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嘉峪檢測(cè)網(wǎng) 2017-11-08 15:08
傳感器
一、定義
傳感器(transducer/sensor)是一種檢測(cè)裝置,能感受到被測(cè)量的信息,并能將感受到的信息,按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87對(duì)傳感器下的定義是:“能感受規(guī)定的被測(cè)量件并按照一定的規(guī)律(數(shù)學(xué)函數(shù)法則)轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置,通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”
二、特點(diǎn)
微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化
三、組成
傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、變換電路和輔助電源四部分組成,如圖所示:

四、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)
我國(guó)現(xiàn)行的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn):
GB/T 14479-1993 傳感器圖用圖形符號(hào)
GB/T 15478-1995 壓力傳感器性能試驗(yàn)方法
GB/T 15768-1995 電容式濕敏元件與濕度傳感器總規(guī)范
GB/T 15865-1995 攝像機(jī)(PAL/SECAM/NTSC)測(cè)量方法第1部分:非廣播單傳感器攝像機(jī)
GB/T 13823.17-1996 振動(dòng)與沖擊傳感器的校準(zhǔn)方法聲靈敏度測(cè)試
GB/T 18459-2001 傳感器主要靜態(tài)性能指標(biāo)計(jì)算方法
GB/T 18806-2002 電阻應(yīng)變式壓力傳感器總規(guī)范
GB/T 18858.2-2002 低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備控制器-設(shè)備接口(CDI) 第2部分:執(zhí)行器傳感器接口(AS-i)
GB/T 18901.1-2002 光纖傳感器第1部分:總規(guī)范
GB/T 19801-2005 無(wú)損檢測(cè)聲發(fā)射檢測(cè)聲發(fā)射傳感器的二級(jí)校準(zhǔn)
GB/T 7665-2005 傳感器通用術(shù)語(yǔ)
GB/T 7666-2005 傳感器命名法及代號(hào)
GB/T 11349.1-2006 振動(dòng)與沖擊機(jī)械導(dǎo)納的試驗(yàn)確定第1部分:基本定義與傳感器
GB/T 20521-2006 半導(dǎo)體器件第14-1部分: 半導(dǎo)體傳感器-總則和分類
GB/T 14048.15-2006 低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第5-6部分:控制電路電器和開(kāi)關(guān)元件-接近傳感器和開(kāi)關(guān)放大器的DC接口(NAMUR)
GB/T 20522-2006 半導(dǎo)體器件第14-3部分: 半導(dǎo)體傳感器-壓力傳感器
GB/T 20485.11-2006 振動(dòng)與沖擊傳感器校準(zhǔn)方法第11部分:激光干涉法振動(dòng)絕對(duì)校準(zhǔn)
GB/T 20339-2006 農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)和機(jī)械固定在拖拉機(jī)上的傳感器聯(lián)接裝置技術(shù)規(guī)范
GB/T 20485.21-2007 振動(dòng)與沖擊傳感器校準(zhǔn)方法第21部分:振動(dòng)比較法校準(zhǔn)
GB/T 20485.13-2007 振動(dòng)與沖擊傳感器校準(zhǔn)方法第13部分: 激光干涉法沖擊絕對(duì)校準(zhǔn)
GB/T 13606-2007 土工試驗(yàn)儀器巖土工程儀器振弦式傳感器通用技術(shù)條件
GB/T 21529-2008 塑料薄膜和薄片水蒸氣透過(guò)率的測(cè)定電解傳感器法
GB/T 20485.1-2008 振動(dòng)與沖擊傳感器校準(zhǔn)方法第1部分: 基本概念
GB/T 20485.12-2008 振動(dòng)與沖擊傳感器校準(zhǔn)方法第12部分:互易法振動(dòng)絕對(duì)校準(zhǔn)
GB/T 20485.22-2008 振動(dòng)與沖擊傳感器校準(zhǔn)方法第22部分:沖擊比較法校準(zhǔn)
GB/T 7551-2008 稱重傳感器
