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传感器的定义组成与分类

2014-04-26 14:56      点击:

   

    传感器是能够把被测物理量转换成对应电信号的装置。

    传感器一般由敏感部分和信号转换部分组成,其中敏感部分用来直接感受被测物理量,产生与被测物理童成一定函数关系的输出信号;信号转换部分则将敏感部分的输出转换成相应的电信号。如压力传感器、加速度传感器等,一般都由敏感部分和信号转换部分这两大部分组成。

    有些传感器直接敏感被测物理量,输出与之成一定函数关系的电信号。如温度、湿度传感器,就是直接输出与温度或湿度成一定函数关系的电信号。

    传感器输出的电信号有多种形式,一般有电阻、电容、电压、电流、频率、脉冲等。

    传感器的种类繁多,分类方法也很多。例如,按输出信号的特性来分类,可以分为模拟信号传感器和数字信号传感器。按物理现象进行分类,可以分为结构型传感器和物理特性型传感器。如弹片式压力传感器是利用弹片结构参数的变化来测量压力,属于结构型传感器;而感温电阻则是利用电阻的物理特性随温度的变化来侧量温度,属于物理特性型传感器。

    对传感器采用两级分类:第一级是按照被测物理量进行分类,如位移传感器、压力传感器温度传感器等;第二级则是按照传感器的测量和转换原理进行分类,如电阻式传感器、电容式传感器、感应式传感器等。

    对传感器采用两级分类的目的,是因为在设计自动控制系统时,首先需要根据被控的物理量来选择传感器。在选择具体的传感器时,又需要根据性能指标、环境要求、价格与实行元件和控制电路的配合等因素来综合考虑传感器的测量和转换原理。

    如果把一个自动控制系统比作一个人的话,控制电路就是人的大脑和神经,实行元件就是人的手,而传感器就是人的感觉器官。由此可见,传感器在自动控制系统的作用。

    在使用传感器时,一般根据电路连接方式的不同,选用电压、电流、频率或脉冲信号作为传感器的输出。

    一般情况下,除了给传感器提供必要的电源外,还要将传感器的输出信号转换成自动控制系统需要的信号。另外,传感器的输出信号一般比较小,还需要对它进行放大。因此,传感器一般与一个前置放大电路相连,该电路完成信号转换和信号放大工作。例如,一个温度自动控制系统,用感温电阻来测量温度,一般把感温电阻接到一个前置放大电路上,该电路把随被测温度变化的电阻值转换成电压值,作为自动控制系统的输入信号,并对这个拾人信号进行放大,再由控制电路对该信号进行处理,然后控制和驱动实行部分,对温度进行控制。

    自动控制系统的作用是自动控制和调节被控对象的一个或多个物理量。要实现控制系统的目标,就必须以准确测量出这些需要加以控制的物理量为前提。因此,传感器是自动控制系统的重要组成部分,一个自动控制系统是否能够满足需求,与选择适当的传感器有着直接的关系。在选用传感器时,首先需要考虑的是传感器的性能指标,它必须不低于对自动控制系统的指标要求,并要有一定的余童,通常情况下选用比系统的指标高一个数量级的传感器。例如前述温度控制系统,如果它的温度控制精度要求是温度误差不大于1℃,通常应选用测量精度为0.1℃左右的感温电阻来测量温度。

    再者,在选用传感器时,要根据与自动控制系统的配合情况和使用环境来选择传感器的类型。例如,在有多种供电形式的传感器可供选择时,应选择供电形式与自动控制系统一致的传感器。又例如.对于炼钢高炉的温度控制系统而言,就必须要采用能够侧量高温的传感器。

    另外,性能越高的传感器,价格也越贵。在选用传感器时,应综合考虑整个控制系统的性能,选用性能价格比最好的传感器。要避免盲目追求高性能传感器的现象,因为在控制系统本身或实行机构性能有限时,采用高性能的传感器纯粹是一种浪费。


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