传感器是一种能够感知并转换不同类型信号的装置,它常常被用来将非电信号转换成电信号,以便于在电子设备中进行处理。传感器的核心是一种能够感知和获取某种物理量的器件,除此之外,传感器还需要支撑电路、信号处理器、外壳等组成部分。
传感器内部的感应元件是将目标的接触物理量转换为电信号的核心部件。按照适用的物理量类型的不同,可将传感器的感应元件分为压力、力、位移、气体浓度、湿度、温度等类型。这种有源感应元件可以直接将物理量转换成电信号,例如由压电效应产生电压信号的压力传感器。
除了有源感应元件外,还有一类称为无源感应元件的,这种元件不直接产生电信号,而是利用其内部电学、磁学或其他物理机制,在外部加上激励信号后间接反映待测量的物理量。例如热敏电阻器就是将温度转换为电阻变化的无源感应元件。
传感器输出的信号不一定能直接应用到实际设备上,因此需要经过信号处理器进行特殊处理。信号处理器包括放大、滤波、线性化、数字转换等功能。其中放大和滤波的功能是将信号放大并过滤掉背景噪声,以提高信噪比,使传感器更加准确地反映实际物理量,从而更好地服务于工控领域的需要。
支撑电路是用于为传感器内部的各组件提供工作必须的基础电路。包括在传感元件和信号处理器之间建立的电桥电路、电势分压电路或电势切换电路等。正确设计支撑电路可以有效地提升传感器的性能和精度,使得在复杂的工作环境中,传感器始终处于良好的工作状态下。
外壳是为了保护传感器内部的组件,使传感器在恶劣的环境下也能够正常工作。外壳材料通常有金属、塑料、橡胶、玻璃等。根据具体的使用场景的需求,传感器的外壳形状和材料也不尽相同。例如在高温高压等恶劣工作条件下,传感器的外壳需要能够很好地抗压、耐振动。
综上,传感器一般由感应元件、信号处理器、支撑电路和外壳四个部分组成。其内部结构不仅包括各种感应元件、行程开关、磁铁、减速齿轮等组成部分,还有用于支撑各类电子元件的基础电路,只有在整体设计方案的合理配合下,才能发挥其更好的性能。