傳感器與變送器的組成

在科學(xué)實(shí)驗和工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，為了對各種變量進(jìn)行檢測或控制，首先要把這些變量轉換成容易比較且便于傳送的信息，這就要用到敏感元件、傳感器、變送器和轉換器。

1.敏感元件

顧名思義,敏感元件是能夠靈敏地感受被測變量并作出響應的元件。例如鉑電阻能感受溫度的升降而改變其阻值，阻值的變化就是對溫度升降的響應，所以鉑電阻就是一種溫度敏感元件.又如彈性膜盒能感受壓力的高低而引起形變，形變程度就是對壓力高低的響應，因此，彈性膜盒是一種壓力敏感元件。

為了獲得被測變量的精確數值，不僅要求敏感元件對所測變量的響應足夠靈敏，還希望它不受或少受環(huán)境因素的影響。也就是說(shuō)，敏感元件的輸出響應最好單值地取決于輸入被測變量。例如鉑電阻的阻值除受溫度影響外，也受應力的影響，這就要求用適當的工藝消除應力。彈性膜盒的形變除取決于壓力外.也和環(huán)境溫度有關(guān)，必要時(shí)應采取溫度補償措施。

敏感元件的輸出響應與輸入變量之間如果是線(xiàn)性的正比或反比關(guān)系.當然最便于應用。即使是非紗性關(guān)系，只要這種關(guān)系不隨時(shí)間而變化，也可以滿(mǎn)足使用的基本要求。

2.傳感器

從字面上不難看出，傳感器不但應該對被測變量敏感，而且具有把它對被測變量的響應傳送出去的功能。也就是說(shuō)，傳感器不只是一般的敏感元件，它的輸出響應還必須是易于傳送的物理量。例如上述彈性膜盒的輸出響應是形變，是微小的幾何量(位移).不便于向遠方傳送。如果把膜盒中心的位移轉變?yōu)殡娙輼O板的間隙變化。就成為輸出響應是電容量的壓力傳感器。倘若再通過(guò)適當的電路使電容量的大小變?yōu)檎袷庮l率的高低，就演變成輸出響應是頻率值的壓力傳感器。電容量和頻率值都可以用導線(xiàn)傳送到別處測量，尤其是頻率更適合遠距傳送。

某些敏感元件的輸出響應本來(lái)就能夠傳送到別處側量，例如鉑電阻的阻值、應變電阻的阻值、熱電偶的電動(dòng)勢等，把這類(lèi)敏感元件稱(chēng)做傳感器也未嘗不可。

由于電信號最便于遠傳，所以絕大多數傳感器的輸出是電量的形式.如電壓、電流、電阻、電感、電容、頻率等.也有利用壓縮空氣的壓力大小傳送信息的，這種方法在抗電磁干擾和防爆安全方面比電傳送要優(yōu)越，但氣源和管路上的投資較大，而且傳送速度較低。近來(lái)利用光導纖維傳送信息的傳感器正在發(fā)展，其抗干擾、防爆、快速性都有突出優(yōu)點(diǎn)?？傊?，傳感器的輸出物理量不拘一格，其數值范圍也沒(méi)有限制，只要便于傳送，而且其它儀表易于接收所傳送的信息，都可以滿(mǎn)足科研或生產(chǎn)的應用。

3.變送器

變送器是從傳感器發(fā)展而來(lái)的，凡能輸出標準信號的傳感器就稱(chēng)為變送器。標準信號是物理量的形式和數值范圍都符合國際標準的信號。例如直流電流4-2OmA、空氣壓力20-100kPa都是當前通用的標準信號。我國還有不少變送器以直流電流0-lOmA為輸出信號.無(wú)論被測變量是哪種物理或化學(xué)參數，也不論測量范圍如何，經(jīng)過(guò)變送器之后的信息都必須包含在標準信號之中。

有了統一的信號形式和數值范圍，就便子把各種變送器和其它儀表組成檢測系統或調節系統.無(wú)論什么儀表或裝置，只要有同樣標準的輸入電路或接口，就可以從各種變送器獲得被測變量的信息。這樣，兼容性和互換性大為提高，儀表的配套也極為方便。

4.轉換器

輸出為非標準信號的傳感器，必須和特定的儀表或裝置配套，才能實(shí)現檢測或調節功能。為了加強通用性和靈活性，某些傳感器的輸出可以靠轉換器把非標準信號轉換成標準信號，使之與帶有標準信號的輸入電路或接口的儀表配套.例如頻率轉換器就能把交流頻率或脈沖頗率轉換成直流電流4-2OmA或0-10mA。

不同的標準信號也可以借助于轉換器互相轉換.例如利用氣/電轉換器，能把20-lOOkP。的空氣壓力轉換成。0-1OmA的直流電流。反之，電/氣轉換器則可反方向轉換.直流電流標準信號中的4-2OmA與。0-1OmA也可以利用轉換器相互轉換。