传感器通常由哪几部分组成?各组成部分的作用是什么?
在现代工业生产尤其是自动化生产过程中,要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数,使设备工作在正常状态或最佳状态,并使产品达到质量。
在基础学科研究中,传感器更具有突出的地位。现代科学技术的发展,进入了许多新领域:例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙,微观上要观察小到fm的粒子世界,纵向上要观察长达数十万年的天体演化,短到s的瞬间反应。
此外,还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种技术研究,如超高温、超低温、超高压、超高真空、磁场、超弱磁场等等。显然,要获取大量人类感官无法直接获取的信息,没有相适应的传感器是不可能的。
许多基础科学研究的障碍,首先就在于对象信息的获取存在困难,而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现,往往会导致该领域内的突破。一些传感器的发展,往往是一些边缘学科开发的先驱。
传感器一般由敏感元件、转换元件、变换电路和辅助电源四部分组成。
1、敏感元件直接感受被测量,并输出与被测量有确定关系的物理量信号;
2、转换元件将敏感元件输出的物理量信号转换为电信号;
3、变换电路负责对转换元件输出的电信号进行放大调制;
4、转换元件和变换电路一般还需要辅助电源供电。
传感器的特点包括:微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化,它不仅促进了传统产业的改造和更新换代,而且还建立新型工业,从而成为21世纪新的经济增长点。
一、传感器的三部分组成
传感器是一种可以感知和响应物理量的装置,由三部分组成:敏感元件、信号变换器和输出装置。
1. 敏感元件:对外界物理量(如温度、压力、重量等)进行感知的元件,将物理量转换为相应的信号。敏感元件可以采用多种不同的工作原理,如电阻、电容、压电、磁电、光学等。
2. 信号变换器:将敏感元件产生的信号放大、滤波、线性化等处理,使其符合所需的信号规格,可由模拟电路、数字电路、微处理器等实现。
3. 输出装置:将信号变换器输出的处理好的信号,转换成物理量或数字信号,以供外部设备进行处理和控制。输出装置的形式可以是电压、电流、数字信号等。
二、传感器的作用
传感器广泛应用于各个领域,比如机器人、汽车、医疗、空调、智能家居等。主要具有以下作用:
1. 监测:传感器对外界物理量进行感知,可以实时监测设备或环境状态,比如温度、湿度、光照、气体浓度等。
2. 检测:传感器能够检测和判断物体的存在或状态,实现自动化检测及控制,如压力传感器、距离传感器等。
3. 测量:传感器可以测量物理量的大小和变化的趋势,如温度传感器、光敏传感器、风速传感器等。
4. 控制:传感器可以对外界物理量进行实时响应和控制,如自动调节温度、湿度等。
一、传感器的组成
传感器是由传感器本体、数据转换器和信号处理器三部分组成。
1.传感器本体
传感器本体是由感受器、转换器和输出器三部分组成。
(1)感受器
感受器是传感器本体的核心部分,它能够将被测量的物理量转化为一个可以被测量的电信号。
(2)转换器
转换器用来将感受器输出的电信号转换成标准信号。标准信号有很多种类型,例如模拟信号、数字信号等。
(3)输出器
输出器输出标准信号,以便于以后的处理和使用。
2.数据转换器
数据转换器是传感器的重要部分之一,它主要作用是将感受器输入的电信号转换成数字信号,以便于计算机等数字设备处理。
3.信号处理器
信号处理器是传感器的另一个重要部分,它主要作用是对传感器采集的信号进行处理和分析,并输出测量结果。
二、传感器的功能
1.测量
传感器的主要功能是测量物理量并输出相应的结果。不同类型的传感器能够测量的物理量也不同,例如温度、湿度、压力、流量等。
2.监控
传感器能够对被测量的物理量进行实时监控,以便及时发现潜在的问题。例如温度传感器可以用于监控机器的温度,以防止机器过热而损坏。
3.控制
一些传感器还可以用于控制某些设备的运行状态。例如光电传感器可以用于控制电梯门的开闭。