传感器分类及常见传感器的应用

机电一体化技术常用传感器及其原理

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一、传感器的分类

传感器有许多分类方法，但常用的分类方法有两种，一种是按被测物理量来分；另一种是按传感器的工作原理来分。按被测物理量划分的传感器，常见的有：温度传感器、湿度传感器、压力传感器、位移传感器、流量传感器、液位传感器、力传感器、加速度传感器、转矩传感器等。

按工作原理可划分为：

1．电学式传感器

电学式传感器是非电量电测技术中应用范围较广的一种传感器，常用的有电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、磁电式传感器及电涡流式传感器等。

电阻式传感器是利用变阻器将被测非电量转换为电阻信号的原理制成。电阻式传感器一般有电位器式、触点变阻式、电阻应变片式及压阻式传感器等。电阻式传感器主要用于位移、压力、力、应变、力矩、气流流速、液位和液体流量等参数的测量。

电容式传感器是利用改变电容的几何尺寸或改变介质的性质和含量，从而使电容量发生变化的原理制成。主要用于压力、位移、液位、厚度、水分含量等参数的测量。

电感式传感器是利用改变磁路几何尺寸、磁体位置来改变电感或互感的电感量或压磁效应原理制成的。主要用于位移、压力、力、振动、加速度等参数的测量。

磁电式传感器是利用电磁感应原理，把被测非电量转换成电量制成。主要用于流量、转速和位移等参数的测量。

电涡流式传感器是利用金屑在磁场中运动切割磁力线，在金属内形成涡流的原理制成。主要用于位移及厚度等参数的测量。

2．磁学式传感器

磁学式传感器是利用铁磁物质的一些物理效应而制成的，主要用于位移、转矩等参

数的测量。

3．光电式传感器

光电式传感器在非电量电测及自动控制技术中占有重要的地位。它是利用光电器件的光电效应和光学原理制成的，主要用于光强、光通量、位移、浓度等参数的测量。

4．电势型传感器

电势型传感器是利用热电效应、光电效应、霍尔效应等原理制成，主要用于温度、磁通、电流、速度、光强、热辐射等参数的测量。

5．电荷传感器

电荷传感器是利用压电效应原理制成的，主要用于力及加速度的测量。

6．半导体传感器

半导体传感器是利用半导体的压阻效应、内光电效应、磁电效应、半导体与气体接触产生物质变化等原理制成，主要用于温度、湿度、压力、加速度、磁场和有害气体的测量。

7．谐振式传感器

谐振式传感器是利用改变电或机械的固有参数来改变谐振频率的原理制成，主要用来测量压力。

8．电化学式传感器

电化学式传感器是以离子导电为基础制成，根据其电特性的形成不同，电化学传感器可分为电位式传感器、电导式传感器、电量式传感器、极谱式传感器和电解式传感器等。电化学式传感器主要用于分析气体、液体或溶于液体的固体成分、液体的酸碱度、电导率及氧化还原电位等参数的测量。

另外，根据传感器对信号的检测转换过程，传感器可划分为直接转换型传感器和间接转换型传感器两大类。前者是把输入给传感器的非电量一次性的变换为电信号输出，如光

敏电阻受到光照射时，电阻值会发生变化，直接把光信号转换成电信号输出；后者则要把输入给传感器的非电量先转换成另外一种非电量，然后再转换成电信号输出，如采用弹簧管敏感元件制成的压力传感器就属于这一类，当有压力作用到弹簧管时，弹簧管产生形变，传感器再把变形量转换为电信号输出

。

二、生活中常见的传感器

1、温度传感器

种类

<1>、数字信号输出传感器

类型及应用场合：DS18B20，18B20数字温度传感器，可应于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。外形如图1-1所示。

