传感器一般是由敏感元件、能量转换元件以及基本转换电路三部分组成,如图4-2所示。
图4-2 传感器的组成框图
其中,敏感元件可以直接感知被测量,然后按照一定关系输出同种或其他种类的物理量;能量转换元件能将敏感元件输出的非电量(位移、力、温度等)转换成基本电路参数(电容、电阻、电感、电压等),由于能量转换元件输出的电路参数一般较为微弱,难以被接下来的环节直接测量利用,因此,需要利用基本转换电路将基本电路参数转换成易于测量的电量(如电压、电流等)。
工程中常用传感器的种类繁多,往往一种物理量可用多种类型的传感器来测量,而同一种传感器也可以用于多种物理量的测量。对于机电一体化系统的常用传感器,其分类方法如下:
1)按被测量分类,可分为力传感器、位移传感器、速度和加速度传感器、温度传感器和湿度传感器等。
2)按传感器工作原理分类,可分为机械式传感器、电气式传感器、光学式传感器、流体式传感器、磁学式传感器、半导体式传感器、谐振式传感器、电化学式传感器等。
3)按被输出信号分类,可分为模拟式传感器和数字式传感器。(www.xing528.com)
4)按信号变换特征分类,可分为物性型和结构型。物性型传感器是依靠敏感元件材料本身物理化学性质的变化来实现信号的变换,例如用水银温度计测温,是利用水银的热胀冷缩现象;压电测力传感器是利用石英晶体的压电效应等均属于物性型传感器。结构型传感器则是依靠传感器结构参量的变化而实现信号转换的,例如电容式传感器依靠极板间距离变化引起电容量的变化;电感式传感器依靠衔铁位移引起自感或互感的变化等均属于结构型传感器。
5)根据敏感元件与被测对象之间的能量关系,可分为能量转换型传感器和能量控制型传感器;能量转换型传感器,也称无源传感器,它不需要外部输入能量,而是直接由被测对象输入能量使其工作,例如,热电偶温度传感器、弹性压力传感器等。能量控制型传感器,也称有源传感器,是从外部供给辅助能量,并且由被测量来控制外部供给能量的变化。例如电感式位移传感器,需要外接高频振荡电源才能使用。
表4-1汇总了机械工程中常用传感器的基本类型及其名称、被测量、性能指标等。
表4-1 机械工程中常用的传感器
(续)
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