五种常用的传感器原理和应用

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五种常用的传感器类型
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$ Y* a" b8 m+ @3 l8 |1 U* E8 ~一些常用的传感器及其原理和应用说明如下：
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（一）温度传感器

　　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：
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·接触式传感器

, \# Y) r3 @/ G( w* Y8 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。
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# \3 D, C1 `: Z·非接触式传感器

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。
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& y" S. Q+ i7 W& C0 u5 j) {+ B% g　　不同类型温度传感器的工作原理及实例
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1 F% v! v# Y* Q　　（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。

　　（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。

  @7 o, |* f9 r2 l　　（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。

$ e/ h8 d0 Y% K$ L' k（二）红外传感器

: h5 f0 e& z% A+ B- y　　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。

优势

" W: w  \6 H5 ^3 t/ _8 g易于连接，市场上现货供应
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缺点
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受到周围噪音干扰，如辐射、环境光等。
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工作原理
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　　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。
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/ w1 W* M! l, @4 C5 I( E. a( W　　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。
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# l, H; x% [+ O3 z+ u7 A　　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。
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$ H1 l" a" @: q; G7 Q) `7 P, M2 x应用


: c8 o+ w' g1 E+ D/ c热成像
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。
$ _: m2 P; J2 C7 {9 x5 B·加热
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。
+ V/ n5 y. {9 W8 V! q·光谱学
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。
* h: b: N; \9 c·气象
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。
·光生物调节
用于癌症患者的化疗，这是用来治疗抗疱疹病毒。
" h1 @, @. m9 S' T6 K·气候学
监测大气和地球之间的能量交换。
·通信
" l0 `9 V) b! {. @$ S7 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。

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（三）紫外线传感器
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　　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。
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0 a6 ]5 {; m+ M0 x选择紫外线传感器的标准

·紫外传感器可以检测到的波长范围（纳米）
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·工作温度
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·准确度
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- @" K5 B3 ~& t' D" V; C. o* N* e·重量
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·功率范围
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工作原理

　　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。
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　　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。
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5 N2 c* u  F' z; _. j; P示例包括：

·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。
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; a7 m6 `+ C* A: b: s. W5 L9 J) B·光传感器测量入射光的强度。
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4 s1 I; Z: y( @4 b6 Z·紫外光谱传感器是用于科学摄影的电荷耦合器件（CCD）。
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·紫外线探测器。
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: m8 l2 @. m- b·杀菌紫外线探测器。

8 `2 \, o, J9 H·光稳定性传感器。

应用

·测量紫外线光谱中晒伤皮肤的部分

·药房
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; D+ `( o4 y3 X8 F- r·汽车

·机器人学

' O0 N# r% w2 h" H·溶剂处理和染色工艺的印染工业

3 ]8 n' E1 ^% u5 t" Q( ~·化学品生产、储存和运输用化学工业
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6 w+ d1 x" W' n' Q) e0 D/ e（四）触摸传感器
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　　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。
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　　触摸传感器由以下部件组成：

·全导电物质，如铜
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·绝缘间隔材料，如泡沫或塑料

: X4 w  H# S- R- T! q0 Z, Y) Y·部分导电材料
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; R) ]' }7 W: e! |原理与工作
( |/ z. t# E6 @
　　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。

　　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。
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应用
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　　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

·商业——医疗、销售、健身和游戏

·电器-烤箱、洗衣机/烘干机、洗碗机、冰箱

7 y# r) A( K7 b' J! @·运输-驾驶舱制造和车辆制造商之间的简化控制

' q, v+ _3 T7 @* @' H: q·液位传感器

" R5 G9 H% u4 ?& R7 k·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
6 H- x8 S8 }  ^! P' T
- Z; r% q( ^: y: ^0 n·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

（五）接近传感器

5 i1 c' z' y. Q' S3 ]9 z　　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。
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. W' d4 K$ }0 L6 |; ?工作原理
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* t( }% C% Y. v  ^$ E　　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。

1 u% w7 U* P( j) m7 L8 M　　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。

. k# F0 B7 H' O+ w9 B/ C6 ?, P) 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。
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应用

·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

·在窗口中使用，当窗口打开时会激活警报
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9 I2 |- X9 r3 Q. [$ e6 t·用于机械振动监测计算轴与支承轴承的距离差
; w1 A* X3 ?- a4 A( {& `7 S

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春晓19901009

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