有源传感器:什么是“有源传感器”和“无源传感器”?

2021/11/05 07:55 · 传感器知识资讯 ·  · 有源传感器:什么是“有源传感器”和“无源传感器”?已关闭评论
摘要:

有源传感器:什么是“有源传感器”和“无源传感器”?将非电能量转化为电能量,只转化能量本身,并不转化能量信号的传感器,称为有源传感器。也称为能量转换性传感器或换能器。无源传感器:不需要使用外来接电源的传感器且可以通过外部获取到无限制的能源的感应传感器。无源传感器也称为能量控制型传感器,主要由能量变换元件构成,它不需要外部电源。例如,基于压阻效应、热电效应、光电动势效应

有源传感器:什么是“有源传感器”和“无源传感器”?  第1张

有源传感器:什么是“有源传感器”和“无源传感器”?

将非电能量转化为电能量,只转化能量本身,并不转化能量信号的传感器,称为有源传感器。也称为能量转换性传感器或换能器。
无源传感器:不需要使用外来接电源的传感器且可以通过外部获取到无限制的能源的感应传感器。
无源传感器也称为能量控制型传感器,主要由能量变换元件构成,它不需要外部电源。例如,基于压阻效应、热电效应、光电动势效应构成的传感器都属于无源传感器。不需要使用外来接电源的传感器且可以通过外部获取到无限制的能源的感应传感器。
扩展资料:
传感器的特点包括:微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化,它不仅促进了传统产业的改造和更新换代,而且还可能建立新型工业,从而成为21世纪新的经济增长点。微型化是建立在微电子机械系统(MEMS)技术基础上的,已成功应用在硅器件上做成硅压力传感器
在基础学科研究中,传感器更具有突出的地位。现代科学技术的发展,进入了许多新领域:例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙,微观上要观察小到fm的粒子世界,纵向上要观察长达数十万年的天体演化,短到 s的瞬间反应。
此外,还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究,如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁场等等。显然,要获取大量人类感官无法直接获取的信息,没有相适应的传感器是不可能的。
许多基础科学研究的障碍,首先就在于对象信息的获取存在困难,而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现,往往会导致该领域内的突破。一些传感器的发展,往往是一些边缘学科开发的先驱。
传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。可以毫不夸张地说,从茫茫的太空,到浩瀚的海洋,以至各种复杂的工程系统,几乎每一个现代化项目,都离不开各种各样的传感器。
参考资料来源:百度百科-有源传感器
参考资料来源:百度百科-无源传感器

  有源传感器:将非电能量转化为电能量,只转化能量本身,并不转化能量信号的传感器,称为有源传感器,也称为能量转换性传感器或换能器.
  常常配合有电压测量电路和放大器,如压电式,热电式,磁电式等.
  与之相对应的是无源传感器.这是按照能量观点来分类的.
  有源器件(Active Device)则是指工作时需要外部能量源(Source Energy)的器件,该器件有个输出,并且是输入信号的一个函数。

  无源传感器:不需要使用外来接电源的传感器且可以通过外部获取到无限制的能源的感应传感器。

有缘传感器的话,它属于有源头的传感器。

楼上已经说的很明白了,简单的说就是一个有电源接入,一个不需要电源接入,哈哈,明白了吧!!

楼上的误人子弟啊
有源传感器又称能量转换传感器(被测量传换为电荷),它自己能产生电荷所以称有源,例如利用压阻效应、热电效应制成的传感器
无源传感器又称能量控制传感器(控制外接电源电荷)自己不能产生电荷,要外接,例如电容电感传感器!
有源传感器:什么是“有源传感器”和“无源传感器”?  第2张

有源传感器:传感器有源和无源信号到底有什么区别?

