BALLUFF（巴魯夫）傳感器詳細(xì)介紹
BALLUFF（巴魯夫）傳感器的作用/39/29/30 ：?jiǎn)螛s兵
人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息,，必須借助于感覺器官,。而單靠人們自身的感覺器官，在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及活動(dòng)中它們的功能就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。為適應(yīng)這種情況，就需要傳感器。因此可以說,，傳感器是人類五官的延長，又稱之為電五官,。 　　新技術(shù)革命的到來,，世界開始進(jìn)入信息時(shí)代。在利用信息的過程中,，要解決的就是要獲取準(zhǔn)確可靠的信息,，而傳感器是獲取自然和域中信息的主要途徑與手段。 在現(xiàn)代工業(yè)尤其是自動(dòng)化過程中,，要用各種傳感器來監(jiān)視和控制過程中的各個(gè)參數(shù),，使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或*狀態(tài),，并使產(chǎn)品達(dá)到的。因此可以說,，沒有眾多的優(yōu)良的傳感器,，現(xiàn)代化也就失去了基礎(chǔ)。 　　在基礎(chǔ)學(xué)科研究中,，傳感器更具有突出的地位?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)入了許多新域：例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙,，微觀上要觀察小到 cm的粒子世界,，縱向上要觀察長達(dá)數(shù)十萬年的天體演化，短到 s的瞬間反應(yīng),。此外,，還出現(xiàn)了對(duì)深化物質(zhì)認(rèn)識(shí)、開拓新能源,、新材料等具有重要作用的各種技術(shù)研究,，如超高溫、超低溫,、超高壓,、超高真空、*磁場(chǎng),、超弱磁碭等等,。顯然，要獲取大量人類感官無法直接獲取的信息,，沒有相適應(yīng)的傳感器是不可能的,。許多基礎(chǔ)科學(xué)研究的障礙，就在于對(duì)象信息的獲取存在困難,，而些新機(jī)理和高靈敏度的檢測(cè)傳感器的出現(xiàn),，往往會(huì)導(dǎo)致該域內(nèi)的突破。些傳感器的發(fā)展,，往往是些邊緣學(xué)科開發(fā)的,。 　　傳感器早已滲透到諸如工業(yè)、宇宙開發(fā),、海洋探測(cè),、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查,、醫(yī)學(xué)診斷,、生物工程、甚文物保護(hù)等等極其之泛的域?？梢院敛豢鋸埖卣f，從茫茫的太空,，到浩瀚的海洋,，以各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目,，都離不開各種各樣的傳感器,。 　　由此可見，傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟(jì),、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步方面的重要作用,，是十分明顯的。世界各國都十分重視這域的發(fā)展,。相信不久的將來,，傳感器技術(shù)將會(huì)出現(xiàn)個(gè)飛躍，達(dá)到與其重要地位相稱的新水平,。
BALLUFF（巴魯夫）傳感器的原理
BALLUFF（巴魯夫）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(cè)信號(hào)量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號(hào),?；瘜W(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(cè)信號(hào)量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號(hào),。向傳感器提供±15V電源，激磁電路中的晶體振蕩器產(chǎn)生400Hz的方波,，經(jīng)過TDA2030功率放大器即產(chǎn)生交流激磁功率電源,，通過能源環(huán)形變壓器T1從靜止的初線圈傳遞旋轉(zhuǎn)的次線圈，得到的交流電源通過軸上的整流濾波電路得到±5V的直流電源,，該電源做運(yùn)算放大器AD822的工作電源,；由基準(zhǔn)電源AD589與雙運(yùn)放AD822組成的高精度穩(wěn)壓電源產(chǎn)生±4.5V的精密直流電源，該電源既作為電橋電源,，又作為放大器及V/F轉(zhuǎn)換器的工作電源,。