如何科學(xué)合理地對種類繁多的傳感器分類
傳感器種類繁多,如何科學(xué)合理的給傳感器分類,,可以用不同的觀點對傳感器進(jìn)行分類:它們的轉(zhuǎn)換原理(傳感器工作的基本物理或化學(xué)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方面,。
根據(jù)傳感器工作原理,,可分為物理傳感器和化學(xué)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(xué)傳感器包括那些以化學(xué)吸附,、電化學(xué)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(xué)類。大多數(shù)傳感器是以物理原理為基礎(chǔ)運作的,?;瘜W(xué)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(xué)傳感器的應(yīng)用將會有巨大增長,。
按照其用途,傳感器可分類為:壓力敏和力敏傳感器,、位置傳感器,、液面?zhèn)鞲衅鳌⒛芎膫鞲衅?、速度傳感器,、熱敏傳感器、加速度傳感器,、射線輻射傳感器,、振動傳感器、濕敏傳感器,、真空度傳感器,、生物傳感器等。
以其輸出信號為標(biāo)準(zhǔn)可將傳感器分為:模擬傳感器—將被測量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成模擬電信號,。數(shù)字傳感器—將被測量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號(包括直接和間接轉(zhuǎn)換),。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(dāng)一個被測量的信號達(dá)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,。
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(dǎo)體,、絕緣體、半導(dǎo)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(jìn)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,。實現(xiàn)代傳感器制造業(yè)的進(jìn)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(dǎo)體以及介質(zhì)材料的應(yīng)用密切關(guān)聯(lián)的,。
按照其制造工藝,,可以將傳感器區(qū)分為: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(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)硅基半導(dǎo)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(jìn)行熱處理,使厚膜成形,。陶瓷傳感器采用標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)?shù)念A(yù)備性操作之后,已成形的元件在高溫中進(jìn)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(rèn)為厚膜工藝是陶瓷工藝的一種變型。每種工藝技術(shù)都有自已的優(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,。本文源自澤天傳感,轉(zhuǎn)載請保留出處,。
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