|
|
五种常用的传感器类型5 t1 p7 O/ Y# L
/ r) j1 j2 d( S) W+ n# Y) F- v0 V! X3 r% R" K8 K6 _6 F6 j; m
一些常用的传感器及其原理和应用说明如下：
, ]' Y7 h. W0 z+ X% X! ]" E h
- w$ E4 Y+ s. D8 Y（一）温度传感器" k, E% J: \, A- x
/ e9 n. {) n6 f3 p: l3 `; i3 R
该设备从源头收集有关温度的信息，并转换成其他设备或人可以理解的形式。温度传感器的最佳例证是玻璃水银温度计，会随着温度的变化而膨胀和收缩。外部温度是温度测量的来源，观察者观察汞的位置以测量温度。温度传感器有两种基本类型：
+ A) G1 K7 }! [& _: H2 V" ]8 U9 y, c3 \& N! b3 a
·接触式传感器
& i6 w# n% `; P; f- c7 T9 Y6 u- K! m5 Z2 [: k
这种类型的传感器需要与被感测对象或介质直接物理接触。它们可以在在很大的温度范围内监控固体、液体和气体的温度。
1 B8 g1 R2 J+ f/ H: R0 ?, f }1 L& R/ E, [- b& t* j, A8 U
·非接触式传感器
, E$ \ E, ] _( S+ P, N# \& k8 T
- ~* R6 Y! O( ~8 ^这种类型的传感器不需要与被检测的物体或介质发生任何物理接触。它们监控非反射性固体和液体，但由于天然透明性，因此对气体无用。这些传感器使用普朗克定律测量温度。该定律处理从热源辐射的热量以测量温度。
, l8 I& Q$ @: U( |6 @5 w# Y, x. |7 b8 J+ Q/ B6 p( F# ?
不同类型温度传感器的工作原理及实例
( t) A5 f& W! t+ r1 [1 L+ S3 W A/ e; _) Z/ C6 h$ J2 ~# J$ z
（i）热电偶——它们由两根电线（每根均为不同的均匀合金或金属）组成，通过在一端的连接形成测量接头，该测量接头对被测元件开放。电线的另一端端接到测量设备，在此形成参考结。由于两个结点的温度不同，电流流过电路，测量得到的毫伏来确定结点的温度。热电偶示意图如下。. E" _! n) I( ^0 y' L( D A" r9 A
4 t2 k/ e' d* p0 |+ C4 F
（ii）电阻温度检测器（RTD）——这是一种热电阻，其制造目的是随着温度的变化改变电阻，它们比任何其他温度检测设备都贵。电阻式温度探测器示意图如下。0 w) @$ K4 Q0 p9 _) ?) t; X
) C+ T% c/ m$ [" Y+ u6 |/ e
（iii）热敏电阻——它们是另一种电阻，电阻的大变化与温度的小变化成正比。+ ^0 Q# M$ J# R4 w0 n. U
1 v" I9 w3 K0 u- k/ D- u（二）红外传感器
& H% |" X S* P Q# L
7 y- t' N6 T% M# n+ ? 该设备发射或检测红外辐射以感知环境中的特定相位。一般来说，热辐射是由红外光谱中的所有物体发出的，红外传感器检测到这种人眼看不见的辐射。
8 ]$ t/ _2 j6 |9 Q) c
$ [0 T {1 z1 f- a2 L O% K优势9 w! V+ {8 `7 E F& I- S% s6 Z; B
k4 | ?0 y: g i7 @- v
易于连接，市场上现货供应
+ Z* P+ g3 \" }
9 B! U2 F! [* F) v$ p2 b缺点
2 o8 Y9 ]7 W \8 a5 c- h0 N
7 p4 K$ W* D* A9 |+ {受到周围噪音干扰，如辐射、环境光等。% i7 v) U$ j# p m! U
5 {7 `" t2 E2 i: I0 a3 \4 D
工作原理
. m8 o: [' J! v; T4 k
( t- ?7 v/ G( w* t' h 其基本思想是利用红外发光二极管向物体发射红外光。同一类型的另一个红外二极管将用于探测物体反射波。红外Led传感器工作原理简图如下所示。
9 C* @" N) m( h! q2 \! R# Z6 v& e" e* @, |; U; h% A
当红外接收器受到红外光照射时，导线上会产生电压差。由于产生的电压很小，很难被检测到，因此使用运算放大器（运放）来准确地检测低电压。8 ]- p5 u* z. K9 G
# p' I, s2 _0 G5 X8 X 测量物体与接收传感器的距离：红外传感器组件的电特性可用于测量物体的距离，当红外接收器受到光照时，导线上会产生电位差。
6 ]& X; D5 e R' E0 V
+ L# [+ i) p3 r3 Q" i; u& _应用
" n6 b2 `: `6 j ?" C/ o7 V
) B. b0 b7 Z9 p9 s* b1 B/ J9 x* i8 [, l- u4 T! I8 C0 M* U8 U) w# T
热成像5 @0 ^* k! q6 S. Y; K
根据黑体辐射定律，可以使用热成像来观察有或没有可见光的环境。
