物理傳感器——刀
傳感器(Sensor)是一種常見的卻又很重要的器件,它是感受規(guī)定的被測量的各種量并按一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)換為有用信號的器件或裝置。對于傳感器來說,按照輸入的狀態(tài),輸入可以分成靜態(tài)量和動態(tài)量。我們可以根據(jù)在各個值的穩(wěn)定狀態(tài)下,輸出量和輸入量的關(guān)系得到傳感器的靜態(tài)特性。傳感器的靜態(tài)特性的主要指標有線性度、遲滯、重復(fù)性、靈敏度和準確度等。傳感器的動態(tài)特性則指的是對于輸入量隨著時間變化的響應(yīng)特性。動態(tài)特性通常采用傳遞函數(shù)等自動控制的模型來描述。通常,傳感器接收到的信號都有微弱的低頻信號,外界的干擾有的時候的幅度能夠超過被測量的信號,因此消除串入的噪聲就成為了一項關(guān)鍵的傳感器技術(shù)。
物理傳感器是檢測物理量的傳感器。它是利用某些物理效應(yīng),把被測量的物理量轉(zhuǎn)化成為便于處理的能量形式的信號的裝置。其輸出的信號和輸入的信號有確定的關(guān)系。主要的物理傳感器有光電式傳感器、壓電傳感器、壓阻式傳感器、電磁式傳感器、熱電式傳感器、光導(dǎo)纖維傳感器等。作為例子,讓我們看看比較常用的光電式傳感器。這種傳感器把光信號轉(zhuǎn)換成為電信號,它直接檢測來自物體的輻射信息,也可以轉(zhuǎn)換其他物理量成為光信號。其主要的原理是光電效應(yīng):當光照射到物質(zhì)上的時候,物質(zhì)上的電效應(yīng)發(fā)生改變,這里的電效應(yīng)包括電子發(fā)射、電導(dǎo)率和電位電流等。顯然,能夠容易產(chǎn)生這樣效應(yīng)的器件成為光電式傳感器的主要部件,比如說光敏電阻。這樣,我們知道了光電傳感器的主要工作流程就是接受相應(yīng)的光的照射,通過類似光敏電阻這樣的器件把光能轉(zhuǎn)化成為電能,然后通過放大和去噪聲的處理,就得到了所需要的輸出的電信號。這里的輸出電信號和原始的光信號有一定的關(guān)系,通常是接近線性的關(guān)系,這樣計算原始的光信號就不是很復(fù)雜了。其它的物理傳感器的原理都可以類比于光電式傳感器。
一種傳感器外形
物理傳感器的應(yīng)用范圍是非常廣泛的,我們僅僅就生物醫(yī)學的角度來看看物理傳感器的應(yīng)用情況,之后不難推測物理傳感器在其他的方面也有重要的應(yīng)用。