工業(yè)傳(chuán)感器(qì)分類(lèi)與(yǔ)原理

由於被(bèi)測(cè)參量(liáng)種類繁多，其(qí)工作原理和使用條件又(yòu)各(gè)不相同，因此傳感器(qì)的種類(lèi)和(hé)規(guī)格十分繁雜，分類方法(fǎ)也很多(duō)。現將常采用的(dí)分類(lèi)方法歸納如下：

1，按輸(shū)入量(liáng)即(jí)測量對象的不同分：

如輸(shū)入量分(fēn)別(bié)為(wéi)：溫度(dù)，壓(yā)力(lì)，位(wèi)移(yí)，速(sù)度，濕(shī)度，光綫，氣(qì)體(tǐ)等(děng)非電量(liáng)時(shí)，則(zé)相(xiāng)應的傳感(gǎn)器稱(chēng)為溫度傳(chuán)感器，壓(yā)力傳感器，稱(chēng)重(zhòng)傳(chuán)感器等。

這(zhè)種(zhǒng)分類方法(fǎ)明確(què)地(dì)說明(míng)了(liǎo)傳感(gǎn)器的用途(tú)，給使(shǐ)用者提供了(liǎo)方便，容易(yì)根(gēn)據測(cè)量對(duì)象來(lái)選(xuǎn)擇所(suǒ)需(xū)要(yào)的(dí)傳(chuán)感器(qì)，缺點是這種(zhǒng)分(fēn)類方法(fǎ)是將原理互(hù)不相(xiāng)同(tóng)的傳感(gǎn)器歸為(wéi)一類，很(hěn)難找出(chū)每種(zhǒng)傳感(gǎn)器(qì)在轉(zhuǎn)換機(jī)理上(shàng)有何(hé)共(gòng)性和差(chà)異，因此，對掌握傳(chuán)感(gǎn)器的一些基本(běn)原(yuán)理及(jí)分析(xī)方法是不利的。因為同一(yī)種(zhǒng)型(xíng)式的(dí)傳(chuán)感(gǎn)器，如壓(yā)電式(shì)傳(chuán)感(gǎn)器(qì)，它(tā)可以用來測(cè)量機(jī)械振動中(zhōng)的加(jiā)速度，速度(dù)和振幅等(děng)，也可以用(yòng)來測量(liáng)衝擊(jī)和(hé)力(lì)，但其工作(zuò)原(yuán)理是一樣的。

這種分類方法把種類最(zuì)多(duō)的物理量分為：基(jī)本量和(hé)派生量(liáng)兩大類(lèi)．例(lì)如(rú)力(lì)可視為(wéi)基(jī)本物(wù)理(lǐ)量，從力可(kě)派(pài)生(shēng)出壓力(lì)，重(zhòng)量，應力，力(lì)矩等(děng)派生物(wù)理(lǐ)量(liáng)．當(dāng)我(wǒ)們需要測量(liáng)上述(shù)物理(lǐ)量時(shí)，隻要(yào)采(cǎi)用(yòng)力傳感(gǎn)器就(jiù)可以了(liǎo)。所(suǒ)以了(liǎo)解(jiě)基(jī)本(běn)物(wù)理量(liáng)和(hé)派生物理量的(dí)關係，對於係統使用(yòng)何種(zhǒng)傳(chuán)感(gǎn)器是(shì)很有幫助的。

2，按工作(檢測(cè))原理(lǐ)分(fēn)類

檢測原理指傳(chuán)感器工作時所(suǒ)依據的物理(lǐ)效應(yīng)，化學效(xiào)應和(hé)生物(wù)效應(yīng)等機理(lǐ)。有電阻式，電容式，電感式，壓(yā)電式(shì)，電(diàn)磁(cí)式(shì)，磁阻式(shì)，光(guāng)電(diàn)式，壓阻(zǔ)式，熱電式，核輻(fú)射式(shì)，半(bàn)導體(tǐ)式(shì)傳感器等(děng)。

如(rú)根(gēn)據(jù)變電(diàn)阻(zǔ)原理(lǐ)，相應(yīng)的有電位器(qì)式，應變片式(shì)，壓阻(zǔ)式等傳感(gǎn)器
；如根據(jù)電磁感(gǎn)應原理，相(xiāng)應的有(yǒu)電(diàn)感(gǎn)式(shì)，差(chà)壓變(biàn)送器，電渦(wō)流式(shì)，電磁(cí)式(shì)，磁阻(zǔ)式(shì)等傳感(gǎn)器(qì)
；如(rú)根(gēn)據半導(dǎo)體有關理論，則相(xiāng)應(yīng)的(dí)有半導(dǎo)體力(lì)敏，熱敏(mǐn)，光(guāng)敏，氣敏，磁敏等固態(tài)傳(chuán)感器。

