Классификация датчиков

Системы классификации датчиков могут быть очень разными, от очень простых до сложных. Критерий классификации всегда выбирается в зависимости от цели про­ведения классификации. В этой книге предлагается несколько практических под­хсточнике эодов к этой проблеме.

Все датчики можно разделить на две категории: пассивные и активные. Пассивный датчик не нуждается в дополнительном инергии и в ответ на изменение внешнего воздействия на его выходе всегда появляется электрический сигнал. Это означает, что такой датчик преобразует энергию внешнего сигнала в выходной сиг­нал. Примерами пассивных датчиков являются термопары, фотодиоды и пьезоэлек­трические чувствительные элементы. Большинство пассивных датчиков являются устройствами прямого действия (их определение приведено в разделе 1.1). В отли­чие от пассивного собрата активный датчик для своей работы требует внешней энер­гии, называемой сигналом возбуждения. При формировании выходного сигнала ак­тивный датчик тем или иным способом воздействует на сигнал возбуждения. По­скольку такие датчики меняют свои характеристики в ответ на изменение внешних сигналов, их иногда называются параметрическими. Другим примером активных датчиков является резистивный тензодатчик, чье электрическое сопротивление зави­сит от величины его деформации. Для определения сопротивления датчика через него также необходимо пропустить электрический ток от внешнего источника питания.

В зависимости от выбора точки отсчета датчики можно разделить на абсолют­ные и относительные. Абсолютный датчик определяет внешний сигнал в абсолют­ных физических единицах, не зависящих от условий проведения измерений, тогда как выходной сигнал относительного датчика в каждом конкретном случае может трактоваться по-разному. Примером абсолютного датчика является термистор. Его электрическое сопротивление напрямую зависит от абсолютной температуры по шкале Кельвина. Другой же популярный датчик температуры — термопара — явля­ется относительным устройством, поскольку напряжение на его выходе является функцией градиента температуры на проволочках термопары.

Другой подход к классификации датчиков заключается в рассмотрении их ха­рактеристик. Для того чтобы отнести датчик к той или иной группе необходимо знать, какие величины он может измерять, его характеристики, на каком физичес­ком принципе он реализован, какой механизм преобразований он применяет, из какого материала он изготовлен, какая область его применения.

Внешнее воздействие

Ускорение

Характеристики

Чувствительность определяется как отношение изменения частоты на единицу ускорения, краткосрочная и долговременная стабильность изме­ряется в Гц на единицу времени и т.д.

Физический принцип

Механический

Механизм преобразований

Упругоэлектрический

Материал

Неорганический диэлектрик

Область применения

Морской и автомобильный транспорт, космические исследования, научные измерения

Таблица 1.1 Характеристики

Чувствительность

Стабильность(краткосрочная и

долговременная)

Точность

Быстродействие

Характеристики при перегрузке

Гистерезис

Эксплуатационный ресурс

Стоимость, размеры, вес

Диапазон входных значений

Разрешающая способность

Избирательность

Окружающие условия

Линейность

Мертвая зона

Формат выходного сигнала

Другие

Таблица 1.2 Материалы датчиков