Senzor je detekční zařízení, které dokáže vnímat naměřené informace a dokáže transformovat pociťované informace na elektrický signál nebo jinou požadovanou formu výstupu informace podle určitého zákona tak, aby splňovala požadavky na přenos informací, zpracování, ukládání, zobrazování, záznam a řízení.
Existence a vývoj senzorů, aby objekt měl smysl pro hmat, chuť a čich, aby objekt ožil, senzor je rozšířením lidských rysů.
Senzor má vlastnosti miniaturizace, digitalizace, inteligence, multifunkčnosti, systematizace, síťování atd. Je primárním článkem pro realizaci automatické detekce a automatického řízení.
Nový senzor z nitridu hliníku může pracovat při vysokých teplotách až 900 °C.
Národní standard GB7665-87 definuje senzor jako: „Zařízení nebo zařízení, které dokáže cítit specifikovaný naměřený a přeměněný na použitelný signál podle určitého zákona (pravidlo matematické funkce), obvykle sestávající z citlivého prvku a konverzní prvek."
China Internet of Things school-Enterprise Alliance věří, že existence a vývoj senzorů umožňuje, aby předměty měly smysly, jako je hmat, chuť a čich, a díky nim se předměty pomalu stávají živými."
"Senzor" je definován jako "přijímání energie z jednoho systému, obvykle v jiné formě, do zařízení ve druhém systému".
Hlavní klasifikace
Podle účelu
Snímače tlaku a síly, snímače polohy, snímače hladiny kapalin, snímače spotřeby energie, snímače rychlosti, snímače zrychlení, snímače záření, tepelné snímače.
V zásadě
Senzor vibrací, senzor vlhkosti, magnetický senzor, senzor plynu, vakuový senzor, biologický senzor atd.
Na výstup
Digitální senzor: Převádí měřenou neelektrickou veličinu na digitální výstupní signál (včetně přímého a nepřímého převodu).
Pseudodigitální senzor: Výstup měřeného semaforu na frekvenční signál nebo krátkoperiodický signál (včetně přímého nebo nepřímého převodu).
Přepnout snímač: Když měřený signál dosáhne určité prahové hodnoty, snímač vydá odpovídající signál nízké nebo vysoké úrovně.
Podle jeho výrobního procesu
Integrované senzory se vyrábějí pomocí standardních technologických postupů pro výrobu polovodičových integrovaných obvodů na bázi křemíku. Na stejném čipu je obvykle integrována také část obvodu použitého pro počáteční zpracování testovaného signálu.
Tenkovrstvé senzory vznikají nanášením tenkého filmu odpovídajícího citlivého materiálu na dielektrický substrát (substrát). Při použití hybridního procesu lze část obvodu vyrobit i na tomto substrátu.
Silnovrstvý senzor je vyroben z kaše odpovídajícího materiálu naneseného na keramickém substrátu, který je obvykle vyroben z Al2O3, a poté tepelně zpracován za vzniku tlustého filmu.
Keramické senzory jsou vyráběny standardními keramickými procesy nebo některou z jejich variant (sol, gel atd.).
Po dokončení příslušné přípravné operace se vytvořené součásti slinují při vysokých teplotách. Existuje mnoho společných charakteristik mezi dvěma procesy tlustovrstvého a keramického senzoru a v některých ohledech lze proces tlustého filmu považovat za variantu keramického procesu.
Každá procesní technologie má své výhody a nevýhody. Vzhledem k nízkým kapitálovým investicím potřebným pro výzkum, vývoj a výrobu a také vysoké stabilitě parametrů snímačů je použití keramických a tlustovrstvých snímačů rozumnější.
Podle míry
Fyzikální senzory jsou vyrobeny s využitím vlastností určitých fyzikálních vlastností měřené látky, které se výrazně mění.
Chemické senzory jsou vyrobeny z citlivých prvků, které dokážou převádět chemické veličiny, jako je složení a koncentrace chemických látek, na elektrické veličiny.
Biosenzory jsou senzory, které využívají charakteristiky různých organismů nebo biologických látek k detekci a identifikaci chemických složek v organismech.
Ve svém složení
Základní snímač: Jedná se o nejzákladnější jedno převodní zařízení.
Kombinovaný senzor: Jedná se o senzor složený z různých jednotlivých převodních zařízení.
Aplikační senzor: Jedná se o senzor složený ze základního senzoru nebo kombinovaného senzoru a dalších mechanismů.
V akční podobě
Podle formy působení lze senzory rozdělit na aktivní a pasivní.
Aktivní senzor má typ akce a typ reakce, který může vysílat určitý detekční signál do testovaného objektu a může detekovat změnu detekčního signálu v testovaném objektu, nebo je signál tvořen detekčním signálem v testovaném objektu. objekt. Režim detekce změny detekčního signálu se nazývá akční typ a režim detekce odezvy a vytvoření signálu se nazývá reakční typ. Radarové a radiofrekvenční detektory jsou příklady akce, zatímco zařízení pro analýzu fotoakustických efektů a laserové analyzátory jsou příklady reakce.
Pasivní senzory přijímají pouze signály generované samotným měřeným objektem, jako jsou teploměry s infračerveným zářením a infračervená kamerová zařízení.
