传感器与检测技术
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1.2 传感器的分类

传感器有许多分类方法,但常用的分类方法有两种,一种是按被测物理量来分类;另一种是按传感器的工作原理来分类。

1.2.1 按被测物理量分类

这一种方法是根据被测量的性质进行分类,如温度传感器、湿度传感器、压力传感器、位移传感器、流量传感器、液位传感器、力传感器、加速度传感器、转矩传感器等。

这种分类方法把种类繁多的被测量分为基本被测量和派生被测量两类(参见表1-1)。例如力可视为基本被测量,从力可派生出压力、重量、应力、力矩等派生被测量。当需要测量这些被测量时,只要采用力传感器就可以了。

表1-1 基本被测量和派生被测量

这种分类方法的优点是比较明确地表达了传感器的用途,便于使用者根据其用途选用;缺点是没有区分每种传感器在转换机理上有何共性和差异,不便使用者掌握其基本原理及分析方法。

1.2.2 按传感器工作原理分类

这一种分类方法是以工作原理划分,将物理、化学、生物等学科的原理、规律和效应作为分类的依据。这种分类法的优点是对传感器的工作原理比较清楚,类别少,有利于传感器专业工作者对传感器的深入研究分析;缺点是不便于使用者根据用途选用。具体划分为以下几类。

1.电学式传感器

电学式传感器是应用范围较广的一种传感器,常用的有电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、磁电式传感器及电涡流式传感器等。

2.磁学式传感器

磁学式传感器是利用铁磁物质的一些物理效应而制成,主要用于位移、转矩等参数的测量。

3.光电式传感器

光电式传感器是利用光电器件的光电效应和光学原理而制成,主要用于光强、光通量、位移、浓度等参数的测量。

4.电势型传感器

电势型传感器是利用热电效应、光电效应、霍耳效应等原理而制成,主要用于温度、磁通量、电流、速度、光强、热辐射等参数的测量。

5.电荷传感器

电荷传感器是利用压电效应原理而制成,主要用于力及加速度的测量。

6.半导体传感器

半导体传感器是利用半导体的压阻效应、内光电效应、磁电效应、半导体与气体接触产生物质变化等原理而制成,主要用于温度、湿度、压力、加速度、磁场和有害气体的测量。

7.谐振式传感器

谐振式传感器是利用改变电或机械的固有参数来改变谐振频率的原理而制成,主要用来测量压力。

8.电化学式传感器

电化学式传感器是以离子导电原理为基础而制成,可分为电位式传感器、电导式传感器、电量式传感器、级谱式传感器和电解式传感器等。电化学式传感器主要用于分析气体成分、液体成分、溶于液体的固体成分、液体的酸碱度、电导率及氧化还原电位等参数的测量。

除了上述两种分类方法外,还有按能量的关系分类,即将传感器分为有源传感器和无源传感器;按输出信号的性质分类,即将传感器分为模拟式传感器和数字式传感器。数字式传感器输出为数字量,便于与计算机联用,且抗干扰性较强,例如盘式角度数字传感器、光栅传感器等。

本书的传感器主要是按被测物理量分类编写的,适当加以工作原理的分析。