當(dāng)彈性軸受扭時(shí)，應(yīng)變橋檢測(cè)得到的mV的應(yīng)變信號(hào)通過儀表放大器AD620放大成1.5v±1v的強(qiáng)信號(hào)，再通過V/F轉(zhuǎn)換器LM131變換成頻率信號(hào),，通過信號(hào)環(huán)形變壓器T2從旋轉(zhuǎn)的初線圈傳遞靜止次線圈,，再經(jīng)過外殼上的信號(hào)處理電路濾波、整形即可得到與彈性軸承受的扭矩成正比的頻率信號(hào),，該信號(hào)為TTL電平,既可提供給二次儀表或頻率計(jì)顯示也可直接送計(jì)算機(jī)處理,。由于該旋轉(zhuǎn)變壓器動(dòng)--靜環(huán)之間只有零點(diǎn)幾毫米的間隙，加之傳感器軸上部分都密封在金屬外殼之內(nèi),，形成的屏蔽,，因此具有很強(qiáng)的抗干擾能力。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(yùn)作的?；瘜W(xué)傳感器技術(shù)問題較多,，例如可靠性問題，規(guī)模的可能性,，價(jià)格問題等,，解決了這類難題，化學(xué)傳感器的應(yīng)用將會(huì)有巨大增長,。
BALLUFF（巴魯夫）傳感器的應(yīng)用
　　常見的： 　　1.自動(dòng)門,，利用人體的紅外微波來開關(guān)門 　　2.煙霧報(bào)警器，利用煙敏電阻來測(cè)量煙霧濃度,，從而達(dá)到報(bào)警目的 　　3.手機(jī),，數(shù)碼相機(jī)的照相機(jī)，利用光學(xué)傳感器來捕獲圖象 　　4.電子稱,，利用力學(xué)傳感器（導(dǎo)體應(yīng)變片技術(shù)）來測(cè)量物體對(duì)應(yīng)變片的壓力,，從而達(dá)到測(cè)量重量目的 　　5.水位報(bào)警，溫度報(bào)警,，濕度報(bào)警,，光學(xué)報(bào)警等都是…… 　　智能傳感器已廣泛應(yīng)用于航天、航空,、國防,、科技和工農(nóng)業(yè)等各個(gè)域中。例如,它在機(jī)器人域中有著廣闊應(yīng)用前景,智能傳感器使機(jī)器人具有類人的五官和大腦功能,可感知各種現(xiàn)象,完成各種動(dòng)作,。在工業(yè)中,利用傳統(tǒng)的傳感器無法對(duì)某些產(chǎn)量指標(biāo)（例如,黏度,、硬度、表面光潔度,、成分,、顏色及味道等）進(jìn)行快速直接測(cè)量并在線控制。而利用智能傳感器可直接測(cè)量與產(chǎn)量指標(biāo)有函數(shù)關(guān)系的過程中的某些量（如溫度、壓力,、流量等）,。Cygnus公司了種"葡萄糖手表",其外觀像普通手表樣,戴上它就能實(shí)現(xiàn)無疼、無血,、連續(xù)的血糖測(cè)試,。"葡萄糖手表"上有塊涂著試劑的墊子,當(dāng)墊子與皮膚接觸時(shí),葡萄糖分子就被吸附到墊子上,并與試劑發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生電流。傳感器測(cè)量該電流,經(jīng)處理器計(jì)算出與該電流對(duì)應(yīng)的血糖濃度,并以數(shù)字量顯示,。
編輯本段傳感器的功能
BALLUFF（巴魯夫）傳感器的功能與人類5大感覺器官相比擬： 　　光敏傳感器——視覺? 聲敏傳感器——聽覺 　　氣敏傳感器——嗅覺 ?化學(xué)傳感器——味覺 　　壓敏、溫敏,、流體傳感器——觸覺　 　　敏感元件的分類： 　?、傥锢眍悾诹?、熱,、光、電,、磁和聲等物理效應(yīng),。 　　②化學(xué)類,，基于化學(xué)反應(yīng)的原理,。 　　③生物類,，基于酶,、抗體、和激素等分子識(shí)別功能,。 　　通常據(jù)其基本感知功能可分為熱敏元件,、光敏元件、氣敏元件,、力敏元件,、磁敏元件、濕敏元件,、聲敏元件,、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等類（還有人曾將敏感元件分46類）,。
編輯本段傳感器的分類
　　可以用不同的觀點(diǎn)對(duì)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(hào)類型以及制作它們的材料和工藝等,。 　　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(cè)信號(hào)量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號(hào),。 　　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(cè)信號(hào)量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號(hào),。 　　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(yùn)作的,?；瘜W(xué)傳感器技術(shù)問題較多，例如可靠性問題,，規(guī)模的可能性,，價(jià)格問題等，解決了這類難題,，化學(xué)傳感器的應(yīng)用將會(huì)有巨大增長,。 　　常見傳感器的應(yīng)用域和工作原理列于下表。
