2017-05-04
傳感器的分類
可以用不同的觀點對傳感器進行分類:
它們的轉(zhuǎn)換原理(傳感器工作的基本物理或化學效應(yīng));它們的用途;它們的輸出信號類型以及制作它們的材料和工藝等。
根據(jù)傳感器工作原理,可分為物理傳感器和化學傳感器二大類 :
傳感器工作原理的分類物理傳感器應(yīng)用的是物理效應(yīng),諸如壓電效應(yīng),磁致伸縮現(xiàn)象,離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)。被測信號量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號。
化學傳感器包括那些以化學吸附、電化學反應(yīng)等現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器,被測信號量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號。
有些傳感器既不能劃分到物理類,也不能劃分為化學類。大多數(shù)傳感器是以物理原理為基礎(chǔ)運作的?;瘜W傳感器技術(shù)問題較多,例如可靠性問題,規(guī)模生產(chǎn)的可能性,價格問題等,解決了這類難題,化學傳感器的應(yīng)用將會有巨大增長。
常見傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域和工作原理列于下表。
1、傳感器按照其用途分類:
壓力敏和力敏傳感器 位置傳感器 液面?zhèn)鞲衅?能耗傳感器 速度傳感器 加速度傳感器 射線輻射傳感器 熱敏傳感器 24GHz雷達傳感器
2、傳感器按照其原理分類:
振動傳感器 濕敏傳感器 磁敏傳感器 氣敏傳感器 真空度傳感器 生物傳感器等。
3、傳感器按照其輸出信號為標準分類:
模擬傳感器——將被測量的非電學量轉(zhuǎn)換成模擬電信號。
數(shù)字傳感器——將被測量的非電學量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號(包括直接和間接轉(zhuǎn)換)。
膺數(shù)字傳感器——將被測量的信號量轉(zhuǎn)換成頻率信號或短周期信號的輸出(包括直接或間接轉(zhuǎn)換)。
開關(guān)傳感器——當一個被測量的信號達到某個特定的閾值時,傳感器相應(yīng)地輸出一個設(shè)定的低電平或高電平信號。
4、傳感器按照其材料為標準分類:
在外界因素的作用下,所有材料都會作出相應(yīng)的、具有特征性的反應(yīng)。它們中的那些對外界作用最敏感的材料,即那些具有功能特性的材料,被用來制作傳感器的敏感元件。從所應(yīng)用的材料觀點出發(fā)可將傳感器分成下列幾類:
(1)按照其所用材料的類別分:金屬 聚合物 陶瓷 混合物
(2)按材料的物理性質(zhì)分: 導體 絕緣體 半導體 磁性材料
(3)按材料的晶體結(jié)構(gòu)分: 單晶 多晶 非晶材料
與采用新材料緊密相關(guān)的傳感器開發(fā)工作,可以歸納為下述三個方向:
(1)在已知的材料中探索新的現(xiàn)象、效應(yīng)和反應(yīng),然后使它們能在傳感器技術(shù)中得到實際使用。
(2)探索新的材料,應(yīng)用那些已知的現(xiàn)象、效應(yīng)和反應(yīng)來改進傳感器技術(shù)。
(3)在研究新型材料的基礎(chǔ)上探索新現(xiàn)象、新效應(yīng)和反應(yīng),并在傳感器技術(shù)中加以具體實施?,F(xiàn)代傳感器制造業(yè)的進展取決于用于傳感器技術(shù)的新材料和敏感元件的開發(fā)強度。傳感器開發(fā)的基本趨勢是和半導體以及介質(zhì)材料的應(yīng)用密切關(guān)聯(lián)的。
5、傳感器按照其制造工藝分類:
集成傳感器 薄膜傳感器 厚膜傳感器 陶瓷傳感器
集成傳感器是用標準的生產(chǎn)硅基半導體集成電路的工藝技術(shù)制造的。通常還將用于初步處理被測信號的部分電路也集成在同一芯片上。
薄膜傳感器則是通過沉積在介質(zhì)襯底(基板)上的,相應(yīng)敏感材料的薄膜形成的。使用混合工藝時,同樣可將部分電路制造在此基板上。
厚膜傳感器是利用相應(yīng)材料的漿料,涂覆在陶瓷基片上制成的,基片通常是Al2O3制成的,然后進行熱處理,使厚膜成形。
陶瓷傳感器采用標準的陶瓷工藝或其某種變種工藝(溶膠-凝膠等)生產(chǎn)。完成適當?shù)念A備性操作之后,已成形的元件在高溫中進行燒結(jié)。
厚膜和陶瓷傳感器這二種工藝之間有許多共同特性,在某些方面,可以認為厚膜工藝是陶瓷工藝的一種變型。
每種工藝技術(shù)都有自己的優(yōu)點和不足。由于研究、開發(fā)和生產(chǎn)所需的資本投入較低,以及傳感器參數(shù)的高穩(wěn)定性等原因,采用陶瓷和厚膜傳感器比較合理。
6、傳感器根據(jù)測量目的不同分類
物理型傳感器是利用被測量物質(zhì)的某些物理性質(zhì)發(fā)生明顯變化的特性制成的。
化學型傳感器是利用能把化學物質(zhì)的成分、濃度等化學量轉(zhuǎn)化成電學量的敏感元件制成的。生物型傳感器是利用各種生物或生物物質(zhì)的特性做成的,用以檢測與識別生物體內(nèi)化學成分的傳感器。