物理型傳感器方類方法(物理型傳感器分類方法和類型)
1.物理型傳感器有哪些分類方法和類型
可以用不同的觀點(diǎn)對(duì)傳感器進(jìn)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(hào)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(cè)信號(hào)量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
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(cè)信號(hào)量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
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(yùn)作的?；瘜W(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(jià)格問題等，解決了這類難題，化學(xué)傳感器的應(yīng)用將會(huì)有巨大增長(zhǎng)。
常見傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域和工作原理列于表1.1。
按照其用途，傳感器可分類為：
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 ？熱敏傳感器
加速度傳感器 ？射線輻射傳感器
振動(dòng)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。？
以其輸出信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)可將傳感器分為：
模擬傳感器——將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)。？
數(shù)字傳感器——將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號(hào)（包括直接和間接轉(zhuǎn)換）。？
膺數(shù)字傳感器——將被測(cè)量的信號(hào)量轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)或短周期信號(hào)的輸出（包括直接或間接轉(zhuǎn)換）。？
開關(guān)傳感器——當(dāng)一個(gè)被測(cè)量的信號(hào)達(dá)到某個(gè)特定的閾值時(shí)，傳感器相應(yīng)地輸出一個(gè)設(shè)定的低電平或高電平信號(hào)。
?
在外界因素的作用下，所有材料都會(huì)作出相應(yīng)的、具有特征性的反應(yīng)。它們中的那些對(duì)外界作用最敏感的材料，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(diǎn)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(gè)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(shí)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(jìn)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(shí)施。？
現(xiàn)代傳感器制造業(yè)的進(jìn)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(qiáng)度。傳感器開發(fā)的基本趨勢(shì)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。？
按照其制造工藝，可以將傳感器區(qū)分為：
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(cè)信號(hào)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(shí)，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(jìn)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(jìn)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(diǎn)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。
2.傳感器的分類方式有哪些
傳感器細(xì)分的話，分類很多，這是參考維庫儀器儀表網(wǎng)上的分類：光電/光敏傳感器 電磁/磁敏傳感器 霍爾/電流（壓）傳感器 超聲波/聲敏傳感器 光纖/激光傳感器 測(cè)距/距離傳感器 視覺/圖像傳感器 微波傳感器 光柵/光幕傳感器 壓力/稱重/力（敏）傳感器 力矩/扭矩傳感器 溫度/濕度/溫濕度傳感器 汽車傳感器 速度/加速度傳感器 氣體/氣敏/煙霧傳感器 料位/液位傳感器 振動(dòng)/接近/位移傳感器 流量傳感器 風(fēng)速/風(fēng)向/風(fēng)量傳感器 角度/傾角傳感器 紅（紫）外/射線/輻射傳感器 色標(biāo)/顏色傳感器 火焰（警）傳感器 生物傳感器 壓電傳感器 電量傳感器 旋轉(zhuǎn)傳感器 區(qū)域傳感器 高壓傳感器 壓差傳感器 長(zhǎng)度傳感器 電阻/電容/電感傳感器 分析傳感器 電導(dǎo)率傳感器 離子傳感器 硬度傳感器 密度傳感器 慣性傳感器 MEMS傳感器 無線傳感器 智能傳感器 金屬氧化傳感器 陀螺儀 其他傳感器。