BALLUFF（巴魯夫）傳感器按照其用途分類：
　　壓力敏和力敏傳感器 位置傳感器 　　液面?zhèn)鞲衅?能耗傳感器 　　速度傳感器 加速度傳感器 　　射線輻射傳感器 熱敏傳感器 　　24GHz雷達(dá)傳感器
2,、傳感器按照其原理分類：
　　振動(dòng)傳感器 濕敏傳感器 　　磁敏傳感器 氣敏傳感器 　　真空度傳感器 生物傳感器等,。
3、傳感器按照其輸出信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)分類：
　　模擬傳感器——將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào),。 　　數(shù)字傳感器——將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號(hào)（包括直接和間接轉(zhuǎn)換）,。 　　膺數(shù)字傳感器——將被測(cè)量的信號(hào)量轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)或短周期信號(hào)的輸出（包括直接或間接轉(zhuǎn)換）。 　　開關(guān)傳感器——當(dāng)個(gè)被測(cè)量的信號(hào)達(dá)到某個(gè)特定的閾值時(shí),，傳感器相應(yīng)地輸出個(gè)設(shè)定的低電平或高電平信號(hào),。
4、傳感器按照其材料為標(biāo)準(zhǔn)分類：
　　在外界因素的作用下,，所有材料都會(huì)作出相應(yīng)的,、具有特征性的反應(yīng)。它們中的那些對(duì)外界作用zui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(diǎn)出發(fā)可將傳感器分成下列幾類： 　?。?）按照其所用材料的類別分 　　金屬 聚合物 陶瓷 混合物 　?。?）按材料的物理性質(zhì)分： 導(dǎo)體 緣體 半導(dǎo)體 磁性材料 　?。?）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(gè)方向： 　?。?）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(shí)際使用,。 　?。?）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(shí)施。 　　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(qiáng)度,。傳感器開發(fā)的基本趨勢(shì)是和半導(dǎo)體以及介質(zhì)材料的應(yīng)用密切關(guān)聯(lián)的。表1.2中給出了些可用于傳感器技術(shù)的,、能夠轉(zhuǎn)換能量形式的材料,。
5、傳感器按照其制造工藝分類：
　　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(cè)信號(hào)的部分電路也集成在同芯片上,。 　　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(shí),，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）。 　　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種變型,。 　　每種工藝技術(shù)都有自己的優(yōu)點(diǎn)和不足。由于研究,、開發(fā)和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。 　?。諅H網(wǎng)暖通專家提供）
編輯本段傳感器的特性
BALLUFF（巴魯夫）傳感器靜態(tài)特性
