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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" Y5 L2 f7 ~' X6 x: F& Q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
. ]7 o; o4 C3 ~2 `0 D" s/ x
9 D! c7 X3 w! R7 d　　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- ^& ?8 |' @/ {·接触式传感器
  K3 V: {) d4 P( s4 h7 P
( y$ B4 \2 b/ v' ^& N( ]; b- U7 \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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8 Y$ k& F, ^; P( y3 n3 W·非接触式传感器
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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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# ~& K+ Q1 L' }　　不同类型温度传感器的工作原理及实例
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　　（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。
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7 D' Y5 p0 |+ O# X　　（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。

# |6 C# t6 i+ C1 q8 ]. w　　（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。
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（二）红外传感器
8 O" F. o5 B4 p: I' x2 V+ L* e0 K% J) c
. @; ~: u  h5 a# w2 c& c　　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。
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优势

. F5 E' @4 C& D2 R, K, Y: _易于连接，市场上现货供应
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缺点

受到周围噪音干扰，如辐射、环境光等。
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; K# \% e7 p+ r  D& G) p工作原理
( u* P/ E( c8 ]* m- A
" n( Y% ^/ `# f5 E: w　　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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　　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。

" O* ~, w" B) B　　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。

0 @6 m' Z% ?! ~2 V' w应用
$ B( j9 m0 W( c5 C
* v) z; Z8 X8 z. R
1 k$ ^4 I$ J' F4 F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。
0 X0 j, v1 V; R  A& R8 j1 Y3 P·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。
# h: T' N0 g5 j" G8 O·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。
2 I# b. k5 H' g·气象
3 R" W. q! ?& |# W! C( R6 Q  X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。
1 ~# n6 B, ]0 G. r. E·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。
4 k6 W8 L# ?- J0 m' S·气候学
监测大气和地球之间的能量交换。
/ t9 M, `% i) s/ k; E- z5 h·通信
1 e; {* \8 V7 p. j7 C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。


) ]0 @2 s( E* t' h9 v9 e（三）紫外线传感器

　　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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" _5 ^! V# D& ~. k' t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）
) n( m! }0 N  S" O" X' i1 U+ G: Q8 B* S
·工作温度

+ |. y( v/ I( d+ v; p- L·准确度

0 {, z& W# O% I4 h& M·重量
+ N3 D( ]( @* {  I3 Z; \  b) H6 u. b
·功率范围

工作原理
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# x0 g- ^$ P, u! P　　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。
4 Q/ l  ^! v$ M% i9 T4 {6 |
2 h! d' \! _: n% }4 _' `1 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+ Y5 D8 Y' |& m5 t, \# a+ w: a示例包括：
8 X0 A4 X( `- R4 E2 r" \7 }8 T0 u/ x1 t
% V; P$ x3 M' h) B' |9 ]8 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。
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·光传感器测量入射光的强度。

·紫外光谱传感器是用于科学摄影的电荷耦合器件（CCD）。

9 C5 p/ a0 T4 S# [·紫外线探测器。
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- P" i  D* x* }: u3 T·杀菌紫外线探测器。

·光稳定性传感器。
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2 ?# Y+ |- u) I" s( I% L( q1 O应用

·测量紫外线光谱中晒伤皮肤的部分
/ Z3 k- V# a* G+ r
·药房

4 T- X) t! d0 r' M% d7 z. z0 Y1 b·汽车

3 \7 i. S6 f  v( t·机器人学
2 j* B3 q# E% @+ g9 p: e! s; o
* M7 c: C7 f( M2 R) P! q7 U·溶剂处理和染色工艺的印染工业
! j( v9 t* i* Z& i0 f
7 h7 B+ Z% t8 i  v( H! F7 H, [& ^·化学品生产、储存和运输用化学工业
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（四）触摸传感器

　　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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1 l  M8 M9 _; @·绝缘间隔材料，如泡沫或塑料
& [3 q1 {4 }6 P  x  x# _! J6 G! Y
4 _1 @0 I6 u% ?4 G% ?·部分导电材料

原理与工作

1 ?' r; Q' u$ x, A3 ~& J. z3 q　　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。
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& g: n4 u2 q; L# q　　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。

3 G0 |: X' d. s! ?4 S/ @应用
2 X! v5 Q) i, X! p7 E
　　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

% H. u0 X0 Y4 r- s  ~·商业——医疗、销售、健身和游戏
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·电器-烤箱、洗衣机/烘干机、洗碗机、冰箱

# a6 [- U5 N. ^·运输-驾驶舱制造和车辆制造商之间的简化控制

" _4 V) A+ t: J' o·液位传感器

·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 Z/ L" L% P5 e3 q1 @
·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
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% m% B: ?0 i  `# c) ^1 ]7 b（五）接近传感器
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　　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。

工作原理

5 N/ U: M* ?3 \+ L0 [% U1 O7 x　　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。
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　　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。

　　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。
/ ]) O: r/ b5 a
5 l8 L1 [. y6 J  S, g% e. w应用

& O  k1 t; x4 P3 r8 [# {·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
  ^6 m/ m: C2 w; T+ k2 D* v* }3 [) c  T
( \. a& Y7 q  {- Q, L7 r: }  A6 R·在窗口中使用，当窗口打开时会激活警报
2 B1 w! e6 M3 H0 G( v8 h. M8 v
% ^  p; _- u4 A·用于机械振动监测计算轴与支承轴承的距离差
: Q% X: \# q+ |; _, ]$ c

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春晓19901009

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