【稱重傳感器類型】_稱重傳感器的種類_稱重傳感器的原理
一、稱重傳感器類型根據(jù)輸入物理量可分為：位移傳感器、壓力傳感器、速度傳感器、溫度傳感器及氣敏傳感器等。二、根據(jù)工作原理可分為：電阻式、電感式、電容式及電勢(shì)式等。三、根據(jù)輸出信號(hào)的性質(zhì)可分為：模擬式傳感器和數(shù)字式傳感器。即模擬式傳感器輸出模擬信號(hào)，數(shù)字式傳感器輸出數(shù)字信號(hào).四、根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理可分為：有源傳感器和無源傳感器。有源傳感器將非電量轉(zhuǎn)換為電能量，如電動(dòng)勢(shì)、電荷式傳感器等；無源程序傳感器不起能量轉(zhuǎn)換作用，只是將被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換為電參數(shù)的量，如電阻式、電感式及電容光煥發(fā)式傳感器等。
稱重傳感器是用來將重量信號(hào)或壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電量信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置。稱重傳感器是力學(xué)傳感器中一大重要類別，應(yīng)用也最為廣泛，其形式也有很多。稱重傳感器類型是構(gòu)建稱重傳感器總的來說主要有彈性體、應(yīng)變計(jì)、密封等等。當(dāng)前Celtron稱重傳感器、RICE LAKE稱重傳感器、TEDEA稱重傳感器、BLH稱重傳感器、INTERFACE稱重傳感器、TRANSCELL稱重傳感器、HBM稱重傳感器、Mettler Toledo/托利多稱重傳感器、Laumas稱重傳感器等都是世界著名稱重傳感器品牌。它們幾個(gè)相互作用影響著傳感器的性能，下面分析一下它們各自的作用。稱重傳感器在制造過程中，為了改善它的性能，特別是改善溫度特性，一般要在應(yīng)變片電路中附加對(duì)零點(diǎn)和靈敏度的溫度補(bǔ)償。即除了應(yīng)變片外，其中還增加了各種補(bǔ)償電阻。零點(diǎn)補(bǔ)償?shù)哪康氖潜M量減小電橋零點(diǎn)隨溫度的變化，因此，出應(yīng)變片本身的溫度自補(bǔ)償外，又加入了電阻溫度系數(shù)和電橋中應(yīng)變片的溫度系數(shù)不同的電阻元件（如銅電阻或鎳電阻等），以加強(qiáng)補(bǔ)償作用。靈敏度補(bǔ)償?shù)哪康氖菧p小輸出電壓隨溫度的變化，即補(bǔ)償彈性體的彈性系數(shù)和應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)隨溫度的變化。因此，對(duì)電橋中串接了兩個(gè)與電橋溫度補(bǔ)償作用相同的電阻。同時(shí)電路中的其它電阻用于將電橋的初始平衡，額定輸出和輸入電阻等參數(shù)調(diào)整到規(guī)定的數(shù)值。
起先海內(nèi)冶金企業(yè)為了解決高溫稱重傳感器，從國外引進(jìn)，費(fèi)用昂貴，且配件備件困難。稱重傳感器類型有磁傳感器、光敏傳感器歸為電子元器件，稱重傳感器、軸距傳感器、電容式壓力傳感器歸為機(jī)械或儀表行業(yè)。到二十世紀(jì)80年代中期，隨著高精度稱重傳感器技術(shù)的日趨成熟，機(jī)械式地磅逐漸被精度高、穩(wěn)定性好、操作方便的電子汽車衡所取代。稱重傳感器的外形構(gòu)造隨被測(cè)對(duì)象的不同，稱重傳感器類型其外形構(gòu)造也會(huì)不同。比較常見的稱重傳感器的外形構(gòu)造：圓柱形有S形；長方形等。測(cè)重形式的有壓縮式、伸張式；圓柱形（杯柱形）一般均為壓縮式測(cè)重形式：S形，長方形均為壓縮式，伸張式兩用測(cè)重形式；內(nèi)部金屬稱重梁形式：一般分為單孔或雙孔形式。
稱重傳感器類型從材質(zhì)上區(qū)分金屬電阻具有阻礙電流流動(dòng)的性質(zhì)，即具有電阻（Ω），其阻值依金屬的種類而異。同一種金屬絲，一般來講，越是細(xì)長，其電阻值就越大。當(dāng)金屬電阻絲受外力作用而伸縮時(shí)，其電阻值就會(huì)在某一范圍內(nèi)增減。因此，將金屬絲（或膜）緊貼在被測(cè)物體上，而且這種絲或膜又很細(xì)或很薄，粘貼又十分完善，那麼當(dāng)被測(cè)物體受外力而伸縮時(shí)，金屬電阻絲（膜）也會(huì)按比例伸縮，其阻值也會(huì)相應(yīng)變化。稱重傳感器就是將金屬電阻應(yīng)變片粘貼在金屬稱重梁上進(jìn)行測(cè)量重量信號(hào)的。
