3. Основные типы и конструкции современных датчиков

3.1. Классификация датчиков

Системы классификации датчиков могут быть самыми разнообразными: от очень простых до сложных к восприятию. Критерии классификации выбираются обычно в зависимости от цели проведения классификации. Поэтому в данном разделе мы постараемся одновременно кратко и полно дать классификацию датчиков в зависимости от различных критериев с минимумом пояснений.

Первым критерием назовем тип входных величин, в зависимости от которого могут пассивные и активные датчики. Пассивный датчик не нуждается в дополнительном источнике энергии и на его выходе в ответ на внешнее воздействие всегда появляется электрический сигнал. Активный же датчик требует для своей работы внешней энергии (сигнал возбуждения).

По количеству входных величин различаю одномерные и многомерные датчики. Последние в отличие от одномерных воспринимают несколько входных величин. Аналогично предыдущему критерию по количеству измерительных функций датчики также разделяют на однофункциональные и многофункциональные (их можно считать уже измерительными системами). Многофункциональные датчики часто называют интеллектуальными.

По количеству преобразований энергии и вещества датчики делятся на одноступенчатые и многоступенчатые. Одноступенчатыми называют преобразователи, в которых используется один физический эффект. Многоступенчатые датчики сочетают в себе несколько этапов преобразования сигнала возбуждения и сочетают несколько (чаще не более трех) физических эффектов.

По наличию обратной связи различают компенсационные и некомпенсационные датчики. По виду модуляции выходного сигнала датчики бывают пяти типов:

• амплитудно-молудированные;

• частотно-модулированные;

• фазо-модулированные;

• с непрерывным выходным сигналом;

• с импульсным выходным сигналом.

По технологии изготовления наиболее распространенными являются элементные датчики (выполненные из множества отдельных фрагментов). Но в настоящее время с развитием науки и технологий все более широкую популярность и распространение получили интегральные датчики, выполненные по микроэлектронным технологиям. По восприятию пространственных величин датчики разделяются на точечные и пространственные. А по типу взаимодействия с исследуемым объектом существует две группы измерителей: контактные и бесконтактные. По виду измерительных сигналов преобразователи различают аналоговые и цифровые.

По характеру начальной точки отсчета измерений бывают абсолютные и относительные датчики. Абсолютные преобразователи обычно дают более реальную картину выходных значений. Относительные датчики часто включают в себя понятие дифференциальных.

Кроме того по материалам изготовления датчики можно разделить на органические и неорганические. По средствам детектирования все измерители можно структурировать в зависимости от физического принципа или явления, положенного в основу работы конкретного датчика. Также существует классификация в зависимости от механизма преобразования входной величины: физические, химические, биологические и др.

Классификация измерителей по внешним воздействиям аналогична делению датчиков по средствам детектирования. Разделение измерителей в зависимости от области применения настолько обширна, что ее сложно четко описать. Частично классификацию измерителей можно будет проследить в данной работе, которая структурирована определенным образом для наилучшего восприятия и изучения основ проектирования, конструирования, разработки и применения датчиков.