اصول انتقال و تبدیل انرژی سنسورها

بازدید: 1203

اصول انتقال و تبدیل انرژی سنسورها

لیون (1969,Lion)، براساس اشکال مختلف انرژی در سیگنال های دریافتی و خروجی (تولید شده) سنسور، یک سری اصول طبقه‌بندی شده معرفی کرد که اثراتی را به همراه داشت. جدول زیر ، 6 شکل انرژی یا حوزه‌ی سیگنال را با آوردن مثال هایی از پارامترهای رایجی که به وسیله ی آن شکل انرژی خاص قابل اندازه گیری می‌باشند، فهرست می‌کند :

فرم‌های انرژی	مثال اندازه‌گیری‌ها
مکانیکی	طول، مساحت، حجم و تمام مشتق‌های زمانی شامل : سرعت خطی/ زاویه‌ای، شتاب خطی/ زاویه‌ای، جریان جرمی ، نیرو، گشتاور، فشار طول موج وشدت آکوستیک
حرارتی	دما، گرمای ویژه، آنتروپی، جریان گرمایی، حالت ماده
الکتریکی	ولتاژ، جریان، بار، مقدار مقاومتی ،اندوکتانس، ظرفیت خازنی، ثابت دی الکتریک، قطبش، میدان الکتریکی، فرکانس، گشتاور دو قطبی
مغناطیسی	شدت میدان، شدت شار، دو قطبی مغناطیسی، تراوایی
تابش	شدت فاز، طول موج، قطبش، بازتاب، انتقال، شاخص بازتابی

جدول 1- اشکال مختلف انرژی و پارامترهای قابل اندازه گیری آنها

جدول 2 (گوپل و همکاران،1989) رایج‌ترین اصول انتقال و تبدیل انرژی در سنسورها، به استثنای اثرات بیولوژیکی و هسته‌ای و پدیده‌های فیزیکی گویا را ارائه می‌دهد.

جدول پیچیدگی‌های جالبی را که در برخی تعاریف بوجود می‌آیند را نیز نشان می‌دهد. به‌عنوان مثال، قطعه ای که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی، تبدیل می‌کند؛ مانند پیزوالکتریک (که ممکن است در تعریف، سنسور درنظر گرفته‌شود) به‌طورکلی‌تر، مبدل خروجی (Output Transducer) یا عملگر (Acuator) به‌جای سنسور نامیده می‌شود. پس واضح است که برای نامگذاری، استفاده مناسب از “سنسور” یا” عملگر” براساس فیزیک نیست بلکه براساس نوع کاربرد قطعه است.

گرچه طبقه‌بندی حوزه‌های سیگنال به روشی که در جدول 2 نشان داده شده‌است، دقیق نیست، اما نشان می‌دهد که درک کامل فیزیک زمینه کاربرد برای انتخاب طرح سنسور، متریال سازنده و طراحی مناسب آن حیاتی است. این، یکی از روش‌های تجسم اصول انتقال و تبدیل انرژی های درگیر در پروسه حس شدن (Sensing) است.