Senzorul este un dispozitiv de detectare care poate simți informațiile măsurate și poate transforma informația simțită într-un semnal electric sau altă formă necesară de ieșire a informațiilor conform unei anumite legi pentru a îndeplini cerințele de transmitere, procesare, stocare, afișare, înregistrare și Control.
Existența și dezvoltarea senzorilor, astfel încât obiectul să aibă simțul tactil, al gustului și al mirosului, astfel încât obiectul să devină viu, senzorul este extensia trăsăturilor umane.
Senzorul are caracteristici de miniaturizare, digitalizare, inteligență, multifuncționalitate, sistematizare, rețea etc. Este verigă principală pentru a realiza detectarea automată și controlul automat.
Noul senzor de nitrură de aluminiu poate funcționa la temperaturi ridicate de până la 900 de grade C.
Standardul național GB7665-87 definește un senzor ca: „Un dispozitiv sau un dispozitiv care poate simți măsura specificată și transformat într-un semnal utilizabil conform unei anumite legi (regula funcției matematice), constând de obicei dintr-un element sensibil și un element de conversie”.
China Internet of Things scoala-Enterprise Alliance crede ca existenta si dezvoltarea senzorilor fac ca obiectele sa aiba simturi precum atingerea, gustul si mirosul si fac ca obiectele sa devina incet vii.”
„Senzor” este definit ca „primirea energiei de la un sistem, de obicei sub altă formă, către un dispozitiv dintr-un al doilea sistem”.
Clasificarea principală
După scop
Senzori de presiune și forță, senzori de poziție, senzori de nivel de lichid, senzori de consum de energie, senzori de viteză, senzori de accelerație, senzori de radiații, senzori termici.
În principiu
Senzor de vibrații, senzor de umiditate, senzor magnetic, senzor de gaz, senzor de vid, senzor biologic etc.
Pe ieșire
Senzor digital: convertește cantitatea neelectrică măsurată într-un semnal digital de ieșire (inclusiv conversia directă și indirectă).
Senzor pseudo-digital: ieșirea semaforului măsurat într-un semnal de frecvență sau un semnal de scurtă perioadă (inclusiv conversie directă sau indirectă).
Comutare senzor: Când un semnal măsurat atinge un anumit prag, senzorul emite un semnal setat de nivel scăzut sau înalt corespunzător.
Conform procesului său de fabricație
Senzorii integrati sunt fabricați folosind tehnici standard de proces pentru producerea de circuite integrate semiconductoare pe bază de siliciu. De obicei, o parte din circuitul utilizat pentru procesarea inițială a semnalului testat este, de asemenea, integrată pe același cip.
Senzorii cu peliculă subțire sunt formați prin depunerea unei pelicule subțiri din materialul sensibil corespunzător pe un substrat dielectric (substrat). Când se utilizează procesul hibrid, o parte a circuitului poate fi fabricată și pe acest substrat.
Senzorul de film gros este realizat dintr-o suspensie din materialul corespunzător acoperit pe un substrat ceramic, care este de obicei realizat din Al2O3, și apoi tratat termic pentru a forma filmul gros.
Senzorii ceramici sunt produși prin procese ceramice standard sau o variantă a acestora (sol, gel etc.).
După finalizarea operației pregătitoare corespunzătoare, componentele formate sunt sinterizate la temperaturi ridicate. Există multe caracteristici comune între cele două procese de film gros și senzor ceramic și, în unele privințe, procesul de film gros poate fi considerat o variantă a procesului ceramic.
Fiecare tehnologie de proces are propriile sale avantaje și dezavantaje. Datorită investițiilor de capital reduse necesare pentru cercetare, dezvoltare și producție, precum și stabilitatea ridicată a parametrilor senzorilor, utilizarea senzorilor ceramici și cu peliculă groasă este mai rezonabilă.
Prin masura
Senzorii fizici sunt realizați folosind proprietățile anumitor proprietăți fizice ale substanței măsurate pentru a modifica semnificativ.
Senzorii chimici sunt alcătuiți din elemente sensibile care pot transforma cantități chimice, cum ar fi compoziția și concentrația substanțelor chimice, în cantități electrice.
Biosenzorii sunt senzori care folosesc caracteristicile diferitelor organisme sau substanțe biologice pentru a detecta și identifica componentele chimice din organisme.
În componenţa sa
Senzor de bază: este cel mai simplu dispozitiv de conversie unică.
Senzor combinat: Este un senzor compus din diferite dispozitive individuale de conversie.
Senzor de aplicație: Este un senzor compus dintr-un senzor de bază sau un senzor combinat și alte mecanisme.
În formă de acțiune
După forma de acțiune poate fi împărțit în senzori activi și pasivi.
Senzorul activ are un tip de acțiune și un tip de reacție, care poate emite un anumit semnal de detectare către obiectul testat și poate detecta schimbarea semnalului de detectare în obiectul testat sau semnalul este format de semnalul de detecție din obiectul testat. obiect. Modul de detectare a modificării semnalului de detectare se numește tip de acțiune, iar modul de detectare a răspunsului și de formare a semnalului se numește tip de reacție. Detectoarele radar și radiofrecvență sunt exemple de acțiune, în timp ce dispozitivele de analiză a efectelor fotoacustice și analizoarele cu laser sunt exemple de reacție.
Senzorii pasivi primesc doar semnale generate de obiectul măsurat în sine, cum ar fi termometrele cu radiații infraroșii și dispozitivele cu camere cu infraroșu.
