五種常用的傳感器原理和應(yīng)用

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五種常用的傳感器類型


一些常用的傳感器及其原理和應(yīng)用說(shuō)明如下：

（一）溫度傳感器
* A0 s7 W/ |' T- [) u
( b) Q7 y/ h& d1 j* h　　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(cè)量的來(lái)源，觀察者觀察汞的位置以測(cè)量溫度。溫度傳感器有兩種基本類型：
; g: L1 [% |) U! F" y! w* K
·接觸式傳感器
% ~; V+ ?) X1 a
這種類型的傳感器需要與被感測(cè)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。

% |' M& A' x* X& G% t( j6 N3 t·非接觸式傳感器

& I& D1 a- P5 s: Y1 K& x這種類型的傳感器不需要與被檢測(cè)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(wú)用。這些傳感器使用普朗克定律測(cè)量溫度。該定律處理從熱源輻射的熱量以測(cè)量溫度。
4 \. P% b) M; k5 `8 e- E
0 E# c: q; {& c# N% @　　不同類型溫度傳感器的工作原理及實(shí)例
  Z# x5 X4 P7 w' V$ l
　　（i）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(guò)在一端的連接形成測(cè)量接頭，該測(cè)量接頭對(duì)被測(cè)元件開(kāi)放。電線的另一端端接到測(cè)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(guò)電路，測(cè)量得到的毫伏來(lái)確定結(jié)點(diǎn)的溫度。熱電偶示意圖如下。

0 I* w8 T$ A$ N1 a　?。╥i）電阻溫度檢測(cè)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(cè)設(shè)備都貴。電阻式溫度探測(cè)器示意圖如下。

+ w/ z. F; u! F. S2 j# V! R: G　?。╥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。

（二）紅外傳感器

8 P3 r7 h/ _, ]9 R2 ?: g2 Q　　該設(shè)備發(fā)射或檢測(cè)紅外輻射以感知環(huán)境中的特定相位。一般來(lái)說(shuō)，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(cè)到這種人眼看不見(jiàn)的輻射。

優(yōu)勢(shì)

易于連接，市場(chǎng)上現(xiàn)貨供應(yīng)

缺點(diǎn)
; B% M5 T# W$ c7 r4 s" d
受到周圍噪音干擾，如輻射、環(huán)境光等。

工作原理

: M3 T. `4 m' k　　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(cè)物體反射波。紅外Led傳感器工作原理簡(jiǎn)圖如下所示。
. r- ~/ \3 l6 S: m- G+ }' b1 Z% q
& x* n+ E: q% d3 G0 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(cè)到，因此使用運(yùn)算放大器（運(yùn)放）來(lái)準(zhǔn)確地檢測(cè)低電壓。

, J- T1 P3 ?. _5 R　　測(cè)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(cè)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。

應(yīng)用
  I" N8 n# V0 {( G/ d. c, O
+ y/ J" H* b9 o0 J* D3 x1 u0 ]. R
熱成像
. n, G5 f4 C' {) n1 K6 N$ U- ?' G! w根據(jù)黑體輻射定律，可以使用熱成像來(lái)觀察有或沒(méi)有可見(jiàn)光的環(huán)境。
·加熱
; ~. V" n2 D4 h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。
·光譜學(xué)
這項(xiàng)技術(shù)通過(guò)分析組成鍵來(lái)識(shí)別分子，這項(xiàng)技術(shù)利用光輻射來(lái)研究有機(jī)化合物。
·氣象
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 m* y4 T( m( a$ V; H, h·光生物調(diào)節(jié)
& C0 Y8 d+ d+ ~  ?用于癌癥患者的化療，這是用來(lái)治療抗皰疹病毒。
·氣候?qū)W
& {+ a# u, s" x: _監(jiān)測(cè)大氣和地球之間的能量交換。
·通信
2 l' @6 e3 M, k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。

% R: o* `: T* r# ?" f. W( T
（三）紫外線傳感器

　　這些傳感器測(cè)量入射紫外線的強(qiáng)度或功率。這種電磁輻射的波長(zhǎng)比x射線長(zhǎng)，但仍比可見(jiàn)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。

. p8 @* u6 T! ?7 a+ ~選擇紫外線傳感器的標(biāo)準(zhǔn)
$ ]  g5 O( W+ U" J" {) P0 B
9 ~9 Z3 m7 ~5 _·紫外傳感器可以檢測(cè)到的波長(zhǎng)范圍（納米）

' s5 h" l9 f, B* r3 l/ E·工作溫度
& y2 T4 x) q1 z
·準(zhǔn)確度
( [/ q2 G+ l' [$ t, P; s4 _6 K
·重量

: j8 T; l1 W, j/ v·功率范圍
$ @+ I7 r% J; o; T
) C2 i4 e! _' |4 w; M& ~  D工作原理

0 o* ?$ `6 ?% W9 v4 j　　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)。

　　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(guò)軟件傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。