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第一部分
从事自动化控制工作的仪表人如果不清楚无源信号、有源信号、无源接点(干接点)、有源接点(湿接点),必然为之困惑。本文是介绍无源信号、有源信号、无源接点、有源接点的干货文章,希望对大家有所帮助。
(一)无源信号和有源信号(模拟量)
(1)无源信号和有源信号定义
对于电流信号而言,若设备有独立的工作电源线,那它提供的信号输出(比如4-20mA)为有源信号;若设备本身无独立工作电源,它提供的信号为无源信号。三线制仪表、四线制仪表的输出信号为有源信号,二线制仪表输出为无源信号。
(2)如何采集无源信号和有源信号
①对于有源信号的采集很简单,首先要接通信号源设备的电源(通常有三线制和四线制两种)让设备正常工作,其次将采集设备输入接口的正端和负端分别与信号源设备的正端和负端对应连接行。
②对于无源信号的采集,首先需要一个直流24V电源(因为提供无源信号的二线制仪表无独立的工作电源,当它需要输出4-20mA信号时,它的工作电压需要外部设备来提供。这个DC24V电源可以是独立电源,也可以是无源信号采集设备配电功能提供);其次二线制仪表、DC24V电源和无源信号采集设备三者之间的应形成正确回路:DC24V电源正极接二线制仪表4-20mA输出的正极,二线制仪表4-20mA输出的负极接入采集设备4-20mA信号输入端正极,采集设备4-20mA信号输入端负极接DC24V电源负极,这样就形成完整的回路。
(二)有源接点和无源接点(开关量)
(1)无源接点的定义
无源接点俗称干接点或无源开关,干接点是一种电气开关,具有闭合和断开的两种状态;2个接点之间没有极性,可以互换。
(2)常见的无源接点信号
①各种开关如:限位开关、行程开关、脚踏开关、旋转开关、温度开关、液位开关等;
②各种按键;
③各种传感器的输出,如:环境动力监控中的传感器:水浸传感器、火灾报警传感器、玻璃破碎、振动、烟雾和凝结传感器;继电器、干簧管的输出。
(3)有源接点的定义
有源接点俗称湿接点或有源开关,具有有电和无电的两种状态;2个接点之间有极性,不能反接。
(4)最常见的有源接点信号
①把以上的干接点信号,接上电源,再跟电源的另外一极作为输出,就是有源节点信号。工业控制上常用的湿接的电压范围是DC0-30V,标准的是DC24V;电气设备二次回路中通常的湿接的电压范围是AC110-380V,常用AC220V或AC380V湿接点。
②把TTL电平输出作为湿接点,也未尝不可;一般情况下,TTL电平需要带缓冲输出的,例如:7407、245、244等,与VCC等构成回路;244、245也可以跟gnd构成回路;才能驱动远方的光耦。
③NPN三极管的集电极输出和VCC。
④达林顿管的集电极输出和VCC。
⑤红外反射传感器和对射传感器的输出。
(5)无源接点的优点
在工业控制领域应用中,因无源接点(干接点)无极性限制,其数量远多于有源接点,无源接点有如下优点:
①随便接入,降低工程成本和工程人员要求,提高工程速度。
②处理干接点开关量数量多。
③连接干接点的导线即使长期短路既不会损坏本地的控制设备,也不会损坏远方的设备。
④接入容易,接口容易统一。
第二部分
1.无源节点的定义:无源开关;具有闭合和断开的2种状态;2个节点之间没有极性,可以互换;常见的无源节点信号有:(1)各种开关如:限位开关、行程开关、脚踏开关、旋转开关、温度开关、液位开关等;(2)各种按键;(3)各种传感器的输出,如:环境动力监控中的传感器:水浸传感器、火灾报警传感器、玻璃破碎、振动、烟雾和凝结传感器;(4)继电器、干簧管的输出;
2.有源节点的定义是:有源开关;具有有电和无电的2种状态;2个接点之间有极性,不能反接;最常见的有源节点信号是:(1)把以上的干节点信号,接上电源,再跟电源的另外一极,作为输出,就是有源节点信号;工业控制上,常用的湿节点的电压范围是DC0~30V,比较标准的是DC24V;AC110~220V的输出也可以是有源节点,尽管这样做比较少。