+ I" y i, Q% A3 l, z. h, {6 I·加热' Y5 I, n0 e; B" R
红外线可用于烹饪和加热食物，它们能把飞机机翼上的冰带走。它们广泛应用于印刷印染、塑料成型、塑料焊接等工业领域。
8 [% H$ k8 {8 H* n3 T·光谱学
+ W- c! D: z6 I8 F) E这项技术通过分析组成键来识别分子，这项技术利用光辐射来研究有机化合物。
+ ?' p! C3 `: |9 W·气象6 P+ L' H& w3 X3 n7 U, v
当气象卫星配备有扫描辐射计时，可以计算云层高度、陆地和地表温度。* L* L* @1 i% m0 _
·光生物调节
+ b8 o$ r8 g" Z& O% J7 [5 n用于癌症患者的化疗，这是用来治疗抗疱疹病毒。
7 {5 `" Q- q' E& d# a·气候学, f- p1 p' a6 f+ B
监测大气和地球之间的能量交换。' d& U8 D) v! q8 K' H. \8 x+ a8 y
·通信
3 g' I3 L0 C. e红外线激光为光纤通信提供光。这些辐射也用于手机和计算机外围设备之间的短程通信。( g9 a% d: Y8 W* ]' w1 @" b( r: Y
9 g/ V+ P6 R+ L1 J k/ g8 Z
0 y: v' t* z/ ]) e（三）紫外线传感器; e0 S' u1 u% o& G
- f! O$ t; W0 F% }
这些传感器测量入射紫外线的强度或功率。这种电磁辐射的波长比x射线长，但仍比可见光短。一种被称为聚晶金刚石的活性材料正被用于可靠的紫外传感，紫外线传感器可以发现环境暴露在紫外线辐射下的情况。, Y+ ]/ U, F1 |4 J I
4 L( Y5 u: N" q3 I, A) T6 F& _选择紫外线传感器的标准
u6 A3 R/ I# U' [. ^5 Z
$ `/ w0 t$ D: s2 c( i% W" a9 A·紫外传感器可以检测到的波长范围（纳米）* o6 g, s+ W0 x
- z- X$ F" ]4 m0 Y
·工作温度
1 x! _+ P* B) J% e: x4 M% v0 \: {0 p) u
·准确度
; }# Q- P) c( k7 ~6 G: ]) ]
9 m! x# c% d% i, j·重量
& S( t" C8 ~0 c/ B2 C& L7 y" Z/ A) P0 A0 m9 A. h7 q
·功率范围
& i6 v) c% q) m8 i' G
9 q2 g- h' M7 C2 H工作原理
; I1 d9 j6 y, B0 a& I+ W2 P+ g$ c1 c7 @. h; S2 E
紫外线传感器接收一种类型的能量信号，并传输不同类型的能量信号。
- |2 G# p7 `4 I. y8 N
( Z+ e' W+ ~9 `# f 为了观察和记录这些输出信号，它们被导向电表。为了生成图形和报告，输出信号被传输到模数转换器（ADC），然后再通过软件传输到计算机。
, |! L1 d3 O) D3 V J% }5 v# H6 f# ?- Y
) `" a9 Q- F' L. M: Y0 X示例包括：
. A; q7 e& A. v6 A
( ]! f- f' ^4 W3 V·紫外线光电管是一种辐射敏感的传感器，用于监测紫外线空气处理、紫外线水处理和太阳辐射。 `" ^$ J, o# ]5 n# J0 n: b
( m M {6 R; e( U+ Q·光传感器测量入射光的强度。/ Q+ I( Y6 H% M' \ }% J- d
4 v/ f I' h% `5 `2 F4 r& G- j4 e
·紫外光谱传感器是用于科学摄影的电荷耦合器件（CCD）。; |* F) K' f% ?+ O
9 ^; I0 v1 U+ U·紫外线探测器。9 Q0 ]1 X: T% q3 h
( w3 Y$ B0 E8 F8 q·杀菌紫外线探测器。
7 y7 z$ v1 W- {. Q6 g' f5 j6 s2 L# ^$ i" w
·光稳定性传感器。
# S O1 m7 J/ E+ A8 E* J) x% ^9 c6 K& X+ w/ o! X. \
应用1 W, ]' Z; i' [7 E/ e% Z5 g/ Q
+ S8 ~2 Q1 t* T5 S& B5 O' \2 L" N
·测量紫外线光谱中晒伤皮肤的部分. E! l, Z1 H4 o, S' o
% Y% D" |' }# b7 P·药房$ r! A, f' W- ^ l2 P& c5 D$ l: U
. g; w8 Y. y4 C·汽车
; P8 j& @7 `6 }7 [; o- E# b7 L0 G7 H- q
·机器人学
# F- R, G* M+ N E2 N# ?7 H
, O) c; g+ z, f! D·溶剂处理和染色工艺的印染工业. ~6 R1 ^* |* U* M/ Y
0 A# [0 o0 y3 U1 x$ \
·化学品生产、储存和运输用化学工业
# M1 \% G; T3 S
* ^# a: m( |3 T$ E（四）触摸传感器: }+ B l& }% m
