Войти
Различные типы датчиков света в В самом широком смысле, датчик - это устройство, модуль, машина или подсистема, целью которых является обнаружение событий или изменений в своей среде и отправка информации в другую электронику, часто в компьютерный процессор. Датчик всегда используется с другой электроникой.
Датчики используются в повседневных предметах, таких как сенсорные кнопки лифта (тактильный датчик ) и лампы, которые тускнеют или становятся ярче от прикосновения к основанию, помимо бесчисленных приложений, о которых большинство людей даже не подозревает.. Благодаря достижениям в области микромашинного оборудования и простых в использовании платформ микроконтроллеров, использование датчиков расширилось за пределы традиционных областей измерения температуры, давления или расхода, например, в MARG датчики. Более того, аналоговые датчики, такие как потенциометры и резисторы, чувствительные к усилию, по-прежнему широко используются. Приложения включают производство и оборудование, самолеты и аэрокосмическую промышленность, автомобили, медицину, робототехнику и многие другие аспекты нашей повседневной жизни. Существует широкий спектр других датчиков, измеряющих химические и физические свойства материалов. Несколько примеров включают оптические датчики для измерения показателя преломления, вибрационные датчики для измерения вязкости жидкости и электрохимический датчик для мониторинга pH жидкости.
Чувствительность датчика показывает, насколько изменяется выходной сигнал датчика при изменении измеряемой входной величины. Например, если ртуть в термометре перемещается на 1 см при изменении температуры на 1 ° C, чувствительность составляет 1 см / ° C (в основном это наклон dy / dx, предполагающий линейную характеристику). Некоторые датчики также могут влиять на то, что они измеряют; например, термометр комнатной температуры, вставленный в горячую чашку с жидкостью, охлаждает жидкость, а жидкость нагревает термометр. Датчики обычно проектируются таким образом, чтобы оказывать небольшое влияние на то, что измеряется; уменьшение размеров датчика часто улучшает это и может дать другие преимущества.
Технологический прогресс позволяет производить все больше и больше датчиков микроскопического масштаба в виде микросенсоров с использованием технологии MEMS. В большинстве случаев микросенсор обеспечивает значительно более быстрое время измерения и более высокую чувствительность по сравнению с макроскопическими подходами. В связи с растущим спросом на быструю, доступную и надежную информацию в современном мире одноразовые датчики - недорогие и простые в использовании устройства для краткосрочного мониторинга или однократных измерений - в последнее время приобретают все большее значение. Используя этот класс датчиков, критически важная аналитическая информация может быть получена кем угодно, в любом месте и в любое время, без необходимости повторной калибровки и беспокойства о загрязнении.
Инфракрасный датчик Хороший датчик подчиняется следующим правилам:
Большинство датчиков имеют линейную передаточную функцию. Затем чувствительность определяется как отношение между выходным сигналом и измеряемыми характеристиками. Например, если датчик измеряет температуру и имеет выход по напряжению, чувствительность является постоянной и указывается в единицах [В / К]. Чувствительность - это наклон передаточной функции. Преобразование электрического выхода датчика (например, V) в единицы измерения (например, K) требует деления электрического выхода на наклон (или умножения на обратную величину). Кроме того, часто добавляется или вычитается смещение. Например, к выходу нужно добавить -40, если выход 0 В соответствует входу -40 C.
Чтобы аналоговый сигнал датчика обрабатывался или использовался в цифровом оборудовании, его необходимо преобразовать в цифровой сигнал с помощью аналого-цифрового преобразователя.
Поскольку датчики не могут воспроизвести идеальную передаточную функцию , могут возникать несколько типов отклонений, которые ограничивают точность датчика :
Все эти отклонения можно классифицировать как систематические ошибки или случайные ошибки. Систематические ошибки иногда можно компенсировать с помощью какой-то стратегии калибровки. Шум - это случайная ошибка, которая может быть уменьшена с помощью обработки сигнала, такой как фильтрация, обычно за счет динамического поведения датчика.
Разрешающая способность датчика - это наименьшее изменение, которое он может обнаружить в измеряемой величине. Разрешение датчика с цифровым выходом обычно равно разрешению цифрового выхода. Разрешение связано с точностью , с которой производится измерение, но это не одно и то же. Точность датчика может быть значительно хуже, чем его разрешение.
Химический датчик - это автономное аналитическое устройство, которое может предоставлять информацию о химическом составе окружающей среды, то есть жидкой или газовой фазой. Информация предоставляется в форме измеримого физического сигнала, который коррелирует с концентрацией определенного химического вещества (обозначаемого как аналит ). В функционирование химического сенсора входят два основных этапа, а именно распознавание и преобразование. На этапе распознавания молекулы анализируемого вещества избирательно взаимодействуют с рецепторными молекулами или сайтами, включенными в структуру распознающего элемента сенсора. Следовательно, характерный физический параметр изменяется, и об этом изменении сообщает встроенный преобразователь, который генерирует выходной сигнал. Химический сенсор, основанный на распознающем материале биологической природы, представляет собой биосенсор . Однако, поскольку синтетические биомиметические материалы собираются до некоторой степени заменить биоматериалы распознавания, четкое различие между биосенсором и стандартным химическим датчиком излишне. Типичными биомиметическими материалами, используемыми при разработке сенсоров, являются молекулярно импринтированные полимеры и аптамеры.
