傳感器與檢測技術(shù)簡述

張德慧 魏 銘 王明月

摘要：隨著新時(shí)代的到來，科學(xué)技術(shù)顯得尤為重要，走在科學(xué)技術(shù)的前沿，就代表走在時(shí)代的前沿。在眾多的科學(xué)技術(shù)當(dāng)中，傳感器技術(shù)便是很重要的一項(xiàng)技術(shù)，值得我們?nèi)W(xué)習(xí)和思考。而傳感器在檢測技術(shù)中的重要應(yīng)用更是我們發(fā)展的重要力量。本文通過研究對傳感器的研究，簡述各種類型在不同檢測技術(shù)中的重要應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：傳感器，檢測。

傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息，必須借助于感覺器官。而單靠人們自身的感覺器官，在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動(dòng)中它們的功能就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。為適應(yīng)這種情況，就需要傳感器。因此可以說，傳感器是人類五官的延長，又稱之為電五官。傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護(hù)等等極其之泛的領(lǐng)域?？梢院敛豢鋸埖卣f，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目，都離不開各種各樣的傳感器。由此可見，傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步方面的重要作用，是十分明顯的。世界各國都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。相信不久的將來，傳感器技術(shù)將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)飛躍，達(dá)到與其重要地位相稱的新水平。

1、檢測技術(shù)

檢測技術(shù)是將多種學(xué)科，多種技術(shù)融為一體并綜合運(yùn)用的復(fù)合技術(shù)，廣泛應(yīng)用于許多重要領(lǐng)域。在時(shí)代與科技高速發(fā)展的今天，方方面面都需要檢測，甚至細(xì)微到我們呼吸的空氣都需要檢測，所以檢測技術(shù)必然值得我們花費(fèi)更多的時(shí)間和精力去研究及發(fā)展。其中運(yùn)用傳感器的檢測技術(shù)便是重要的一項(xiàng)。

2、傳感器檢測技術(shù)的分類

傳感器可以檢測很多我們想知道的量，下面將圍繞傳感器測距離，傳感器測壓力，傳感器測溫度來展開進(jìn)行介紹。

2.1傳感器檢測距離

距離傳感器是利用測時(shí)間來實(shí)現(xiàn)測距離的原理，以檢測物體的距離的一種傳感器。目前測量距離的傳感器有超聲波測距傳感器、激光測距傳感器、紅外線測距傳感器、24GHZ雷達(dá)傳感器。

超聲波對液體、固體的穿透本領(lǐng)很大，尤其是在陽光不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會(huì)產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波，碰到活動(dòng)物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。因此超聲波檢測廣泛應(yīng)用在工業(yè)、國防、生物醫(yī)學(xué)等方面以超聲波作為檢測手段。

激光測距是以激光器作為光源進(jìn)行測距。根據(jù)激光工作的方式分為連續(xù)激光器和脈沖激光器。激光測距儀由于激光的單色性好、方向性強(qiáng)等特點(diǎn)，加上電子線路半導(dǎo)體化集成化，與光電測距儀相比，不僅可以日夜作業(yè)、而且能提高測距精度，顯著減少重量和功耗，使測量到人造地球衛(wèi)星、月球等遠(yuǎn)目標(biāo)的距離變成現(xiàn)實(shí)。

紅外測距傳感是用紅外線為介質(zhì)的測量系統(tǒng)，按照功能可分成五類：（1）輻射計(jì)，用于輻射和光譜測量；（2）搜索和跟蹤系統(tǒng)，用于搜索和跟蹤紅外目標(biāo)，確定其空間位置并對它的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行跟蹤；（3）熱成像系統(tǒng)，可產(chǎn)生整個(gè)目標(biāo)紅外輻射的分布圖像；（4）紅外測距和通信系統(tǒng)；（5）混合系統(tǒng)，是指以上各類系統(tǒng)中的兩個(gè)或者多個(gè)的組合。按探測機(jī)理可分成為光子探測器和熱探測器。紅外傳感技術(shù)已經(jīng)在現(xiàn)代科技、國防和工農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。

24GHZ雷達(dá)傳感器。它能通過發(fā)射與接收頻率為24.125GHz左右的微波來感應(yīng)物體的存在，運(yùn)動(dòng)速度，靜止距離，物體所處角度等，采用平面微帶天線技術(shù)，具有體積小.集成化程度高.感應(yīng)靈敏等特點(diǎn)。24GHz雷達(dá)傳感器是一種可以將微波回波信號(hào)轉(zhuǎn)換為一種電信號(hào)的裝換裝置，是雷達(dá)測速儀，水位計(jì)，汽車ACC輔助巡航系統(tǒng)，自動(dòng)門感應(yīng)器等的核心芯片。

