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傳感器到底是什么?

文字:[大][中][小] 手機頁(yè)面二維碼 2021/9/13     瀏覽次數:    
 “傳感器”在新韋式大詞典中定義為:“從一個(gè)系統接受功率,通常以另一種形式將功率送到系統中的器件”。根據這個(gè)定義,傳感器的作用是將一種能量轉換成另一種能量形式,所以不少學(xué)者也用“換能器-Transducer”來(lái)稱(chēng)謂“傳感器-Sensor”。
  傳感器的作用
  人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息,必須借助于感覺(jué)器官。而單靠人們自身的感覺(jué)器官,在研究自然現象和規律以及生產(chǎn)活動(dòng)中它們的功能就遠遠不夠了。為適應這種情況,就需要傳感器。因此可以說(shuō),傳感器是人類(lèi)五官的延長(cháng),又稱(chēng)之為電五官。
  新技術(shù)革命的到來(lái),世界開(kāi)始進(jìn)入信息時(shí)代。在利用信息的過(guò)程中,首先要解決的就是要獲取的信息,而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。在現代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中,要用各種傳感器來(lái)監視和控制生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)參數,使設備工作在正常狀態(tài)或狀態(tài),并使產(chǎn)品達到好的質(zhì)量。因此可以說(shuō),沒(méi)有眾多的優(yōu)良的傳感器,現代化生產(chǎn)也就失去了基礎。
  在基礎學(xué)科研究中,傳感器更具有突出的地位?,F代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,進(jìn)入了許多新領(lǐng)域:例如在宏觀(guān)上要觀(guān)察上千光年的茫茫宇宙,微觀(guān)上要觀(guān)察小到nm的粒子世界,縱向上要觀(guān)察長(cháng)達數十萬(wàn)年的天體演化,短到s的瞬間反應。此外,還出現了對深化物質(zhì)認識、開(kāi)拓新能源、新材料等具有重要作用的各種技術(shù)研究,如高溫、低溫、高壓、高真空、強磁場(chǎng)、弱磁碭等等。顯然,要獲取大量人類(lèi)感官無(wú)法直接獲取的信息,沒(méi)有相適應的傳感器是不可能的。許多基礎科學(xué)研究的障礙,首先就在于對象信息的獲取存在困難,而一些新機理和高靈敏度的檢測傳感器的出現,往往會(huì )導致該領(lǐng)域內的突破。一些傳感器的發(fā)展,往往是一些邊緣學(xué)科開(kāi)發(fā)的先驅。
  傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開(kāi)發(fā)、海洋探測、環(huán)境保護、資源調查、醫學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護等等其之廣泛的領(lǐng)域??梢院敛豢鋸埖卣f(shuō),從茫茫的太空,到浩瀚的海洋,以至各種復雜的工程系統,幾乎每一個(gè)現代化項目,都離不開(kāi)各種各樣的傳感器。
  由此可見(jiàn),傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟、推動(dòng)社會(huì )進(jìn)步方面的重要作用,是十分明顯的。世界各國都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。相信不久的將來(lái),傳感器技術(shù)將會(huì )出現一個(gè)飛躍,達到與其重要地位相稱(chēng)的新水平。
  傳感器的原理
  傳感器工作原理的分類(lèi)物理傳感器應用的是物理效應,諸如壓電效應,磁致伸縮現象,離化、熱電、光電、磁電等效應。
  被測信號量的微小變化都將轉換成電信號?;瘜W(xué)傳感器包括那些以化學(xué)吸附、電化學(xué)反應等現象為因果關(guān)系的傳感器,被測信號量的微小變化也將轉換成電信號。向傳感器提供±15V電源,激磁電路中的晶體振蕩器產(chǎn)生400Hz的方波,經(jīng)過(guò)TDA2030功率放大器即產(chǎn)生交流激磁功率電源,通過(guò)能源環(huán)形變壓器T1從靜止的初級線(xiàn)圈傳遞至旋轉的次級線(xiàn)圈,得到的交流電源通過(guò)軸上的整流濾波電路得到±5V的直流電源,該電源做運算放大器AD822的工作電源;由基準電源AD589與雙運放AD822組成的高精度穩壓電源產(chǎn)生±4.5V的精密直流電源,該電源既作為電橋電源,又作為放大器及V/F轉換器的工作電源。
  當彈性軸受扭時(shí),應變橋檢測得到的mV級的應變信號通過(guò)儀表放大器AD620放大成1.5v±1v的強信號,再通過(guò)V/F轉換器LM131變換成頻率信號,通過(guò)信號環(huán)形變壓器T2從旋轉的初級線(xiàn)圈傳遞至靜止次級線(xiàn)圈,再經(jīng)過(guò)外殼上的信號處理電路濾波、整形即可得到與彈性軸承受的扭矩成正比的頻率信號,該信號為T(mén)TL電平,既可提供給專(zhuān)用二次儀表或頻率計顯示也可直接送計算機處理。由于該旋轉變壓器動(dòng)--靜環(huán)之間只有幾毫米的間隙,加之傳感器軸上部分都密封在金屬外殼之內,形成有效的屏蔽,因此具有很強的抗干擾能力。
  有些傳感器既不能劃分到物理類(lèi),也不能劃分為化學(xué)類(lèi)。大多數傳感器是以物理原理為基礎運作的?;瘜W(xué)傳感器技術(shù)問(wèn)題較多,例如問(wèn)規模生產(chǎn)的可能性,價(jià)格問(wèn)題等,解決了這類(lèi)難題,化學(xué)傳感器的應用將會(huì )有巨大增長(cháng)。
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