稱重傳感器的應(yīng)變計(jì)主要由敏感柵、基底、被覆層和引線等所組成。數(shù)字稱重傳感器它是通過敏感柵的電阻應(yīng)變效應(yīng)，把彈性體的應(yīng)變轉(zhuǎn)變?yōu)樽柚底兓绻牧媳旧砭痛嬖谶t滯性的話，應(yīng)變計(jì)也就存在著遲滯性。目前世界上有名的應(yīng)變計(jì)廠家都在制造應(yīng)變計(jì)時(shí)充分考慮到遲滯性，采用自補(bǔ)償措施，以便把遲滯性減少到最低的水平。這也是選擇稱重傳感器時(shí)必須考慮的因素。傳感器模擬器的激勵(lì)電壓來源于稱重顯示儀表的供橋電壓，是一種無源的被動(dòng)型信號(hào)發(fā)生器。傳感器模擬器既可以在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)稱重顯示儀表進(jìn)行設(shè)定和標(biāo)定，也可以在現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)查找、發(fā)現(xiàn)故障原因，從而迅速排除故障，是一個(gè)必不可少的電子汽車衡檢測(cè)維修設(shè)備。這種模擬器類似一臺(tái)直流標(biāo)準(zhǔn)電壓源，可以向稱重顯示儀表提供各種秤量范圍的模擬電壓信號(hào)。稱重傳感器模擬器是根據(jù)電阻應(yīng)變式稱重傳感器的工作原理制成的，可以模擬電阻應(yīng)變式稱重傳感器的各種不同加載狀態(tài)。
稱重傳感器類型分類
凡是利用一定的物性(物理、化學(xué)、生物)法則、定理、定律、效應(yīng)等進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換與信息轉(zhuǎn)換，并且輸出與輸入嚴(yán)格一一對(duì)應(yīng)的器件和裝置均可稱為傳感器；傳感器又被稱為變換器、轉(zhuǎn)換器、檢測(cè)器、敏感元件、換能器和一次儀表等。
傳感器具有以下作用與功能：1、測(cè)量與數(shù)據(jù)采集；2、檢測(cè)與控制作用；3、診斷與監(jiān)測(cè)作用；4、輔助觀測(cè)儀器；5、資源探測(cè)與環(huán)境保護(hù)；6、醫(yī)療衛(wèi)生和家用電器。
傳感器的基本組成：傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和測(cè)量電路三部分組成，有時(shí)還加上輔助電源。
1、力學(xué)量傳感器：光電式位移、位置傳感器
光纖陀螺是光纖自身傳感器的一種，與激光陀螺相比，光纖陀螺靈敏度高，體積小，成本低，可以用于飛機(jī)、艦船、導(dǎo)彈等的高性能慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。
2、熱學(xué)量傳感器：光纖溫度傳感器
一類是利用光導(dǎo)纖維本身具有的敏感功能而使光纖起溫度測(cè)量作用，同時(shí)利用光纖的特性將溫度信號(hào)以光的形式傳輸，該類型屬于功能型光纖溫度傳感器；另一類是光導(dǎo)纖維僅起傳輸光波的作用，感溫功能必須由在光纖端面加裝其他敏感元件來完成，屬于傳輸型光纖溫度傳感器。
光纖溫度傳感器具有測(cè)量精度高、抗電磁干擾、安全防爆、可繞性好等特點(diǎn)。
目前光纖溫度傳感器具體可分為晶體光纖溫度傳感器、半導(dǎo)體吸收光纖溫度傳感器、雙折射光纖溫度傳感器、光路遮斷式光纖溫度傳感器、熒光光纖溫度傳感器、Fabry-Rerot標(biāo)準(zhǔn)器光纖溫度傳感器、輻射式光纖溫度傳感器和分布參數(shù)式光纖溫度傳感器等。
傳感器的定義和分類
一、稱重傳感器的原理定義
信息處理技術(shù)取得的進(jìn)展以及微處理器和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，都需要在傳感器的開發(fā)方面有相應(yīng)的進(jìn)展。微處理器現(xiàn)在已經(jīng)在測(cè)量和控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著這些系統(tǒng)能力的增強(qiáng)，作為信息采集系統(tǒng)的前端單元，傳感器的作用越來越重要。傳感器已成為自動(dòng)化系統(tǒng)和機(jī)器人技術(shù)中的關(guān)鍵部件，作為系統(tǒng)