2.2傳感器檢測壓力

壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐、儀器儀表控制中最為常用的一種傳感器，并廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等眾多行業(yè)。測壓力傳感器的種類繁多，如電阻應(yīng)變片壓力傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、霍爾壓力傳感器、壓電式壓力傳感器等壓力傳感器測壓力。這些傳感器都有自己的使用原理，可以根據(jù)本身由于壓力而產(chǎn)生變化的物理量的變化，來換算成壓力的變化，以此為依據(jù)來進(jìn)行壓力的檢測。根據(jù)不同的要求，選擇不同的方式進(jìn)行測量，經(jīng)過多方測試，總能選擇最合適的壓力測量傳感器，因此可以靈活方便地應(yīng)用于很多地方。

2.3傳感器檢測溫度

溫度的宏觀概念是冷熱程度的表示，溫度概念的建立和溫度的測量都是以熱平衡現(xiàn)象為基礎(chǔ)。溫度這一參數(shù)是不能直接測量的，一般根據(jù)物質(zhì)的某些特性參數(shù)與溫度之間的函數(shù)關(guān)系，通過對這些特性參數(shù)的測量而間接獲取。根據(jù)測溫度傳感器的使用方式，測溫方法大體分為接觸式和非接觸式兩種。

（1）接觸式測溫法

測溫傳感器敏感元件直接與被測物體接觸，在足夠長的時(shí)間內(nèi)，使溫度傳感器與被測點(diǎn)達(dá)到熱平衡，以實(shí)現(xiàn)溫度測量。

由于溫度傳感器與被測物體接觸，所以測量比較直觀、可靠，測溫度準(zhǔn)確度較高，但它直接影響被測物體溫度場分布。使用該種方法需要使測溫元件與被測物體達(dá)到熱平衡，所以測溫時(shí)產(chǎn)生較大滯后，并由此帶來測溫誤差。測溫范圍在1600攝氏度以下，通常1000攝氏度以下的溫度容易測量，1200攝氏度以上的溫度不易測量。

（2）非接觸式測溫法

測溫度傳感器不接觸被測物體，利用物體的熱輻射隨溫度變化的原理測定物體溫度，故又稱輻射測溫。

測溫傳感器不與被測物體接觸，也不改變被測物體的溫度分布，熱慣性小，動(dòng)態(tài)測量反應(yīng)快，適于測量高溫。但受環(huán)境影響較大，測量精度低，從理論上講，其測溫上限是無限的，實(shí)際上一般只用到3000攝氏度。在高溫領(lǐng)域中，使用較多的有輻射高溫計(jì)、光學(xué)高溫計(jì)和光電高溫計(jì)等。近些年來，紅外輻射高溫計(jì)、比色溫度計(jì)的應(yīng)用也在逐漸擴(kuò)大。

每種測溫度傳感器都有其適用范圍以及測量精度，我們應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選擇最合適的傳感器進(jìn)行溫度的檢測。

總結(jié)：傳感器的種類很多，可以檢測的量也很多，隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展，其廣闊的應(yīng)用前景也越來越顯而易見。傳感器的檢測技術(shù)已經(jīng)成為幾乎各個(gè)領(lǐng)域不可缺少的要素，是推動(dòng)社會(huì)發(fā)展，生產(chǎn)力提高的重要力量。傳感器的測量技術(shù)很重要，同時(shí)，它還可以反饋給我們許多想要的信息，為下一步更加精確的測量提供有利條件。未來的競爭，更多的是高科技的競爭，而掌握了先進(jìn)的傳感器技術(shù)，就是站在了時(shí)代的制高點(diǎn)，可以為社會(huì)的發(fā)展貢獻(xiàn)更多的力量。這里沒有將所有的傳感器一一介紹，知識(shí)列舉了幾種，要想了解更多有關(guān)傳感器的知識(shí)需要更深入的學(xué)習(xí)。每一種傳感器的深入學(xué)習(xí)要有物理、數(shù)學(xué)等學(xué)科知識(shí)的支撐，所以要認(rèn)真思考，細(xì)細(xì)研究。

參考文獻(xiàn)：

傳感器技術(shù)大全，張宏潤 北京航空航天大學(xué)出版社

傳感器技術(shù)及應(yīng)用 樊尚春 北京航空航天大學(xué)出版社