现在现场仪表和二次仪表相连如采用二线制信号,一般是4-20mA,此信号分为有源和无源二种,有源:4-20mA中已有现场仪表提供带有电压的信号
无源:需二次仪表提供配电(DC24V)和现场仪表串联,构成二线制4-20mA的回路,才能正常工作,如二次仪表不带配电是不能产生回路,也就没有电流回路信号了。
二线制仪表回路最大电流在小于25mA之内,电压又是固定的DC24V,那么功率也就在此范围之内,如现场仪表功耗大于此,那二线制就不能提供此能量,所以只有采用电源单独供电,信号单独输出的方式,也就是四线制信号方式。
有源和无源是相对于变送器来说的,变送器提供24V的为有源(四线制),变送器不提供24V的为无源(两线制)。

有源是指各类变送器或者信号源等设备已经一组供电回路给它供电。直接输出一组4~20mA正负两线的信号回路,给采集设备直接测量。
无源是指各类变送器或者信号源等设备没有供电回路给它供电。必须要有采集设备供给它工作电源,才可以输出一组4~20mA正负两线的信号回路,给采集设备直接测量。
有源传感器:什么是“有源传感器”和“无源传感器”?  第3张

有源传感器:换能器

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换能器
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有源传感器一般指换能器
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换能器,是指电能和声能相互转换的器件。在回声测深仪、多普勒计程仪和声相关计程仪中使用。将电能转换成声能的称为发射换能器;将声能转换成电能的是接收换能器。发射和接收换能器通常是分开使用的,但也可以共用一个。换能器的主要性能指标有:工作频率、频带宽度、电声频度、谐振频率时的阻抗、指向性(发射波束宽度)和灵敏度等。按物理特性和使用材料的不同,换能器可分为两类:磁致伸缩换能器和电致伸缩换能器。前者应用铁磁材料的磁致伸缩效应,常由镍或镍铁合金制成;后者应用电致伸缩效应和压电效应,常由钛酸钡陶瓷和铣钛酸铅陶瓷等介质电材料制成。换能器安装于船底,其指向性可用波束宽度或半扩散角来表征。
[1]
中文名
换能器
外文名
energy converter
别 名
有源传感器
运用领域
超声波设备的核心器件
类 别
磁致伸缩和压电晶体两大类
性能参数
共振频率、频带宽度等
目录
1
概述
2
分类
?
元件形状
?
振动模式
?
振动方向
?
压电转换方式
?
传播介质
3
性能参数
4
应用
?
磁致伸缩
?
压电晶体
换能器概述
编辑
语音
换能器主要有磁致伸缩和压电晶体两大类。
换能器分类
编辑
语音
换能器元件形状
按组成换能器的压电元件形状分为薄板形, 圆片形, 圆环形, 圆 管形, 圆棒形, 薄壳球形, 压电薄膜等;
换能器振动模式
按振动模式分为伸缩振动, 弯曲振动, 扭转振动等;
换能器振动方向
按伸缩振动的方向分为厚度, 切向, 纵向, 径向等;
换能器压电转换方式
按压电转换方式分为发射型 ( 电-声转换) , 接收型 ( 声-电转换) , 收发兼用型等。
换能器传播介质
按传播介质分为液介, 固介, 气介等。
换能器性能参数
编辑
语音
换能器是一种能量转换器件,其性能描述和评价需要许多参数。换能器的特性参数包括共振频率、频带宽度、机电耦合系数、电声效率、机械品质因数、阻抗特性、频率特性、指向性、发射及接收灵敏度等等。不同用途的换能器对性能参数的要求不同,例如,对于发射型换能器,要求换能器有大的输出功率和高的能量转换效率;而对于接收型换能器,则要求宽的频带和高的灵敏度及分辨率等。因此,在换能器的具体设计过程中,必须根据具体的应用,对换能器的有关参数进行合理的设计。为了确定换能器的工作状态,必须求出它的机械振动系统的状态方程式和电路系统状态方程式。换能器机械系统的状态方程式(简称为机械振动方程)是换能器处于工作状态时,描写它的机械振动系统的力和振速的关系式,而电路系统的状态方程式(简称电路状态方程式)是描写电路系统的振动特性的。 由于换能器的机械系统和电路系统是互相耦合的,所以机械系统的振动会影响到电路的平衡,而电路的变化也会影响到机械系统的振动,因此我们总是利用这些方程组分析、讨论换能器的工作特性。
换能器应用
编辑
语音
直筒振子
超声波是通过换能器将高频电能转换为机械振动。换能器的特性取决与选材和制作工艺,同样尺寸外形的换能器的性能和使用寿命是千差万别的。常用的大功率超声波换能器,应用于超声波塑料焊接机、超声波金属焊接机、各种手持式超声波工具、连续工作的超声波乳化均质器、雾化器、超声波雕刻机等设备。常用的 15KHz 20KHz 28KHz 35KHz 40KHz 55KHz 70KHz等产品 还可以根据客户特殊要求设计制作非标换能器,以满足各种需求。
倒喇叭振子
换能器磁致伸缩
磁致伸缩有镍片换能器和铁氧体换能器。铁氧体换能器的电声转换效率比较低,使用一、二年后效率下降,甚至几乎丧失电声转换能力。镍片换能器的工艺复杂,价格昂贵,所以很少使用。
换能器压电晶体
最成熟可靠的是以压电效应实现电能与声能相互转换的器件,称为压电换能器。压电效应将电信号转换为机械振动。这种换能器电声转换效率高,原材料价格便宜,制作方便,也不容易老化。常用的材料有石英晶体、钛酸钡和锆钛酸铅。石英晶体的伸缩量太小,3000V电压才产生0.01um以下的变形。钛酸钡的压电效应比石英晶体大20-30倍,但效率和机械强度不如石英晶体。锆钛酸铅具有二者的优点,可用作超声波清洗,探伤和小功率超声波加工的换能器。压电换能器的应用十分广泛, 它按应用的行业分为工业、 农业、 交通运输、生活、医疗及军事等。
[2]
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泰德兰电子网:什么是“有源传感器”和“无源传感器”?
从事自动化控制工作的仪表人如果不清楚无源信号、有源信号、无源接点(干接点)、有源接点(湿接点),必然为之困惑。本文是介绍有源以及无源传感器的干货文章,希望对大家有所帮助。一般将非电能量转化为电能量,只转化能量本身,并不转化能量信号的传感器,称为有源传感器。也称为能量转换性传...
2020-04-300
阅读56
参考资料
1.