中的一個(gè)結(jié)構(gòu)組成，其重要性變得越來越明顯。最廣義地來說，傳感器是一種能把物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號(hào)的器件。國際電工委員會(huì)(IEC: International Electrotechnical Committee)的定義為：“傳感器是測(cè)量系統(tǒng)中的一種前置部件，它將輸入變量轉(zhuǎn)換成可供測(cè)量的信號(hào)”。按照Gopel 等的說法是：“傳感器是包括承載體和電路連接的敏感元件”，而“傳感器系統(tǒng)則是組合有某種信息處理(模擬或數(shù)字)力傳感器”。傳感器是傳感器系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，它是被測(cè)量信號(hào)輸入的第一道關(guān)口。傳感器系統(tǒng)的原則框圖示于圖1-1，進(jìn)入傳感器的信號(hào)幅度是很小的，而且混雜有干擾信號(hào)和噪聲。為了方便隨后的處理過程，首先要將信號(hào)整形成具有最佳特
性的波形，有時(shí)還需要將信號(hào)線性化，該工作是由放大器、濾波器以及其他一些模擬電路完成的。在某些情況下，這些電路的一部分是和傳感器部件直接相鄰的。成形后的信號(hào)隨后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并輸入到微處理器。
德國和俄羅斯學(xué)者認(rèn)為傳感器應(yīng)是由二部分組成的，即直接感知被測(cè)量信號(hào)的敏感元件部分和初始處理信號(hào)的電路部分。按這種理解，傳感器還包含了信號(hào)成形器的電路部分。
傳感器系統(tǒng)的性能主要取決于傳感器，傳感器把某種形式的能量轉(zhuǎn)換成另一種形式的能量。有兩類傳感器：有源和無源的。有源傳感器能將一種能量形式直接轉(zhuǎn)變成另一種，不需要外接的能源或激勵(lì)源
有源(a)和無源(b)傳感器的信號(hào)流程無源傳感器不能直接轉(zhuǎn)換能量形式，但它能控制從另一輸入端輸入的能量或激勵(lì)
能傳感器承擔(dān)將某個(gè)對(duì)象或過程的特定特性轉(zhuǎn)換成數(shù)量的工作。其“對(duì)象”可以是固體、液體或氣體，而它們的狀態(tài)可以是靜態(tài)的，也可以是動(dòng)態(tài)(即過程)的。對(duì)象特性被轉(zhuǎn)換量化后可以通過多種方式檢測(cè)。對(duì)象的特性可以是物理性質(zhì)的，也可以是化學(xué)性質(zhì)的。按照其工作原理，傳感器將對(duì)象特性或狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)換成可測(cè)定的電學(xué)量，然后將此電信號(hào)分離出來，送入傳感器系統(tǒng)加以評(píng)測(cè)或標(biāo)示。
各種物理效應(yīng)和工作機(jī)理被用于制作不同功能的傳感器。傳感器可以直接接觸被測(cè)量對(duì)象，也可以不接觸。用于傳感器的工作機(jī)制和效應(yīng)類型不斷增加，其包含的處理過程日益完善。
常將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——觸覺與當(dāng)代的傳感器相比，人類的感覺能力好得多，但也有一些傳感器比人的感覺功能優(yōu)越，例如人類沒有能力感知紫外或紅外線輻射，感覺不到電磁場(chǎng)、無色無味的氣體等。對(duì)傳感器設(shè)定了許多技術(shù)要求，有一些是對(duì)所有類型傳感器都適用的，也有只對(duì)
特定類型傳感器適用的特殊要求。針對(duì)傳感器的工作原理和結(jié)構(gòu)在不同場(chǎng)合均需
要的基本要求是：高靈敏度抗干擾的穩(wěn)定性(對(duì)噪聲不敏感)線性容易調(diào)節(jié)(校準(zhǔn)簡(jiǎn)易)高精度高可靠性無遲滯性工作壽命長(耐用性)可重復(fù)性抗老化高響應(yīng)速率抗環(huán)境影響(熱、振動(dòng)、酸、堿、空氣、水、塵埃)的能力選擇性安全性(傳感器應(yīng)是無污染的)互換性低成本寬測(cè)量范圍小尺寸、重量輕和高強(qiáng)度寬工作溫度范圍傳感器的定義和分類。
