物理量传感器是利用某些物理效应,把被测量的物理量转化成为便于处理的能量形式的信号装置。其输出的信号和输入的信号有确定的关系。
能感受规定的物理量并转换成可用输出信号的传感器。
物理量传感器是利用某些物理效应,把被测量的物理量转化成为便于处理的能量形式的信号装置。其输出的信号和输入的信号有确定的关系。
物理量传感器应用的物理效应有压电效应、光电效应、磁电效应、热电效应、磁致伸缩效应、离化、极化等。如光电式传感器,利用光电效应原理,当光照射到物质上的时候,物质上的电效应发生改变(电效应包括电子发射、电导率和电位电流等)。
主要的物理量传感器有光电式传感器、压电传感器(图1)、压阻式传感器、电磁式传感器(图2)、热电式传感器、光导纤维传感器等。
按用途分有压力敏和力敏传感器、位置传感器、液面传感器、能耗传感器、速度传感器、加速度传感器、射线辐射传感器、热敏传感器、雷达传感器等。
按原理分有振动传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器、真空度传感器、生物传感器等。
按输出信号分有模拟传感器,将被测量的非电学量转换成模拟电信号;数字传感器,将被测量的非电学量转换成数字输出信号(包括直接和间接转换);膺数字传感器,将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出(包括直接或间接转换);开关传感器,当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时,传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。
按材料分有金属传感器、聚合物传感器、陶瓷传感器、混合物传感器,导体传感器、绝缘体传感器、半导体传感器、磁性材料传感器,单晶传感器、多晶传感器、非晶材料传感器。
按制造工艺分有集成传感器、薄膜传感器、厚膜传感器、陶瓷传感器。
物理量传感器的应用范围非常广泛,仅就生物医学的角度就有许多重要的应用。
血压测量是医学测量中最为常规的一种,测量血压所需要的传感器通常都包括一个弹性膜片,它将压力信号转变成为膜片的变形,然后再根据膜片的应变或位移转换成为相应的电信号。在电信号的峰值处可以检测出收缩压,在通过反相器和峰值检测器后可以得到舒张压,通过积分器就可以得到平均压。
呼吸测量是临床诊断肺功能的重要依据,在使用测量呼吸频率的热敏电阻式传感器时,把传感器的电阻安装在一个夹子前端的外侧,把夹子夹在鼻翼上,当呼吸气流从热敏电阻表面流过时,就可以通过热敏电阻来测量呼吸的频率以及热气的状态。
热电偶式传感器被较多的应用到温度的测量中,通常有杆状热电偶传感器和薄膜热电偶传感器。由于热电偶的尺寸非常小,精度比较高的可做到微米的级别,能够比较精确地测量出某一点处的温度,加上后期的分析统计,能够得出比较全面的分析结果,这是传统的水银温度计所不能比拟的。
物理量传感器作为数据获得的重要手段,是工业生产乃至家庭生活必不可少的器件,又是最普通的传感器家族,灵活运用物理量传感器必然能够创造出更多的产品及更好的效益。
物理量传感器的发展方向是多功能化、图像化、智能化。