Khái niệm

Cảm biến là thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi các đại lượng vật lý và các đại lượng không có tính chất điện cần đo thành các đại lượng điện có thể đo và xử lý được.

Các đại lượng cần đo (m) thường không có tính chất điện (như nhiệt độ, áp suất ...) tác động lên cảm biến cho ta một đặc trưng (s) mang tính chất điện (như điện tích, điện áp, dòng điện hoặc trở kháng) chứa đựng thông tin cho phép xác định giá trị của đại lượng đo. Đặc trưng (s) là hàm của đại lượng cần đo (m):

s = F(m) (1.1)

Người ta gọi (s) là đại lượng đầu ra hoặc là phản ứng của cảm biến, (m) là đại lượng đầu vào hay kích thích (có nguồn gốc là đại lượng cần đo). Thông qua đo đạc (s) cho phép nhận biết giá trị của (m).

Phân loại cảm biến

Tùy theo các đặc trưng phân loại, cảm biến có thể được chia thành nhiều loại khác nhau.

Theo nguyên lý chuyển đổi giữa đáp ứng và kích thích (bảng 1.1).

Bảng 1.1

Hiện tượng	Chuyển đổi giữa đáp ứng-kích thích
Hiện tượng vật lý	Nhiệt điện Quang điện Quang từ Điện từ Quang đàn hồi Từ điện Nhiệt từ
Hoá học	Biến đổi hoá học Biến đổi điện hoá Phân tích phổ
Sinh học	Biến đổi sinh hoá Biến đổi vật lý Hiệu ứng trên cơ thể sống

Theo dạng kích thích (bảng 1.2).

Bảng 1.2

Âm thanh	- Biên pha, phân cực - Phổ - Tốc độ truyền sóng
Điện	- Điện tích, dòng điện - Điện thế, điện áp - Điện trường (biên, pha, phân cực, phổ) - Điện dẫn, hằng số điện môi ...
Từ	- Từ trường (biên, pha, phân cực, phổ) - Từ thông, cường độ từ trường - Độ từ thẩm
Quang	- Biên, pha, phân cực, phổ - Tốc độ truyền - Hệ số phát xạ, khúc xạ - Hệ số hấp thụ, hệ số bức xạ
Cơ	- Vị trí - Lực, áp suất - Gia tốc, vận tốc - Ứng suất, độ cứng - Mô men - Khối lượng, tỉ trọng - Vận tốc chất lưu, độ nhớt
Nhiệt	- Nhiệt độ - Thông lượng - Nhiệt dung, tỉ nhiệt
Bức xạ	- Kiểu - Năng lượng - Cường độ ...

Theo tính năng của bộ cảm biến (bảng 1.3)

Bảng 1.3

- Độ nhạy - Độ chính xác - Độ phân giải - Độ chọn lọc - Độ tuyến tính - Công suất tiêu thụ - Dải tần

- Khả năng quá tải - Tốc độ đáp ứng - Độ ổn định - Tuổi thọ - Điều kiện môi trường - Kích thước, trọng lượng- Độ trễ

Phân loại theo phạm vi sử dụng ( bảng 1.4).

Bảng 1.4

- Công nghiệp

- Nghiên cứu khoa học

- Môi trường, khí tượng

- Thông tin, viễn thông

- Nông nghiệp

- Dân dụng

- Giao thông

- Vũ trụ

- Quân sự

- Phân loại theo thông số của mô hình mạch thay thế :

+ Cảm biến tích cực có đầu ra là nguồn áp hoặc nguồn dòng.

+ Cảm biến thụ động được đặc trưng bằng các thông số R, L, C, M .... tuyến tính hoặc phi tuyến.