二、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。化學(xué)傳感器技術(shù)問題較多，例如可靠性問題，規(guī)模生產(chǎn)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)用領(lǐng)域和工作原理列于1.1。按照其用途，傳感器可分類為：壓力敏和力敏傳感器，位置傳感器，液面?zhèn)鞲衅鳎芎膫鞲衅鳎俣葌鞲衅鳎瑹崦魝鞲衅鳎?加速度傳感器，射線輻射傳感器，振動(dòng)傳感器，敏傳感器，磁敏傳感器，敏傳感器，真空度傳感器，物傳感器等。以其輸出信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)可將傳感器分為：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)一個(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
一個(gè)設(shè)定的低電平或高電平信號(hào)。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)外界作用最敏感的材料，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：(1)按照其所用材料的類別分金屬 聚合物 陶瓷 混合物
(2)按材料的物理性質(zhì)分 導(dǎo)體 絕緣體 半導(dǎo)體 磁性材料
(3)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：
(1)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。
(2)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
中給出了一些可用于傳感器技術(shù)的、能夠轉(zhuǎn)換能量形式的材料。按照其制造工藝，可以將傳感器區(qū)分為：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)的生產(chǎn)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一芯片上。
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)生產(chǎn)。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一種變型。
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)和生產(chǎn)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。
按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，但大多數(shù)的傳感器是以物理原理為基礎(chǔ)運(yùn)作的。
物理傳感器應(yīng)用在物理效應(yīng)方面，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)，只要被測(cè)信號(hào)有量的微小變化都能將其轉(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，也能將被測(cè)信號(hào)量的微小變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化。
按照其用途分類有：溫度傳感器、濕度傳感器、光電傳感器、超聲波傳感器、位置傳感器、液面?zhèn)鞲衅鳌⒛芎膫鞲衅鳌⑺俣葌鞲衅鳌崦魝鞲衅鳌⒓铀俣葌鞲衅鳌⑸渚€輻射傳感器、振動(dòng)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。
稱重傳感器類型按照其制造工藝可分為：集成傳感器、薄膜傳感器、厚膜傳感器和陶瓷傳感器集成傳感器是用標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)硅基半導(dǎo)體集成電路的工藝技術(shù)制造的。
薄膜傳感器則是通過沉積在介質(zhì)襯底(基板)上的敏感材料薄膜形成的。
使用混合工藝時(shí)，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，然后進(jìn)行熱處理，使厚膜成形。
按應(yīng)用領(lǐng)域分類有：機(jī)器傳感器、醫(yī)用傳感器、環(huán)保傳感器等。
以其輸出信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)可將傳感器分為：模擬傳感器、數(shù)字傳感器、開關(guān)傳感器等模擬傳感器：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)。