- }( n$ n3 X! v, m示例包括：

; ]! J$ @8 Q) g# b& `8 v6 X' h·紫外線光電管是一種輻射敏感的傳感器，用于監(jiān)測(cè)紫外線空氣處理、紫外線水處理和太陽(yáng)輻射。
5 d( L5 T3 n" Q1 o8 U, z
·光傳感器測(cè)量入射光的強(qiáng)度。
  `: W' U5 v% Y, U- f/ r) z
" o8 ]# }: p- K·紫外光譜傳感器是用于科學(xué)攝影的電荷耦合器件（CCD）。

·紫外線探測(cè)器。

·殺菌紫外線探測(cè)器。

·光穩(wěn)定性傳感器。
4 m* L! r4 [* l" f
應(yīng)用

·測(cè)量紫外線光譜中曬傷皮膚的部分

5 H4 d% ?9 G. S8 s5 S8 k·藥房

·汽車
2 @+ x0 f) Q" h6 R, ]! o/ E
·機(jī)器人學(xué)

+ |. \0 g8 a; h; n·溶劑處理和染色工藝的印染工業(yè)
/ q, a! a8 D( {5 F' U3 k6 }! Y
& C1 j) x3 T8 n# q" g·化學(xué)品生產(chǎn)、儲(chǔ)存和運(yùn)輸用化學(xué)工業(yè)

（四）觸摸傳感器

: I& H, Y/ Z0 v/ E　　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。

! N2 O8 ~2 p/ R, t! [6 [. l　　觸摸傳感器由以下部件組成：
1 O6 H1 o; S4 g* E$ R& Y
4 }' r4 q3 V% f5 q  I: k·全導(dǎo)電物質(zhì)，如銅
0 V4 h" s2 p4 v. Z
·絕緣間隔材料，如泡沫或塑料

; b7 u0 Q" y' |3 W* G, \$ c·部分導(dǎo)電材料

( \& Z+ t. a$ d" z原理與工作

　　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(guò)的材料長(zhǎng)度越長(zhǎng)時(shí)，電流流就越相反。因此，材料的電阻通過(guò)改變其與完全導(dǎo)電材料接觸的位置而變化。
- s/ B) P! ]1 b- V: _
　　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。

應(yīng)用
: q% q: O% k) W0 R3 O1 H1 D6 s
　　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
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8 }. ?, j! Z7 k# Q- v$ E' T) M·商業(yè)——醫(yī)療、銷售、健身和游戲

7 {$ p8 E( [% y: v·電器-烤箱、洗衣機(jī)/烘干機(jī)、洗碗機(jī)、冰箱
# j+ a3 l" _! J' l
·運(yùn)輸-駕駛艙制造和車輛制造商之間的簡(jiǎn)化控制

% K4 y6 P* X# O/ B# }. M·液位傳感器
5 b% p* L, p& P% h, Z; h  _
·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

& }+ U8 `  E0 R' F7 b/ F·消費(fèi)電子產(chǎn)品-在各種消費(fèi)產(chǎn)品中提供新的感覺(jué)和控制水平

+ b2 c4 s8 f4 }1 `: ~（五）接近傳感器
+ `7 ~" e) q% ~, b- v" u
7 }7 [. \3 l3 A/ y4 g　　接近傳感器檢測(cè)幾乎沒(méi)有任何接觸點(diǎn)的物體的存在。由于傳感器與被測(cè)物體之間沒(méi)有接觸，且缺少機(jī)械零件，因此這些傳感器的使用壽命長(zhǎng)，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。
9 Z8 x( y5 w/ W  f3 e4 U9 i
( M! O6 U6 |) V工作原理
/ X3 q1 b: F6 W* ]1 R! f% g
5 W$ ~# e6 C. E( ~- i+ E　　接近傳感器發(fā)射電磁或靜電場(chǎng)或電磁輻射束（如紅外線），并等待返回信號(hào)或場(chǎng)中的變化，被感測(cè)的物體稱為接近傳感器的目標(biāo)。
3 p5 Q  e: p( ~" ^& f, o, P+ b
　　感應(yīng)式接近傳感器-它們有一個(gè)振蕩器作為輸入，通過(guò)接近導(dǎo)電介質(zhì)來(lái)改變損耗電阻。這些傳感器是首選的金屬目標(biāo)。
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0 r8 R9 z, a; h& H9 K4 y　　電容式接近傳感器-它們轉(zhuǎn)換檢測(cè)電極和接地電極兩側(cè)的靜電電容變化。這是通過(guò)以振蕩頻率的變化接近附近的物體而發(fā)生的。為了檢測(cè)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。

+ y8 t7 @( |7 K$ E1 C應(yīng)用

% g$ E2 u( Q* n1 i& k·在自動(dòng)化工程中用于定義過(guò)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)
$ J/ t' E5 ^. u7 o: U
) d, l8 f: F, m  H% j0 F·在窗口中使用，當(dāng)窗口打開(kāi)時(shí)會(huì)激活警報(bào)

. y; V" m- E' @·用于機(jī)械振動(dòng)監(jiān)測(cè)計(jì)算軸與支承軸承的距離差
/ X' u& w8 Q. |& D7 g

一簾幽夢(mèng)kim

學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)

魚不在水里

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春曉19901009

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