　　傳感器的靜態(tài)特性是指對(duì)靜態(tài)的輸入信號(hào),，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。因?yàn)檫@時(shí)輸入量和輸出量都和時(shí)間無關(guān),，所以它們之間的關(guān)系,，即傳感器的靜態(tài)特性可用個(gè)不含時(shí)間變量的代數(shù)方程，或以輸入量作橫坐標(biāo),，把與其對(duì)應(yīng)的輸出量作縱坐標(biāo)而畫出的特性曲線來描述,。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度,、遲滯,、重復(fù)性、漂移等,。 　?。?）線性度：指?jìng)鞲衅鬏敵隽颗c輸入量之間的實(shí)際關(guān)系曲線偏離擬合直線的程度。定義為在全量程范圍內(nèi)實(shí)際特性曲線與擬合直線之間的zui大偏差值與滿量程輸出值之比,。 　?。?）靈敏度：靈敏度是傳感器靜態(tài)特性的個(gè)重要指標(biāo)。其定義為輸出量的增量與引起該增量的相應(yīng)輸入量增量之比,。用S表示靈敏度,。 　　（3）遲滯：傳感器在輸入量由小到大（正行程）及輸入量由大到?。ǚ葱谐蹋┳兓陂g其輸入輸出特性曲線不重合的現(xiàn)象成為遲滯,。對(duì)于同大小的輸入信號(hào)，傳感器的正反行程輸出信號(hào)大小不相等,，這個(gè)差值稱為遲滯差值,。 　　（4）重復(fù)性：重復(fù)性是指?jìng)鞲衅髟谳斎肓堪赐较蜃魅砍踢B續(xù)多次變化時(shí),，所得特性曲線不致的程度,。 　　（5）漂移：傳感器的漂移是指在輸入量不變的情況下,，傳感器輸出量隨著時(shí)間變化,，此現(xiàn)象稱為漂移。產(chǎn)生漂移的原因有兩個(gè)方面：是傳感器自身結(jié)構(gòu)參數(shù),；二是周圍環(huán)境（如溫度,、濕度等）。
傳感器動(dòng)態(tài)特性
　　所謂動(dòng)態(tài)特性,，是指?jìng)鞲衅髟谳斎胱兓瘯r(shí),，它的輸出的特性,。在實(shí)際工作中，傳感器的動(dòng)態(tài)特性常用它對(duì)某些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)來表示,。這是因?yàn)閭鞲衅鲗?duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)容易用實(shí)驗(yàn)方法求得,，并且它對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)與它對(duì)任意輸入信號(hào)的響應(yīng)之間存在定的關(guān)系，往往知道了前者就能推定后者,。zui常用的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)有階躍信號(hào)和正弦信號(hào)兩種,，所以傳感器的動(dòng)態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來表示。
傳感器的線性度
　　通常情況下,，傳感器的實(shí)際靜態(tài)特性輸出是條曲線而非直線,。在實(shí)際工作中，為使儀表具有均勻刻度的讀數(shù),，常用條擬合直線近似地代表實(shí)際的特性曲線,、線性度（非線性誤差）就是這個(gè)近似程度的個(gè)指標(biāo)。 　　擬合直線的選取有多種方法,。如將零輸入和滿量程輸出點(diǎn)相連的理論直線作為擬合直線,；或?qū)⑴c特性曲線上各點(diǎn)偏差的平方和為zui小的理論直線作為擬合直線，此擬合直線稱為zui小二乘法擬合直線,。
傳感器的靈敏度
　　靈敏度是指?jìng)鞲衅髟诜€(wěn)態(tài)工作情況下輸出量變化△y對(duì)輸入量變化△x的比值,。 　　它是輸出輸入特性曲線的斜率。如果傳感器的輸出和輸入之間顯線性關(guān)系,，則靈敏度S是個(gè)常數(shù)。否則,，它將隨輸入量的變化而變化,。 　　靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比,。例如,，某位移傳感器，在位移變化1mm時(shí),，輸出電壓變化為200mV,，則其靈敏度應(yīng)表示為200mV/mm。 　　當(dāng)傳感器的輸出,、輸入量的量綱相同時(shí),，靈敏度可理解為放大倍數(shù)。 　　提高靈敏度,，可得到較高的測(cè)量精度,。但靈敏度愈高，測(cè)量范圍愈窄,，穩(wěn)定性也往往愈差,。
傳感器的分辨率
　　分辨率是指?jìng)鞲衅骺筛惺艿降谋粶y(cè)量的zui小變化的能力,。也就是說，如果輸入量從某非零值緩慢地變化,。當(dāng)輸入變化值未超過某數(shù)值時(shí),，傳感器的輸出不會(huì)發(fā)生變化，即傳感器對(duì)此輸入量的變化是分辨不出來的,。只有當(dāng)輸入量的變化超過分辨率時(shí),，其輸出才會(huì)發(fā)生變化。 　　通常傳感器在滿量程范圍內(nèi)各點(diǎn)的分辨率并不相同,，因此常用滿量程中能使輸出量產(chǎn)生階躍變化的輸入量中的zui大變化值作為衡量分辨率的指標(biāo),。上述指標(biāo)若用滿量程的百分比表示，則稱為分辨率,。分辨率與傳感器的穩(wěn)定性有負(fù)相相關(guān)性,。