這(zhè)種(zhǒng)分(fēn)類(lèi)方(fāng)法的(dí)優點是(shì)便於傳(chuán)感器專業工(gōng)作(zuò)者(zhě)從原理與設計上作(zuò)歸納性的分析(xī)研究(jiū)，避(bì)免了傳感器(qì)的(dí)名目過(guò)於(yú)繁多，故經常采用。缺點(diǎn)是(shì)用(yòng)戶選用傳感器(qì)時(shí)會(huì)感到(dào)不夠方(fāng)便(biàn)。

有(yǒu)時(shí)也常(cháng)把用(yòng)途和(hé)原理(lǐ)結合起來(lái)命名(míng)，如(rú)電感式位移(yí)傳感器(qì)，壓(yā)電(diàn)式力傳感(gǎn)器等，以避免傳感器名目(mù)過(guò)於(yú)繁多．

3，按照傳感(gǎn)器(qì)的(dí)結(jié)構(gòu)參數(shù)在(zài)信號(hào)變(biàn)換過程中(zhōng)是(shì)否發(fā)生變化可(kě)分為：

a，物性(xìng)型傳感(gǎn)器：在實現信(xìn)號的(dí)變換過程中，結構參數基本(běn)不變(biàn)，而是利(lì)用(yòng)某些(xiē)物(wù)質材料(liào)(敏感(gǎn)元(yuán)件(jiàn))本身(shēn)的(dí)物理或(huò)化(huà)學(xué)性質的變化而實現信(xìn)號變換(huàn)的(dí)。

這(zhè)種傳感器一般(bān)沒有(yǒu)可動結構部分(fēn)，易小(xiǎo)型化(huà)，故也(yě)被(bèi)稱作(zuò)固態(tài)傳感(gǎn)器，它是以(yǐ)半導體，電(diàn)介(jiè)質，鐵(tiě)電(diàn)體(tǐ)等(děng)作(zuò)為敏感材料的固態器件。如(rú)：熱電偶，壓(yā)電石英(yīng)晶體，熱電阻以及(jí)各種半(bàn)導體(tǐ)傳(chuán)感(gǎn)器如力敏(mǐn)，熱(rè)敏，濕(shī)敏，氣(qì)敏(mǐn)，光(guāng)敏(mǐn)元件等(děng)。

b，結(jié)構(gòu)型傳感(gǎn)器：依靠傳感器機(jī)械(xiè)結構的幾何形狀或尺寸(cùn)(即(jí)結(jié)構參(cān)數(shù))的變(biàn)化而將(jiāng)外(wài)界(jiè)被(bèi)測參(cān)數轉換成(chéng)相應的電阻，電感(gǎn)，電容等物理量(liáng)的變(biàn)化，實現信(xìn)號(hào)變換，從而檢測出被測(cè)信號(hào)。

如：電容(róng)式(shì)，電(diàn)感(gǎn)式，應變片式(shì)，電位(wèi)差計式(shì)等(děng)。

4，根據敏(mǐn)感元件(jiàn)與(yǔ)被測(cè)對象之間的能(néng)量關係(或按是否需外加(jiā)能源)來(lái)分：

a，能(néng)量(liáng)轉換型(有(yǒu)源(yuán)式(shì)，自(zì)源(yuán)式，發電式(shì))：在進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換時不需(xū)要(yào)另(lìng)外提(tí)供(gōng)能量(liáng)，直接(jiē)由被測對象(xiàng)輸入(rù)能量，把輸(shū)入信(xìn)號能量變(biàn)換為另(lìng)一(yī)種形(xíng)式的能量輸(shū)出使(shǐ)其工作(zuò)。有源(yuán)傳(chuán)感器類(lèi)似(sì)一台(tái)微(wēi)型發電機，它(tā)能(néng)將輸入的(dí)非電(diàn)能量(liáng)轉換成電(diàn)能輸(shū)出，傳感(gǎn)器本身(shēn)勿需外(wài)加(jiā)電(diàn)源(yuán)，信(xìn)號能量(liáng)直接(jiē)從被測對象(xiàng)取(qǔ)得。因此隻(zhī)要配(pèi)上(shàng)必要(yào)的放大器就能(néng)推(tuī)動(dòng)顯示記(jì)錄(lù)儀表(biǎo)。

如(rú)：壓(yā)電式，壓(yā)磁式(shì)，電(diàn)磁式(shì)，電動式(shì)，熱電偶，光(guāng)電池，霍爾(ěr)元(yuán)件，磁致伸縮式，電致伸(shēn)縮(suō)式(shì)，靜電式等(děng)傳(chuán)感器(qì)。

