多功能傳感器通常情況下一個(gè)傳感器只能用來(lái)探測(cè)一種物理量但在許多應(yīng)用領(lǐng)域中為了能夠完美而準(zhǔn)確地反映客觀事物和環(huán)境往往需要同時(shí)測(cè)量大量的物理量。

　　多功能傳感器簡(jiǎn)述：

　　由若干種敏感元件組成的多功能傳感器是一種體積小巧而多種功能兼?zhèn)涞男乱淮綔y(cè)系統(tǒng)它可以借助于敏感元件中不同的物理結(jié)構(gòu)或化學(xué)物質(zhì)及其各不相同的表征方式用單獨(dú)一個(gè)傳感器系統(tǒng)來(lái)同時(shí)實(shí)現(xiàn)多種傳感器的功能隨著傳感器技術(shù)和微機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展在20世紀(jì)末就已經(jīng)可以生產(chǎn)出來(lái)將若干種敏感元件綜裝在同一種材料或單獨(dú)一塊芯片上的一體化多功能傳感器。
 

　　產(chǎn)品定義：

　　傳感器是一種物理裝置或生物器官，能夠探測(cè)、感受外界的信號(hào)、物理?xiàng)l件(如光、熱、濕度)或化學(xué)組成(如煙霧)，并將探知的信息傳遞給其他裝置或器官。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87對(duì)傳感器下的定義是：“能夠感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。這里所說(shuō)的“可用輸出信號(hào)”是指便于加工處理、便于傳輸利用的信號(hào)?，F(xiàn)在電信號(hào)是最易于處理和便于傳輸?shù)男盘?hào)。傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)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。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。

　　工作原理：

　　傳感器工作原理的分類物理傳感器應(yīng)用的是物理效應(yīng)，諸如壓電效應(yīng)，磁致伸縮現(xiàn)象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)。被測(cè)信號(hào)量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。化學(xué)傳感器 包括那些以化學(xué)吸附、電化學(xué)反應(yīng) 等現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器，被測(cè)信號(hào)量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。

　　向傳感器提供±15V電源，激磁電路中的晶體振蕩器 產(chǎn)生400Hz的方波，經(jīng)過(guò)tda2030功率 放大器即產(chǎn)生交流激磁功率電源，通過(guò)能源環(huán)形變壓器T1從靜止的初級(jí)線圈傳遞至旋轉(zhuǎn)的次級(jí)線圈，得到的交流電源通過(guò)軸上的整流濾波電路 得到±5V的直流電源，該電源做運(yùn)算放大器AD822的工作電源;

　　由基準(zhǔn)電源AD589與雙運(yùn)放AD822組成的高精度穩(wěn)壓電源產(chǎn)生±4.5V的精密直流電源，該電源既作為電橋電源，又作為放大器及V/F轉(zhuǎn)換器的工作電源。當(dāng)彈性軸受扭時(shí)，應(yīng)變橋檢測(cè)得到的mV級(jí)的應(yīng)變信號(hào)通過(guò)儀表放大器AD620放大成1.5v±1v的強(qiáng)信號(hào)，再通過(guò)V/F轉(zhuǎn)換器LM131變換成頻率信號(hào)，通過(guò)信號(hào)環(huán)形變壓器T2從旋轉(zhuǎn)的初級(jí)線圈傳遞至靜止次級(jí)線圈，再經(jīng)過(guò)外殼上的信號(hào)處理電路濾波、整形即可得到與彈性軸承受的扭矩成正比的頻率信號(hào)，該信號(hào)為TTL電平 ,既可提供給專用二次儀表 或頻率計(jì)顯示也可直接送計(jì)算機(jī) 處理。

