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传感器定义及组成

已有 63 次阅读  2017-08-16 08:50   标签传感器 

  人们为了从外界获取信息,必须借助于感觉器官。而感觉器官把感觉受到的信息传递给大脑,大脑接收到传递来的信息后进行处理,做出了相应的反应。在自动控制系统中,传感器相当于人体的感觉器官,能把检测到的各种几何量、物理量、化学量、生物量和状态量等信息转换为电信号,并传送给控制器进行处理、存储和控制。
   传感器检测到的各种信息中,大多数十非电量信号。非电量时指除了电量之外的一些其他参量,如压力、流量、尺寸、位移量、质量、力速度、加速度、转速、温度、酸碱度等。在使用数控机床进行机械加工时,需要对工件、刀具的位置、位移等机械量进行测量,这些都属于非电量的检测。
非电量不能直接使用一般的电工仪表和电子仪器测量,因为一般的电工仪表和电子仪器要求输入的信号为电信号,只能检测电量。非电量需要转换成与非电量有一定关系的电量再进行测量。实现这种转换技术的期间器件就是传感器。因此,传感器是一种能感受规定的被测量,以一定的精度把被测量转换为与之有确定关系的、便于处理的电量信号(如电压、电流、频率等)输出的测量器件。
传感器一般由敏感元件、传感元件及测量转换电路三部分组成,如图1.1所示。

gooxian-传感器的组成


   敏感元件时传感器中直接感受被测量的元件,它将被测量装换成与之有确定关系、更易于处理的非电量,如位移、应变等,传感元件通常不直接感受被测量,而是将敏感元件输出的物理量装换成电路的参数(电参量)。测量装换电路的作用是将传感元件输出的电参量转换成易于处理的电压、电流或频率等。传感器只完成被测量至电量的基本转换,然后输入到测控电路,进行放大、运算、处理等进一步转换,以获得被测值或进行过程控制。
   实际上,不是所有的传感器都要敏感、传感元件之分,有些传感器是将两者合二为一。
如1.2为电位器式气体压力传感器结构简图。当被测压力变化时,弹簧管自由端产生位移,通过齿条带动齿轮转动,从而使电位器的电刷产生角位移。电位器电阻的变化量反映了被测压力数值的变化。当电位器的两端加上电源后、电位器电刷上输出与压力成一定关系的电压,只要测量出该电压值,经过换算就就可以求出压力的大小。
   在此例中,弹簧管是敏感元件,电位器是传感元件,同时它也是测量转换电路的一部分。可用如图1.3来表示比例中传感器的组成及原理。

gooxian-电位器压力传感器


   结合上诉工作原理,可将图1.2的内容具体化,见图1.3.

电位器式压力传感器原理框图

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