9 x7 d8 g) B0 P7 g4 s 触摸传感器根据触摸位置充当可变电阻器。触摸传感器作为可变电阻工作的图。1 _/ c% `! ]! W s
. ?1 Q5 h" C( y% J 触摸传感器由以下部件组成：7 L" K7 V5 {) m6 c
* K) |: U3 Y; k1 L5 n# u* W) i·全导电物质，如铜7 U1 E) ], g) G
M1 h% ~' S. `. ^·绝缘间隔材料，如泡沫或塑料- A: `( u6 Q c' r4 ~% \. D
/ J- y' m2 C G9 f% ~
·部分导电材料: I2 w- J, B9 q
+ W2 W: H6 K3 r( u2 H6 z
原理与工作
- R. h" |2 W. f x4 m+ B( R( [- C/ n- k* Z4 G# S
部分导电材料反对电流的流动。线性位置传感器的主要原理是，当电流必须通过的材料长度越长时，电流流就越相反。因此，材料的电阻通过改变其与完全导电材料接触的位置而变化。
! ~* h% E8 s1 c# u- l' Z ~9 z$ L j& j
通常，软件与触摸传感器相连。在这种情况下，内存是由软件提供的。当传感器被关闭时，他们可以记忆“最后一次接触的位置”。一旦传感器被激活，他们就能记住“第一次接触位置”，并理解与之相关的所有值。这个动作类似于移动鼠标并将其定位在鼠标垫的另一端，以便将光标移动到屏幕的远端。
( x I; x% i9 w6 \/ {" [' X- M( R, Z! ~7 O" w: h
应用
9 f% t# A8 {; A) I- W: {( l4 E3 ~4 D+ A3 s8 A0 F5 y" c
触摸传感器具有成本效益高、经久耐用的特点，被广泛应用于7 \ y: Q# q" ^9 o" ]$ j- s
: ^; m! h: ~/ x( E4 B5 @·商业——医疗、销售、健身和游戏: D: Z' E7 d& V5 J: Y/ L& X
) L9 w: B- b7 c# f5 y! W
·电器-烤箱、洗衣机/烘干机、洗碗机、冰箱
0 S2 ^+ X5 e) V. n7 t# o! x
. w2 X$ f f' p5 {# |·运输-驾驶舱制造和车辆制造商之间的简化控制. L5 {: r; C% b, R! |* N4 |* O/ p" C
* t4 D5 I' a1 O: ~9 `·液位传感器
) e. e0 U( L1 ?! M n' @- Y' ^, p9 ]- F! |8 A7 c8 v
·工业自动化-位置和液位传感，自动化应用中的人工触摸控制
: a# g1 w; P. y9 c' F/ P! C8 q! [+ T: Z4 H8 p
·消费电子产品-在各种消费产品中提供新的感觉和控制水平
5 \( K* O, k; m6 s7 L: {6 R1 v2 N }* r; H- Q" @1 ~( ]- k
（五）接近传感器! r* [; |' J" S9 {
; f& w' U# o$ x7 t9 p6 c7 O
接近传感器检测几乎没有任何接触点的物体的存在。由于传感器与被测物体之间没有接触，且缺少机械零件，因此这些传感器的使用寿命长，可靠性高。不同类型的接近传感器有感应式接近传感器、电容式接近传感器、超声波接近传感器、光电传感器、霍尔效应传感器等。# P* U6 k6 _8 H! j9 G w3 B
+ I3 v" k) _$ U5 a4 w5 d% r* [6 M工作原理
3 z1 N2 x; ~1 F9 L0 ~3 i0 {& _9 ] X5 v; U( `' {
接近传感器发射电磁或静电场或电磁辐射束（如红外线），并等待返回信号或场中的变化，被感测的物体称为接近传感器的目标。
# x C% T; J$ u3 y
1 V, b, M/ F' \1 ? 感应式接近传感器-它们有一个振荡器作为输入，通过接近导电介质来改变损耗电阻。这些传感器是首选的金属目标。
$ C/ q* O- d5 m
# n2 J6 M: L: C: O& c' m& i2 @ 电容式接近传感器-它们转换检测电极和接地电极两侧的静电电容变化。这是通过以振荡频率的变化接近附近的物体而发生的。为了检测附近的目标，将振荡频率转换为直流电压，并与预定阈值进行比较。这些传感器是塑料目标的首选。5 X8 L0 F) n7 B) x$ a$ R
) P( I7 p0 x5 ?7 `4 _! g- z7 X7 @
应用# N: v! R y4 v: O. S- e$ r4 i0 h
6 `9 F/ }1 h2 j0 Y- h4 V
·在自动化工程中用于定义过程工程设备、生产系统和自动化设备的运行状态, C7 z( m# x' _! E M& U( G+ n
7 d* k, _, x6 q6 V3 q: N' Q·在窗口中使用，当窗口打开时会激活警报
' j# h$ z) ^! A/ G9 `2 @6 c+ r, e) q1 A* t# R6 f
·用于机械振动监测计算轴与支承轴承的距离差: |5 m2 S* O+ f% W
|
|
发表于 2023-5-29 11:19:16
