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標(biāo)題: 五種常用的傳感器原理和應(yīng)用 [打印本頁]

作者: twq19810302    時(shí)間: 2023-5-29 11:19
標(biāo)題: 五種常用的傳感器原理和應(yīng)用
五種常用的傳感器類型8 x" ~. r' A/ Z5 O' ^- \/ [

2 s* j4 W2 A! d& `$ F  @# N  i. l$ p" j6 ]6 j$ v
一些常用的傳感器及其原理和應(yīng)用說明如下:
  }. {$ M" ?- h! ?- e8 ^4 f% z# `( {# H
(一)溫度傳感器
( Q, @+ P- [2 T, \
/ O9 @! ~( T/ S  該設(shè)備從源頭收集有關(guān)溫度的信息,并轉(zhuǎn)換成其他設(shè)備或人可以理解的形式。溫度傳感器的最佳例證是玻璃水銀溫度計(jì),會(huì)隨著溫度的變化而膨脹和收縮。外部溫度是溫度測量的來源,觀察者觀察汞的位置以測量溫度。溫度傳感器有兩種基本類型:
+ _7 A/ s. r. a/ @& B/ h* o, x3 _1 |9 L5 S/ Q6 [
·接觸式傳感器+ H. o4 g3 G4 W5 y) v/ j" q6 w7 ^
" \" s+ o- J( J' }% ^/ C8 |; Z- Q
這種類型的傳感器需要與被感測對(duì)象或介質(zhì)直接物理接觸。它們可以在在很大的溫度范圍內(nèi)監(jiān)控固體、液體和氣體的溫度。
1 C# }/ T2 B* A$ ~/ F; j* w& y# J# U
·非接觸式傳感器
$ p; e6 ~1 b% @$ R7 ?/ j" I  z5 T5 G% x
這種類型的傳感器不需要與被檢測的物體或介質(zhì)發(fā)生任何物理接觸。它們監(jiān)控非反射性固體和液體,但由于天然透明性,因此對(duì)氣體無用。這些傳感器使用普朗克定律測量溫度。該定律處理從熱源輻射的熱量以測量溫度。4 N. e! I; r0 D% v, U3 i3 C
  Q1 [" F: D+ f  c
  不同類型溫度傳感器的工作原理及實(shí)例
3 U$ D/ `# b' O: x4 _" A. I: Q' q7 f* K1 N0 z
 ?。╥)熱電偶——它們由兩根電線(每根均為不同的均勻合金或金屬)組成,通過在一端的連接形成測量接頭,該測量接頭對(duì)被測元件開放。電線的另一端端接到測量設(shè)備,在此形成參考結(jié)。由于兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的溫度不同,電流流過電路,測量得到的毫伏來確定結(jié)點(diǎn)的溫度。熱電偶示意圖如下。
+ u: h+ p* C' g7 d5 O% ^9 l2 W+ a
  (ii)電阻溫度檢測器(RTD)——這是一種熱電阻,其制造目的是隨著溫度的變化改變電阻,它們比任何其他溫度檢測設(shè)備都貴。電阻式溫度探測器示意圖如下。
, L* y: m5 J9 w( C# C& Y, @3 f0 q2 z
 ?。╥ii)熱敏電阻——它們是另一種電阻,電阻的大變化與溫度的小變化成正比。" H0 ~! S# b# D5 B8 c& L( _
0 l# m' Z5 k: e+ u. K7 s5 O+ P
(二)紅外傳感器
5 n8 N# T5 q: P- ~
3 p/ Y3 p! m- L) F; U  該設(shè)備發(fā)射或檢測紅外輻射以感知環(huán)境中的特定相位。一般來說,熱輻射是由紅外光譜中的所有物體發(fā)出的,紅外傳感器檢測到這種人眼看不見的輻射。
/ ~* }' I( D; p) z, ]4 H- l' w+ b5 A
優(yōu)勢
7 j! e  a" h, }: Z2 `& M
) f$ g! }" b9 H! K" _易于連接,市場上現(xiàn)貨供應(yīng)& b3 k' Q. w  E9 ~( O& U
, U! l% D! X" c& ?: D# _8 @+ x
缺點(diǎn)* U2 U8 f4 Z+ |% O
: j  n, l5 E5 E" `# f7 x- \
受到周圍噪音干擾,如輻射、環(huán)境光等。# V5 f  V- j( @! k

