Cảm biến là một thuật ngữ chung cho các thiết bị hoặc thiết bị có thể được đo và chuyển đổi thành tín hiệu đầu ra có thể sử dụng được theo các quy tắc nhất định, thường bao gồm các thành phần nhạy cảm và các thành phần chuyển đổi. Khi đầu ra của cảm biến là một tín hiệu tiêu chuẩn được chỉ định, nó được gọi là máy phát.
Khái niệm máy phát là một công cụ chuyển đổi tín hiệu điện không chuẩn thành tín hiệu điện tiêu chuẩn và cảm biến là một thiết bị chuyển đổi tín hiệu vật lý thành tín hiệu điện. Trước đây, các tín hiệu vật lý đã được sử dụng, nhưng bây giờ các tín hiệu khác đã có sẵn. Thiết bị chính đề cập đến dụng cụ đo tại chỗ hoặc đồng hồ đo điều khiển cơ sở và thiết bị phụ đề cập đến thiết bị sử dụng tín hiệu đồng hồ chính để hoàn thành các chức năng khác: chẳng hạn như điều khiển, hiển thị và các chức năng khác.
Cảm biến và máy phát là những khái niệm về dụng cụ nhiệt. Cảm biến chuyển đổi các đại lượng vật lý phi điện như nhiệt độ, áp suất, mức chất lỏng, đặc tính vật liệu, khí, v.v. thành tín hiệu điện hoặc trực tiếp gửi các đại lượng vật lý như áp suất, mức chất lỏng, v.v. đến máy phát.
Máy phát là nguồn tín hiệu khuếch đại tín hiệu điện yếu do cảm biến thu thập để truyền hoặc khởi động thành phần điều khiển, hoặc chuyển đổi đầu vào phi điện từ cảm biến thành tín hiệu điện và khuếch đại nó để đo lường và điều khiển từ xa. Số lượng tương tự cũng có thể được chuyển đổi thành số lượng kỹ thuật số theo yêu cầu. Cảm biến và máy phát cùng nhau tạo thành một nguồn tín hiệu giám sát được điều khiển tự động. Các đại lượng vật lý khác nhau đòi hỏi các cảm biến khác nhau và các máy phát tương ứng. Ngoài ra còn có một máy phát không chuyển đổi đại lượng vật lý thành tín hiệu điện, chẳng hạn như "máy phát chênh lệch áp suất" của máy đo mực nước nồi hơi. Ở cả hai mặt của ống thổi của máy phát, áp suất chênh lệch ở cả hai bên của ống thổi điều khiển thiết bị khuếch đại cơ học để chỉ ra mực nước bằng một con trỏ. Tất nhiên, cũng có những thứ chuyển đổi đại lượng tương tự điện thành đại lượng kỹ thuật số, cũng có thể được gọi là máy phát. Trên đây chỉ là một minh họa khái niệm về sự khác biệt giữa cảm biến và máy phát.
Đặc điểm của các cảm biến khác nhau
Đầu tiên, định nghĩa của cảm biến
Tiêu chuẩn quốc gia GB7665-87 định nghĩa cảm biến là: "Một thiết bị hoặc thiết bị có thể cảm nhận được số đo được chỉ định và chuyển đổi nó thành tín hiệu có thể sử dụng được theo một luật nhất định, thường bao gồm các thành phần nhạy cảm và các thành phần chuyển đổi." Cảm biến là một thiết bị phát hiện có thể cảm nhận được thông tin đo được và có thể chuyển đổi thông tin được cảm nhận thành tín hiệu điện hoặc các dạng đầu ra thông tin cần thiết khác theo các quy tắc nhất định, để đáp ứng các yêu cầu về truyền tải, xử lý, lưu trữ, Hiển thị, ghi lại và điều khiển thông tin. Đây là liên kết đầu tiên để nhận ra phát hiện tự động và điều khiển tự động.
Thứ hai, phân loại cảm biến
Hiện tại, không có phương pháp phân loại thống nhất cho các cảm biến, nhưng ba phương pháp sau đây thường được sử dụng:
1. Theo đại lượng vật lý của cảm biến, nó có thể được chia thành dịch chuyển, lực, tốc độ, nhiệt độ, lưu lượng, thành phần khí và các cảm biến khác
2. Theo nguyên lý làm việc của cảm biến, nó có thể được chia thành điện trở, điện dung, độ tự cảm, điện áp, Hall, quang điện, lưới, cặp nhiệt điện và các cảm biến khác.
3. Theo bản chất của tín hiệu đầu ra cảm biến, nó có thể được chia thành: cảm biến loại công tắc có đầu ra là giá trị công tắc ("1" và "0" hoặc "bật" và "tắt"); đầu ra là cảm biến tương tự; đầu ra là xung hoặc mã cảm biến kỹ thuật số.
