傳感器與檢測技術簡述

張德慧 魏 銘 王明月

摘要：隨著新時代的到來，科學技術顯得尤為重要，走在科學技術的前沿，就代表走在時代的前沿。在眾多的科學技術當中，傳感器技術便是很重要的一項技術，值得我們去學習和思考。而傳感器在檢測技術中的重要應用更是我們發展的重要力量。本文通過研究對傳感器的研究，簡述各種類型在不同檢測技術中的重要應用。

關鍵詞：傳感器，檢測。

傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。人們為了從外界獲取信息，必須借助于感覺器官。而單靠人們自身的感覺器官，在研究自然現象和規律以及生產活動中它們的功能就遠遠不夠了。為適應這種情況，就需要傳感器。因此可以說，傳感器是人類五官的延長，又稱之為電五官。傳感器早已滲透到諸如工業生產、宇宙開發、海洋探測、環境保護、資源調查、醫學診斷、生物工程、甚至文物保護等等極其之泛的領域。可以毫不夸張地說，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復雜的工程系統，幾乎每一個現代化項目，都離不開各種各樣的傳感器。由此可見，傳感器技術在發展經濟、推動社會進步方面的重要作用，是十分明顯的。世界各國都十分重視這一領域的發展。相信不久的將來，傳感器技術將會出現一個飛躍，達到與其重要地位相稱的新水平。

1、檢測技術

檢測技術是將多種學科，多種技術融為一體并綜合運用的復合技術，廣泛應用于許多重要領域。在時代與科技高速發展的今天，方方面面都需要檢測，甚至細微到我們呼吸的空氣都需要檢測，所以檢測技術必然值得我們花費更多的時間和精力去研究及發展。其中運用傳感器的檢測技術便是重要的一項。

2、傳感器檢測技術的分類

傳感器可以檢測很多我們想知道的量，下面將圍繞傳感器測距離，傳感器測壓力，傳感器測溫度來展開進行介紹。

2.1傳感器檢測距離

距離傳感器是利用測時間來實現測距離的原理，以檢測物體的距離的一種傳感器。目前測量距離的傳感器有超聲波測距傳感器、激光測距傳感器、紅外線測距傳感器、24GHZ雷達傳感器。

超聲波對液體、固體的穿透本領很大，尤其是在陽光不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質或分界面會產生顯著反射形成反射成回波，碰到活動物體能產生多普勒效應。因此超聲波檢測廣泛應用在工業、國防、生物醫學等方面以超聲波作為檢測手段。

激光測距是以激光器作為光源進行測距。根據激光工作的方式分為連續激光器和脈沖激光器。激光測距儀由于激光的單色性好、方向性強等特點，加上電子線路半導體化集成化，與光電測距儀相比，不僅可以日夜作業、而且能提高測距精度，顯著減少重量和功耗，使測量到人造地球衛星、月球等遠目標的距離變成現實。

紅外測距傳感是用紅外線為介質的測量系統，按照功能可分成五類：（1）輻射計，用于輻射和光譜測量；（2）搜索和跟蹤系統，用于搜索和跟蹤紅外目標，確定其空間位置并對它的運動進行跟蹤；（3）熱成像系統，可產生整個目標紅外輻射的分布圖像；（4）紅外測距和通信系統；（5）混合系統，是指以上各類系統中的兩個或者多個的組合。按探測機理可分成為光子探測器和熱探測器。紅外傳感技術已經在現代科技、國防和工農業等領域獲得了廣泛的應用。

24GHZ雷達傳感器。它能通過發射與接收頻率為24.125GHz左右的微波來感應物體的存在，運動速度，靜止距離，物體所處角度等，采用平面微帶天線技術，具有體積小.集成化程度高.感應靈敏等特點。24GHz雷達傳感器是一種可以將微波回波信號轉換為一種電信號的裝換裝置，是雷達測速儀，水位計，汽車ACC輔助巡航系統，自動門感應器等的核心芯片。

2.2傳感器檢測壓力

壓力傳感器是工業實踐、儀器儀表控制中最為常用的一種傳感器，并廣泛應用于各種工業自控環境，涉及水利水電、鐵路交通、生產自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業。測壓力傳感器的種類繁多，如電阻應變片壓力傳感器、半導體應變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、霍爾壓力傳感器、壓電式壓力傳感器等壓力傳感器測壓力。這些傳感器都有自己的使用原理，可以根據本身由于壓力而產生變化的物理量的變化，來換算成壓力的變化，以此為依據來進行壓力的檢測。根據不同的要求，選擇不同的方式進行測量，經過多方測試，總能選擇最合適的壓力測量傳感器，因此可以靈活方便地應用于很多地方。

2.3傳感器檢測溫度

溫度的宏觀概念是冷熱程度的表示，溫度概念的建立和溫度的測量都是以熱平衡現象為基礎。溫度這一參數是不能直接測量的，一般根據物質的某些特性參數與溫度之間的函數關系，通過對這些特性參數的測量而間接獲取。根據測溫度傳感器的使用方式，測溫方法大體分為接觸式和非接觸式兩種。

（1）接觸式測溫法

測溫傳感器敏感元件直接與被測物體接觸，在足夠長的時間內，使溫度傳感器與被測點達到熱平衡，以實現溫度測量。

由于溫度傳感器與被測物體接觸，所以測量比較直觀、可靠，測溫度準確度較高，但它直接影響被測物體溫度場分布。使用該種方法需要使測溫元件與被測物體達到熱平衡，所以測溫時產生較大滯后，并由此帶來測溫誤差。測溫范圍在1600攝氏度以下，通常1000攝氏度以下的溫度容易測量，1200攝氏度以上的溫度不易測量。

（2）非接觸式測溫法

測溫度傳感器不接觸被測物體，利用物體的熱輻射隨溫度變化的原理測定物體溫度，故又稱輻射測溫。

測溫傳感器不與被測物體接觸，也不改變被測物體的溫度分布，熱慣性小，動態測量反應快，適于測量高溫。但受環境影響較大，測量精度低，從理論上講，其測溫上限是無限的，實際上一般只用到3000攝氏度。在高溫領域中，使用較多的有輻射高溫計、光學高溫計和光電高溫計等。近些年來，紅外輻射高溫計、比色溫度計的應用也在逐漸擴大。

每種測溫度傳感器都有其適用范圍以及測量精度，我們應該根據實際情況選擇最合適的傳感器進行溫度的檢測。

總結：傳感器的種類很多，可以檢測的量也很多，隨著工業的迅猛發展，其廣闊的應用前景也越來越顯而易見。傳感器的檢測技術已經成為幾乎各個領域不可缺少的要素，是推動社會發展，生產力提高的重要力量。傳感器的測量技術很重要，同時，它還可以反饋給我們許多想要的信息，為下一步更加精確的測量提供有利條件。未來的競爭，更多的是高科技的競爭，而掌握了先進的傳感器技術，就是站在了時代的制高點，可以為社會的發展貢獻更多的力量。這里沒有將所有的傳感器一一介紹，知識列舉了幾種，要想了解更多有關傳感器的知識需要更深入的學習。每一種傳感器的深入學習要有物理、數學等學科知識的支撐，所以要認真思考，細細研究。

參考文獻：

傳感器技術大全，張宏潤 北京航空航天大學出版社

傳感器技術及應用 樊尚春 北京航空航天大學出版社