　　由于該旋轉(zhuǎn)變壓器動(dòng)--靜環(huán)之間只有零點(diǎn)幾毫米的間隙，加之傳感器軸上部分都密封在金屬外殼之內(nèi)，形成有效的屏蔽，因此具有很強(qiáng)的抗干擾能力。有些傳感器既不能劃分到物理 類，也不能劃分為化學(xué) 類。大多數(shù)傳感器是以物理原理為基礎(chǔ)運(yùn)作的。化學(xué)傳感器技術(shù)問(wèn)題較多，例如可靠性問(wèn)題，規(guī)模生產(chǎn)的可能性，價(jià)格問(wèn)題等，解決了這類難題，化學(xué)傳感器的應(yīng)用將會(huì)有巨大增長(zhǎng)。

　　產(chǎn)品特點(diǎn)：

　　傳感器的特點(diǎn)包括：微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化，它不僅促進(jìn)了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造和更新?lián)Q代，而且還可能建立新型工業(yè)，從而成為21世紀(jì)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。微型化是建立在微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)基礎(chǔ)上的，已成功應(yīng)用在硅器件上做成硅壓力傳感器。

　　主要結(jié)構(gòu)：

　　主要的執(zhí)行規(guī)則和結(jié)構(gòu)模式

　　(1) 多功能傳感器系統(tǒng)由若干種各不相同的敏感元件組成可以用來(lái)同時(shí)測(cè)量多種參數(shù)譬如可以將一個(gè)溫度探測(cè)器和一個(gè)濕度探測(cè)器配置在一起制造成一種新的傳感器這種新的傳感器就能夠同時(shí)測(cè)量溫度和濕度

　　(2) 將若干種不同的敏感元件精巧地制作在單獨(dú)的一塊硅片中從而構(gòu)成一種高度綜合化和小型化的多功能傳感器由于這些敏感元件是被綜裝在同一塊硅片中的它們無(wú)論何時(shí)都工作在同一種條件下所以很容易對(duì)系統(tǒng)誤差進(jìn)行補(bǔ)償和校正

　　(3) 借助于同一個(gè)傳感器的不同效應(yīng)可以獲得不同的信息以線圈為例它所表現(xiàn)出來(lái)的電容和電感是各不相同的

　　(4) 在不同的激勵(lì)條件下同一個(gè)敏感元件將表現(xiàn)出來(lái)不同的特征而在電壓電流或溫度等激勵(lì)條件均不相同的情況下由若干種敏感元件組成的一個(gè)多功能傳感器的特征可想而知將會(huì)是多么的千差萬(wàn)別有時(shí)候簡(jiǎn)直就相當(dāng)于是若干個(gè)不同的傳感器一樣其多功能特征可謂名副其實(shí)。
 

 

　　主要應(yīng)用：

　　多功能傳感器無(wú)疑是當(dāng)前傳感器技術(shù)發(fā)展中一個(gè)全新的研究方向日前有許多學(xué)者正在積極從事于該領(lǐng)域的研究工作如將某些類型的傳感器進(jìn)行適當(dāng)組合而使之成為新的傳感器如用來(lái)測(cè)量流體壓力和互異壓力的組合傳感器又如為了能夠以較高的靈敏度和較小的粒度同時(shí)探測(cè)多種信號(hào)微型數(shù)字式三端口傳感器可以同時(shí)采用熱敏元件光敏元件和磁敏元件這種組配方式的傳感器不但能夠輸出模擬信號(hào)而且還能夠輸出頻率信號(hào)和數(shù)字信號(hào)

　　各種類型的仿生傳感器是較熱門的研究領(lǐng)域而且在感觸刺激以及視聽辨別等方面已有最新研究成果問(wèn)世從實(shí)用的角度考慮多功能傳感器中應(yīng)用較多的是各種類型的多功能觸覺(jué)傳感器譬如人造皮膚觸覺(jué)傳感器就是其中之一這種傳感器系統(tǒng)由PVDF材料無(wú)觸點(diǎn)皮膚敏感系統(tǒng)以及具有壓力敏感傳導(dǎo)功能的橡膠觸覺(jué)傳感器等組成據(jù)悉美國(guó)MERRITT公司研制開發(fā)的無(wú)觸點(diǎn)皮膚敏感系統(tǒng)獲得了較大的成功其無(wú)觸點(diǎn)超聲波傳感器紅外輻射引導(dǎo)傳感器薄膜式電容傳感器以及溫度氣體傳感器等在美國(guó)本土應(yīng)用甚廣。

