傳感器用于極端條件下，盡管環(huán)境惡劣，但它們的任務(wù)是精確測量。一般來說，嚴(yán)酷的條件包括極端的溫度，壓力，沖擊，輻射以及化學(xué)腐蝕性液體和氣體的存在。

在這些不友好的條件下，主要目標(biāo)和挑戰(zhàn)是將傳感器關(guān)閉足以達(dá)到高度準(zhǔn)確性和可靠性。其他關(guān)鍵考慮因素是傳感器的材料，每個傳感器可以運(yùn)行的溫度，壓力或沖擊范圍，以及由于極端暴露而存在的故障率。與更加良性設(shè)置的傳感器相比，這些傳感器在更換，維護(hù)和系統(tǒng)停機(jī)方面具有很高的潛在成本。

關(guān)鍵問題是傳感器如何保護(hù)，因為它們更接近于要衡量的目標(biāo)？通常它是密封包裝，使傳感器能夠應(yīng)對惡劣的條件。例如，美國傳感器的NTC熱敏電阻（圖1）采用徑向引線和玻璃封裝，可提供長期可靠性和快速響應(yīng)時間。密封結(jié)構(gòu)使其能夠承受高達(dá)300°C的惡劣條件。這些傳感器設(shè)計用于工業(yè)，消費(fèi)，HVAC和電信應(yīng)用。

圖1：美國傳感器的NTC熱敏電阻采用密封，可承受惡劣環(huán)境條件和溫度達(dá)到300°C。

采用堅固傳感器的其他常規(guī)惡劣環(huán)境應(yīng)用包括地?zé)?，石油和天然氣，飛機(jī)和汽車發(fā)動機(jī)，軍事/航空航天，食品和飲料以及工業(yè)用途。對于大多數(shù)這些應(yīng)用，我們看到高溫和低溫，以及腐蝕性和化學(xué)試劑。由于這些極端情況，昂貴且持續(xù)的檢查，維護(hù)和評估是常態(tài)。

今天的傳感器提供了比以往更強(qiáng)大的監(jiān)測，測量和評估診斷功能?；裟犴f爾的工業(yè)VRS磁性速度傳感器就是高分辨率，高溫和危險應(yīng)用傳感器的一個例子（圖2）。

圖2 ：霍尼韋爾的高輸出工業(yè)VRS磁性速度傳感器。

這些傳感器可用于各種應(yīng)用，包括惡劣條件。它們在中低速負(fù)載下以中低速運(yùn)行時性能最佳。當(dāng)傳感器暴露于流體，潤滑劑或其他不利的環(huán)境條件時，可以使用前端密封版本。簡單，堅固的設(shè)備不需要外部電壓即可運(yùn)行。傳感器中的永磁體建立固定磁場。傳感器極點附近的黑色金屬靶的通過改變了磁場的磁通線，動態(tài)地改變了它的強(qiáng)度。

潛在的應(yīng)用包括：

發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速（

鉆頭，磨床，車床和自動螺絲機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量

電機(jī)轉(zhuǎn)速測量

飛機(jī)，汽車，船舶，公共汽車，卡車和軌道車輛的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)精密相機(jī)，錄音帶和電影設(shè)備

食品，紡織，造紙，木工，印刷，煙草和制藥工業(yè)機(jī)械的過程速度測量

泵，鼓風(fēng)機(jī)的速度測量

渦輪流量計上的流量測量

汽車和機(jī)車的車輪滑移測量

齒輪速度測量

從噴氣發(fā)動機(jī)到食物沖洗

不僅溫度和腐蝕劑，而且沖擊，振動和EMI/EMP干擾都需要新型的堅固傳感器和新材料來制造它們。例如，在噴氣發(fā)動機(jī)測試中，壓力傳感器必須精確地測量發(fā)動機(jī)燃燒室內(nèi)的壓力。新的碳化硅（SiC）壓力傳感器可以插入到感應(yīng)環(huán)境附近，消除了準(zhǔn)確性和信息丟失的挑戰(zhàn)。 SiC是一種高帶隙半導(dǎo)體材料，具有良好的機(jī)械強(qiáng)度，高導(dǎo)熱性，高熔點和在腐蝕性環(huán)境中暴露的高惰性。采用SiC制造的器件更堅固耐用，與硅同類產(chǎn)品相比，可以在更高的溫度和更惡劣的環(huán)境中工作。它們在MEMS中的應(yīng)用非常有希望構(gòu)建物理和化學(xué)傳感器。

基于受NASA影響的技術(shù)，基于SiC的壓力傳感器可在600°C下運(yùn)行超過130小時。令人驚訝的是，傳感器通常不如前代產(chǎn)品復(fù)雜，從而降低了性能故障，降低了制造成本，降低了系統(tǒng)維護(hù)需求。

惡劣環(huán)境傳感器的設(shè)計旨在滿足特定的最終使用條件。例如，在食品和飲料制造中需要高壓傳感器，其中使用熱水或清潔化學(xué)品在高壓下進(jìn)行高溫沖洗。在這種環(huán)境中，不銹鋼優(yōu)于其他可隨時間生銹或降解的材料。同樣的行業(yè)需要寬溫度范圍，因為它可以在極端寒冷和炎熱的環(huán)境中使用，傳感器需要在-60°C和260°C的溫度范圍內(nèi)工作。

OP800SL系列設(shè)備TT Electronics/Optek Technologies（圖3）由安裝在密封封裝中的NPN硅光電晶體管組成。 TO-18封裝具有高功耗和出色的惡劣環(huán)境操作。

圖3：TT Electronics/Optek Technologies的OP800SL NPN硅光電晶體管。

功能包括各種靈敏度范圍，增強(qiáng)的溫度范圍和TO-18密封封裝。

總之

今天的傳感器解決方案更小，更堅固，更可靠，與前代產(chǎn)品相比，具有更高的靈敏度，更高的溫度范圍和更快的響應(yīng)時間。傳感器和模塊現(xiàn)在可用于解決極高的壓力和溫度，高硫含量引起的酸侵蝕，高濕度應(yīng)用，高粉塵應(yīng)用，甚至爆炸性粉塵和氣體條件。使用此類傳感器的應(yīng)用正在迅速擴(kuò)大，促使更多的技術(shù)進(jìn)步。