這類傳感器中(zhōng)，有一部分能(néng)量(liáng)的(dí)變(biàn)換(huàn)是可逆(nì)的，也可以將(jiāng)電能轉換(huàn)為(wéi)機械能或其它(tā)非電量(liáng)。如(rú)壓電(diàn)式，壓磁(cí)式，電(diàn)動式(shì)傳(chuán)感(gǎn)器等。

b，能量控製型(xíng)(無源(yuán)式，他源(yuán)式，參(cān)量式(shì))：在進(jìn)行(háng)信號轉換時，需要先(xiān)供(gōng)給能量(liáng)即(jí)從外(wài)部(bù)供(gōng)給(gěi)輔助能源(yuán)使傳感器工(gōng)作，並(bìng)且(qiě)由被測(cè)量(liáng)來控製(zhì)外(wài)部供(gōng)給能量的(dí)變化等。對於(yú)無源傳(chuán)感器，被(bèi)測非電(diàn)量隻是(shì)對(duì)傳感(gǎn)器中(zhōng)的能量起控(kòng)製或調製作(zuò)用，得(dé)通(tōng)過測(cè)量電(diàn)路將它變為電(diàn)壓或(huò)電流(liú)量(liáng)，然(rán)後(hòu)進(jìn)行(háng)轉換，放大，以推動(dòng)指示或記(jì)錄儀(yí)表。配(pèi)用測(cè)量電路通常(cháng)是電橋(qiáo)電路或諧振(zhèn)電(diàn)路。

如(rú)：電(diàn)阻式(shì)，電(diàn)容(róng)式(shì)，電(diàn)感(gǎn)式，差動(dòng)變(biàn)壓(yā)器式，渦(wō)流式(shì)，熱敏(mǐn)電(diàn)阻，光電管(guǎn)，光敏電阻(zǔ)，濕敏(mǐn)電阻，磁敏電阻等。

5，按輸出信號(hào)的性質分：

a，模擬(nǐ)式傳感(gǎn)器：將(jiāng)被測非電(diàn)量(liáng)轉換成(chéng)連續變化的電壓(yā)或(huò)電(diàn)流，如(rú)要求(qiú)配合(hé)數字顯示器(qì)或(huò)數字計算(suàn)機，需要(yào)配(pèi)備模／數(A/D)轉換裝(zhuāng)置。

上(shàng)麵(miàn)提(tí)到的(dí)傳(chuán)感(gǎn)器基本上屬於模擬(nǐ)傳(chuán)感(gǎn)器(qì)。

b，數(shù)字式傳(chuán)感器：能直接(jiē)將(jiāng)非(fēi)電量(liáng)轉(zhuǎn)換為數字量(liáng)，可(kě)以直接用(yòng)於(yú)數字顯(xiǎn)示和(hé)計算(suàn)，可(kě)直(zhí)接(jiē)配合(hé)計(jì)算機，具(jù)有抗幹(gān)擾能(néng)力強，適(shì)宜距(jù)離(lí)傳(chuán)輸(shū)等優點(diǎn)。

目前(qián)這類傳感(gǎn)器可分(fēn)為脈(mài)衝，頻(pín)率和數(shù)碼輸(shū)出(chū)三(sān)類。如(rú)光柵(zhà)傳感器(qì)等(děng)。

6，按照(zhào)傳感器與被測(cè)對(duì)象(xiàng)的關(guān)聯方式(是否(fǒu)接觸(chù))可(kě)分為：

a，接觸(chù)式：如：電位差(chà)計(jì)式，應(yīng)變式，電(diàn)容(róng)式(shì)，電感式(shì)等(děng)
；

b，非接觸式：接(jiē)觸式的優(yōu)點(diǎn)是傳感(gǎn)器與被(bèi)測對象(xiàng)視(shì)為一體(tǐ)，傳(chuán)感器的標定(dìng)無(wú)須在使(shǐ)用現(xiàn)場(cháng)進行，缺點是傳感(gǎn)器與被測(cè)對(duì)象(xiàng)接觸會對被(bèi)測對象的(dí)狀(zhuàng)態或(huò)特性(xìng)不可避(bì)免(miǎn)地產(chǎn)生或多或少的影(yǐng)響(xiǎng)。非接觸式(shì)則沒有(yǒu)這(zhè)種(zhǒng)影響
；

非接觸化測(cè)量(liáng)可以消(xiāo)除傳(chuán)感(gǎn)器介(jiè)入而使被測量受到的影響，提高測量的準確(què)性(xìng)，同時(shí)，可使傳感器的使(shǐ)用壽命(mìng)增加(jiā)。但是非接(jiē)觸式傳(chuán)感器(qì)的輸出(chū)會(huì)受(shòu)到被(bèi)測(cè)對(duì)象(xiàng)與(yǔ)傳(chuán)感器(qì)之(zhī)間(jiān)介(jiè)質(zhì)或環境(jìng)的影(yǐng)響。因此傳感器標定(dìng)必須(xū)在(zài)使(shǐ)用現(xiàn)場進(jìn)行。