　　多功能壓力傳感器：

　　壓力傳感器在安全管理系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)側(cè)氣囊控制，空壓機(jī)側(cè)邊氣囊的控制有加速度傳感器和壓力傳感器兩種方案。權(quán)威數(shù)據(jù)表明，與加速度傳感器相比，壓力傳感器在檢測(cè)側(cè)邊撞擊的速度方面，比加速度傳感器快了將近3倍，而誤動(dòng)作的概率則更小。今天筆者著重為大家講述壓力傳感器在空壓控制系統(tǒng)中的相關(guān)應(yīng)用。

　　在空氣壓縮機(jī)控制系統(tǒng)中，采用空壓機(jī)后端出氣管道上安裝的壓力傳感器來(lái)控制空氣壓縮機(jī)的壓力?？諌簷C(jī)啟動(dòng)時(shí)，加載電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，加載氣缸不動(dòng)作，變頻器拖動(dòng)電機(jī)空載運(yùn)行，一段時(shí)間(可有控制器任意設(shè)定，在此設(shè)置為10S)后，加載電磁閥打開，空壓機(jī)帶載運(yùn)行。當(dāng)空氣壓縮機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行后，如果后端設(shè)備用氣量較大，儲(chǔ)氣罐和后端管路中壓縮氣壓力未達(dá)到壓力上限值，則控制器動(dòng)作加載閥，打開進(jìn)氣口，電機(jī)負(fù)載運(yùn)行，不斷地向后端管路產(chǎn)生壓縮氣。

　　性能指標(biāo)：

　　靜態(tài)特性是指對(duì)靜態(tài)的輸入信號(hào)，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。因?yàn)檫@時(shí)輸入量和輸出量都和時(shí)間無(wú)關(guān)，所以它們之間的關(guān)系，即傳感器的靜態(tài)特性 可用一個(gè)不含時(shí)間變量的代數(shù)方程，或以輸入量作橫坐標(biāo)，把與其對(duì)應(yīng)的輸出量作縱坐標(biāo)而畫出的特性曲線來(lái)描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、分辨力和遲滯等。

　　動(dòng)態(tài)特性是指?jìng)鞲衅髟谳斎胱兓瘯r(shí)，它的輸出的特性。在實(shí)際工作中，傳感器的動(dòng)態(tài)特性常用它對(duì)某些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)來(lái)表示。這是因?yàn)閭鞲衅鲗?duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)容易用實(shí)驗(yàn)方法求得，并且它對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)與它對(duì)任意輸入信號(hào)的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)有階躍信號(hào)和正弦信號(hào)兩種，所以傳感器的動(dòng)態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來(lái)表示。

　　線性度：通常情況下，傳感器的實(shí)際靜態(tài)特性輸出是條曲線而非直線。在實(shí)際工作中，為使儀表具有均勻刻度的讀數(shù)，常用一條擬合直線近似地代表實(shí)際的特性曲線、線性度(非線性誤差)就是這個(gè)近似程度的一個(gè)性能指標(biāo)。擬合直線的選取有多種方法。如將零輸入和滿量程輸出點(diǎn)相連的理論直線作為擬合直線;或?qū)⑴c特性曲線上各點(diǎn)偏差的平方和為最小的理論直線作為擬合直線，此擬合直線稱為最小二乘法擬合直線。

　　遲滯特性：表征傳感器在正向(輸入量增大)和反向(輸入量減小)行程間輸出-輸入特性曲線不一致的程度，通常用這兩條曲線之間的最大差值△MAX與滿量程輸出F·S的百分比表示。遲滯可由傳感器內(nèi)部元件存在能量的吸收造成。