& C& o* x$ I0 F" E% [; e, O工作原理
  ?) Y* O" C+ _0 [6 h8 s, v  L/ R9 O! d; `9 F6 ?
  其基本思想是利用紅外發(fā)光二極管向物體發(fā)射紅外光。同一類型的另一個(gè)紅外二極管將用于探測物體反射波。紅外Led傳感器工作原理簡圖如下所示。
* W( {5 @: Y, t6 H' u  B- S
& x; H6 t5 ], z  當(dāng)紅外接收器受到紅外光照射時(shí),導(dǎo)線上會(huì)產(chǎn)生電壓差。由于產(chǎn)生的電壓很小,很難被檢測到,因此使用運(yùn)算放大器(運(yùn)放)來準(zhǔn)確地檢測低電壓。
0 k5 N# o# M2 V1 _" y; O% P8 s
; p- ?, a1 j8 V* Z  測量物體與接收傳感器的距離:紅外傳感器組件的電特性可用于測量物體的距離,當(dāng)紅外接收器受到光照時(shí),導(dǎo)線上會(huì)產(chǎn)生電位差。5 y) f# r8 N$ Z1 }- J- U# g
5 j# n; Z  I6 Q9 M; K: h
應(yīng)用
& S, i& `  a- Y, u7 w) m8 {! }; w
; p: P/ M) j: K- b, m! K7 a* ]* _6 z5 j
熱成像
) y3 j1 j2 z4 m( Y) H( B1 l3 g. {/ J根據(jù)黑體輻射定律,可以使用熱成像來觀察有或沒有可見光的環(huán)境。- b$ n, u' S+ |) C% L0 f
·加熱3 S/ Z* s2 ]! f: @+ f
紅外線可用于烹飪和加熱食物,它們能把飛機(jī)機(jī)翼上的冰帶走。它們廣泛應(yīng)用于印刷印染、塑料成型、塑料焊接等工業(yè)領(lǐng)域。
8 p3 s& o4 h$ D3 F. T+ v$ [$ m·光譜學(xué)
% `4 D* _$ _- ~這項(xiàng)技術(shù)通過分析組成鍵來識(shí)別分子,這項(xiàng)技術(shù)利用光輻射來研究有機(jī)化合物。
3 H. V* H3 p. D7 @7 q7 p; A·氣象
% O+ S: Z' \! D# f/ Z6 v1 ^當(dāng)氣象衛(wèi)星配備有掃描輻射計(jì)時(shí),可以計(jì)算云層高度、陸地和地表溫度。6 ]( {: L# p2 k/ `9 S
·光生物調(diào)節(jié)
0 O. p4 L$ d& L9 {; O# q8 B- z  R用于癌癥患者的化療,這是用來治療抗皰疹病毒。' @8 g8 N, ?: G& ?$ J" M* z
·氣候?qū)W
% e6 @& ^6 E9 ]監(jiān)測大氣和地球之間的能量交換。5 Y" R+ v$ D* v  Q6 Z6 ?1 w
·通信
7 f8 j2 g& f. n# Q( R5 U/ l1 [8 ~紅外線激光為光纖通信提供光。這些輻射也用于手機(jī)和計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備之間的短程通信。
' C% Y; Z, O& p7 K  }  |6 u* ?" y+ ^" \4 w# F! D7 y) y

: P& L& X9 C& a8 _) L(三)紫外線傳感器% G8 E, M) h4 x- H4 }2 J* [

. \* d1 `+ O1 h% }( I  這些傳感器測量入射紫外線的強(qiáng)度或功率。這種電磁輻射的波長比x射線長,但仍比可見光短。一種被稱為聚晶金剛石的活性材料正被用于可靠的紫外傳感,紫外線傳感器可以發(fā)現(xiàn)環(huán)境暴露在紫外線輻射下的情況。
3 F4 `: N$ Y0 f  A4 M  i* j
+ R: S) L" I( }% J& V; j1 l選擇紫外線傳感器的標(biāo)準(zhǔn)3 n3 b% V8 A1 n; e8 l1 f5 ~

) ]: z( E) f; P6 w( N0 ?2 H·紫外傳感器可以檢測到的波長范圍(納米)+ s0 x3 l+ O+ t5 |2 G

$ I$ a2 _0 w) n& ?& S·工作溫度4 Y) U' z, y- G( G4 C

% f2 d0 F4 O- M; L·準(zhǔn)確度6 V2 |6 ?8 ?1 e

6 E9 }. R6 t& B- e·重量
* D5 R% l) t: q
0 w9 C( D6 z+ K·功率范圍
- X$ a: F) J$ A. m9 _2 M; p, ]0 P0 u
工作原理* o, I- }/ a5 o  A& }- x" u4 |, b
, |5 W& c* {/ S
  紫外線傳感器接收一種類型的能量信號(hào),并傳輸不同類型的能量信號(hào)。; r! @; r- g$ D8 H3 G7 W

