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傳感器是如何分類的

來源:杭州利輝環(huán)境檢測設(shè)備有限公司   2024年07月23日 16:13  



      可以用不同的觀點對傳感器進行分類:它們的轉(zhuǎn)換原理(傳感器工作的基本物理或化學(xué)效應(yīng));它們的用途;它們的輸出信號類型以及制作它們的材料和工藝等。


  根據(jù)傳感器工作原理,可分為物理傳感器和化學(xué)傳感器二大類 :


  傳感器工作原理的分類物理傳感器應(yīng)用的是物理效應(yīng),諸如壓電效應(yīng),磁致伸縮現(xiàn)象,離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)。被測信號量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號。


  化學(xué)傳感器包括那些以化學(xué)吸附、電化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器,被測信號量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號。


  有些傳感器既不能劃分到物理類,也不能劃分為化學(xué)類。大多數(shù)傳感器是以物理原理為基礎(chǔ)運作的。化學(xué)傳感器技術(shù)問題較多,例如可靠性問題,規(guī)模生產(chǎn)的可能性,價格問題等,解決了這類難題,化學(xué)傳感器的應(yīng)用將會有巨大增長。


  常見傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域和工作原理列于下表。


  1、傳感器按照其用途分類:


  壓力敏和力敏傳感器 位置傳感器


  液面?zhèn)鞲衅?能耗傳感器


  速度傳感器 加速度傳感器


  射線輻射傳感器 熱敏傳感器


  24GHz雷達(dá)傳感器


  2、傳感器按照其原理分類:


  振動傳感器 濕敏傳感器


  磁敏傳感器 氣敏傳感器


  真空度傳感器 生物傳感器等。


  3、傳感器按照其輸出信號為標(biāo)準(zhǔn)分類:


  模擬傳感器——將被測量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成模擬電信號。


  數(shù)字傳感器——將被測量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號(包括直接和間接轉(zhuǎn)換)。


  膺數(shù)字傳感器——將被測量的信號量轉(zhuǎn)換成頻率信號或短周期信號的輸出(包括直接或間接轉(zhuǎn)換)。


  開關(guān)傳感器——當(dāng)一個被測量的信號達(dá)到某個特定的閾值時,傳感器相應(yīng)地輸出一個設(shè)定的低電平或高電平信號。


  4、傳感器按照其材料為標(biāo)準(zhǔn)分類:


  在外界因素的作用下,所有材料都會作出相應(yīng)的、具有特征性的反應(yīng)。它們中的那些對外界作用zui敏感的材料,即那些具有功能特性的材料,被用來制作傳感器的敏感元件。從所應(yīng)用的材料觀點出發(fā)可將傳感器分成下列幾類:


  (1)按照其所用材料的類別分


  金屬 聚合物 陶瓷 混合物


  (2)按材料的物理性質(zhì)分: 導(dǎo)體 絕緣體 半導(dǎo)體 磁性材料


  (3)按材料的晶體結(jié)構(gòu)分:


  單晶 多晶 非晶材料


  與采用新材料緊密相關(guān)的傳感器開發(fā)工作,可以歸納為下述三個方向:


  (1)在已知的材料中探索新的現(xiàn)象、效應(yīng)和反應(yīng),然后使它們能在傳感器技術(shù)中得到實際使用。


  (2)探索新的材料,應(yīng)用那些已知的現(xiàn)象、效應(yīng)和反應(yīng)來改進傳感器技術(shù)。


  (3)在研究新型材料的基礎(chǔ)上探索新現(xiàn)象、新效應(yīng)和反應(yīng),并在傳感器技術(shù)中加以具體實施。


  現(xiàn)代傳感器制造業(yè)的進展取決于用于傳感器技術(shù)的新材料和敏感元件的開發(fā)強度。傳感器開發(fā)的基本趨勢是和半導(dǎo)體以及介質(zhì)材料的應(yīng)用密切關(guān)聯(lián)的。表1.2中給出了一些可用于傳感器技術(shù)的、能夠轉(zhuǎn)換能量形式的材料。


  5、傳感器按照其制造工藝分類:


  集成傳感器 薄膜傳感器 厚膜傳感器 陶瓷傳感器


  集成傳感器是用標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)硅基半導(dǎo)體集成電路的工藝技術(shù)制造的。通常還將用于初步處理被測信號的部分電路也集成在同一芯片上。


  薄膜傳感器則是通過沉積在介質(zhì)襯底(基板)上的,相應(yīng)敏感材料的薄膜形成的。使用混合工藝時,同樣可將部分電路制造在此基板上。


  厚膜傳感器是利用相應(yīng)材料的漿料,涂覆在陶瓷基片上制成的,基片通常是Al2O3制成的,然后進行熱處理,使厚膜成形。


  陶瓷傳感器采用標(biāo)準(zhǔn)的陶瓷工藝或其某種變種工藝(溶膠-凝膠等)生產(chǎn)。


  完成適當(dāng)?shù)念A(yù)備性操作之后,已成形的元件在高溫中進行燒結(jié)。厚膜和陶瓷傳感器這二種工藝之間有許多共同特性,在某些方面,可以認(rèn)為厚膜工藝是陶瓷工藝的一種變型。


  每種工藝技術(shù)都有自己的優(yōu)點和不足。由于研究、開發(fā)和生產(chǎn)所需的資本投入較低,以及傳感器參數(shù)的高穩(wěn)定性等原因,采用陶瓷和厚膜傳感器比較合理。


  6、傳感器根據(jù)測量目的不同分類


  物理型傳感器是利用被測量物質(zhì)的某些物理性質(zhì)發(fā)生明顯變化的特性制成的。


  化學(xué)型傳感器是利用能把化學(xué)物質(zhì)的成分、濃度等化學(xué)量轉(zhuǎn)化成電學(xué)量的敏感元件制成的。


  生物型傳感器是利用各種生物或生物物質(zhì)的特性做成的,用以檢測與識別生物體內(nèi)化學(xué)成分的傳感器。

 
 

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