传感技术及其应用 – 采用工业传感器

传感器用于测量物理、化学或生物量，具有很高的准确性和可重复性。它们的可靠性导致从医疗保健到基础设施再到制造业的各个行业的广泛采用和使用。

一些常用的传感器是：

机械传感器

机械传感器具有许多测量原理，但将机械变化和应变或应力（如压力、流速、振动、距离、速度、加速度和力）作为电信号进行检测。例如，通过将压力转换为电信号来检测压力的压力传感器也称为压力变送器或压力变送器，但它被称为应变片型、半导体压阻型、电容型和硅谐振型等测量原理。传感原理是在与被测物接触的薄弹性膜片上形成电阻元件或谐振器等传感器元件。其传感器元件可检测物理变化，例如由于接收到的压力引起的位移和应力，例如电阻、电容或频率等电气变化。

机械传感器的工作原理

谐振器在机械传感器中的不同行为

热传感器

热传感器是检测被测物的温度、热量、热通量/容量和热导率的传感器。我们生活中最熟悉的热传感器类型是温度计，用于测量固体、液体和气体的温度。虽然热传感器有多种类型，并且根据应用范围具有检测能力，但它们主要是工业热电偶或热敏电阻。热电偶是基于热电效应的原理。热敏电阻是一种氧化物半导体，其电阻随温度而变化。

 

电气传感器

电气传感器用于测量工艺流程中电气特性的变化。测量的典型电气特性包括电压、电流、电场强度、电荷存在、电阻和电容。

 

磁性传感器

磁传感器检测磁场的变化和干扰，如磁通量、强度和方向。旋转、角度、方向、存在和电流都可以监控。磁传感器分为两组，一组用于测量整个磁场，另一组用于测量磁场的矢量分量。矢量分量是磁场的各个点。 除了纯磁场测量外，应用范围还扩展到与电流、电力、电子和移动物体检测器相结合的各种传感器。

 

磁传感器的工作原理

电磁流量计的操作基于法拉第定律，该定律指出，当导电流体通过磁场时，它们会产生与流速成正比的电动势。根据弗莱明右手定律，电动势是在垂直于流体运动方向和磁场方向的方向上产生的。

 

光和辐射传感器

光和辐射传感器检测各种波长和频率的光或辐射。它们用于测量过程工业中的 X 射线、红外线、超声波传感器、无线电波和声学频率。近年来，从辐射去除的角度来看，使用光波长原理的测量有所增加。例如，光谱分析可以通过测量和分析物质发射、吸收和散射的光谱来识别物质的成分。利用分子与光相互作用的原理，还可以获得分子的形态和结构及其化学信息。因此，可以对被测物进行无损和非接触式测量和分析，获得的信息取决于所用光的波长。

 

化学传感器

化学传感器将化学信息（如成分、特定元素或离子的存在、浓度或化学活性）转换为人类可读的信号。化学信息可能来自分析物的化学反应或所研究系统的物理性质。虽然它们对某些组件具有很高的灵敏度，但有些组件不具有灵敏度。物质通常由多种成分组成，化学传感器用于检测仅待测目标成分的浓度和成分比例。化学传感器对物质成分要求高灵敏度和高选择性。

 

生物传感器

生物传感器利用发射电信号和光信号的生物特性来检测状态或物质。它们被认为是化学传感器的一部分，并利用电化学方法来检测由于酶和抗体的作用而变化的化学物质的浓度和组成。这些酶、抗体、微生物、DNA 和细胞被用作传感器的一部分，通过结合源自生物体的功能，生物传感器提供了可以在被测物的分子水平上识别的高选择性。

生物传感器利用发出电信号和光信号的生物特性来检测物质。

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