GB 4793.2-2008 測(cè)量、控制和實(shí)驗(yàn)室用電氣設(shè)備的安全要求第2部分:電工測(cè)量和試驗(yàn)用手持和手操電流傳感器的特殊要求
GB/T 13823.20-2008 振動(dòng)與沖擊傳感器校準(zhǔn)方法加速度計(jì)諧振測(cè)試通用方法
GB/T 13823.19-2008 振動(dòng)與沖擊傳感器的校準(zhǔn)方法地球重力法校準(zhǔn)
GB/T 25110.1-2010 工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)與集成工業(yè)應(yīng)用中的分布式安裝第1部分:傳感器和執(zhí)行器
GB/T 20485.15-2010 振動(dòng)與沖擊傳感器校準(zhǔn)方法第15部分:激光干涉法角振動(dòng)絕對(duì)校準(zhǔn)
GB/T 26807-2011 硅壓阻式動(dòng)態(tài)壓力傳感器
GB/T 20485.31-2011 振動(dòng)與沖擊傳感器的校準(zhǔn)方法第31部分:橫向振動(dòng)靈敏度測(cè)試
GB/T 13823.4-1992 振動(dòng)與沖擊傳感器的校準(zhǔn)方法磁靈敏度測(cè)試
GB/T 13823.5-1992 振動(dòng)與沖擊傳感器的校準(zhǔn)方法安裝力矩靈敏度測(cè)試
GB/T 13823.6-1992 振動(dòng)與沖擊傳感器的校準(zhǔn)方法基座應(yīng)變靈敏度測(cè)試
GB/T 13823.8-1994 振動(dòng)與沖擊傳感器的校準(zhǔn)方法橫向振動(dòng)靈敏度測(cè)試
GB/T 13823.9-1994 振動(dòng)與沖擊傳感器的校準(zhǔn)方法橫向沖擊靈敏度測(cè)試
GB/T 13823.12-1995 振動(dòng)與沖擊傳感器的校準(zhǔn)方法安裝在鋼塊上的無(wú)阻尼加速度計(jì)共振頻率測(cè)試
GB/T 13823.14-1995 振動(dòng)與沖擊傳感器的校準(zhǔn)方法離心機(jī)法一次校準(zhǔn)
GB/T 13823.15-1995 振動(dòng)與沖擊傳感器的校準(zhǔn)方法瞬變溫度靈敏度測(cè)試法
GB/T 13823.16-1995 振動(dòng)與沖擊傳感器的校準(zhǔn)方法溫度響應(yīng)比較測(cè)試法
GB/T 13866-1992 振動(dòng)與沖擊測(cè)量描述慣性式傳感器特性的規(guī)定
手機(jī)中常用傳感器
一、光線傳感器:
原理:光敏三極管,接受外界光線時(shí),會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)弱不等的電流,從而感知環(huán)境光亮度。
用途:通常用于調(diào)節(jié)屏幕自動(dòng)背光的亮度,白天提高屏幕亮度,夜晚降低屏幕亮度,使得屏幕看得更清楚,并且不刺眼。也可用于拍照時(shí)自動(dòng)白平衡。還可以配合下面的距離傳感器檢測(cè)手機(jī)是否在口袋里防止誤觸。
二、距離傳感器:
原理:紅外LED燈發(fā)射紅外線,被近距離物體反射后,紅外探測(cè)器通過(guò)接收到紅外線的強(qiáng)度,測(cè)定距離,一般有效距離在10 cm內(nèi)。距離傳感器同時(shí)擁有發(fā)射和接受裝置,一般體積較大。
用途:檢測(cè)手機(jī)是否貼在耳朵上正在打電話,以便自動(dòng)熄滅屏幕達(dá)到省電的目的。也可用于皮套、口袋模式下自動(dòng)實(shí)現(xiàn)解鎖與鎖屏動(dòng)作。
題外話:光線傳感器與距離傳感器的位置
光線傳感器和距離傳感器一般都是放在一起的,位于手機(jī)正面聽(tīng)筒周圍,這樣就存在一個(gè)問(wèn)題,手機(jī)的額頭上開(kāi)了太多洞或黑色長(zhǎng)條不太好看,所以蘋(píng)果一直在想方設(shè)法減少開(kāi)孔、或者隱藏開(kāi)孔。黑色面板的手機(jī)可以輕易隱藏這兩個(gè)傳感器,但白色面板就有點(diǎn)難度了:
蘋(píng)果從iPhone5開(kāi)始,將光線傳感器做成了白色,很好的隱藏了起來(lái),但很多國(guó)產(chǎn)手機(jī)廠商暫時(shí)無(wú)法做到,他們只能選用更小尺寸的傳感器,將光線+距離傳感器放在一起做成更小的長(zhǎng)條形,或者和攝像頭一樣大的大圓形,這樣相對(duì)好看一些。錘子的傳感器也是長(zhǎng)條形,但直接放在了聽(tīng)筒里面,也算是隱藏了起來(lái)。
三、重力傳感器:
原理:利用壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn),傳感器內(nèi)部一塊重物和壓電片整合在一起,通過(guò)正交兩個(gè)方向產(chǎn)生的電壓大小,來(lái)計(jì)算出水平方向。
用途:手機(jī)橫豎屏智能切換、拍照照片朝向、重力感應(yīng)類游戲(如滾鋼珠)。
四、加速度傳感器:
原理:與重力傳感器相同,也是壓電效應(yīng),通過(guò)三個(gè)維度確定加速度方向,但功耗更小,但精度低。
