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云汉芯城ICkey|物理传感器的概念、种类及应用


物理传感器的概念
物理传感器是检测物理量的传感器 。 它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的装置 。 其输出的信号和输入的信号有确定的关系 。 主要的物理传感器有光电式传感器、压电传感器、压阻式传感器、电磁式传感器、热电式传感器、光导纤维传感器等 。 作为例子 ， 让我们看看比较常用的光电式传感器 。 这种传感器把光信号转换成为电信号 ， 它直接检测来自物体的辐射信息 ， 也可以转换其他物理量成为光信号 。 其主要的原理是光电效应：当光照射到物质上的时候 ， 物质上的电效应发生改变 ， 这里的电效应包括电子发射、电导率和电位电流等 。 显然 ， 能够容易产生这样效应的器件成为光电式传感器的主要部件 ， 比如说光敏电阻 。 这样 ， 我们知道了光电传感器的主要工作流程就是接受相应的光的照射 ， 通过类似光敏电阻这样的器件把光能转化成为电能 ， 然后通过放大和去噪声的处理 ， 就得到了所需要的输出的电信号 。 这里的输出电信号和原始的光信号有一定的关系 ， 通常是接近线性的关系 ， 这样计算原始的光信号就不是很复杂了 。 其他的物理传感器的原理都可以类比于光电式传感器 。

云汉芯城ICkey|物理传感器的概念、种类及应用
本文插图

物理传感器的种类
可以用不同的观点对传感器进行分类：它们的转换原理（传感器工作的基本物理或化学效应）；它们的用途；它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等 。 根据传感器工作原理 ， 可分为物理传感器和化学传感器二大类：传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应 ， 诸如压电效应 ， 磁致伸缩现象 ， 离化、极化、热电、光电、磁电等效应 。 被测信号量的微小变化都将转换成电信号 。 化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器 ， 被测信号量的微小变化也将转换成电信号 。 有些传感器既不能划分到物理类 ， 也不能划分为化学类 。 大多数传感器是以物理原理为基础运作的 。 化学传感器技术问题较多 ， 例如可靠性问题 ， 规模生产的可能性 ， 价格问题等 ， 解决了这类难题 ， 化学传感器的应用将会有巨大增长 。
按照其用途分类
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 24GHz雷达传感器
按照其原理分类
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 。
按照其输出信号分类
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 。
按照其材料分类
在外界因素的作用下 ， 所有材料都会作出相应的、具有特征性的反应 。 它们中的那些对外界作用最敏感的材料 ， 即那些具有功能特性的材料 ， 被用来制作传感器的敏感元件 。 从所应用的材料观点出发可将传感器分成下列几类：
（1）按照其所用材料的类别分： 金属聚合物 陶瓷混合物
（2）按材料的物理性质分： 导体绝缘体 半导体磁性材料
（3）按材料的晶体结构分： 单晶 多晶非晶材料
与采用新材料紧密相关的传感器开发工作 ， 可以归纳为下述三个方向：
（1）在已知的材料中探索新的现象、效应和反应 ， 然后使它们能在传感器技术中得到实际使用 。
（2）探索新的材料 ， 应用那些已知的现象、效应和反应来改进传感器技术 。
（3）在研究新型材料的基础上探索新现象、新效应和反应 ， 并在传感器技术中加以具体实施 。


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