感应器是一种能够感知被测量信息,并将其转换为电信号或其他所需形式的信息输出的装置。它们在自动控制系统中起着至关重要的作用,相当于控制系统的眼睛和皮肤,感知各种变化并配合系统的其他部分共同完成控制任务。以下是一些常见的感应器及其工作原理:
应变加速度感应器(陀螺仪)
工作原理:利用惯性原理,通过测量物体的加速度和角速度来检测物体的运动状态。陀螺仪内部通常有一个高速旋转的转子,当物体受到外力作用时,转子的旋转轴会发生进动,通过检测进动角度可以确定物体的姿态和角速度。
电容式压力传感器
工作原理:通过改变两个电极板之间的距离或面积来感知压力。当压力作用在传感器上时,电极板之间的距离减小,导致电容值变化,从而将压力转换为电信号。
压阻式传感器
工作原理:利用单晶硅材料的压阻效应,即在受到压力作用时,硅材料的电阻值会发生变化。通过测量电阻值的变化,可以确定施加的压力大小。
热电偶
工作原理:基于塞贝克效应,即两种不同金属导体接触时,由于温度差会在接触点产生电势差。通过测量电势差,可以确定温度差,从而测量温度。
光电传感器
工作原理:利用光电器件(如光敏电阻、光电二极管等)对光线的敏感特性,将光信号转换为电信号。例如,光敏电阻在光照下电阻值会减小,通过测量电阻值的变化可以确定光照强度。
磁敏传感器
工作原理:利用磁敏材料(如磁阻传感器、霍尔效应传感器等)对磁场的敏感特性,将磁信号转换为电信号。例如,霍尔效应传感器在磁场作用下会产生电压信号,通过测量电压信号可以确定磁场强度和方向。
湿度传感器
工作原理:通过测量空气中的湿度对电阻值或电容值的影响,将湿度转换为电信号。例如,湿度传感器通常使用高分子材料,其电阻值随湿度变化而变化。
气体传感器
工作原理:利用气体与传感器材料表面的相互作用,导致传感器材料的电导率或电阻值发生变化,从而将气体浓度转换为电信号。例如,MQN型气敏电阻在接触气体时电阻值会显著下降。
这些感应器通过不同的物理或化学原理,将各种物理量(如压力、温度、湿度、气体浓度等)转换为电信号,以满足信息传输、处理、存储、显示、记录和控制等需求。