用途:計(jì)步、手機(jī)擺放位置朝向角度。
五、磁場(chǎng)傳感器:
原理:各向異性磁致電阻材料,感受到微弱的磁場(chǎng)變化時(shí)會(huì)導(dǎo)致自身電阻產(chǎn)生變化,所以手機(jī)要旋轉(zhuǎn)或晃動(dòng)幾下才能準(zhǔn)確指示方向。
用途:指南針、地圖導(dǎo)航方向、金屬探測(cè)器APP。
六、陀螺儀:
原理:角動(dòng)量守恒,一個(gè)正在高速旋轉(zhuǎn)的物體(陀螺),它的旋轉(zhuǎn)軸沒(méi)有受到外力影響時(shí),旋轉(zhuǎn)軸的指向是不會(huì)有任何改變的。陀螺儀就是以這個(gè)原理作為依據(jù),用它來(lái)保持一定的方向。三軸陀螺儀可以替代三個(gè)單軸陀螺儀,可同時(shí)測(cè)定6個(gè)方向的位置、移動(dòng)軌跡及加速度。
用途:體感、搖一搖(晃動(dòng)手機(jī)實(shí)現(xiàn)一些功能)、平移/轉(zhuǎn)動(dòng)/移動(dòng)手機(jī)可在游戲中控制視角、VR虛擬現(xiàn)實(shí)、在GPS沒(méi)有信號(hào)時(shí)(如隧道中)根據(jù)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)慣性導(dǎo)航。
七、GPS:
原理:地球特定軌道上運(yùn)行著24顆GPS衛(wèi)星,每一顆衛(wèi)星都在時(shí)刻不停地向全世界廣播自己的當(dāng)前的位置坐標(biāo)及時(shí)間戳信息。手機(jī)GPS模塊通過(guò)天線接收到這些信息。GPS模塊中的芯片根據(jù)高速運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù),根據(jù)衛(wèi)星發(fā)射坐標(biāo)的時(shí)間戳與接收時(shí)的時(shí)間差計(jì)算出衛(wèi)星與手機(jī)的距離,采用空間距離后方交會(huì)的方法,確定待測(cè)點(diǎn)的位置坐標(biāo)。
用途:地圖、導(dǎo)航、測(cè)速、測(cè)距。
八、指紋傳感器:
目前的主流是電容式指紋識(shí)別,但從今年開(kāi)始識(shí)別速度更快識(shí)別率更高的超聲波指紋識(shí)別會(huì)逐漸普及。
電容指紋傳感器原理:手指構(gòu)成電容的一極,另一極是硅晶片陣列,通過(guò)人體帶有的微電場(chǎng)與電容傳感器間形成微電流,指紋的波峰波谷與感應(yīng)器之間的距離形成電容高低差,從而描繪出指紋圖像。
超聲波指紋傳感器原理:超聲波多用于測(cè)量距離,比如海底地形測(cè)繪用的聲納系統(tǒng)。超聲波指紋識(shí)別的原理也相同,就是直接掃描并測(cè)繪指紋紋理,甚至連毛孔都能測(cè) 繪出來(lái)。因此超聲波獲得的指紋是3D立體的,而電容指紋是2D平面的。超聲波不僅識(shí)別速度更快、而且不受汗水油污的干擾、指紋細(xì)節(jié)更豐富難以破解。
用途:加密、解鎖、支付……
九、霍爾感應(yīng)器:
原理:霍爾磁電效應(yīng),當(dāng)電流通過(guò)一個(gè)位于磁場(chǎng)中的導(dǎo)體的時(shí)候,磁場(chǎng)會(huì)對(duì)導(dǎo)體中的電子產(chǎn)生一個(gè)垂直于電子運(yùn)動(dòng)方向上的的作用力,從而在導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生電勢(shì)差。
用途:翻蓋自動(dòng)解鎖、合蓋自動(dòng)鎖屏
十、氣壓傳感器:
原理:分為變?nèi)菔交蜃冏枋綒鈮簜鞲衅鳎瑢⒈∧づc變阻器或電容連接起來(lái),氣壓變化導(dǎo)致電阻或電容的數(shù)值發(fā)生變化,從而獲得氣壓數(shù)據(jù)。
用途:GPS計(jì)算海拔會(huì)有十米左右的誤差,氣壓傳感器主要用于修正海拔誤差(將至1米左右),當(dāng)然也能用來(lái)輔助GPS定位立交橋或樓層位置。
十一、心率傳感器:
原理:用高亮度LED光源照射手指,當(dāng)心臟將新鮮的血液壓入毛細(xì)血管時(shí),亮度(紅色的深度)呈現(xiàn)如波浪般的周期性變化,通過(guò)攝像頭快速捕捉這一有規(guī)律變化的間隔,再通過(guò)手機(jī)內(nèi)應(yīng)用換算,從而判斷出心臟的收縮頻率。
用途:運(yùn)動(dòng)、健康。
十二、血氧傳感器:
原理:血液中血紅蛋白和氧合血紅蛋白對(duì)紅外光和紅光的吸收比率不同,用紅外光和紅光兩個(gè)LED同時(shí)照射手指,測(cè)量反射光的吸收光譜,就可以測(cè)量血氧含量。
用途:運(yùn)動(dòng)、健康。
十三、紫外線傳感器:
原理:利用某些半導(dǎo)體、金屬或金屬化合物的光電發(fā)射效應(yīng),在紫外線照射下會(huì)釋放出大量電子,檢測(cè)這種放電效應(yīng)可計(jì)算出紫外線強(qiáng)度。
用途:運(yùn)動(dòng)、健康。

來(lái)源:AnyTesting