1、 “功能思想”对传感器发展的指导作用姓 名 李雪 学 号 03091180 班 级 机自 09-10 班1“功能思想”对传感器发展的指导作用摘要：基于功能思想，只要我们把握传感器的核心功能，可以采用不同的原理、结构、方法来实现。回顾传感器的发展历程，我们发现，无不体现着功能思想对其所起的巨大的指导作用。本文主要以现代设计功能思想对传感器近些年的发展进行简单归纳总结。关键词：功能思想；传感器；产品功能思想是美国工程师麦尔斯（价值工程的创始人)提出的,即顾客购买的不是产品本身,而是产品所具有的功能,这明确说明了“功能”是产品的核心 和本质。既然人们购买的是产品所具有的功能,那么在保证实现功能的前提
2、下, 可以采用各种不同原理、机构和结构来实现所要求实现的功能。近些年技术的进步和新产品的层出不穷无一不显示功能思想的巨大威力。人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。为适应这种情况，就需要传感器。因此可以说，传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。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。现基于现代设计方法中的功
3、能思想，分析其传感器技术方面所起的指导作用。一、 基于传感器的定义，明确功能传感器是能感受规定的被测量并按一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常有敏感元件和转换元件组成。其中，敏感元件指传感器中能直接感受被测量的部分；转换元件指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。由传感器的定义我们可以知道，传感器的功能是检测被测量信息，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。这是传感器的核心和本质。二、 基于传感器的功能，明确实现功能的原理方法根据传感器定义可知，传感器实际上是一种能量转换器。基于功能思想，我们可以
4、保证实现传感器功能的前提下,利用不同的原理方法来实现。依据能量变换原理的不同，可把传感器分为能量控制型传感器和能量转换型传感器两大类。能量控制型传感器（也称参量型传感器或无源传感器）2由外部供给传感器能量，而由被测量来控制输出的能量。能量转换型传感器（也称发电型传感器或有源传感器）直接将被测量的能量转换为输出能量。三、 基于可以实现功能的原理，明确结构形式基于功能思想，我们可以利用不同的结构形式来实现所要求的功能。对于能量型控制的工作原理而言，我们可以采用电阻式、电感式、电容式、涡流式等方式来实现传感器功能。而对于电阻式传感器，我们又可以采用变阻器式或电阻应变式等方式来实现，其中电阻应变式可以
5、采用金属电阻应变片、半导体应变片等来实现；对于电感式传感器，可以采用可变磁阻式、变压器式等方式实现，在结构上也可以采用差动形式；对于电容式传感器，可以采用变极距型、变面积型、变介电常数型，在结构上也可以采用差动形式；对于涡流式传感器，可以采用高频反射式和低频透射式两种方式来实现。对于能量转换型的工作原理而言，我们可以采用压电式、磁电式、霍尔式、热电式等方式来实现传感器功能。对于压电式传感器，我们利用某些材料的压电效应，可以采用不同的结构形式（串联、并联）来实现不同侧重的功能；对于磁电式传感器，可以采用动圈式、磁阻式两种方式来实现所要求的传感功能；对于霍尔式传感器，利用霍尔元件来实现工程测量的应
6、用；对于热电式传感器而言，就是利用的某些材料的热电效应，并根据热电偶基本定律实现传感功能。尽管有林林总总的传感器形式，我们知道，这些都是基于功能思想发展起来的。它们所能实现的基本功能就是检测被测量信息，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。四、基于功能思想，实现新的创新新型传感器的特点包括：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。基于功能思想，并结合新型传感器的特点，出现了数字式传感器、射线式传感器、超声波传感器、光纤传感器、无线温度传感器、智能传感器等新型传感器。下面仅就无
7、线温度传感器和智能传感器加以介绍，它们明确说明了我们可以采用各种各样的原理方法来实现我们所要实现的功能。3无线温度传感器是将控制对象的温度参数变成电信号,并对接收终端发送无线信号，对系统实行检测、调节和控制。可直接安装在一般工业热电阻、热电偶的接线盒内，与现场传感元件构成一体化结构。通常和无线中继、接收终端、通信串口、电子计算机等配套使用，这样不仅节省了补偿导线和电缆，而且减少了信号传递失真和干扰，从而获的了高精度的测量结果。智能传感器的功能是通过模拟人的感官和大脑的协调动作，结合长期以来测试技术的研究和实际经验而提出来的。是一个相对独立的智能单元，它的出现对原来硬件性能苛刻要求有所减轻，而靠
8、软件帮助可以使传感器的性能大幅度提高。五、总结虽然新型传感器层出不穷，但这都是基于功能思想，在产品设计中实现的革新和创造。每种产品都有核心层、实际层和外延层三个方面，功能思想强调的是核心层。在不同情况下，我们要求传感器有不同侧重的功能，传感器产品设计时在实现其基本功能的前提下，就要着重考虑实际层与外延层两个方面。传感器的发展离不开功能思想的指导，同样的，其他各种各样的产品的发展也都是围绕着功能思想来进行。所以，只有把握功能思想，明确产品的核心层、实际层与外延层之间的关系，才能够开发出更具创新、更符合时代特点的优秀产品。参考文献1杜长龙.现代机械设计概论M.中国矿业大学出版社,2007. 2王启广.测试技术与实验方法M.中国矿业大学出版社，2009.