開關(guān)傳感器：當(dāng)一個(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)地輸出一個(gè)設(shè)定的低電平或高電平信號(hào)。
陶瓷傳感器則是采用標(biāo)準(zhǔn)的陶瓷工藝或某特種工藝(溶膠一凝膠等)生產(chǎn)。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一種變型。
起先海內(nèi)冶金企業(yè)為了解決高溫稱重傳感器，從國外引進(jìn)，費(fèi)用昂貴，且配件備件困難。稱重傳感器類型有磁傳感器、光敏傳感器歸為電子元器件，稱重傳感器、軸距傳感器、電容式壓力傳感器歸為機(jī)械或儀表行業(yè)。到二十世紀(jì)80年代中期，隨著高精度稱重傳感器技術(shù)的日趨成熟，機(jī)械式地磅逐漸被精度高、穩(wěn)定性好、操作方便的電子汽車衡所取代。稱重傳感器的外形構(gòu)造隨被測(cè)對(duì)象的不同，稱重傳感器類型其外形構(gòu)造也會(huì)不同。比較常見的稱重傳感器的外形構(gòu)造：圓柱形有S形；長方形等。測(cè)重形式的有壓縮式、伸張式；圓柱形（杯柱形）一般均為壓縮式測(cè)重形式：S形，長方形均為壓縮式，伸張式兩用測(cè)重形式；內(nèi)部金屬稱重梁形式：一般分為單孔或雙孔形式。
稱重傳感器類型從材質(zhì)上區(qū)分金屬電阻具有阻礙電流流動(dòng)的性質(zhì)，即具有電阻（Ω），其阻值依金屬的種類而異。同一種金屬絲，一般來講，越是細(xì)長，其電阻值就越大。當(dāng)金屬電阻絲受外力作用而伸縮時(shí)，其電阻值就會(huì)在某一范圍內(nèi)增減。因此，將金屬絲（或膜）緊貼在被測(cè)物體上，而且這種絲或膜又很細(xì)或很薄，粘貼又十分完善，那麼當(dāng)被測(cè)物體受外力而伸縮時(shí)，金屬電阻絲（膜）也會(huì)按比例伸縮，其阻值也會(huì)相應(yīng)變化。稱重傳感器就是將金屬電阻應(yīng)變片粘貼在金屬稱重梁上進(jìn)行測(cè)量重量信號(hào)的。
稱重傳感器的應(yīng)變計(jì)主要由敏感柵、基底、被覆層和引線等所組成。數(shù)字稱重傳感器它是通過敏感柵的電阻應(yīng)變效應(yīng)，把彈性體的應(yīng)變轉(zhuǎn)變?yōu)樽柚底兓绻牧媳旧砭痛嬖谶t滯性的話，應(yīng)變計(jì)也就存在著遲滯性。目前世界上有名的應(yīng)變計(jì)廠家都在制造應(yīng)變計(jì)時(shí)充分考慮到遲滯性，采用自補(bǔ)償措施，以便把遲滯性減少到最低的水平。這也是選擇稱重傳感器時(shí)必須考慮的因素。傳感器模擬器的激勵(lì)電壓來源于稱重顯示儀表的供橋電壓，是一種無源的被動(dòng)型信號(hào)發(fā)生器。傳感器模擬器既可以在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)稱重顯示儀表進(jìn)行設(shè)定和標(biāo)定，也可以在現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)查找、發(fā)現(xiàn)故障原因，從而迅速排除故障，是一個(gè)必不可少的電子汽車衡檢測(cè)維修設(shè)備。這種模擬器類似一臺(tái)直流標(biāo)準(zhǔn)電壓源，可以向稱重顯示儀表提供各種秤量范圍的模擬電壓信號(hào)。稱重傳感器模擬器是根據(jù)電阻應(yīng)變式稱重傳感器的工作原理制成的，可以模擬電阻應(yīng)變式稱重傳感器的各種不同加載狀態(tài)。
稱重傳感器類型分類
凡是利用一定的物性(物理、化學(xué)、生物)法則、定理、定律、效應(yīng)等進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換與信息轉(zhuǎn)換，并且輸出與輸入嚴(yán)格一一對(duì)應(yīng)的器件和裝置均可稱為傳感器；傳感器又被稱為變換器、轉(zhuǎn)換器、檢測(cè)器、敏感元件、換能器和一次儀表等。
傳感器具有以下作用與功能：1、測(cè)量與數(shù)據(jù)采集；2、檢測(cè)與控制作用；3、診斷與監(jiān)測(cè)作用；4、輔助觀測(cè)儀器；5、資源探測(cè)與環(huán)境保護(hù)；6、醫(yī)療衛(wèi)生和家用電器。
傳感器的基本組成：傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和測(cè)量電路三部分組成，有時(shí)還加上輔助電源。
1、力學(xué)量傳感器：光電式位移、位置傳感器