图1-1

<2>、热敏电阻传感器

类型及应用场合：热敏电阻5K10K\温度传感器\温度，探头。外形如图1-2所示。

图1-2

<3>、MTS102温度传感器

温度范围：-40～+150℃。外形如图1-3所示。

图1-3

温度传感器的电路图，如图1-4所示。

图1-4

2、超声波传感器

种类：

<1>超声波传感器TCT40-16F/S（收/发），外形如图2-1所示。

图2-1

<2>、超声波传感器TCT40-16F/S（收发一体），外形如图2-2所示。

图2-2

<3>、超声波测距模块，最大检测距离5m，外形如图2-3所示。

图2-3

<4>、超声波测距模块，可以直接装在机器人上,作为寻物、避障探测等应用，外形如图2-4所示。

图2-4

超声波传感器电路图如图2-5所示。

图2-5

3、加速度传感器

种类及应用场合：MMA7660 MMA7660FC 超小低功耗三轴加速度传感器，三轴加速度感应，可应于小车、机器人等的倾角控制，外形如图3-1所示。

图3-1

4、气体烟雾传感器

<1>、烟雾传感器MQ-2，可用于检测CO、CH4等可燃性气体，外形如图4-1所示。

图4-1

<2>、酒精传感器MQ-3，半导体酒精传感器MQ-3，外形如图4-2所示。

图4-2

5、湿度传感器：湿敏电阻，湿度敏感元器件，具有感湿范围宽、灵敏度高、湿滞洄差小、响应速度快，外形如图5-1所示。

图5-1

6、振动传感器/位移传感器：CLA-3，外形如图6-1所示。

图6-1

7、霍尔开关传感器：霍尔开关传感器/电机测速/位置检测，可用于电机测速/位置检测等场，外形如图7-1所示。

图7-1

8、无线遥控组建：315M，常用于报警器设防、车库门遥控、摩托车、汽车的防盗报警等，外形如图8-1所示。

图8-1

9、24GHz雷达传感器，外形如图9-1所示。

图9-1

它是一种可以将微波回波信号转换为一种电信号的装换装置，是雷达测速仪，水位计，汽车ACC 辅助巡航系统，自动门感应器等的核心芯片。

10、光电式传感器photoelectric transducer，基于光电效应的传感器，在受到可见光照射后即产生光电效应，将光信号转换成电信号输出。它除能测量光强之外，还能利用光线的透射、遮挡、反射、干涉等测量多种物理量，如尺寸、位移、速度、温度等，因而是一种应用极广泛的重要敏感器件。光电测量时不与被测对象直接接触,光束的质量又近似为零,在测量中不存在摩擦和对被测对象几乎不施加压力。因此在许多应用场合，光电式传感器比其他传感器有明显的优越性。其缺点是在某些应用方面，光学器件和电子器件价格较贵，并且对测量的环境条件要求较高。速腾车方向盘转角传感器为光电式传感器。

外形如图10-1所示。

图10-1

11、空气质量传感器，外形如图11-1所示。

图11-1

它是semiconductor transducer 利用半导体材料的各种物理、化学和生物学特性制成的传感器。所采用的半导体材料多数是硅以及Ⅲ-Ⅴ族和Ⅱ-Ⅵ族元素化合物。半导体传感器种类繁多，它利用近百种物理效应和材料的特性，具有类似于人眼、耳、鼻、舌、皮肤等多种感觉功能。

12、感器，外形如图12-1所示。

图12-1

空气流量传感器是测定吸入发动机的空气流量的传感器。电子控制汽油喷射发动流量传感器机为了在各种运转工况下都能获得最佳浓度的混合气，必须正确地测定每一瞬间吸入发动机的空气量，以此作为ECU计算(控制)喷油量的主要依据。如果空气流量传感器或线路出现故障，ECU得不到正确的进气量信号，就不能正常地进行喷油量的控制，将造成混合气过浓或过稀，使发动机运转不正常。

13、位置传感器，外形如图13-1所示。

图13-1

也叫同步信号传感器，它是一个气缸判别定位装置，向ECU输入凸轮轴位置信号，是点火控制的主控信号。有曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器两类。

14、感器，外形如图14-1所示。

图14-1

一个同轴的容器，当油进入容器后引起传感器壳体和感应电极之间电容量的变化，这个变化量通过电路的转换并进行精确的线性和温度补偿，输出4-20mA标准信号给显示仪表.位置：油底壳部位。

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