Классификация датчиков

Системы классификации датчиков могут быть очень разными: от очень простых до сложных. Критерий классификации всегда выбирается в зависимости от цели проведения классификации.

Все датчики можно разделить на две категории: пассивные и активные. Пассивный датчик не нуждается в дополнительном источнике энергии и в ответ на изменение воздействия на его выходе всегда появляется электрический сигнал. Это означает, что такой датчик преобразует энергию внешнего сигнала в выходной сигнал. Примерами пассивных датчиков являются термопары, фотодиоды и пьезоэлектpичecкиe чувствительные элементы. Большинство пассивных датчиков являются устройствами прямого действия. В отли­чие от пассивного собрата активный датчик для своей работы требует внешней энер­гии, называемой сигналов возбуждения. При формировании выходного сигнала активный датчик тем или иным способом воздействует на сигнал возбуждения. По­скольку такие датчики меняют свои характеристики в ответ на изменение внешних сигналов, их иногда называются параметрическими. Фактически, в активных датчи­ках происходит преобразование изменения их внутренних характеристик в электри­ческие сигналы, т.е. определенные параметры активных датчиков модулируют сигналы возбуждения, и эта модуляция несет в себе информацию об измеряемой вели­чине. Например, термисторы являются температурно-чувствительными резистора­ми. Сами по себе термисторы не производят никаких электрических сигналов, но при прохождении через них электрического тока (сигнала возбуждения), их сопро­тивление может быть определено по изменению тока и/или падению напряжения на них. Значение сопротивления отражает измеряемую температуру, кото­рая может быть найдена по известным зависимостям. Другим примером активных датчиков является резистивный тензодатчик, чье электрическое сопротивление зави­сит от величины его деформации. Для определения сопротивления датчика через него также необходимо пропустить электрический ток от внешнего источника питания.

В зависимости от выбора точки отсчета датчики можно разделить на абсолют­ные и относительные. Абсолютный датчик определяет внешний сигнал в абсолют­ных физических единицах, не зависящих от условий проведения измерений, тогда как выходной сигнал относительного датчика в каждом конкретном случае может трактоваться по-разному. Примером абсолютного датчика является термистор. Его электрическое сопротивление напрямую зависит от абсолютной температуры по шкале Кельвина. Другой же популярный датчик температуры - термопара – является относительным устройством, поскольку напряжение на его выходе является функцией градиента температуры на проволочках термопары. Поэтому определить конкретную температуру по выходному сигналу термопары можно только относи­тельно известной базовой точки отсчета. Другим примером абсолютных и относи­тельных датчиков является датчик давления. Показания абсолютного датчика со­ответствуют значениям давления относительно абсолютного нуля по шкале давле­ний, т.е. относительно полного вакуума. Относительный датчик определяет давле­ние относительно атмосферного давления, которое не является нулевым.

Другой подход к классификации датчиков заключается в рассмотрении их ха­рактеристик. Для того, чтобы отнести датчик к той или иной группе, необходимо знать, какие величины он может измерять, его характеристики, на каком физичес­ком принципе он реализован, какой механизм преобразований он применяет, из какого материала он изготовлен, какая область его применения.