有源传感器

有源换能器是一种将非电量转换成电量的换能器。让我们考虑一下非电量，例如压力、光的照度和温度。因此，根据我们选择的非电量，我们将得到以下三个有源传感器。

现在，让我们一一讨论这三种有源传感器。

压电传感器

当有源传感器产生相当于压力输入的电量时，它被称为压电传感器。以下三种物质表现出压电效应。

这三种物质表现出的压电效应依次为电气石、石英和罗谢尔盐。这三种物质所具有的机械强度由高到低的顺序是罗谢尔盐、石英、电气石。

石英被用作压电换能器，因为它在这三种压电材料中表现出中等的压电效应并且具有中等的机械强度。

石英传感器的电路图如下图所示。如图所示，石英晶体放置在底座和力求和部件之间。可以通过放置在石英晶体两侧的金属电极测量输出电压。

上述压力传感器的输出电压$ V_{0}$ 为

$$V_{0}=\frac{Q}{C}$$

当有源传感器产生相当于光输入的照度的电量时，它被称为光电传感器。光电传感器电路图如下图所示。

下面介绍光电转换器的工作原理。

我们可以用下面的公式求出光电传感器的灵敏度。

$$S=\frac{I}{i}$$

在哪里，

$S$为光电传感器的灵敏度

$I$为光电传感器输出电流

$i$为光电传感器输入光的照度

当有源传感器产生相当于温度输入的电量时，它被称为热电传感器。以下两个传感器是热电传感器的示例。

现在，让我们一一讨论这两种传感器。

取决于温度的电阻器称为热电阻。简而言之，它被称为热敏电阻。热敏电阻的温度系数为负。这意味着，随着温度升高，热敏电阻的电阻减小。

从数学上来说，热敏电阻的阻值与温度之间的关系可以表示为

$$R_{1}=R_{2}e^\left ( \beta \left [ \frac{1}{T_{1}}-\frac{1}{T_{2}} \right ] \right ) $$

哪里，

$R_{1}$ 是热敏电阻在温度 ${T_{1}}^{0}K$ 下的电阻

$R_{2}$ 是热敏电阻在温度 ${T_{2}}^{0}K$ 下的电阻

$\beta$ 是温度常数

热敏电阻传感器的优点是它会产生快速且稳定的响应。

热电偶传感器针对输入端温度的相应变化产生输出电压。如果将两根不同金属的导线连接在一起以形成两个连接点，则整个配置称为热电偶。基本热电偶的电路图如下所示 -

上述热电偶有两种金属 A 和 B 以及两个结 1 和 2。考虑结 2 处的恒定参考温度 $T_{2}$。令结 1 处的温度为 $T_{1}$。只要 $T_{1}$ 和 $T_{2}$ 的值不同，热电偶就会产生emf（电动势）。

这意味着，只要两个结点 1 和 2 之间存在温差，热电偶就会产生电动势，并且该电动势与这两个结点之间的温差成正比。在数学上，它可以表示为

$$e \alpha \left ( T_{1}-T_{2} \right )$$

在哪里，

$e$ 是热电偶产生的电动势

上述热电偶电路在实际应用中可表示如下图所示。

电路中位于热端和冷端（包括这两个端）之间的部分是基本热电偶的等效模型。PMMC 检流计连接在冷端上，并根据冷端上产生的电动势发生偏转。热电偶传感器是最常用的热电传感器。