自動控制里常用傳感器的基礎(chǔ)知識

一、傳感器的組成與分類

1. 傳感器的組成

傳感器通常由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件及基本轉(zhuǎn)換電路組成，如圖1所示。敏感元件是能夠靈敏地感受被測景并按確定關(guān)系做出響應(yīng)的元件；轉(zhuǎn)換元件是將敏感元件所感受的被測量轉(zhuǎn)換成電路參數(shù)（如電阻、電感和電容）或電量（如電壓、電流）的元件；基本轉(zhuǎn)換電路是將轉(zhuǎn)換元件的輸出轉(zhuǎn)換成便于傳輸和處理電量的電路。

某些傳感器可以僅由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，而某些傳感器的敏感元件和轉(zhuǎn)換元件可合二為一，最簡單的傳感器是由一個敏感元件（兼轉(zhuǎn)換元件）組成，它在感受被測量時可以直接輸出電量，如熱電偶、壓電晶體、光電池等。

2. 傳感器的分類

傳感器的種類繁多，其分類方法也有多種，這里僅介紹兩種最為常用的分類方法。

（1）按被測物理量分類。傳感器有位移傳感器、接近傳感器、速度傳感器、溫度傳感器、力傳感器、力矩傳感器、壓力傳感器及加速度傳感器等。這種分類方法直接表明了傳感器的用途，與用戶和傳感器生產(chǎn)廠家所關(guān)心的各種待測信息的種類相對應(yīng)，便于用戶了解和選用傳感器。

（2）按工作原理分類。傳感器有電阻式傳感器、電容式傳感器、電感式傳感器、壓電式傳感器、霍爾傳感器、光電式傳感器等。這種分類方法以傳感器的工作原理為依據(jù)，有利于人們對各種傳感器及其檢測原理的理解和研究。

3. 傳感器的基本特性

傳感器的特性是指傳感器的輸出量與輸人量之間的對應(yīng)關(guān)系。由于輸人量有靜態(tài)（即輸人信號為不隨時間變化或變化非常緩慢的基本穩(wěn)定狀態(tài)）和動態(tài)（即輸人信號為隨時間作周期變化或無規(guī)律瞬變的變化狀態(tài)）兩種基本形式，因此傳感器的特性通常有兩種對應(yīng)的表示形式，即靜態(tài)特性和動態(tài)特性。當(dāng)輸人量處于靜態(tài)時，傳感器的輸出最與輸人量之間的關(guān)系稱為傳感器的靜態(tài)特性。通常，用來表征傳感器靜態(tài)特性的主要指標(biāo)有：測量范圍、量程、靈敏度、分辨力、線性度、遲滯性、重復(fù)性、漂移和穩(wěn)定性等。

二、常用傳感器的特性

1. 接近傳感器

接近傳感器能夠在非接觸的情況下檢測被測物體是否接近，并將檢測結(jié)果以開關(guān)信號方式輸出，因此通常又稱為無觸點行程開關(guān)或接近開關(guān)。接近開關(guān)有電感式、電容式、光電式、霍爾式等多種。

2.電感式接近傳感器。

電感式接近傳感器也稱為電感式接近開關(guān)或電渦流式接近開關(guān)。電感式接近開關(guān)主要由LC高頻振蕩電路、信號處理電路和開關(guān)放大電路組成。

電容式接近開關(guān)是以電容器的極板作為其檢測面，而檢測面外部所面對的物質(zhì)，則是電容器兩個極板之間的絕緣介質(zhì)，若該絕緣介質(zhì)發(fā)生變化，則電容器的電容量也將隨之變化。

無論金屬或非金屬的被測物體，在接近或離開電容式接近開關(guān)時，都會引起接近開關(guān)電容器的介電常數(shù)發(fā)生變化，從而使得電容式接近開關(guān)能夠輸出相應(yīng)的開關(guān)信號。因此，電容式接近開關(guān)所檢測的物體，并不限于金屬導(dǎo)體，也可以是絕緣的液體或粉狀物體。