光纖陀螺是光纖自身傳感器的一種，與激光陀螺相比，光纖陀螺靈敏度高，體積小，成本低，可以用于飛機(jī)、艦船、導(dǎo)彈等的高性能慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。
2、熱學(xué)量傳感器：光纖溫度傳感器
一類是利用光導(dǎo)纖維本身具有的敏感功能而使光纖起溫度測(cè)量作用，同時(shí)利用光纖的特性將溫度信號(hào)以光的形式傳輸，該類型屬于功能型光纖溫度傳感器；另一類是光導(dǎo)纖維僅起傳輸光波的作用，感溫功能必須由在光纖端面加裝其他敏感元件來完成，屬于傳輸型光纖溫度傳感器。
光纖溫度傳感器具有測(cè)量精度高、抗電磁干擾、安全防爆、可繞性好等特點(diǎn)。
目前光纖溫度傳感器具體可分為晶體光纖溫度傳感器、半導(dǎo)體吸收光纖溫度傳感器、雙折射光纖溫度傳感器、光路遮斷式光纖溫度傳感器、熒光光纖溫度傳感器、Fabry-Rerot標(biāo)準(zhǔn)器光纖溫度傳感器、輻射式光纖溫度傳感器和分布參數(shù)式光纖溫度傳感器等。
傳感器的定義和分類
一、稱重傳感器的原理定義
信息處理技術(shù)取得的進(jìn)展以及微處理器和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，都需要在傳感器的開發(fā)方面有相應(yīng)的進(jìn)展。微處理器現(xiàn)在已經(jīng)在測(cè)量和控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著這些系統(tǒng)能力的增強(qiáng)，作為信息采集系統(tǒng)的前端單元，傳感器的作用越來越重要。傳感器已成為自動(dòng)化系統(tǒng)和機(jī)器人技術(shù)中的關(guān)鍵部件，作為系統(tǒng)
中的一個(gè)結(jié)構(gòu)組成，其重要性變得越來越明顯。最廣義地來說，傳感器是一種能把物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號(hào)的器件。國際電工委員會(huì)(IEC: International Electrotechnical Committee)的定義為：“傳感器是測(cè)量系統(tǒng)中的一種前置部件，它將輸入變量轉(zhuǎn)換成可供測(cè)量的信號(hào)”。按照Gopel 等的說法是：“傳感器是包括承載體和電路連接的敏感元件”，而“傳感器系統(tǒng)則是組合有某種信息處理(模擬或數(shù)字)力傳感器”。傳感器是傳感器系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，它是被測(cè)量信號(hào)輸入的第一道關(guān)口。傳感器系統(tǒng)的原則框圖示于圖1-1，進(jìn)入傳感器的信號(hào)幅度是很小的，而且混雜有干擾信號(hào)和噪聲。為了方便隨后的處理過程，首先要將信號(hào)整形成具有最佳特
性的波形，有時(shí)還需要將信號(hào)線性化，該工作是由放大器、濾波器以及其他一些模擬電路完成的。在某些情況下，這些電路的一部分是和傳感器部件直接相鄰的。成形后的信號(hào)隨后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并輸入到微處理器。
德國和俄羅斯學(xué)者認(rèn)為傳感器應(yīng)是由二部分組成的，即直接感知被測(cè)量信號(hào)的敏感元件部分和初始處理信號(hào)的電路部分。按這種理解，傳感器還包含了信號(hào)成形器的電路部分。
傳感器系統(tǒng)的性能主要取決于傳感器，傳感器把某種形式的能量轉(zhuǎn)換成另一種形式的能量。有兩類傳感器：有源和無源的。有源傳感器能將一種能量形式直接轉(zhuǎn)變成另一種，不需要外接的能源或激勵(lì)源
有源(a)和無源(b)傳感器的信號(hào)流程無源傳感器不能直接轉(zhuǎn)換能量形式，但它能控制從另一輸入端輸入的能量或激勵(lì)
能傳感器承擔(dān)將某個(gè)對(duì)象或過程的特定特性轉(zhuǎn)換成數(shù)量的工作。其“對(duì)象”可以是固體、液體或氣體，而它們的狀態(tài)可以是靜態(tài)的，也可以是動(dòng)態(tài)(即過程)的。對(duì)象特性被轉(zhuǎn)換量化后可以通過多種方式檢測(cè)。對(duì)象的特性可以是物理性質(zhì)的，也可以是化學(xué)性質(zhì)的。按照其工作原理，傳感器將對(duì)象特性或狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)換成可測(cè)定的電學(xué)量，然后將此電信號(hào)分離出來，送入傳感器系統(tǒng)加以評(píng)測(cè)或標(biāo)示。
