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标题: 五种常用的传感器原理和应用 [打印本页]
作者: twq19810302    时间: 2023-5-29 11:19
标题: 五种常用的传感器原理和应用
五种常用的传感器类型  _1 H* g0 g: U( C) _
% G, t: V( A0 U$ O4 S: g+ D

( L* {6 H7 N9 r5 K$ F8 N# r一些常用的传感器及其原理和应用说明如下：
' c* y7 i+ c* L1 w3 L+ V0 y' A7 Q8 U( K0 \
（一）温度传感器
% i. B2 ?% P- u7 p9 `. i% V0 q
  s+ i2 S) S, }3 ?# Q& ]3 X$ F8 U　　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：8 t2 t) O6 r! l, J

2 `6 K( Z( @* e( Q/ d6 N8 _·接触式传感器- x, Q/ K+ i( d! [
% B3 H( o5 J! g8 g% _
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。
( g% i3 B8 ]) P9 d; G( [. L3 _$ P
1 I* l6 l- w9 M. G6 W9 Z  n/ f·非接触式传感器/ }+ A' J4 }) v0 J
8 ]! ~% i  h! q5 [. t
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。
. }9 {' j1 \% R; Y+ H- g3 N3 V& S$ @0 {8 V+ x, [/ I
　　不同类型温度传感器的工作原理及实例
9 h! f( T- ~$ N) e0 n# D4 X* G+ ~' L( Y0 v8 i8 D/ F
　　（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。
. ]/ n; {+ P# Z* K# S% r! y- `/ g! j! O7 h2 j4 [
　　（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。: E0 F' w, ]( y* L& {
2 X; ?4 T, Y# o, {: j$ _  S5 ^% j
　　（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。- V# K' `6 e' M+ n

6 x& A) T6 ]! r' `! l  x$ g（二）红外传感器0 n2 [& J: X* Y! Z
! R( j) v: h; q, a9 D# D8 z
　　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。
  W" ?$ l; G# ?+ F; I+ q! d; f0 O6 j( Q. n3 B. j5 R
优势' x( f( i- G* x; X, d2 L
1 `1 C* D4 t- P" K
易于连接，市场上现货供应
7 L8 j; p$ \9 ^; u5 n* y4 @
: S8 ~, j0 Q3 @# Z5 i  O0 K缺点* z2 s: ]. r/ [& e+ N7 _
9 h( s9 w* M6 w/ M: J
受到周围噪音干扰，如辐射、环境光等。- r: K! Q5 Y- D# O* p( C

  f1 w( h  E, ^0 z工作原理! z$ A- D& V* I7 u- x
5 f% Q- X$ K, L+ ~+ I( |" p
　　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。, s/ F2 B, D4 E1 r

5 o5 p- ?. Q8 S1 [9 w( H　　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。7 O1 f) p+ ]5 t" w- N/ T2 I

5 x% _+ }% w/ x) M1 I: x8 [- S　　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。9 Z( J# F( J  q6 R; m
3 ~. A; T1 m3 A
应用
  b* J4 f+ Z8 Q* y
' W1 L' i! U9 \! R) `1 S; u$ }2 H0 O  X6 {4 e' ?  E  Y3 ]
热成像4 g  s4 u+ |8 A
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。* K) [0 p: u( I! s
·加热
1 e5 }& ~* ]( ?" z/ K+ k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。1 ~% S# V" w) T+ \
·光谱学
% z2 |/ i# j3 d8 |( F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。
; `7 s# X4 e4 [5 \/ S·气象( `/ g8 V0 \$ a1 G! w# 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。
- I  s) s3 P# [" ?·光生物调节7 c. T, X' H4 d( B9 y4 u; b0 d& N- o
用于癌症患者的化疗，这是用来治疗抗疱疹病毒。% }2 p+ S" u$ S: d5 u) s
·气候学* e3 @8 U) A( r8 i7 A. M5 k/ L' n
监测大气和地球之间的能量交换。
8 W7 [: l3 L* m$ H4 }1 p) n1 [& J! T·通信
" Y/ b0 o, E/ l% ^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。
! e0 x. d% K! r9 p8 n- Q, m5 ]4 F3 Z' E( Z/ E2 J7 p( F* I: W
7 B% |% p7 e% E8 E5 r: U% x5 Y, B
（三）紫外线传感器& ^; W7 H* V4 C, W- W0 c+ Q1 H$ }

: _2 ?0 O0 {/ P5 t3 l　　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。+ U8 j" u' g6 Y& x$ a

: f/ {$ r. I/ x- `选择紫外线传感器的标准
: ^* C3 h0 r, s
; s% D4 c( M; i- l' T·紫外传感器可以检测到的波长范围（纳米）) v( i1 D! \. e5 r

" {$ R: g/ Y* w& L·工作温度
# ]0 {7 a% r1 s6 f; O; L4 `
- c2 s6 S  ?- E7 e2 Y3 |9 \- m/ `·准确度
6 s, S$ B$ K/ ^. B* I/ |! W7 Y
: C' k7 T/ F( ^( s# d·重量3 \& P! A; q/ {

