我國工業(yè)傳感面臨的挑戰(zhàn)和工業(yè)常用傳感器分析

　　工業(yè)領(lǐng)域常用的傳感器分析

　　按被測量對象分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器。

　　內(nèi)部信息傳感器主要檢測系統(tǒng)內(nèi)部的位置，速度，力，力矩，溫度以及異常變化。

　　外部信息傳感器主要檢測系統(tǒng)的外部環(huán)境狀態(tài)，它有相對應(yīng)的接觸式(觸覺傳感器、滑動覺傳感器、壓覺傳感器)和非接觸式(視覺傳感器、超聲測距、激光測距)。

　　超聲波傳感器

　　按傳感器能量源

　　可分為有源傳感器和無源傳感器。

　　1)無源傳感器：不需外加電源。而是將被測量的相關(guān)能量轉(zhuǎn)換成電量輸出(主要有：壓電式、磁電感應(yīng)式、熱電式、光電式)又稱能量轉(zhuǎn)化型;

　　例如：

　　光電傳感器能將光射線轉(zhuǎn)換成電信號，其原理類似太陽能電池;

　　壓電傳感器能夠?qū)毫D(zhuǎn)換成電壓信號;

　　熱電傳感器能將被測溫度場的能量(熱能)直接轉(zhuǎn)換成為電壓信號的輸出等等。

　　2)有源傳感器：需要外加電源才能輸出電量，又稱能量控制型(主要有：電阻式、電容式、電感式、霍爾式)。

　　按作用形式

　　可分為主動型和被動型傳感器。

　　主動型傳感器，此種傳感器對被測對象能發(fā)出一定探測信號，能檢測探測信號在被測對象中所產(chǎn)生的變化，或者由探測信號在被測對象中產(chǎn)生某種效應(yīng)而形成信號。

　　1)檢測探測信號變化方式的稱為作用型

　　2)檢測產(chǎn)生響應(yīng)而形成信號方式的稱為反作用型。

　　雷達與無線電頻率范圍探測器是作用型實例，而光聲效應(yīng)分析裝置與激光分析器是反作用型實例。

　　被動型傳感器只是接收被測對象本身產(chǎn)生的信號，如紅外輻射溫度計、紅外攝像裝置等。

　　按外界輸入的信號變換為電信號采用的效應(yīng)

　　可分為物理型傳感器、化學(xué)型傳感器和生物型傳感器三大類

　　物理型傳感器又可以分為結(jié)構(gòu)型傳感器和物性型傳感器。

　　結(jié)構(gòu)型傳感器是以結(jié)構(gòu)(如形狀、尺寸等)為基礎(chǔ)，利用某些物理規(guī)律來感受(敏感)被測量，并將其轉(zhuǎn)換為電信號實現(xiàn)測量的。例如：

　　電容式壓力傳感器

　　必須有按規(guī)定參數(shù)設(shè)計制成的電容式敏感元件，當被測壓力作用在電容式敏感元件的動極板上時，引起電容間隙的變化導(dǎo)致電容值的變化，從而實現(xiàn)對壓力的測量。

　　物性型傳感器就是利用某些功能材料本身所具有的內(nèi)在特性及效應(yīng)感受(敏感)被測量，并轉(zhuǎn)換成可用電信號的傳感器。例如：

　　壓電式壓力傳感器

　　利用具有壓電特性的石英晶體材料制成的壓電式壓力傳感器，就是利用石英晶體材料本身具有的正壓電效應(yīng)而實現(xiàn)對壓力測量的;

　　壓阻式傳感器

　　利用半導(dǎo)體材料在被測壓力作用下引起其內(nèi)部應(yīng)力變化導(dǎo)致其電阻值變化制成的壓阻式傳感器，就是利用半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)而實現(xiàn)對壓力測量的。

　　一般而言，結(jié)構(gòu)型傳感器強調(diào)要依靠精密設(shè)計制作的結(jié)構(gòu)才能保證其正常工作;而物性型傳感器則主要依靠材料本身的物理特性、物理效應(yīng)來實現(xiàn)對被測量的敏感。

　　化學(xué)傳感器是利用電化學(xué)反應(yīng)原理，把無機或有機化學(xué)的物質(zhì)成分、濃度等轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器。最常用的是離子傳感器，即利用離子選擇性電極，測量溶液的pH值或某些離子的活度，如K+，Na+，Ca2+等。電極的測量對象不同，但其測量原理基本相同。

　　離子煙霧傳感器

　　主要是利用電極界面(固相)和被測溶液(液相)之間的電化學(xué)反應(yīng)，即利用電極對溶液中離子的選擇性響應(yīng)而產(chǎn)生的電位差。所產(chǎn)生的電位差與被測離子活度對數(shù)成線性關(guān)系，故檢測出其反應(yīng)過程中的電位差或由其影響的電流值，即可給出被測離子的活度。

　　化學(xué)傳感器的核心部分是離子選擇性敏感膜。膜可以分為固體膜和液體膜。玻璃膜、單晶膜和多晶膜屬固體膜;而帶正、負電荷的載體膜和中性載體膜則為液體膜。

　　化學(xué)傳感器廣泛應(yīng)用于化學(xué)分析、化學(xué)工業(yè)的在線檢測及環(huán)保檢測中。

　　生物傳感器是一種利用生物活性物質(zhì)選擇性來識別和測定生物化學(xué)物質(zhì)的傳感器。生物活性物質(zhì)對某種物質(zhì)具有選擇性親和力，也稱其為功能識別能力。

　　生物傳感器主要由兩大部分組成。

　　其一是功能識別物質(zhì)，其作用是對被測物質(zhì)進行特定識別。

　　這些功能識別物有酶、抗原、抗體、微生物及細胞等。用特殊方法把這些識別物固化在特制的有機膜上從而形成具有對特定的從低分子到大分子化合物進行識別功能的功能膜。

　　其二是電、光信號轉(zhuǎn)換裝置，此裝置的作用是把在功能膜上進行的識別被測物所產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)換成便于傳輸?shù)碾娦盘柣蚬庑盘枴?/p>

　　生物傳感器的最大特點是能在分子水平上識別被測物質(zhì)，不僅在化學(xué)工業(yè)的監(jiān)測上，而且在醫(yī)學(xué)診斷、環(huán)保監(jiān)測等方面都有著廣泛的應(yīng)用前景。

　　關(guān)于傳感器，由于敏感材料和傳感器的數(shù)量特別多，類別十分繁復(fù)，相互之間又有著交叉和重疊，這里就不再贅述。