马广文.交通大辞典:上海交通大学出版社,2005.01
2.

李东明,崔爽,丛琳皓,王道顺,崔玉国. 超声波轴承用挤压式压电换能器的共振频率[J]. 光学精密工程,2014,22(09):2423-2430.

有源传感器:有源传感器和无源传感器区别在哪里?

简单的说,有源需要电源或者电池。
无源不需要电源,比如学校用的饭卡和身份证等,信息存在卡内的电路里。之后利用读卡器靠近一瞬间电子波的能量,然后反射回去相应的信息。
无源传感器又称为能量控制型传感器。被测非电量仅对传感器中的能量起控制或调节作用。所以必须具有辅助能源(电能)。
无源传感器也称为能量转换型传感器,它不需要外部电源。例如,热电偶。
不需要使用外来接电源的传感器且可以通过外部获取到无限制的能源的感应传感器。
有源传感器,也称换能器,是指电能和声能相互转换的器件。
在回声测深仪、多普勒计程仪和声相关计程仪中使用。将电能转换成声能的称为发射换能器;将声能转换成电能的是接收换能器。发射和接收换能器通常是分开使用的,但也可以共用一个。换能器的主要性能指标有:工作频率、频带宽度、电声频度、谐振频率时的阻抗、指向性(发射波束宽度)和灵敏度等。按物理特性和使用材料的不同,换能器可分为两类:磁致伸缩换能器和电致伸缩换能器。前者应用铁磁材料的磁致伸缩效应,常由镍或镍铁合金制成;后者应用电致伸缩效应和压电效应,常由钛酸钡陶瓷和铣钛酸铅陶瓷等介质电材料制成。换能器安装于船底,其指向性可用波束宽度或半扩散角来表征。

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