传感器和检测技术(传感器的分类原理和检测方法)

传感器(Transducer/sensor)是能够检测和感受外界信号、物理条件(如光、热、湿度)或化学成分(如烟雾)的装置或设备。它是自动检测和控制的基础。

一.传感器的分类

1.根据工作原理分类

传感器按工作原理可分为物理传感器和化学传感器。其中物理传感器应用物理原理，如压电效应、磁致伸缩、热电、光电、磁电、电离、极化等原理。化学传感器应用了化学吸附和电化学反应的原理，被测信号量的微小变化都会转化为电信号。目前，大多数传感器基于物理原理工作。随着技术的发展和成本的降低，化学传感器将会得到广泛的应用。2.按用途分类

传感器可分为压力传感器和力传感器、位置传感器、液位传感器、能耗传感器、速度传感器、加速度传感器、辐射传感器、湿度传感器、热传感器、磁传感器、气体传感器、真空度传感器、生物传感器等。目前常见的有热传感器、湿度传感器、磁传感器、气体传感器、速度传感器等。

3.按组成材料分类

传感器按材料的种类可分为金属传感器、聚合物传感器、陶瓷传感器和混合物传感器，按材料的物理性质可分为导体传感器、绝缘体传感器、半导体传感器和磁性材料传感器，按材料的晶体结构可分为单晶传感器、多晶传感器和非晶材料传感器。

4.按制造过程分类

根据制造工艺，传感器可分为集成传感器、薄膜传感器、厚膜传感器和陶瓷传感器。常见的传感器有集成传感器、陶瓷传感器和厚膜传感器。

二、传感器的特点

1.传感器的静态特性

传感器的静态特性是指传感器输入静态信号后，传感器的输出与输入之间的关系。传感器的静态特性主要包括线性度、灵敏度、分辨率和迟滞。

(1)敏感性

灵敏度是指稳态运行时传感器的输出变化y与输入变化x之比。它是投入产出特性曲线的斜率。如果传感器的输出和输入之间存在线性关系，则灵敏度为常数；否则会随着输入量的变化而变化。

(2)决议

分辨率是指传感器感受被测中最小变化的能力。也就是说，如果输入从一个非零值开始慢慢变化，当输入变化值没有超过某个值时，传感器的输出就不会发生变化，也就是说传感器无法分辨出输入的变化。只有当输入量的变化超过分辨率时，输出才会发生变化。通常情况下，传感器满量程范围内各点的分辨率并不相同，所以往往以能使输出在满量程范围内步进变化的输入量的最大变化值作为衡量分辨率的指标。

2.传感器的动态特性

所谓动态特性，是指输入发生变化时，传感器输出的特性。在实际工作中，传感器的动态特性往往用它对一些标准输入信号的响应来表示。

三。气体传感器的识别和检测

气体传感器不仅用于油烟机，实现对厨房油烟的自动检测，还广泛应用于矿山、石油、机械、化工等领域。，实现火灾、爆炸/[K0/]气体污染等事故的化检测、报警和控制。常见气体传感器的物理外观如下图所示。

1.气体传感器的组成和工作原理

气体传感器由气敏电阻、不锈钢网罩(过滤器)、螺旋加热器、塑料底座和插针组成，如下图(a)所示。气体传感器的电路符号如图(b)所示。其中，两个管脚A-A内部短路，是气敏电阻的引出端；两个管脚B-B内部短路，是气敏电阻的另一个引出端；两个脚H-H是加热器的电源端子。

提示:很多材料把H和H脚标成F和F。

加热器通电后，开始加热气敏电阻，使其阻值急剧下降，然后进入稳定状态。进入稳态后，气体传感器的电阻会随着被检测气体的吸附值而变化。N型气体传感器的电阻随着气体浓度的增加而减小，而P型气体传感器的电阻随着气体浓度的增加而增大。

2.气体传感器的检测

(1)加热器的检测

用万用表的“R1”或“R10”档测量气体传感器加热器的两个针脚之间的电阻。如果电阻无穷大，则加热器开路。

(2)气敏电阻的检测

如图3-68所示，检测气敏电阻时最好使用两个万用表。

其中，一个置于“500mA”电流块后，两个探头串联在加热器的供电回路中；另一个万用表放在“10V”DC电压块中，黑色探针接地，红色探针连接到气体传感器的输出。气体传感器通电后，电压表的表针会反向偏转，几秒钟后回到0的位置，然后逐渐上升到一个稳定值。电流表指示的电流在150mA以内，说明气敏电阻已经预热。此时拿一根烟在气体传感器的网罩处吐出来，电压表的数值应该会发生变化；否则说明屏幕盖或者气体传感器异常。检查网罩正常后，可以确认气体传感器内部的气敏电阻异常。

提示:用万用表测量气体传感器时，如果吸口中的香烟对准气体传感器的网盖后，气体传感器的输出端电压发生变化，说明正常。

四。热电偶传感器的识别与检测

热电偶是一种特殊的传感器，能将热信号转换成电信号，并具有一定的承载能力。

1.热电偶传感器的识别

热电偶传感器是一种由A、B两种成分，具有不同热电特性的材料，一端焊接在一起，另一端与放大器等电路相连。常见热电偶传感器的物理外观如下图所示。

热电偶的焊接端称为检测端或热端。末端安装在检测温度的部位，其温度设置为t1；；未焊接端称为自由端或冷端，其温度设为t 2。当t 1>t 2时，回路中将产生热电动势。电动势被放大后由执行器控制，从而实现对被控设备的温度控制。

2.热电偶传感器的检测

用万用表的二极管块测量热电偶两个管脚之间的电阻。电阻应该为0，蜂鸣器鸣响，否则异常。