第二节 传感器的分类
目前对传感器尚无一个统一的分类标准,但比较常用的有如下几种。
1.按照被测物理量分类
如:力、压力、位移、温度、角度传感器等。
2.按照传感器的工作原理分
如:应变式传感器、压电式传感器、压阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、光电式传感器等。
3.按照传感器转换能量的方式分
① 能量转换型:压电式、热电偶、光电式传感器等。
② 能量控制型:电阻式、电感式、霍尔式等传感器以及热敏电阻、光敏电阻、湿敏电阻等。
4.按照传感器工作机理分
① 结构型:电感式、电容式传感器等。
② 物性型:压电式、光电式、各种半导体式传感器等。
5.按照传感器输出信号的形式分
① 模拟传感器。将被测量的非电学量转换成模拟电信号。
② 数字传感器。将被测量的非电学量转换成数字输出信号(包括直接和间接转换)。
③ 膺数字传感器。将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出(包括直接或间接转换)。
④ 开关传感器。当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时,传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。在外界因素的作用下,所有材料都会作出相应的、具有特征性的反应。
6.按照传感器的用途分
传感器可分为压力传感器、位置传感器、液位传感器、能耗传感器、速度传感器、热敏传感器、加速度传感器、射线辐射传感器、振动传感器、敏传感器、磁敏传感器、真空传感器、物位传感器等。
7.按照传感器所用材料分
① 按照其所用材料的类别分为金属、聚合物、陶瓷、混合物传感器。
② 按材料的物理性质分导体、绝缘体、半导体磁性材料传感器。
③ 按材料的晶体结构分单晶、多晶、非晶材料传感器。
8.按照传感器的制造工艺分
按照传感器的制造工艺分为集成传感器、薄膜传感器、厚膜传感器、陶瓷传感器。
① 集成传感器是用标准的生产硅基半导体集成电路的工艺技术制造的。通常还将用于初步处理被测信号的部分电路也集成在同一芯片上。
② 薄膜传感器则是通过沉积在介质衬底(基板)上的相应敏感材料的薄膜形成的。使用混合工艺时,同样可将部分电路制造在此基板上。
③ 厚膜传感器是利用相应材料的浆料,涂覆在陶瓷基片上制成的,基片通常是由Al2O3制成,然后进行热处理,使厚膜成形。
④ 陶瓷传感器采用标准的陶瓷工艺或某种变种工艺(溶胶⁃凝胶等)生产。完成适当的预备性操作之后,已成形的元件在高温中进行烧结。
厚膜和陶瓷传感器这两种工艺之间有许多共同特性,在某些方面,可以认为厚膜工艺是陶瓷工艺的一种变型。每种工艺技术都有自己的优点和不足。由于研究、开发和生产所需的资本投入较低,以及传感器参数的高稳定性等原因,采用陶瓷和厚膜传感器比较合理。
9.按照传感器转换原理分
根据传感器转换原理可分为物理传感器和化学传感器两大类。
物理传感器应用的是物理效应,诸如压电效应,磁致伸缩现象,离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的微小变化都将转换成电信号。
化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器,被测信号量的微小变化也将转换成电信号。有些传感器既不能划分到物理类,也不能划分为化学类。大多数传感器是以物理原理为基础运作的。化学传感器技术问题较多,例如可靠性问题,规模生产的可能性,价格问题等。解决了这类难题,化学传感器的应用将会有更广阔的前景。