/ f! d8 m# B8 M9 f1 M% P  為了觀察和記錄這些輸出信號(hào),它們被導(dǎo)向電表。為了生成圖形和報(bào)告,輸出信號(hào)被傳輸?shù)侥?shù)轉(zhuǎn)換器(ADC),然后再通過軟件傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。! D6 `( A( T9 @! }0 o
' k  Z0 M  F" h8 M5 \
示例包括:- {1 K8 q( w/ ^. i
+ i" g, _! A! d1 O( j5 K5 l% j
·紫外線光電管是一種輻射敏感的傳感器,用于監(jiān)測紫外線空氣處理、紫外線水處理和太陽輻射。3 J* `( X4 B! `/ w

. ~  g  i* R# i% D6 W) w·光傳感器測量入射光的強(qiáng)度。0 q0 K3 q9 M  _3 \9 f, a

9 C3 [+ a9 L- O, d6 u; Y6 P( x·紫外光譜傳感器是用于科學(xué)攝影的電荷耦合器件(CCD)。
. T/ `+ S- ]- @. ^& G2 u! h( J, \) o0 W2 y; `! l
·紫外線探測器。8 J2 x. t5 c, V* I( t

4 j  h) [8 U1 b* ~+ s# |  U4 B·殺菌紫外線探測器。) X, W) B, ]/ E, _

' w6 W' Y! A2 z9 }) g- O·光穩(wěn)定性傳感器。
$ C' I- X/ s3 T, x+ d% p4 _& Q1 S8 l
$ M8 F$ m  e1 }3 t. f8 S0 R應(yīng)用( h( U' Y+ a: q3 j* b8 O( F9 Y) r

0 W; F2 U5 a9 Z/ v0 j, ?. z·測量紫外線光譜中曬傷皮膚的部分% q/ Y) [2 U! l: O5 D# Q, f
3 m+ U, S4 V$ k' _- R
·藥房% `2 J: |2 T% ]

* n/ S) J+ x( A* q$ D6 g& R·汽車
. n2 a: A" X5 y+ \( h9 R! {# Y' `8 N, K: b% M
·機(jī)器人學(xué)) p* }) s: X5 I* h0 d2 B
! U. }1 b: O  I* c  }
·溶劑處理和染色工藝的印染工業(yè)
0 d3 G+ `: B4 c4 p  ~5 E! x% \: C4 u( I/ ~$ d" `3 l0 D
·化學(xué)品生產(chǎn)、儲(chǔ)存和運(yùn)輸用化學(xué)工業(yè)
: r; t/ G0 L6 n( r
8 i( }0 v; S: f/ f5 G' j(四)觸摸傳感器- f3 f4 {4 J) H. U
6 M4 Z5 @# I- o: s( T* B; G
  觸摸傳感器根據(jù)觸摸位置充當(dāng)可變電阻器。觸摸傳感器作為可變電阻工作的圖。
; j6 F; X0 U: V2 A& z4 W9 q3 u7 E0 d2 k- ~# E7 p( p7 o
  觸摸傳感器由以下部件組成:% o: k6 T7 D$ K7 @0 K7 V
8 q" V, w$ V/ G. z2 G  `& \
·全導(dǎo)電物質(zhì),如銅( Q; T0 L, N. |  X6 @% v9 l
% G( b9 ^$ v  G% u( c6 Z
·絕緣間隔材料,如泡沫或塑料
9 D' n  O- C+ ?; ^% ?9 z  k
6 I& R' l$ h& G$ ?6 ~·部分導(dǎo)電材料3 x1 H7 F9 m4 ]& l# _" A
& v3 }% Q" A8 v
原理與工作/ p, u/ g3 _1 A

6 v3 t$ I7 d! ]+ Z6 ^  部分導(dǎo)電材料反對(duì)電流的流動(dòng)。線性位置傳感器的主要原理是,當(dāng)電流必須通過的材料長度越長時(shí),電流流就越相反。因此,材料的電阻通過改變其與完全導(dǎo)電材料接觸的位置而變化。8 \! O' ^! A3 S3 D' r  K0 K

