化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器,被测信号量的微小变化也将转换成电信号 。
有些传感器既不能划分到物理类,也不能划分为化学类 。大多数传感器是以物理原理为基础运作的 。化学传感器技术问题较多,例如可靠性问题,规模生产的可能性,价格问题等,解决了这类难题,化学传感器的应用将会有巨大增长 。
常见传感器的应用领域和工作原理列于表1.1 。
按照其用途,传感器可分类为:
压力敏和力敏传感器 ?位置传感器
液面传感器 ?能耗传感器
速度传感器 ?热敏传感器
加速度传感器 ?射线辐射传感器
振动传感器? 湿敏传感器
磁敏传感器? 气敏传感器
真空度传感器? 生物传感器等 。?
以其输出信号为标准可将传感器分为:
模拟传感器——将被测量的非电学量转换成模拟电信号 。?
数字传感器——将被测量的非电学量转换成数字输出信号(包括直接和间接转换) 。?
膺数字传感器——将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出(包括直接或间接转换) 。?
开关传感器——当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时,传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号 。
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在外界因素的作用下,所有材料都会作出相应的、具有特征性的反应 。它们中的那些对外界作用最敏感的材料,即那些具有功能特性的材料,被用来 *** 传感器的敏感元件 。从所应用的材料观点出发可将传感器分成下列几类:
(1)按照其所用材料的类别分?
金属? 聚合物? 陶瓷? 混合物?
(2)按材料的物理性质分? ? 导体? 绝缘体? 半导体? 磁性材料?
(3)按材料的晶体结构分?
单晶? 多晶? 非晶材料?
与采用新材料紧密相关的传感器开发工作,可以归纳为下述三个方向:?
(1)在已知的材料中探索新的现象、效应和反应,然后使它们能在传感器技术中得到实际使用 。?
(2)探索新的材料,应用那些已知的现象、效应和反应来改进传感器技术 。?
(3)在研究新型材料的基础上探索新现象、新效应和反应,并在传感器技术中加以具体实施 。?
现代传感器制造业的进展取决于用于传感器技术的新材料和敏感元件的开发强度 。传感器开发的基本趋势是和半导体以及介质材料的应用密切关联的 。表1.2中给出了一些可用于传感器技术的、能够转换能量形式的材料 。?
按照其制造工艺,可以将传感器区分为:
集成传感器?薄膜传感器?厚膜传感器?陶瓷传感器
集成传感器是用标准的生产硅基半导体集成电路的工艺技术制造的 。通常还将用于初步处理被测信号的部分电路也集成在同一芯片上 。?
薄膜传感器则是通过沉积在介质衬底(基板)上的,相应敏感材料的薄膜形成的 。使用混合工艺时,同样可将部分电路制造在此基板上 。?
厚膜传感器是利用相应材料的浆料,涂覆在陶瓷基片上制成的,基片通常是Al2O3制成的,然后进行热处理,使厚膜成形 。
陶瓷传感器采用标准的陶瓷工艺或其某种变种工艺(溶胶-凝胶等)生产 。?
完成适当的预备性操作之后,已成形的元件在高温中进行烧结 。厚膜和陶瓷传感器这二种工艺之间有许多共同特性,在某些方面,可以认为厚膜工艺是陶瓷工艺的一种变型 。?
每种工艺技术都有自已的优点和不足 。由于研究、开发和生产所需的资本投入较低,以及传感器参数的高稳定性等原因,采用陶瓷和厚膜传感器比较合理 。
2都有哪些测力的传感器?只说原理就可以最典型的测力传感器是应变片式测力(包括测扭矩)传感器 。其它如变极距电容式、变气隙电感式,差动螺线管(电感)式、差动变压器式、线性输出型霍尔式、磁致伸缩式等这些能用于测变形的传感器都可以转化为测力 。另外还有适宜于动态力测量的压电式、磁电感应式等 。
3位移传感器是用来干什么的测量物 *** 置移动的高精密自动化测量工具 。位移传感器又称为线性传感器,位移是和物体的位置在运动过程中的移动有关的量,位移的测量方式所涉及的范围是相当广泛的 。它分为电感式位移传感器,电容式位移传感器,光电式位移传感器,位移传感器超声波式位移传感器,霍尔式位移传感器,磁致伸缩位移传感器 。
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文章插图
4磁弹性扭矩传感器在汽车上的应用电动助力转向系统EPS(electric power steering)是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统,与传统的液压助力转向系统HPS(hydraulic power steering)相比,EPS系统具有很多优点:仅在需要转向时才启动电机产生助力,能减少发动机燃油消耗;能在各种行驶工况下提供更佳助力,减小由路面不平所引起电动机的输出转矩通过传动装置的作用而助力向系的扰动,改善汽车的转向特性,提高汽车的主动安全性;没有液压回路,调整和检测更容易,装配自动化程度更高,且可通过设置不同的程序,快速与不同车型匹配,缩短生产和开发周期;不存在漏油问题,减小对环境的污染 。EPS系统是未来动力转向系统的一个发展趋势 。图1 EPS结构图 如图1所示,EPS主要由扭矩传感器、车速传感器、电动机、减速机构和电子控制单元(ECU)等组成 。通过传感器探测司机在转向操作时方向盘产生的扭矩或转角的大小和方向,并将所需信息转化成数字信号输入控制单元,再由控制单元对这些信号进行运算后得到一个与行驶工况相适应的力矩,最后发出指令驱动电动机工作,电动机的输出转矩通过传动装置的作用而助力 。因此扭矩传感器是EPS系统中最重要的器件之一 。扭矩传感器的种类有很多,主要有电位计式扭矩传感器、金属电阻应变片的扭矩传感器、非接触式扭矩传感器等,随技术的进步将会有精度更高、成本更低的传感器出现 。
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