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科普知识:传感器——控制系统的耳目

百科知识中国仪表网2015年09月16日 15:34人气:21704

  【中国仪表网 百科知识】自动控制系统能够按照人的设计,在人不参与的情况下完成一定的任务。其关键就在于反馈的引入,反馈实际上是把系统的输出或者状态,加到系统的输入端与系统的输入共同作用于系统。系统的输出状态实际上是各种物理量,他们有的是电压,有的是流量、速度等。这些量往往与系统的输入量性质不同,并且取值的范围也不一样。所以不能与输入直接合并使用,需要测量并转化。传感器正是起这个作用,它就像是控制系统的眼睛和皮肤,感知控制系统中的各种变化,配合系统的其他部分共同完成控制任务。
  

  人类为了从外界获得信息,必须借助于感觉器官。但是人的感觉器官并不是万能的,要想获得更为丰富的信息,进一步研究自然现象和制造劳动工具,人的感官显得很是不够了。作为一种代替人的感官的工具,传感器的历史比近代科学的出现还要古老。天平作为测重的工具在古埃及就开始使用了,一直沿用到现在。利用液体膨胀特性的温度测量在十六世纪就已经出现。以电学的基本原理为基础的传感器是在近代电磁学发展的基础上产生的,但是随着真空管和半导体等有源元件的可靠性的提高,这种类型的传感器得到了飞速发展,现在谈到传感器大都指有电信号输出的装置。
  
  传感器可以被用来测量各种物理量。根据测量的物理量不同,传感器可以分成温度传感器、流量传感器、压力传感器等很多种类。但是所有传感器工作原理都是基于各种物理定律,如果出现了新的现象或在特定物质中,在某方面出现了奇异的效应,就可以利用这些现象和效应来研制传感器。经常被用来制作传感器的物理现象和效应有霍尔效应、多普勒效应、压阻效应、应变效应等。

    但是并不是所有研制出来的传感器都能够使用,因为传感器要满足可靠性的要求,为了从传感器的输出信号中得到被测量的原始信息,如果传感器不稳定,那么对同样的输入信号,其输出信号就不一样,则传感器会给出错误的输出信号,使传感器的作用失灵。就像人的鼻子当对环境适应了后,对于气味的感觉就会失去灵敏度一样。
  
  传感器就像自动控制系统的眼睛、鼻子、耳朵一样,对于一个控制系统的性能起着重要作用。可靠、灵敏的传感器是自动控制系统工作的前提。就像双目失明的盲人是不可能很准确地拿到所要拿的东西一样,如果控制系统的传感器部分不能正常工作时,自动控制系统也就没有办法代替人来完成工作了。
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