7，按傳(chuán)感(gǎn)器(qì)構(gòu)成來(lái)分(fēn)：

a，基本型傳感(gǎn)器：是一種最基本(běn)的單(dān)個(gè)變換(huàn)裝置(zhì)。

b，組合(hé)型傳(chuán)感(gǎn)器(qì)：是由不(bù)同單個(gè)變換裝置組(zǔ)合(hé)而構成(chéng)的傳感(gǎn)器。

c，應(yīng)用型傳感(gǎn)器(qì)：是基本(běn)型傳感器(qì)或組合型傳感器與(yǔ)其(qí)他機(jī)構(gòu)組(zǔ)合而(ér)構成的(dí)傳(chuán)感(gǎn)器。

例如：熱電偶是基本型(xíng)傳感(gǎn)器(qì)，把(bǎ)它與紅(hóng)外(wài)綫(xiàn)輻射(shè)轉為熱量(liáng)的熱吸(xī)收體組合成(chéng)紅外綫輻射傳(chuán)感器，即(jí)一種(zhǒng)組合傳(chuán)感器(qì)
；把(bǎ)這種(zhǒng)組(zǔ)合(hé)傳(chuán)感器應(yīng)用(yòng)於紅(hóng)外(wài)綫掃描(miáo)設(shè)備中(zhōng)，就是一(yī)種(zhǒng)應(yīng)用型(xíng)傳感器。

8，按作用(yòng)形式來(lái)分：

按作用(yòng)形(xíng)式(shì)可分(fēn)為主(zhǔ)動型(xíng)和被動型傳(chuán)感(gǎn)器(qì)。

主動型傳(chuán)感器又有作(zuò)用型和反(fǎn)作用(yòng)型(xíng)，此(cǐ)種傳感(gǎn)器對(duì)被測對象能(néng)發出(chū)一(yī)定探測(cè)信(xìn)號，能(néng)檢(jiǎn)測(cè)探測信(xìn)號在被(bèi)測(cè)對象中所(suǒ)產(chǎn)生的變(biàn)化(huà)，或者(zhě)由探(tàn)測(cè)信號(hào)在被(bèi)測(cè)對象(xiàng)中(zhōng)產生某(mǒu)種效(xiào)應而形成信號(hào)。檢測探測信號(hào)變化(huà)方式(shì)的稱為作用型，檢(jiǎn)測產生(shēng)響應(yīng)而(ér)形(xíng)成信號方式的(dí)稱(chēng)為(wéi)反作(zuò)用型(xíng)。雷(léi)達(dá)與無綫電頻(pín)率(shuài)範圍(wéi)探測(cè)器是作用型(xíng)實例，而光聲效(xiào)應(yīng)分析(xī)裝置與(yǔ)激(jī)光分(fēn)析器是反(fǎn)作用(yòng)型(xíng)實(shí)例。

被(bèi)動型傳感(gǎn)器隻是接收被(bèi)測(cè)對象(xiàng)本(běn)身產生的(dí)信(xìn)號(hào)，如紅外(wài)輻(fú)射溫度計(jì)，紅(hóng)外裝置等(děng)

9，按傳感器的特(tè)殊性(xìng)來(lái)分：

上麵(miàn)介(jiè)紹(shào)的(dí)分類是(shì)傳感器(qì)的基本類(lèi)型(xíng)，按特(tè)殊(shū)性可分以下類(lèi)型(xíng)：

按檢測功能可分為檢(jiǎn)測溫度(dù)，壓力，溫(wēn)度，流量(liáng)計(jì)，流速，加(jiā)速度，磁場(cháng)，光(guāng)通(tōng)量等的傳(chuán)感器(qì)
；

按(àn)傳(chuán)感器工作的(dí)物(wù)理基礎(chǔ)可分為機械式(shì)，電(diàn)氣(qì)式，光(guāng)學式，液體式(shì)等
；

按(àn)轉換(huàn)現象(xiàng)的範圍(wéi)可(kě)分(fēn)為(wéi)化(huà)學(xué)傳感器，電磁學(xué)傳感器，力(lì)學(xué)傳感器和光(guāng)學(xué)傳(chuán)感器
；

按(àn)材料可分(fēn)為金屬，陶(táo)瓷，有(yǒu)機高(gāo)分子(zǐ)材(cái)料(liào)，半(bàn)導體傳感器等
；

按(àn)應(yīng)用領域分為(wéi)工(gōng)業，民(mín)用(yòng)，科研，醫療(liáo)，農用，傳(chuán)感(gǎn)器
；

按(àn)功(gōng)能用途(tú)分為(wéi)計測用，監(jiān)視用，檢(jiǎn)查(chá)用，診斷用，控(kòng)製用(yòng)，分析(xī)用等傳感器。