随着通信技术的发展,电信号最易于传输和处理,因此,又可把传感器狭义地定义为:能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。
什么是传感器?生物体的感官就是天然的传感器。在工程科学和技术领域里,被定义为:一种以一定的精确度将被测量转换与之有确定对应关系的、易于精确处理和测量的某种物理量的测量部件或装置。
科学家预料,当人类跨入光子时代,光信息成为更便于快速、高效传输与处理的可用信号时,传感器的概念将随之发展成为:能把外界信息转换成光信号输出的器件。
传感器之所以具有能量信息转换的机能,在于它的工作机理是基于各种物理的、化学的和生物的效应,并受相应的定律和法则所支配。了解这些定律和法则,有助于我们对传感器本质的理解和对新效应传感器的开发。作为传感器工作物理基础的基本定律主要有以下四种类型:
1、物质定律:它是表示各种物质本身内在性质的定律,通常以这种物质所固有的物理常数加以描述。因此,这些常数的大小决定着传感器的主要性能。如:利用半导体物质法则——压阻、热阻、光阻、湿阻等效应,可分别做成压敏、热敏、光敏、湿敏等传感器件;利用压电晶体物质法则——压电效应,可制成压电传感器等等。这种基于物质定律的传感器,可统称为“物性型传感器”。这是当代传感器技术领域中具有广阔发展前景的传感器。
2、统计法则:它是把微观系统与宏观系统联系起来的物理法则。这些法则,常常与传感器的工作状态有关,它是分析某些传感器的理论基础。
3、守恒定律:包括能量、动量、电荷量等守恒定律。这些定律是我们研究、开发新型传感器时,或分析、综合现有传感器时,都必须严格遵守的基本法则。
4、场的定律:包括动力场的运动定律、电磁场的感应定律等,其作用与物体在空间的位置及分布状态有关。这些场的定律一般可由物理方程给出,作为许多传感器工作的数学模型。例如:利用静电场定律研制的电容式传感器;利用电磁感应定律研制的电感式传感器;利用运动定律与电磁感应定律研制的电动式传感器等等。利用场的定律构成的传感器,可统称为“结构型传感器”。
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