各種物理效應(yīng)和工作機(jī)理被用于制作不同功能的傳感器。傳感器可以直接接觸被測(cè)量對(duì)象，也可以不接觸。用于傳感器的工作機(jī)制和效應(yīng)類型不斷增加，其包含的處理過程日益完善。
常將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——觸覺與當(dāng)代的傳感器相比，人類的感覺能力好得多，但也有一些傳感器比人的感覺功能優(yōu)越，例如人類沒有能力感知紫外或紅外線輻射，感覺不到電磁場(chǎng)、無色無味的氣體等。對(duì)傳感器設(shè)定了許多技術(shù)要求，有一些是對(duì)所有類型傳感器都適用的，也有只對(duì)
特定類型傳感器適用的特殊要求。針對(duì)傳感器的工作原理和結(jié)構(gòu)在不同場(chǎng)合均需
要的基本要求是：高靈敏度抗干擾的穩(wěn)定性(對(duì)噪聲不敏感)線性容易調(diào)節(jié)(校準(zhǔn)簡(jiǎn)易)高精度高可靠性無遲滯性工作壽命長(耐用性)可重復(fù)性抗老化高響應(yīng)速率抗環(huán)境影響(熱、振動(dòng)、酸、堿、空氣、水、塵埃)的能力選擇性安全性(傳感器應(yīng)是無污染的)互換性低成本寬測(cè)量范圍小尺寸、重量輕和高強(qiáng)度寬工作溫度范圍傳感器的定義和分類。
二、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。化學(xué)傳感器技術(shù)問題較多，例如可靠性問題，規(guī)模生產(chǎn)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)用領(lǐng)域和工作原理列于1.1。按照其用途，傳感器可分類為：壓力敏和力敏傳感器，位置傳感器，液面?zhèn)鞲衅鳎芎膫鞲衅鳎俣葌鞲衅鳎瑹崦魝鞲衅鳎?加速度傳感器，射線輻射傳感器，振動(dòng)傳感器，敏傳感器，磁敏傳感器，敏傳感器，真空度傳感器，物傳感器等。以其輸出信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)可將傳感器分為：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)一個(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
一個(gè)設(shè)定的低電平或高電平信號(hào)。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)外界作用最敏感的材料，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：(1)按照其所用材料的類別分金屬 聚合物 陶瓷 混合物
(2)按材料的物理性質(zhì)分 導(dǎo)體 絕緣體 半導(dǎo)體 磁性材料
(3)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：
(1)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。
(2)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
中給出了一些可用于傳感器技術(shù)的、能夠轉(zhuǎn)換能量形式的材料。按照其制造工藝，可以將傳感器區(qū)分為：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)的生產(chǎn)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一芯片上。
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)生產(chǎn)。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一種變型。
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)和生產(chǎn)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。
按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，但大多數(shù)的傳感器是以物理原理為基礎(chǔ)運(yùn)作的。