3.傳感器有哪幾種基本的分類形式
一、按用途
壓力敏和力敏傳感器、位置傳感器、溫度傳感器、溫濕度傳感器、氣體傳感器、液位傳感器、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。
二、按原理
振動(dòng)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。
三、按輸出信號(hào)
模擬傳感器：將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)。
數(shù)字傳感器：將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號(hào)（包括直接和間接轉(zhuǎn)換）。
膺數(shù)字傳感器：將被測(cè)量的信號(hào)量轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)或短周期信號(hào)的輸出（包括直接或間接轉(zhuǎn)換）。
開關(guān)傳感器：當(dāng)一個(gè)被測(cè)量的信號(hào)達(dá)到某個(gè)特定的閾值時(shí)，傳感器相應(yīng)地輸出一個(gè)設(shè)定的低電平或高電平信號(hào)。
四、按其制造工藝
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(cè)信號(hào)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(shí)，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(jìn)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(jìn)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(diǎn)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。
五、按測(cè)量目
物理型傳感器是利用被測(cè)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(cè)與識(shí)別生物體內(nèi)化學(xué)成分的傳感器。
六、按其構(gòu)成
基本型傳感器：是一種最基本的單個(gè)變換裝置。
組合型傳感器：是由不同單個(gè)變換裝置組合而構(gòu)成的傳感器。
應(yīng)用型傳感器：是基本型傳感器或組合型傳感器與其他機(jī)構(gòu)組合而構(gòu)成的傳感器。
七、按作用形式
按作用形式可分為主動(dòng)型和被動(dòng)型傳感器。
主動(dòng)型傳感器又有作用型和反作用型，此種傳感器對(duì)被測(cè)對(duì)象能發(fā)出一定探測(cè)信號(hào)，能檢測(cè)探測(cè)信號(hào)在被測(cè)對(duì)象中所產(chǎn)生的變化，或者由探測(cè)信號(hào)在被測(cè)對(duì)象中產(chǎn)生某種效應(yīng)而形成信號(hào)。檢測(cè)探測(cè)信號(hào)變化方式的稱為作用型，檢測(cè)產(chǎn)生響應(yīng)而形成信號(hào)方式的稱為反作用型。雷達(dá)與無線電頻率范圍探測(cè)器是作用型實(shí)例，而光聲效應(yīng)分析裝置與激光分析器是反作用型實(shí)例。
被動(dòng)型傳感器只是接收被測(cè)對(duì)象本身產(chǎn)生的信號(hào)，如紅外輻射溫度計(jì)、紅外攝像裝置等。
4.常用傳感器種類有哪些
可以用不同的觀點(diǎn)對(duì)傳感器進(jìn)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(hào)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(cè)信號(hào)量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
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(cè)信號(hào)量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
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(yùn)作的?；瘜W(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(jià)格問題等，解決了這類難題，化學(xué)傳感器的應(yīng)用將會(huì)有巨大增長(zhǎng)。
5.傳感器的種類有哪些
一、根據(jù)輸入物理量可分為：位移傳感器、壓力傳感器、速度傳感器、溫度傳感器及氣敏傳感器等。
二、根據(jù)工作原理可分為：電阻式、電感式、電容式及電勢(shì)式等。三、根據(jù)輸出信號(hào)的性質(zhì)可分為：模擬式傳感器和數(shù)字式傳感器。
