Czujniki – systematyka,

zastosowania

Łukasz Gaweł

Czujnik pomiarowy – element
funkcjonalny, który odwzorowuje w
sposób jednoznaczny i ciągły
sygnał fizyczny jednego rodzaju na
sygnał fizyczny innego rodzaju.

Ze względu na technologię
możemy dokonać podziału:

czujniki mikromechaniczne,
czujniki grubowarstwowe,
czujniki cienkowarstwowe,
bioczujniki,
czujniki światłowodowe.

Ze względu na wielkość
mierzoną czujniki możemy
podzielić na:

czujniki fizyczne (do zmierzenia jest
około 100 parametrów),

czujniki chemiczne (do zmierzenia
jest około 100 tys. parametrów).

Czujniki fizyczne (1)

Statyczne: nie ma wyróżnionego ruchu
(np. pomiar ciśnienia, pomiar
temperatury).
Dynamiczne: mierzą zmiany parametrów
w czasie (np. czujnik przemieszczenia,
obrotu),

Δx/Δt

Rezonansowe (wibracyjne) – są podgrupą
czujników dynamicznych (np. kamerton).

Czujniki fizyczne (2)

Czujniki fizyczne (w szczególności
czujniki mikromechaniczne) możemy
podzielić ze względu na budowę na:
MEMS,
MEOMS,
Optomechaniczne
(optomechanotroniczne).

Czujniki chemiczne

W zależności od zastosowania możemy
podzielić czujniki chemiczne (głównie
czujniki grubo- i cienkowarstwowe) na
dwie podstawowe grupy:
czujniki gazu,
czujniki wilgotności względnej.

Ze względu na rodzaj przetwarzanej
energii czujniki możemy podzielić
na:

1.

Sygnał wejściowy – rodzaje energii
niosącej informację:

Magnetyczna (np. natężenie pola),
Chemiczna (np. stężenie substancji, pH),
Radiacyjna (promieniowanie),
Mechaniczna (np. siła, ciśnienie),
Termiczna (pojemność cieplna, temperatura).

2.

Sygnał wyjściowy - sygnały elektryczne.

Ze względu na rodzaj sygnału
wyjściowego czujniki możemy
podzielić na:

czujniki generacyjne (źródłem energii jest
energia wielkości mierzonej przetworzona
w inną postać),
czujniki parametryczne (pod wpływem
wielkości mierzonej zmieniają się
własności czujnika a wraz z nimi sygnał
wyjściowy pochodzący z pomocniczego
źródła zasilania)

Czujniki generacyjne

Sygnał wyjściowy jest:
ładunkiem,
przepływem ładunku (prądem),
napięciem generowanym przez
wielkość mierzoną.

Czujniki parametryczne

Sygnał wyjściowy jest parametrem
elektrycznym:
pojemność,
rezystancja,
indukcyjność.

Czujniki biomedyczne

Czujniki biomedyczne mogą być
zarówno fizyczne jak i chemiczne:
lab-on-chip,
bio-chip,
analizatory składu,
DNA-chip,
proteomic-chip.

Czujniki światłowodowe (1)

Czujnik światłowodowy to urządzenie

pomiarowe, w którym wielkość
mierzoną moduluje jeden z
parametrów fali świetlnej
propagowanej w światłowodzie lub
w wolnej przestrzeni między
światłowodem nadawczym a
odbiorczym.

Czujniki światłowodowe (2)

Rodzaje wielkości fizycznych
mierzonych z udziałem czujników
światłowodowych:
mechaniczne,
elektryczne,
magnetyczne,
termiczne,
chemiczne,
promieniowanie.

Czujniki światłowodowe (3)

Sposoby wykorzystywane do
modulacji sygnału w czujnikach
klasyfikuje się zazwyczaj jako cztery
oddzielne techniki modulacji dające
zmiany odpowiednio:
intensywności (natężenia),
długości fali,
fazy,
stanu polaryzacji.

Zastosowanie czujników

przemysł motoryzacyjny – czujniki ciśnienia,
przemieszczenia, przyspieszenia, itp.,
przemysł medyczny i farmaceutyczny – czujniki
biomedyczne (w większości),
urządzenia mechaniczne – czujniki ciśnienia,
przemieszczenia itp.,
przemysł wydobywczy – czujniki chemiczne,
systemy zabezpieczeń – czujniki chemiczne,
przemysł klimatyzacyjny – czujniki temperatury,
automatyka przemysłowa – czujniki
przemieszczenia,
......