Principalele caracteristici
Senzor static
1. Liniaritate: se referă la gradul în care curba reală a relației dintre ieșirea și intrarea senzorului se abate de la linia dreaptă montată. Definit ca raportul dintre abaterea maximă dintre curba caracteristică reală și linia montată în domeniul de scară completă și valoarea de ieșire la scară completă.
2. Sensibilitate: Sensibilitatea este un indicator important al caracteristicilor statice ale senzorului. Este definit ca raportul dintre incrementul cantității de ieșire și incrementul corespunzător al cantității de intrare care provoacă creșterea. Sensibilitatea este notată cu S.
3. Histerezis: Când volumul de intrare al senzorului se schimbă de la mic la mare (cursă pozitivă) și volumul de intrare se schimbă de la mare la mic (curs inversă), fenomenul de necoincidență a curbelor caracteristice de intrare și ieșire devine histerezis. Pentru aceeași dimensiune a semnalului de intrare, semnalul de ieșire al cursei pozitive și negative al senzorului nu este egal, iar această diferență se numește valoare histerezis.
4. Repetabilitate: Repetabilitate se referă la gradul de inconsecvență al curbei caracteristice obținut atunci când cantitatea de intrare a senzorului este modificată continuu în întreaga gamă în aceeași direcție.
5. Deriva: Deriva senzorului înseamnă că ieșirea senzorului se modifică în timp, atunci când intrarea este neschimbată, ceea ce se numește deriva. Există două motive pentru derive: unul sunt parametrii structurali ai senzorului în sine; Al doilea este mediul înconjurător (cum ar fi temperatura, umiditatea etc.).
6. Rezoluție: Când intrarea senzorului crește lent de la o valoare diferită de zero, ieșirea se modifică observabil după depășirea unui anumit increment, incrementul de intrare se numește rezoluția senzorului, adică incrementul minim de intrare.
7. Valoare prag: Când intrarea senzorului crește lent de la zero, ieșirea se modifică observabil după atingerea unei anumite valori, care se numește tensiunea de prag a senzorului.
Dinamica senzorului
Așa-numitele caracteristici dinamice se referă la caracteristicile ieșirii senzorului atunci când intrarea se modifică. În practică, caracteristicile dinamice ale unui senzor sunt adesea exprimate prin răspunsul său la unele semnale de intrare standard. Acest lucru se datorează faptului că răspunsul senzorului la semnalul de intrare standard este ușor de obținut prin metode experimentale și există o anumită relație între răspunsul său la semnalul de intrare standard și răspunsul său la orice semnal de intrare, adesea știind că primul poate deduce acesta din urmă. Semnalele de intrare standard utilizate cel mai frecvent sunt semnalele pas și semnalele sinusoidale, astfel încât caracteristicile dinamice ale senzorului sunt, de asemenea, exprimate în mod obișnuit prin răspuns în trepte și răspuns în frecvență.
liniaritatea
În circumstanțe normale, ieșirea caracteristică statică reală a senzorului este mai degrabă o curbă decât o linie dreaptă. În lucrările practice, pentru ca instrumentul să aibă o citire uniformă la scară, o linie de potrivire este de obicei folosită pentru a aproxima curba caracteristică reală, liniaritatea (eroarea neliniară) este un indice de performanță al acestei aproximări.
Există multe modalități de a alege linia de montare. De exemplu, linia teoretică care conectează punctele de intrare zero și de ieșire la scară completă este utilizată ca linie de potrivire; Sau linia teoretică cu cea mai mică abatere a sumei pătratelor de la fiecare punct de pe curba caracteristică este luată drept linie de potrivire, care se numește linia de potrivire cel mai mic pătrat.
Sensibilitate
Sensibilitatea se referă la raportul dintre modificarea ieșirii △y și schimbarea intrării △x în condiții de funcționare constantă a senzorului.
Este panta curbei caracteristice ieșire - intrare. Dacă există o relație liniară între ieșirea și intrarea senzorului, atunci sensibilitatea S este o constantă. În caz contrar, se va schimba odată cu cantitatea de intrare.
Dimensiunea sensibilității este raportul dintre dimensiunile cantităților de ieșire și de intrare. De exemplu, un senzor de deplasare, când deplasarea se modifică cu 1 mm, tensiunea de ieșire se modifică cu 200 mV, atunci sensibilitatea sa ar trebui exprimată ca 200 mV/mm.
Când dimensiunile de ieșire și de intrare ale senzorului sunt aceleași, sensibilitatea poate fi înțeleasă ca mărire.
O precizie mai mare de măsurare poate fi obținută prin creșterea sensibilității. Cu toate acestea, cu cât sensibilitatea este mai mare, cu atât intervalul de măsurare este mai restrâns și stabilitatea este mai slabă.
Rezoluţie
Rezoluția se referă la capacitatea senzorului de a detecta cele mai mici modificări măsurate. Adică, dacă cantitatea de intrare se modifică lent de la o valoare diferită de zero. Când valoarea de modificare a intrării nu depășește o anumită valoare, ieșirea senzorului nu se va modifica, adică senzorul nu poate distinge modificarea cantității de intrare. Ieșirea se modifică numai atunci când volumul de intrare se modifică mai mult decât rezoluția.
În general, rezoluția fiecărui punct din gama de scară completă a senzorului nu este aceeași, astfel încât valoarea maximă de modificare a intrării care poate face schimbarea pasului de ieșire la scara completă este adesea folosită ca indicator pentru măsurarea rezoluției. Dacă indicatorul de mai sus este exprimat ca procent din scara completă, se numește rezoluție. Rezoluția este corelată negativ cu stabilitatea senzorului.