即模擬式傳感器輸出模擬信號(hào)，數(shù)字式傳感器輸出數(shù)字信號(hào).四、根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理可分為：有源傳感器和無源傳感器。有源傳感器將非電量轉(zhuǎn)換為電能量，如電動(dòng)勢(shì)、電荷式傳感器等；無源程序傳感器不起能量轉(zhuǎn)換作用，只是將被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換為電參數(shù)的量，如電阻式、電感式及電容光煥發(fā)式傳感器等。
6.傳感器分類有哪幾種
半導(dǎo)體傳感器可分為物理傳感器（檢出對(duì)象為光、溫度、磁、壓力、濕度等）、化學(xué)傳感器（檢出對(duì)象為氣體分子、離子、有機(jī)分子等）、生物傳感器（檢出對(duì)象為生物化學(xué)物質(zhì)）。
簡(jiǎn)單的說一下熱電偶傳感器有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺陷，它靈敏度比較低，容易受到環(huán)境干擾信號(hào)的影響，也容易受到前置放大器溫度漂移的影響，因此不適合測(cè)量微小的溫度變化。由于熱電偶溫度傳感器的靈敏度與材料的粗細(xì)無關(guān)，用非常細(xì)的材料也能夠做成溫度傳感器。
也由于制作熱電偶的金屬材料具有很好的延展性，這種細(xì)微的測(cè)溫元件有極高的響應(yīng)速度，可以測(cè)量快速變化的過程。
7.傳感器的種類及應(yīng)用有哪些
將旋轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為電量輸出的傳感器。轉(zhuǎn)速傳感器屬于間接式測(cè)量裝置，可用機(jī)械、電氣、磁、光和混合式等方法制造。按信號(hào)形式的不同，轉(zhuǎn)速傳感器可分為模擬式和數(shù)字式兩種。前者的輸出信號(hào)值是轉(zhuǎn)速的線性函數(shù)，后者的輸出信號(hào)頻率與轉(zhuǎn)速成正比，或其信號(hào)峰值間隔與轉(zhuǎn)速成反比。轉(zhuǎn)速傳感器的種類繁多、應(yīng)用極廣，其原因是在自動(dòng)控制系統(tǒng)和自動(dòng)化儀表中大量使用各種電機(jī)，在不少場(chǎng)合下對(duì)低速（如每小時(shí)一轉(zhuǎn)以下）、高速（如每分鐘數(shù)十萬轉(zhuǎn)）、穩(wěn)速（如誤差僅為萬分之幾）和瞬時(shí)速度的精確測(cè)量有嚴(yán)格的要求。常用的轉(zhuǎn)速傳感器有光電式、電容式、變磁阻式以及測(cè)速發(fā)電機(jī)等。
光電式轉(zhuǎn)速傳感器 它分為投射式和反射式兩類。投射式光電轉(zhuǎn)速傳感器的讀數(shù)盤和測(cè)量盤有間隔相同的縫隙。測(cè)量盤隨被測(cè)物體轉(zhuǎn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)過一條縫隙，從光源投射到光敏元件（見光電式傳感器）上的光線產(chǎn)生一次明暗變化，光敏元件即輸出電流脈沖信號(hào)（圖1）。反射式光電傳感器在被測(cè)轉(zhuǎn)軸上設(shè)有反射記號(hào)，由光源發(fā)出的光線通過透鏡和半透膜入射到被測(cè)轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，反射記號(hào)對(duì)投射光點(diǎn)的反射率發(fā)生變化。反射率變大時(shí)，反射光線經(jīng)透鏡投射到光敏元件上即發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)；反射率變小時(shí)，光敏元件無信號(hào)。在一定時(shí)間內(nèi)對(duì)信號(hào)計(jì)數(shù)便可測(cè)出轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速值（圖2）。
變磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器 它屬于變磁阻式傳感器。變磁阻式傳感器的三種基本類型，電感式傳感器、變壓器式傳感器和電渦流式傳感器都可制成轉(zhuǎn)速傳感器。電感式轉(zhuǎn)速傳感器應(yīng)用較廣，它利用磁通變化而產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，其電勢(shì)大小取決于磁通變化的速率。這類傳感器按結(jié)構(gòu)不同又分為開磁路式和閉磁路式兩種。開磁路式轉(zhuǎn)速傳感器（圖4a）結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，輸出信號(hào)較小，不宜在振動(dòng)劇烈的場(chǎng)合使用。閉磁路式轉(zhuǎn)速傳感器由裝在轉(zhuǎn)軸上的外齒輪、內(nèi)齒輪、線圈和永久磁鐵構(gòu)成（圖4b）。內(nèi)、外齒輪有相同的齒數(shù)。當(dāng)轉(zhuǎn)軸連接到被測(cè)軸上一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于內(nèi)、外齒輪的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生磁阻變化，在線圈中產(chǎn)生交流感應(yīng)電勢(shì)。測(cè)出電勢(shì)的大小便可測(cè)出相應(yīng)轉(zhuǎn)速值。
