感测器原理-Mipaper.PDFVIP

12 農業自動化叢書 機電整合 第 二 章 感 測 器 國立中興大學生物產業機電工程學系／謝廣文 副教授 原 理 第一節 機電轉換器 12 第二節 光轉換器 14 第三節 熱轉換器 20 第四節 化學性感測器 24 第五節 音感測器 26 感測器(sensor)為感測某些物理量變化的情 來達到，第一是使線圈內的鐵磁蕊運動，第二 況，並將其轉換為電能的訊息、啟動或操作控 是改變與此一線圈耦合(coupling)的磁通量。 制系統的裝置。而轉換(transducer)則為將某種 磁阻式轉換元件，它是將激源的變化以交流電 形式的能量或物理量轉換成電訊號的裝置。實 壓的變化來顯示，此一交流電壓的變化是因為 際上，感測器與轉換器之間並沒有明確的分 兩或多個線圈之間的磁阻路徑改變而產生。 界。使用轉換器前，應先考慮所測量的對象及 電磁式轉換元件，此類元件是在沒有外加激勵 被轉換者為何種物理量、轉換原理、應使用何 條件之下，改變磁通量來使導體裡感應出電 種感測元件、需測量的範圍及測量的環境條件 壓，利用此一電壓來表示激源的變化。 電壓 等因素。 式轉換元件，其將加入於感測元件上的機械力 基本上，轉換器可分為主動與被動兩種。 轉換成為電荷或電壓的輸出。 電阻式轉換元 主動式轉換器利用能量變化而產生電壓或電流 件，它是將激源的變化以電阻變化表示出來。 例如熱纜線 Termocouple ，因此不需要外加電 電位計式轉換元件，此類元件利用可動接觸 源來產生電壓或電流。被動式則必須有外加的 器位置的變化來改變電壓比，以表示激源的變 激勵電源才能產生電訊號輸出，HOAD590 化。通常就是一可變電阻器，因此電壓比也可 （溫度轉換器）。 以用電阻比來表示。 應變計式轉換元件，利 依不同的轉換原理區分，常用的轉換器 用所謂壓阻效應將外加的機械力量轉換成為電 有： 電容式轉換元件，此類元件是將激源的 阻元件阻值的變化。 光導式轉換元件，此類 變化轉換成為電容量的變化。 電感式轉換元 元件乃利用半導體材料受光線照射而使電阻改 件，其將激源的變化轉換成為線圈的自感量變 變的特性來進行感測及轉換工作。 光伏特轉 化，因任何線圈的電感量變