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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一些常用的传感器及其原理和应用说明如下：

9 K+ Y7 o4 F- L8 e: R' E（一）温度传感器

4 v" H7 A* o, u3 n9 q7 ?　　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：

·接触式传感器

8 Q# r1 n; ^; |( e, n+ V2 W+ q! ^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。

' z- P: d/ c9 I·非接触式传感器

+ F# Y+ F6 r) `% P* D  [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。

　　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。

. Z7 p7 z& ^- x2 B6 {　　（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。
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2 L9 @7 Q9 t# I$ ~7 \" q- Z　　（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。

) u+ z( s  C: Y% \$ \) @, M（二）红外传感器

　　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
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易于连接，市场上现货供应

5 f+ Q$ W' C2 `- I5 v1 I5 N8 s" G缺点

受到周围噪音干扰，如辐射、环境光等。

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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　　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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　　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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0 X  R4 \- \! m# r% q应用
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' T$ g, o# N- E; O2 `2 K
热成像
) y3 ~+ d! z/ M* |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。
·加热
8 m. M2 Q  I4 M, F7 l; b4 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。
! X+ b* R/ a3 o# Z: U5 a. t3 Z$ @·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。
·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。
! A( ^! v+ d- H& n·光生物调节
  |3 d) j% R$ E用于癌症患者的化疗，这是用来治疗抗疱疹病毒。
·气候学
监测大气和地球之间的能量交换。
·通信
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

6 o3 v) s8 d; }, [+ N/ C　　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。

选择紫外线传感器的标准
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* n& y' `2 I; g, V; l- _·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

# P8 H# S2 v8 E, V·准确度
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·重量

·功率范围
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工作原理
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9 p& `, O! p0 \0 A% q　　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。
& P; O3 I& k2 V/ T7 u& I
　　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。
2 }% m. N7 u& y9 g1 M, i
* h$ m$ @* i3 \9 p3 h! B示例包括：
# R, }0 }1 e* ?4 G2 p
: N+ `! ^' W) p% N" A2 \. ]·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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6 d9 p8 Y- I! t. x  V·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）。
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3 N- Z, C- ^  L/ ~" Y! M; x  E·紫外线探测器。

( g. M2 s- F6 Z& x4 i0 P·杀菌紫外线探测器。
0 u/ H% ~! x  k- y1 |. T8 Q- u  \
# `9 q5 S( v6 T' x( @·光稳定性传感器。
& V& }8 }7 u' s' B* Z7 P
应用
" k  \/ F* Z4 V  R- |# N
·测量紫外线光谱中晒伤皮肤的部分
: W+ B& K3 {$ L* v0 C% w' b
- b0 H6 Y. H0 f/ _·药房

7 B  W8 ?5 a& u8 E: o' Z·汽车

·机器人学
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·溶剂处理和染色工艺的印染工业

·化学品生产、储存和运输用化学工业
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8 R# C2 w$ B+ x6 ]（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。
( C3 Z4 w2 G/ d% q
　　触摸传感器由以下部件组成：
$ U5 }9 R" m0 q: r% [+ u8 B
- C2 Y( s; ?# c·全导电物质，如铜
! J, K' t' D: W$ S% \
·绝缘间隔材料，如泡沫或塑料

·部分导电材料

原理与工作
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　　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。

应用

% H. t# W0 A4 R' U, ?. |" S* x9 _( t　　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
0 O6 [! A, J6 H3 E# F/ z& l
·电器-烤箱、洗衣机/烘干机、洗碗机、冰箱

2 i8 I0 v- J5 F- P; H·运输-驾驶舱制造和车辆制造商之间的简化控制

& m# a) L! n/ S·液位传感器
+ g" @; A9 d' e. S- K, _( s+ B
) t+ m5 K  X6 g9 [, X4 B: {% g·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
- }9 i6 D% _! ^/ t' a) e
·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

, Q2 J3 [, o% t* J) v: q（五）接近传感器

! N0 w9 e% P6 R2 b, n1 {1 ^7 k) c- 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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工作原理
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) Z: k  S& }: O( b  n5 ~　　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。

7 a2 p/ ~& W0 @' q2 \1 |9 O# ^/ E　　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。
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　　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
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4 Q; U. F1 r/ L% z/ q% P( `' o·在窗口中使用，当窗口打开时会激活警报
# c# m$ W5 E% ]7 l0 N
·用于机械振动监测计算轴与支承轴承的距离差

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春晓19901009

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