В биомедицине и биотехнологии сенсоры которые обнаруживают аналиты благодаря биологическому компоненту, такому как клетки, белок, нуклеиновая кислота или биомиметические полимеры, называются биосенсорами. В то время как небиологический сенсор, даже органический (химия углерода), для биологических аналитов называется сенсором или наносенсором. Эта терминология применима как для in-vitro, так и для приложений in vivo. Инкапсуляция биологического компонента в биосенсорах представляет несколько другую проблему, чем обычные датчики; это можно сделать либо с помощью полупроницаемого барьера, такого как диализная мембрана или гидрогель, либо с помощью трехмерной полимерной матрицы, которая либо физически ограничивает зондирование макромолекулы или химически ограничивает макромолекулу, связывая ее с каркасом.
Технология металл-оксид-полупроводник (MOS) берет свое начало от MOSFET (полевого МОП-транзистора или МОП-транзистора), изобретенного Мохамедом. М. Аталла и Давон Кан в 1959 году и продемонстрировали в 1960 году. Датчики MOSFET (МОП-датчики) были позже разработаны, и с тех пор они широко используются для измерения физических, химические, биологические и параметры окружающей среды.
Разработан ряд сенсоров MOSFET для измерения физические, химические, биологические и параметры окружающей среды. Самые первые датчики MOSFET включают полевой транзистор с открытым затвором (OGFET), представленный Йоханнесеном в 1970 году, ионно-чувствительный полевой транзистор (ISFET), изобретенный Питом Бергвельдом в 1970 г., адсорбционный полевой транзистор (ADFET) запатентован компанией PF. Cox в 1974 г. и водород -чувствительный МОП-транзистор, продемонстрированный I. Lundstrom, M.S. Шивараман, С.С. Свенсон и Л. Лундквист в 1975 году. ISFET - это особый тип полевого МОП-транзистора с затвором на определенном расстоянии, и где металлический затвор заменен на ион - чувствительная мембрана, раствор электролита и электрод сравнения. ISFET широко используется в биомедицинских приложениях, таких как обнаружение гибридизации ДНК, обнаружение биомаркеров из крови, антител. обнаружение, измерение глюкозы, определение pH и генетическая технология.
К середине 1980-х годов было разработано множество других датчиков MOSFET, включая датчик газа FET (GASFET), доступ к поверхности FET (SAFET), транзистор потока заряда (CFT), датчик давления FET (PRESSFET), химический полевой транзистор ( ChemFET), эталонный ISFET (REFET), биосенсорный FET (BioFET), ферментно-модифицированный FET (ENFET) и иммунологически модифицированный FET (IMFET). К началу 2000-х годов такие типы BioFET, как полевой транзистор ДНК (DNAFET), генно-модифицированный FET (GenFET) и клеточный потенциал BioFET ( CPFET).
MOS-технология является основой современных датчиков изображения, включая устройство с зарядовой связью (CCD) и CMOS датчик с активными пикселями (датчик CMOS), используемый в цифровых фотоаппаратах и цифровых камерах. Уиллард Бойл и Джордж Э. Смит разработал ПЗС-матрицу в 1969 году. Изучая процесс МОП, они поняли, что электрический заряд является аналогом магнитного пузыря и что он может храниться на крошечном МОП-конденсаторе.. Поскольку было довольно просто изготовить серию МОП-конденсаторов в ряд, они подключали к ним подходящее напряжение, чтобы заряд мог переходить от одного к другому. ПЗС - это полупроводниковая схема, которая позже использовалась в первых цифровых видеокамерах для телевещания.
. MOS датчик с активными пикселями (APS) был разработан Цутому. Накамура на Olympus в 1985 году. КМОП-датчик с активными пикселями был позже разработан Эриком Фоссумом и его командой в начале 1990-х.
МОП-датчики изображения широко используются в технологии оптической мыши. В первой оптической мыши, изобретенной Ричардом Ф. Лайоном в Xerox в 1980 году, использовался сенсорный чип 5 мкм NMOS. С момента появления первой коммерческой оптической мыши IntelliMouse, представленной в 1999 году, в большинстве оптических мышей используются датчики CMOS.
датчик Lidar на iPad Pro Датчики мониторинга MOS используются для мониторинга дома, офиса и сельского хозяйства мониторинга, мониторинга трафика (включая скорость автомобиля, пробки и дорожно-транспортные происшествия ), мониторинг погоды (например, дождь, ветер, молнии и штормы ), защита мониторинг и мониторинг температуры, влажности, загрязнения воздуха, огонь, здоровье, охрана и освещение. Датчики детектора газа MOS используются для обнаружения оксида углерода, диоксида серы, сероводорода, аммиака и прочие газовые вещества. Другие МОП-датчики включают интеллектуальные датчики и технологию беспроводной сети датчиков (WSN).
 | На Викискладе есть материалы, связанные с Датчики. |
 | Найдите датчик в Викисловаре, бесплатном словаре. |
