傳感器的組成
發(fā)布時(shí)間:2011/8/10 16:49:13 訪問次數(shù):6035
傳感器的功用是一感二傳,即感如被測(cè)信息并傳送出去。傳感器一般由敏感元器件、轉(zhuǎn)換元器件、轉(zhuǎn)換電路和輔助電源4部分組成,如圖6-1所示。
(1)敏感元器件
敏感元器件是能夠直接感知(響應(yīng))被測(cè)量,并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成與被測(cè)量有確定關(guān)系的其他量的元器件。例如,應(yīng)變式壓力傳感器的彈性膜片就是敏感元器件,作用是將壓力轉(zhuǎn)換成彈性膜片的變形。它是直接感受被測(cè)量,并且使輸出量與被測(cè)量成確定關(guān)系的某一物理元器件。
(2)轉(zhuǎn)換元器件
轉(zhuǎn)換元器件是指能將敏感元器件的輸出量直接轉(zhuǎn)換成電量輸出的元器件,一般情況下不直接感知(響應(yīng))被測(cè)量(特殊情況例外)。例如,應(yīng)變式壓力傳感器中的應(yīng)變片就是轉(zhuǎn)換元器件,作用是將彈性膜片的變形轉(zhuǎn)換成電阻值的變化。
(3)轉(zhuǎn)換電路
轉(zhuǎn)換電路又稱信號(hào)調(diào)節(jié)(轉(zhuǎn)換)電路,也稱為二次儀表,是把轉(zhuǎn)換元器件輸出的電信號(hào)放大,轉(zhuǎn)換為便于顯示、記錄、處理和控制的有用電信號(hào)的電路。這些電路的類型視傳感器類型而定,通常采用的有電橋電路、放大器電路、變阻器電路、A/D與D/A轉(zhuǎn)換電路、調(diào)制電路和振蕩器電路等。
(4)電源電路
有的傳感器需要外部電源供電,有的傳感器則不需要外部電源供電,如壓電傳感器。
實(shí)際上,傳感器的構(gòu)成方法因被測(cè)量(對(duì)象)、轉(zhuǎn)換原理、使用環(huán)境及性能指標(biāo)要求等具體情況的不同而有較大的差異。最簡(jiǎn)單的傳感器由一個(gè)敏感元器件(兼轉(zhuǎn)換元器件)組成,它感知被測(cè)量時(shí)直接輸出電量,如熱電偶。有些傳感器由敏感元器件和轉(zhuǎn)換元器件組成,沒有轉(zhuǎn)換電路,如壓電式加速度傳感器,其中質(zhì)量塊是敏感元器件,壓電片是轉(zhuǎn)換元器件。有些傳感器轉(zhuǎn)換元器件不止一個(gè),要經(jīng)過若干次轉(zhuǎn)換。
如果所要測(cè)量的非電量正好是某傳感器能轉(zhuǎn)換的那種非電量,而該傳感器轉(zhuǎn)換出來的電量又正好能為后面的顯示、記錄電路所利用(例如,熱電偶測(cè)溫度時(shí)產(chǎn)生的熱電勢(shì)可以驅(qū)動(dòng)動(dòng)圈式毫伏計(jì)),那么只要由這種傳感器和顯示儀表便可構(gòu)成一個(gè)非電量測(cè)量系統(tǒng)。
如果把傳感器稱為變換器,則敏感器可稱為預(yù)變換器。例如,用電阻應(yīng)變片測(cè)壓力時(shí)要將應(yīng)變片粘貼到受壓力的彈性元器件上,彈性元器件將壓力轉(zhuǎn)換為應(yīng)變,應(yīng)變片再將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻變化,這里應(yīng)變片便是傳感器,而彈性元器件便是敏感器。敏感器與傳感器雖然都是對(duì)被測(cè)非電量進(jìn)行轉(zhuǎn)換,但敏感器是把被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換為可用非電量,而不是像傳惑器那樣把非電量轉(zhuǎn)換成電量。
