測量傳感器

傳感器又稱為變換器、檢測器或探測器等，它是指能夠感受規定的被測量並按照一定規律轉換成電學量輸出的測量裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成。其中，敏感元件是指傳感器中能直接感受被測量的部分，例如應變式壓力傳感器的作用是將輸入的壓力信號變換成電壓信號輸出，它的敏感元件是一個彈性膜片，其作用是將壓力轉換成膜片的變形；轉換元件指傳感器中能將敏感元件輸出轉換為適於傳輸和測量的電信號部分，如應變式壓力傳感器的轉換元件是一個應變片，它利用電阻應變效應(金屬導體或半導體的電阻隨着它產生機械變形的大小而發生變化的現象)，將彈性膜片的變形轉換為電阻值的變化。應該説明，並不是所有的傳感器都能明顯分清敏感元件與轉換元件，二者合為一體的也較常見，如半導體氣體、濕度傳感器等，它們一般都是將感受的被測量直接轉換為電信號，沒有中間轉換環節。傳感器輸出信號有很多形式，如電壓、電流、頻率、脈衝等，輸出信號的具體形式由傳感器的原理確定。

敏感元件能敏鋭地感受某種物理、化學、生物的信息並將其轉變為電信息的特種電子元件.能敏鋭地感受某種物理、化學、生物的信息並將其轉變為電信息的特種電子元件。這種元件通常是利用材料的某種敏感效應制成的。敏感元件可以按輸入的物理量來命名，如熱敏（見熱敏電阻器）、光敏、（電）壓敏、（壓）力敏、磁敏、氣敏、濕敏元件。在電子設備中採用敏感元件來感知外界的信息，可以達到或超過人類感覺器官的功能。敏感元件是傳感器的核心元件。隨着電子計算機和信息技術的迅速發展，敏感元件的重要性日益增大。

力敏元件種類繁多，如電阻式、電容式、壓電式等。最常見的是金屬應變計和半導體應變計。金屬應變計是受外力的作用使金屬箔和金屬絲伸長或縮短，使電阻值發生變化來完成信息轉換功能的。應變材料多采用銅、鎳等金屬和合金。半導體應變計是利用半導體材料的壓阻效應制成的。圖2表示N型硅的電阻值隨壓強的變化。由圖2可見，在壓強約為20吉帕以下時,N型硅的電阻值隨壓強的變化呈線性。利用這一線性段可製成半導體應變計。半導體應變計又可分為體型和擴散型兩種。擴散型半導體應變計利用半導體平面工藝製成，性能優良，具有很大的發展前途。力敏元件的基本參數為靈敏度，即電阻值的相對變化量與應變量的比值。金屬應變計的靈敏係數為2～3，而半導體應變計的靈敏係數為 20～200。力敏元件可用來測量壓力、位移、扭矩、加速度、氣壓、氣體流量等力學量。 電參數隨環境濕度變化而變化的敏感元件。濕敏元件包括電解質濕敏元件、有機高分子膜濕敏元件、金屬氧化物濕敏元件和陶瓷濕敏元件等。濕敏電阻器的靈敏度以相對濕度變化 1%時的電阻值變化率來表示。多數濕敏電阻器的電阻值隨濕度增加而減小，這類濕敏電阻器稱為負特性濕敏電阻器。也有少數濕敏電阻器的電阻值隨濕度增加而增加。濕敏元件主要用於濕度測量和控制，按測濕範圍可分為高濕型、低濕型、全濕型三類。它在氣象、食品、紡織、輕工部門和環境空調、倉庫設施中獲得廣泛的應用。