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leuze对传感器定义的理解

  leuze对传感器定义的理解
 
  信息处理技术取得的进展以及微处理器和计算机技术的高速发展,都需要在传感器的开发方面 有相应的进展。微处理器现在已经在测量和控制系统中得到了广泛的应用。随着这些系统能力的增 强,作为信息采集系统的前端单元,传感器的作用越来越重要。传感器已成为自动化系统和机器人 技术中的关键部件,作为系统中的一个结构组成,其重要性变得越来越明显。
 
  最广义地来说,传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。国际电工 委员会(IEC:International Electrotechnical Committee)的定义为:“传感器是测量系统中的 一种前置部件,它将输入变量转换成可供测量的信号”。按照Gopel等的说法是:“传感器是包括 承载体和电路连接的敏感元件”,而“传感器系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字)能力的 传感器”。传感器是传感器系统的一个组成部分,它是被测量信号输入的第一道关口。
 
  传感器系统的原则框图示于图1-1,进入传感器的信号幅度是很小的,而且混杂有干扰信号和 噪声。为了方便随后的处理过程,首先要将信号整形成具有最佳特性的波形,有时还需要将信号线 性化,该工作是由放大器、滤波器以及其他一些模拟电路完成的。在某些情况下,这些电路的一部 分是和传感器部件直接相邻的。成形后的信号随后转换成数字信号,并输入到微处理器。
 
  德国和俄罗斯学者认为传感器应是由二部分组成的,即直接感知被测量信号的敏感元件部分和 初始处理信号的电路部分。按这种理解,传感器还包含了信号成形器的电路部分。
 
  传感器系统的性能主要取决于传感器,传感器把某种形式的能量转换成另一种形式的能量。有 两类传感器:有源的和无源的。有源传感器能将一种能量形式直接转变成另一种,不需要外接的能 源或激励源(参阅图1-2(a))。
 
  有源(a)和无源(b)传感器的信号流程
 
  无源传感器不能直接转换能量形式,但它能控制从另一输入端输入的能量或激励能传感器承担 将某个对象或过程的特定特性转换成数量的工作。其“对象”可以是固体、液体或气体,而它们的 状态可以是静态的,也可以是动态(即过程)的。对象特性被转换量化后可以通过多种方式检测。 对象的特性可以是物理性质的,也可以是化学性质的。按照其工作原理,传感器将对象特性或状态 参数转换成可测定的电学量,然后将此电信号分离出来,送入传感器系统加以评测或标示。
 
  各种物理效应和工作机理被用于制作不同功能的传感器。传感器可以直接接触被测量对象,也 可以不接触。用于传感器的工作机制和效应类型不断增加,其包含的处理过程日益完善。
 
  常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟:
 
  光敏传感器——视觉 声敏传感器——听觉
 
  气敏传感器——嗅觉 化学传感器——味觉
 
  压敏、温敏、流体传感器——触觉
 
  与当代的传感器相比,人类的感觉能力好得多,但也有一些传感器比人的感觉功能优越,例如 人类没有能力感知紫外或红外线辐射,感觉不到电磁场、无色无味的气体等。
 
  对传感器设定了许多技术要求,有一些是对所有类型传感器都适用的,也有只对特定类型传感 器适用的特殊要求。针对传感器的工作原理和结构在不同场合均需要的基本要求是:
 
  高灵敏度  抗干扰的稳定性(对噪声不敏感)   线性  容易调节(校准简易)
 
  高精度  高可靠性   无迟滞性  工作寿命长(耐用性)
 
  可重复性  抗老化   高响应速率  抗环境影响(热、振动、酸、碱、空气、水、尘埃 )的能力
 
  选择性  安全性(传感器应是无污染的)   互换性  低成本
 
  宽测量范围  小尺寸、重量轻和高强度   宽工作温度范围

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