)必須(xu)要有較強的(de)(de)環境(jing)適應能力(li)。

在選擇傳感器之前(qian)，應(ying)對其使用(yong)環(huan)境(jing)進行調查，并根(gen)據具體的使用(yong)環(huan)境(jing)選擇合適的傳感器，或采(cai)取適當的措施，減小環(huan)境(jing)的影響。

傳感器(qi)(qi)的(de)穩定性有定量指標，在超過使用(yong)(yong)期后，在使用(yong)(yong)前應重新進行標定，以確定傳感器(qi)(qi)的(de)性能(neng)是(shi)否發(fa)生(sheng)變化。

在某些要(yao)求(qiu)傳感器(qi)能(neng)長期使(shi)用(yong)而(er)又(you)不(bu)能(neng)輕易更換或標定的(de)場合，所(suo)選用(yong)的(de)傳感器(qi)穩定性要(yao)求(qiu)更嚴格，要(yao)能(neng)夠經受住(zhu)長時間的(de)考(kao)驗(yan)。

精度

精度是(shi)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)的(de)(de)一個(ge)(ge)重(zhong)要(yao)(yao)(yao)的(de)(de)性(xing)能指標，它是(shi)關系(xi)(xi)(xi)到整個(ge)(ge)測(ce)量(liang)系(xi)(xi)(xi)統測(ce)量(liang)精度的(de)(de)一個(ge)(ge)重(zhong)要(yao)(yao)(yao)環節。傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)的(de)(de)精度越高，其(qi)價格越昂(ang)貴(gui)，因此，傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)的(de)(de)精度只要(yao)(yao)(yao)滿(man)足整個(ge)(ge)測(ce)量(liang)系(xi)(xi)(xi)統的(de)(de)精度要(yao)(yao)(yao)求就(jiu)(jiu)可(ke)以，不必(bi)選(xuan)得過高。這樣(yang)就(jiu)(jiu)可(ke)以在滿(man)足同一測(ce)量(liang)目(mu)的(de)(de)的(de)(de)諸(zhu)多傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)中(zhong)選(xuan)擇比較便宜和(he)簡單的(de)(de)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)阿(a)特拉斯(si)空壓機配件。

如(ru)果測量(liang)目的是(shi)定性分析(xi)的，選用(yong)重復精度高的傳(chuan)感器即可，不宜(yi)選用(yong)絕對(dui)量(liang)值精度高的；如(ru)果是(shi)為了(le)定量(liang)分析(xi)，必(bi)須獲得精確的測量(liang)值，就需選用(yong)精度等級能滿足要求的傳(chuan)感器。

對(dui)某些特殊使(shi)用場合(he)，無法選(xuan)到(dao)合(he)適的傳(chuan)感器，則需自行設計制造傳(chuan)感器。自制傳(chuan)感器的性能應滿足使(shi)用要求。

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