傳感器的功用是一感二傳,即感如被測(cè)信息并傳送出去。傳感器一般由敏感元器件、轉(zhuǎn)換元器件、轉(zhuǎn)換電路和輔助電源4部分組成,如圖6-1所示。
(1)敏感元器件
敏感元器件是能夠直接感知(響應(yīng))被測(cè)量,并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成與被測(cè)量有確定關(guān)系的其他量的元器件。例如,應(yīng)變式壓力傳感器的彈性膜片就是敏感元器件,作用是將壓力轉(zhuǎn)換成彈性膜片的變形。它是直接感受被測(cè)量,并且使輸出量與被測(cè)量成確定關(guān)系的某一物理元器件。
(2)轉(zhuǎn)換元器件
轉(zhuǎn)換元器件是指能將敏感元器件的輸出量直接轉(zhuǎn)換成電量輸出的元器件,一般情況下不直接感知(響應(yīng))被測(cè)量(特殊情況例外)。例如,應(yīng)變式壓力傳感器中的應(yīng)變片就是轉(zhuǎn)換元器件,作用是將彈性膜片的變形轉(zhuǎn)換成電阻值的變化。
(3)轉(zhuǎn)換電路
轉(zhuǎn)換電路又稱信號(hào)調(diào)節(jié)(轉(zhuǎn)換)電路,也稱為二次儀表,是把轉(zhuǎn)換元器件輸出的電信號(hào)放大,轉(zhuǎn)換為便于顯示、記錄、處理和控制的有用電信號(hào)的電路。這些電路的類型視傳感器類型而定,通常采用的有電橋電路、放大器電路、變阻器電路、A/D與D/A轉(zhuǎn)換電路、調(diào)制電路和振蕩器電路等。
(4)電源電路
有的傳感器需要外部電源供電,有的傳感器則不需要外部電源供電,如壓電傳感器。
實(shí)際上,傳感器的構(gòu)成方法因被測(cè)量(對(duì)象)、轉(zhuǎn)換原理、使用環(huán)境及性能指標(biāo)要求等具體情況的不同而有較大的差異。最簡(jiǎn)單的傳感器由一個(gè)敏感元器件(兼轉(zhuǎn)換元器件)組成,它感知被測(cè)量時(shí)直接輸出電量,如熱電偶。有些傳感器由敏感元器件和轉(zhuǎn)換元器件組成,沒有轉(zhuǎn)換電路,如壓電式加速度傳感器,其中質(zhì)量塊是敏感元器件,壓電片是轉(zhuǎn)換元器件。有些傳感器轉(zhuǎn)換元器件不止一個(gè),要經(jīng)過若干次轉(zhuǎn)換。
如果所要測(cè)量的非電量正好是某傳感器能轉(zhuǎn)換的那種非電量,而該傳感器轉(zhuǎn)換出來的電量又正好能為后面的顯示、記錄電路所利用(例如,熱電偶測(cè)溫度時(shí)產(chǎn)生的熱電勢(shì)可以驅(qū)動(dòng)動(dòng)圈式毫伏計(jì)),那么只要由這種傳感器和顯示儀表便可構(gòu)成一個(gè)非電量測(cè)量系統(tǒng)。
如果把傳感器稱為變換器,則敏感器可稱為預(yù)變換器。例如,用電阻應(yīng)變片測(cè)壓力時(shí)要將應(yīng)變片粘貼到受壓力的彈性元器件上,彈性元器件將壓力轉(zhuǎn)換為應(yīng)變,應(yīng)變片再將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻變化,這里應(yīng)變片便是傳感器,而彈性元器件便是敏感器。敏感器與傳感器雖然都是對(duì)被測(cè)非電量進(jìn)行轉(zhuǎn)換,但敏感器是把被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換為可用非電量,而不是像傳惑器那樣把非電量轉(zhuǎn)換成電量。