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,
......