Thứ ba, các đặc tính tĩnh của cảm biến
Đặc tính tĩnh của cảm biến đề cập đến mối quan hệ giữa đầu ra của cảm biến và đầu vào của tín hiệu đầu vào tĩnh. Bởi vì đầu vào và đầu ra độc lập với thời gian tại thời điểm này, mối quan hệ giữa chúng, nghĩa là các đặc tính tĩnh của cảm biến, có thể là một phương trình đại số không có biến thời gian hoặc đầu vào được sử dụng làm abscissa và đầu ra tương ứng là Đường cong đặc trưng được vẽ bởi tọa độ được mô tả. Các thông số chính đặc trưng cho các đặc tính tĩnh của cảm biến là: độ tuyến tính, độ nhạy, độ phân giải và độ trễ.
Thứ tư, các đặc tính động của cảm biến
Cái gọi là đặc tính động đề cập đến các đặc tính của đầu ra của cảm biến khi đầu vào thay đổi. Trong công việc thực tế, các đặc tính động của cảm biến thường được thể hiện bằng phản ứng của nó với một số tín hiệu đầu vào tiêu chuẩn. Điều này là do phản ứng của cảm biến với tín hiệu đầu vào tiêu chuẩn rất dễ thu được bằng thực nghiệm và có một mối quan hệ nhất định giữa phản ứng của nó với tín hiệu đầu vào tiêu chuẩn và phản ứng của nó đối với bất kỳ tín hiệu đầu vào nào, và cái sau thường có thể được suy ra bằng cách biết cái trước. Các tín hiệu đầu vào tiêu chuẩn được sử dụng phổ biến nhất là tín hiệu bước và tín hiệu hình sin, vì vậy các đặc tính động của cảm biến cũng thường được thể hiện bằng đáp ứng bước và đáp ứng tần số.
5. Độ tuyến tính của cảm biến
Thông thường, đầu ra đặc tính tĩnh thực tế của cảm biến là một đường cong chứ không phải là một đường thẳng. Trong công việc thực tế, để làm cho đồng hồ có chỉ số tỷ lệ đồng nhất, một đường thẳng được trang bị thường được sử dụng để biểu diễn xấp xỉ đường cong đặc trưng thực tế và độ tuyến tính (sai số phi tuyến tính) là một chỉ số hiệu suất của xấp xỉ này.
Có nhiều cách để chọn dòng phù hợp. Ví dụ, lấy đường thẳng lý thuyết nối đầu vào bằng không và điểm đầu ra toàn diện làm đường thẳng phù hợp; hoặc lấy đường thẳng lý thuyết có tổng bình phương sai lệch từ mỗi điểm trên đường cong đặc trưng là nhỏ nhất làm đường thẳng phù hợp, và đường thẳng phù hợp này được gọi là phù hợp bình phương nhỏ nhất. Xếp hàng.
6. Độ nhạy của cảm biến
Độ nhạy đề cập đến tỷ lệ thay đổi đầu ra △ y với thay đổi đầu vào △ x trong điều kiện làm việc trạng thái ổn định của cảm biến.
Đó là độ dốc của đường cong đặc tính đầu vào đầu ra. Nếu có mối quan hệ tuyến tính giữa đầu ra cảm biến và đầu vào, độ nhạy S là một hằng số. Nếu không, nó sẽ thay đổi theo số lượng đầu vào.
Kích thước của độ nhạy là tỷ lệ kích thước của đầu ra và đầu vào. Ví dụ, đối với cảm biến dịch chuyển, khi dịch chuyển thay đổi 1mm, điện áp đầu ra thay đổi 200mV, thì độ nhạy của nó phải được biểu thị bằng 200mV / mm.
Khi kích thước của đầu ra và đầu vào của cảm biến giống nhau, độ nhạy có thể được hiểu là độ phóng đại.
Cải thiện độ nhạy, có thể có được độ chính xác đo cao hơn. Tuy nhiên, độ nhạy càng cao, phạm vi đo càng hẹp và độ ổn định càng kém.
Bảy, độ phân giải của cảm biến
7. Độ phân giải đề cập đến khả năng của cảm biến trong việc nhận biết sự thay đổi nhỏ nhất trong màng đo. Đó là, nếu số lượng đầu vào thay đổi chậm từ một số giá trị không phải bằng không. Khi giá trị thay đổi đầu vào không vượt quá một giá trị nhất định, đầu ra của cảm biến sẽ không thay đổi, nghĩa là cảm biến không thể phân biệt được sự thay đổi của số lượng đầu vào. Đầu ra chỉ thay đổi khi số lượng đầu vào thay đổi ngoài độ phân giải.
Thông thường, độ phân giải của từng điểm trong phạm vi toàn diện của cảm biến không giống nhau, do đó, giá trị thay đổi tối đa trong số lượng đầu vào có thể tạo ra sự thay đổi bước về số lượng đầu ra trong phạm vi quy mô đầy đủ thường được sử dụng làm chỉ số để đo độ phân giải. Nếu các chỉ số trên được biểu thị bằng tỷ lệ phần trăm của thang đo đầy đủ, nó được gọi là độ phân giải.