Hlavní charakteristiky
Statický snímač
1. Linearita: označuje míru, do jaké se křivka skutečného vztahu mezi výstupem a vstupem snímače odchyluje od proložené přímky. Definováno jako poměr maximální odchylky mezi skutečnou charakteristickou křivkou a proloženou čárou v plném rozsahu k výstupní hodnotě plného rozsahu.
2. Citlivost: Citlivost je důležitým ukazatelem statických charakteristik snímače. Je definován jako poměr přírůstku výstupní veličiny k odpovídajícímu přírůstku vstupní veličiny, který přírůstek způsobuje. Citlivost je označena S.
3. Hystereze: Když se vstupní objem snímače změní z malého na velký (kladný zdvih) a vstupní objem se změní z velkého na malý (reverzní zdvih), jev nekoincidence vstupní a výstupní charakteristiky se stane hysterezí. Pro stejnou velikost vstupního signálu není kladný a záporný výstupní signál zdvihu snímače stejný a tento rozdíl se nazývá hodnota hystereze.
4. Opakovatelnost: Opakovatelnost se týká stupně nekonzistence charakteristické křivky získané při plynulé změně vstupní veličiny snímače v celém rozsahu ve stejném směru.
5. Drift: Drift senzoru znamená, že výstup senzoru se mění s časem, když se vstup nemění, což se nazývá drift. Existují dva důvody pro drift: jedním jsou strukturální parametry samotného senzoru; Druhým je okolní prostředí (jako je teplota, vlhkost atd.).
6. Rozlišení: Když se vstup snímače pomalu zvyšuje z nenulové hodnoty, výstup se mění pozorovatelně po překročení určitého přírůstku, vstupní přírůstek se nazývá rozlišení snímače, tedy minimální vstupní přírůstek.
7. Prahová hodnota: Když se vstup snímače pomalu zvyšuje od nuly, výstup se pozorovatelně změní po dosažení určité hodnoty, která se nazývá prahové napětí snímače.
Dynamika snímačů
Takzvané dynamické charakteristiky se týkají charakteristiky výstupu snímače při změně vstupu. V praxi se dynamické charakteristiky snímače často vyjadřují jeho odezvou na některé standardní vstupní signály. Je to proto, že odezvu senzoru na standardní vstupní signál lze snadno získat experimentálními metodami a existuje určitý vztah mezi jeho odezvou na standardní vstupní signál a jeho odezvou na jakýkoli vstupní signál, často s vědomím, že první lze odvodit dopis. Nejčastěji používanými standardními vstupními signály jsou skokové signály a sinusové signály, takže dynamické charakteristiky snímače jsou běžně vyjádřeny také skokovou odezvou a frekvenční odezvou.
linearita
Za normálních okolností je skutečný výstup statické charakteristiky snímače spíše křivka než přímka. V praktické práci, aby měl přístroj jednotný odečet stupnice, se běžně používá prokládací čára pro aproximaci skutečné charakteristické křivky, linearita (nelineární chyba) je výkonnostní index této aproximace.
Existuje mnoho způsobů, jak vybrat montážní řadu. Například teoretická čára spojující nulový vstup a výstupní bod plného rozsahu se používá jako spojovací čára; Nebo se teoretická přímka s nejmenším součtem odchylek čtverců od každého bodu na charakteristické křivce považuje za prokládací čáru, která se nazývá přímka nejmenších čtverců.
Citlivost
Citlivost označuje poměr změny výstupu △y ke změně vstupu △x při ustáleném provozu snímače.
Je to strmost výstupní - vstupní charakteristické křivky. Pokud existuje lineární vztah mezi výstupem a vstupem snímače, pak je citlivost S konstantní. V opačném případě se změní s množstvím vstupu.
Dimenze citlivosti je poměr rozměrů výstupní a vstupní veličiny. Například senzor výchylky, když se posun změní o 1 mm, výstupní napětí se změní o 200 mV, pak by jeho citlivost měla být vyjádřena jako 200 mV/mm.
Když jsou výstupní a vstupní rozměry snímače stejné, lze citlivost chápat jako zvětšení.
Vyšší přesnosti měření lze dosáhnout zvýšením citlivosti. Čím vyšší citlivost, tím užší rozsah měření a horší stabilita.
Rozlišení
Rozlišení označuje schopnost senzoru snímat nejmenší měřené změny. Tedy pokud se množství vstupu mění pomalu od nějaké nenulové hodnoty. Když hodnota změny vstupu nepřekročí určitou hodnotu, výstup snímače se nezmění, to znamená, že snímač nemůže rozlišit změnu vstupního množství. Výstup se změní pouze tehdy, když se vstupní hlasitost změní více než rozlišení.
Obecně platí, že rozlišení každého bodu v plném rozsahu snímače není stejné, takže maximální hodnota změny vstupu, která může způsobit změnu výstupního kroku v plném rozsahu, se často používá jako indikátor pro měření rozlišení. Pokud je výše uvedený ukazatel vyjádřen v procentech z celé stupnice, nazývá se rozlišení. Rozlišení negativně koreluje se stabilitou snímače.