自動控制里常用傳感器的基礎知識

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、轉換元件及基本轉換電路組成，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系做出響應的元件；轉換元件是將敏感元件所感受的被測量轉換成電路參數（如電阻、電感和電容）或電量（如電壓、電流）的元件；基本轉換電路是將轉換元件的輸出轉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換元件組成，而某些傳感器的敏感元件和轉換元件可合二為一，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廠家所關心的各種待測信息的種類相對應，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，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關系。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的表示形式，即靜態(tài)特性和動態(tài)特性。當輸人量處于靜態(tài)時，傳感器的輸出最與輸人量之間的關系稱為傳感器的靜態(tài)特性。通常，用來表征傳感器靜態(tài)特性的主要指標有：測量范圍、量程、靈敏度、分辨力、線性度、遲滯性、重復性、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，并將檢測結果以開關信號方式輸出，因此通常又稱為無觸點行程開關或接近開關。接近開關有電感式、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或電渦流式接近開關。電感式接近開關主要由LC高頻振蕩電路、信號處理電路和開關放大電路組成。

電容式接近開關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，則是電容器兩個極板之間的絕緣介質，若該絕緣介質發(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時，都會引起接近開關電容器的介電常數發(fā)生變化，從而使得電容式接近開關能夠輸出相應的開關信號。因此，電容式接近開關所檢測的物體，并不限于金屬導體，也可以是絕緣的液體或粉狀物體。