物理傳感器應(yīng)用在物理效應(yīng)方面，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)，只要被測(cè)信號(hào)有量的微小變化都能將其轉(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，也能將被測(cè)信號(hào)量的微小變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化。
按照其用途分類有：溫度傳感器、濕度傳感器、光電傳感器、超聲波傳感器、位置傳感器、液面?zhèn)鞲衅鳌⒛芎膫鞲衅鳌⑺俣葌鞲衅鳌崦魝鞲衅鳌⒓铀俣葌鞲衅鳌⑸渚€輻射傳感器、振動(dòng)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。
稱重傳感器類型按照其制造工藝可分為：集成傳感器、薄膜傳感器、厚膜傳感器和陶瓷傳感器集成傳感器是用標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)硅基半導(dǎo)體集成電路的工藝技術(shù)制造的。
薄膜傳感器則是通過沉積在介質(zhì)襯底(基板)上的敏感材料薄膜形成的。
使用混合工藝時(shí)，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，然后進(jìn)行熱處理，使厚膜成形。
按應(yīng)用領(lǐng)域分類有：機(jī)器傳感器、醫(yī)用傳感器、環(huán)保傳感器等。
以其輸出信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)可將傳感器分為：模擬傳感器、數(shù)字傳感器、開關(guān)傳感器等模擬傳感器：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)。
開關(guān)傳感器：當(dāng)一個(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)地輸出一個(gè)設(shè)定的低電平或高電平信號(hào)。
陶瓷傳感器則是采用標(biāo)準(zhǔn)的陶瓷工藝或某特種工藝(溶膠一凝膠等)生產(chǎn)。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一種變型。
以上廣州南創(chuàng)為您好介紹了視覺稱重傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用，與咱們打交道最多傳感器之一就是壓力傳感器，咱們常常接觸到壓力傳感器的材料，若是你仔細(xì)看材料你會(huì)發(fā)現(xiàn)通常壓力傳感器壓力類型城市寫著絕壓、表壓、負(fù)壓、差壓，這到底是怎么回事呢？它們之間有什么區(qū)別和聯(lián)絡(luò)呢？
咱們都曉得咱們生計(jì)的地球表面有大氣壓強(qiáng)，所謂肯定壓強(qiáng)，就是加上大氣壓強(qiáng)的氣壓，而表壓就是不思考大氣壓的壓強(qiáng)又稱為叫相對(duì)壓強(qiáng)，舉過比如咱們都覺得不到大氣壓的存在，但在航天飛機(jī)里有必要增壓，否則人體內(nèi)血因?yàn)橛袎簭?qiáng)，就會(huì)噴出來。所以大氣壓是客觀存在的，肯定壓強(qiáng)就是思考了他的存在。換句話說肯定壓力等于表壓加大氣壓。表壓其實(shí)還可以分為密封表壓和通氣表壓密封表壓是以一個(gè)規(guī)范的大氣壓為零點(diǎn)，通氣表壓則與當(dāng)?shù)貙?shí)時(shí)氣壓為零點(diǎn)。
咱們都曉得咱們生計(jì)的地球表面有大氣壓強(qiáng)，所謂肯定壓強(qiáng)，就是加上大氣壓強(qiáng)的氣壓，而表壓就是不思考大氣壓的壓強(qiáng)又稱為叫相對(duì)壓強(qiáng)，舉過比如咱們都覺得不到大氣壓的存在，但在航天飛機(jī)里有必要增壓，否則人體內(nèi)血因?yàn)橛袎簭?qiáng)，就會(huì)噴出來。所以大氣壓是客觀存在的，肯定壓強(qiáng)就是思考了他的存在。換句話說肯定壓力等于表壓加大氣壓。表壓其實(shí)還可以分為密封表壓和通氣表壓密封表壓是以一個(gè)規(guī)范的大氣壓為零點(diǎn)，通氣表壓則與當(dāng)?shù)貙?shí)時(shí)氣壓為零點(diǎn)。
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