8 Y6 m  O$ [% c  通常,軟件與觸摸傳感器相連。在這種情況下,內(nèi)存是由軟件提供的。當(dāng)傳感器被關(guān)閉時(shí),他們可以記憶“最后一次接觸的位置”。一旦傳感器被激活,他們就能記住“第一次接觸位置”,并理解與之相關(guān)的所有值。這個(gè)動(dòng)作類似于移動(dòng)鼠標(biāo)并將其定位在鼠標(biāo)墊的另一端,以便將光標(biāo)移動(dòng)到屏幕的遠(yuǎn)端。
7 B! @6 z& j# J) S0 I9 k+ O% p( g- f4 }8 ~* Q% R
應(yīng)用
& c7 Y& m3 \1 Y6 z9 e- A( n, v7 ?/ V( Z* v- T; m& v
  觸摸傳感器具有成本效益高、經(jīng)久耐用的特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于
; E7 t' _+ z" |; o6 s% S( p( f6 Y# N, [1 g
·商業(yè)——醫(yī)療、銷售、健身和游戲
. o) v$ K% W! f1 R1 w  W7 g2 x7 x1 a0 C& \" u* W- X: Y4 U3 ?: A
·電器-烤箱、洗衣機(jī)/烘干機(jī)、洗碗機(jī)、冰箱
5 V& m9 n4 ~( j. K7 _' S& J8 O- h0 v
·運(yùn)輸-駕駛艙制造和車輛制造商之間的簡化控制
, X' f$ p+ O8 r) U% g$ D: L2 k. Z; u3 z6 ~8 A, U4 T! H
·液位傳感器  d7 V. V  O: m1 z
( s" {0 l( d5 ^
·工業(yè)自動(dòng)化-位置和液位傳感,自動(dòng)化應(yīng)用中的人工觸摸控制
. X7 }9 H) e# ?# s8 |% G
! {2 c+ o& a+ l4 n& [8 }7 y·消費(fèi)電子產(chǎn)品-在各種消費(fèi)產(chǎn)品中提供新的感覺和控制水平
1 {1 O$ V: U$ I6 b) H' L$ @& b8 d) G9 E! B
(五)接近傳感器- l$ t5 ^" Q7 j. x/ X
/ J/ J9 H* t6 G2 ~% n7 q$ d
  接近傳感器檢測幾乎沒有任何接觸點(diǎn)的物體的存在。由于傳感器與被測物體之間沒有接觸,且缺少機(jī)械零件,因此這些傳感器的使用壽命長,可靠性高。不同類型的接近傳感器有感應(yīng)式接近傳感器、電容式接近傳感器、超聲波接近傳感器、光電傳感器、霍爾效應(yīng)傳感器等。2 T' Y& G  L5 E4 N; W5 H8 X; t
2 E9 l" A# [; a
工作原理2 R" L8 Q% t3 q: r7 y

, @0 U' A' b- r. J  W  接近傳感器發(fā)射電磁或靜電場或電磁輻射束(如紅外線),并等待返回信號(hào)或場中的變化,被感測的物體稱為接近傳感器的目標(biāo)。
2 k4 w- n# B! T& _, Z6 ?
: q" @) v: \8 f! S4 Z  感應(yīng)式接近傳感器-它們有一個(gè)振蕩器作為輸入,通過接近導(dǎo)電介質(zhì)來改變損耗電阻。這些傳感器是首選的金屬目標(biāo)。
- _# w& O0 M, ~+ a" M* P* F8 b6 f# b3 ], p" A4 @
  電容式接近傳感器-它們轉(zhuǎn)換檢測電極和接地電極兩側(cè)的靜電電容變化。這是通過以振蕩頻率的變化接近附近的物體而發(fā)生的。為了檢測附近的目標(biāo),將振蕩頻率轉(zhuǎn)換為直流電壓,并與預(yù)定閾值進(jìn)行比較。這些傳感器是塑料目標(biāo)的首選。0 R9 ]9 f/ I% \, b. T
+ o& C2 O* P9 ]- _- ]. q7 u1 e- t" c
應(yīng)用. r4 c6 w; n2 x$ N5 q

9 m( g! p9 ?4 s& c% M$ E' G·在自動(dòng)化工程中用于定義過程工程設(shè)備、生產(chǎn)系統(tǒng)和自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài): `; Z- \* Y, W6 v8 g  G
, b5 T* @1 L5 [9 C7 l
·在窗口中使用,當(dāng)窗口打開時(shí)會(huì)激活警報(bào)
9 Z0 Q$ A% a; x  a9 v
" b) f+ o6 s4 |  \·用于機(jī)械振動(dòng)監(jiān)測計(jì)算軸與支承軸承的距離差7 u% n# n1 r2 ~6 E8 x

作者: 一簾幽夢kim    時(shí)間: 2023-6-9 08:41
學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)
作者: 魚不在水里    時(shí)間: 2023-7-24 15:57

" b/ r) _1 n1 p& ^% @7 w5 M9 R感謝分享
作者: 春曉19901009    時(shí)間: 2023-9-5 14:47
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