本文总述
传感器在科学研讨和技能开发中，特别是在信息技能、现代制造以及出产过程自动化技能中，起着不行代替的效果。跟着社会和科学技能的前进和开展，人们对传感器的需求越来越多，要求也越来越高。
但在实践使用中，单一功用的传感器往往不能满意越来越高的体系要求。例如，一个液压体系的作业是否正常，要害取决于两个首要作业参数即压力和流量是否处于正常的作业状况，以及体系温度、泵组功率等重要辅佐参数的正常与否。因而进行液压体系状况检测和故障诊断，最要害的便是压力、流量、温度、功率参数的牢靠获取。经过不同使用领域的广泛调研和屡次试验发现，传统的用三种传感器别离丈量的方法，即便传感器精度很高，仍难以达到抱负的测验成果。因为首要三种传感器在装置上必定存在方位不同，所测出的压力、流量、温度实践上并不是同一丈量点的数值，间隔测验模型的同点、一起、实时丈量有很大距离。其次，三种传感器的别离接入体系，在接人过程中会引起过多走漏，或彼此搅扰，然后影响测验的精确性，一起也增加了测验的复杂性。为了战胜上述确认，就需求一种将三种传感器三位一体集成的规划思维，即在同一传感器主体上一起结构三个传感器，即压力传感器、流量传感器、温度传感器，使三个参数的实测值会集在一点，再经过变送器将电信号输出，用于会集丈量和操控。这便是一体化丈量技能的实质。
“一体化”是指依据某种意图或某种需求，依照体系工程原理，将彼此相关的体系或子体系整组成一个微观有序、全体最优的大体系，构成远远大于体系简略相加的全体效能。
一体化传感器结构形式
如前所述，通常情况下一个传感器只能用来勘探一种物理量，但在许多使用领域中，为了可以完美而精确地反映客观事物和环境，往往需求一起丈量很多的物理量。由若干种灵敏元件组成的多功用传感器则是一种体积细巧而多种功用兼备的新一代勘探体系，它可以借助于灵敏元件中不同的物理结构或化学物质及其各不相同的表征方法，用独自一个传感器体系来一起完成多种传感器的功用。跟着传感器技能和微机技能的飞速开展，现在现已可以出产出来将若干种灵敏元件综装在同一种资料或独自一块芯片上的一体化多功用传感器。
归纳来讲，多功用传感器体系首要的履行规矩和结构形式包含以下方面。
①多功用传感器体系由若干种各不相同的灵敏元件组成，可以用来一起丈量多种参数。比如，可以将一个温度勘探器和一个湿度勘探器装备在一起(行将热敏元件和湿敏元件别离装备在同一个传感器承载体上)制造成一种新的传感器，这样，这种新的传感器就可以一起丈量温度和湿度。
②将若干种不同的灵敏元件精巧地制造在独自的一块硅片中，然后构成一种高度归纳化和小型化的多功用传感器。因为这些灵敏元件是被综装在同一块硅片中的，它们不管何时都作业在同一种条件下，所以很简单对体系误差进行补偿和校对。③在不同的鼓励条件下，同一个灵敏元件将表现出来不同的特征。而在电压、电流或温度等鼓励条件均不相同的情况下，由若干种灵敏元件组成的一个多功用传感器的特征可想而知将会是多么的千差万别。有时候几乎就适当所以若干个不同的传感器相同，其多功用特征可谓当之无愧。
三位一体传感器实例
(1)硬件结构
将三种传感器规划成一体的计划，是在涡轮传感器主体上预留压力传感器和温度传感器的接进口，完成三个传感器的一体化，结构原理如图9—8所示。
图9—8三位一体传感器结构原理
(2)丈量原理
①压力测验原理流体压力经过不锈钢阻隔膜片、密封硅油，传输到分散硅膜片上。一起参阅端的压力效果于膜片的另一侧。这样在膜片两头加上的压差发生一个应力，使膜片的一侧紧缩，另一侧拉伸。分散硅膜片上有两个应变电阻片坐落紧缩区内，还有两个应变电阻片坐落拉伸区内。在电气性能上，它们连接成一个全动态惠斯登电桥，以增大输出信号。电桥检测出电阻值的改动，经过差分归一化扩大器扩大、改换后，改换成相应的电流信号。该电流信号经过非线性纠正环路的补偿，即发生与流体压力呈线性关系的直流4～20mA的规范输出信号。
直流4～20mA的规范信号，经电流／电压改换电路改换后，再进行A／D转化，A／D转化后的数字量输入单片机。
②流量测验原理应被测流体流过传感器时，在流体效果下，叶轮受力而旋转，转速与管道流体的均匀流速成正比。叶轮滚动时周期性地改动磁电转化器的磁阻值，检测线圈中的磁通随之发生周期性改动，发生周期性的感应电势，装在壳体外的非触摸式磁电转速传感器输出脉冲信号的频率与涡轮的转速成正比，因而只需测定传感器输出脉冲信号的频率即可确认流体的流量。在检测体系中流量丈量选用计数的方法来完成，详细是选用单片机上的计数器计数，算出频率，使用下列公式求出流量：
Q=af+b
式中，Q为流量；f为频率；a，b为流量计标定参数。
③功率测验原理测定泵组的功率，计算公式如下：
N=PQ／60
式中，N为功率；p为压力；Q为流量。。
④温度丈量温度传感器输出的信号经电桥改换后，进入A／D转化，变成数字量后也
输入单片机。
(3)信息汇总剖析
本例提出的在流量传感器的主体上一起装置三种传感器，既方便了丈量，又简化了体系。三位一体传感器的规划和使用，极大地提高了测验的牢靠性和精确性。这种新式的液压体系检测仪，最终在单片机智能体系的监控下，能在液压体系的同一部位一起动态测出流量、压力、温度、功率四个重要的参数，为液压体系测验剖析和故障诊断拓荒开了一个新方法。
总归，一体化传感器无疑是当时传感器技能开展中一个全新的研讨方向。