9 f1 q9 Q9 T( c2 }$ W! ^" h/ I·功率范围
+ M1 G/ E  Y* d% s( c$ I- m
$ }3 R3 u" e! T- D( d5 D工作原理; {7 d" I6 l$ L" s( o, v
8 w' G: t' [1 R, i' @/ y
　　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。
7 X0 D" k' d) X/ G
; `' s+ V& J; a0 h　　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。, e' x7 Z+ r% u# r
2 J; O; O. U( I
示例包括：
( n+ v1 h. \( C
+ \4 w: h2 K, C0 X·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。
0 M6 z' i3 ~+ }" B! L; W" u' w5 n; ]0 K5 }5 d. I' U0 P5 x5 t2 B2 o
·光传感器测量入射光的强度。# Y$ l) @. h* G" ]

. I5 l6 s! C; n3 w( d6 _9 R0 b·紫外光谱传感器是用于科学摄影的电荷耦合器件（CCD）。
4 J$ Q3 h- W8 t1 z; i- ?
/ K7 i3 ]7 V+ c2 G$ f: \- J·紫外线探测器。: z' U2 f; ?, c: _+ Y8 `  \
& c6 O* b' O+ ^( K* y% j* B4 y
·杀菌紫外线探测器。* M* S1 j+ h4 n5 ~
4 _2 T# b% c* ^7 t# D3 Z/ F2 H. q6 P
·光稳定性传感器。+ A3 o! [0 W# Q8 }

$ b: w" W- g; Z9 O; e, L  G# Y. I4 @) z  Q应用5 X7 b" J9 P6 I( Y

( R! A6 u; A9 j·测量紫外线光谱中晒伤皮肤的部分
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; c; A3 s0 D7 ^+ ~% `' k6 O·药房* k) G/ a; V% ]
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·汽车1 W% R# M& k& S4 M3 G
3 e# @: q7 F1 A$ l/ y: p6 d/ W2 q( ]
·机器人学+ q/ m: `4 A; u! R) n
2 m3 v; b) `) T1 R( q
·溶剂处理和染色工艺的印染工业* }8 q  p  r. Q7 n
" B7 ^% F7 N- y: E
·化学品生产、储存和运输用化学工业  x4 K* g1 f. H: o: B$ [

, J# _3 f* [, P（四）触摸传感器
; D9 F9 b2 }! }
; q4 @. K9 d7 C　　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。0 g/ I' J. y' e+ j2 n9 l+ a

- |3 K3 }* P& o; [) M　　触摸传感器由以下部件组成：% T. G" d6 S$ r6 U

& G9 d5 E  u6 D/ W' y·全导电物质，如铜4 @% G% ?" K' L; O5 f+ D

# F5 I/ U0 P) \6 t' ~1 V# m, Q·绝缘间隔材料，如泡沫或塑料
% D6 s5 z- V0 W7 u3 L4 Z% I/ ?
' T/ u, |0 p' }·部分导电材料
! E0 p; o' G: h# z; h
! T* [+ Q2 B$ l: i, T# ]$ p# F原理与工作
2 Q0 P  F5 N+ {! ?. {
' z# c! v8 H9 a/ Q. D) ?　　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。8 j. G4 a6 V' U" z% T
3 [6 e9 N9 c0 Y! f* L# H
　　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。( q% X; u( _$ `5 T+ \
, w1 ~7 j2 q& U# h$ b
应用* D/ u: n" H( r! {, {& S
; \1 w3 `, N: W6 K5 O
　　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
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  y. i& o; r, ?- {·商业——医疗、销售、健身和游戏
. H. y. w/ h5 |4 s+ K$ ]2 t8 X& N3 K! a/ U6 }* m  ~) |
·电器-烤箱、洗衣机/烘干机、洗碗机、冰箱# r0 ~/ Y8 C0 j7 m  ^7 D3 S5 d
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·运输-驾驶舱制造和车辆制造商之间的简化控制5 M$ E! q: d* ~" K% L
0 `3 E! M( c8 B9 e( N
·液位传感器" G( k, H/ V+ E5 ~4 f7 I: C+ l& w7 `

. V! ?. a9 n$ H* M0 Z·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
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. r! K5 c" y& e, J·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& u. P/ `  F, I5 B/ e0 V3 [; \

% C8 M& Q0 A& A（五）接近传感器/ a( C( R. {; z5 g- P8 S7 t

7 ~: V1 Y6 f- A0 {" }$ x2 x, `　　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。0 n. T& ]2 U4 d7 J5 h! o

$ R. i* Z# O4 a) ?  p" J0 U; ~工作原理* K1 {: P: M/ s* x" T3 t9 `" g

' z; \7 m/ [( _, Y　　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。) }' P$ Z6 P0 g, o- Q
- G7 p# |7 ?8 q. ^9 X
　　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。  J! ^! {; F+ i& A3 Q
% A& H+ X0 R' i- V. k
　　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。
7 m3 @( R5 w& P* _2 {' w/ G7 ]( }6 x5 p+ E- V9 E* t" P" H
应用( ]# |5 m$ M1 o
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·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) R; n$ r+ V9 G3 ]& X

+ o# A3 t: l0 ^6 F4 Q7 }·在窗口中使用，当窗口打开时会激活警报2 U+ w0 I/ T  e+ T6 t  D3 a
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·用于机械振动监测计算轴与支承轴承的距离差3 q) e/ P* f& r! H- M
作者: 一帘幽梦kim    时间: 2023-6-9 08:41
学习学习
作者: 鱼不在水里    时间: 2023-7-24 15:57

, _) W7 O7 r+ k( m感谢分享
作者: 春晓19901009    时间: 2023-9-5 14:47
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