五种常用的传感器原理和应用

twq19810302

五种常用的传感器类型
' _8 C6 [+ y3 C1 j) w' L

. |1 {, h1 z! M. V  q- t一些常用的传感器及其原理和应用说明如下：
# I; y# B; f8 l7 b" Z% T1 W* T
1 B; M0 }5 o  H8 |0 x1 |3 @# \（一）温度传感器

1 |6 M$ y. Q. p　　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：
5 S# j% Q7 O& I
·接触式传感器
& |% \8 x* c  ^6 a, X: }7 U$ F
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。
+ ]8 n1 J+ v0 b4 B+ P- \( w& `
·非接触式传感器
; p7 l0 r/ U: r+ y( m
: Z; j8 ^! `: j: w4 ?& q) s% ^& h- w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。
2 l0 s6 O8 z. `" h; O6 n- ]
　　不同类型温度传感器的工作原理及实例

; j3 [3 H9 Q$ |" A- O) D1 t　　（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。
3 X( \9 ?! |2 W) @- a: ^- P' j; I
/ `. q& P1 q2 {2 k/ H0 s1 A! O! E4 R　　（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 ~* {& u6 n! d7 X% a
9 l# O7 C+ k" |8 M3 p0 Q) D1 ~　　（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。
4 B7 \6 r3 M8 q% r0 \
6 o/ G  I/ x+ o" D1 S! k（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。
: |  q4 V8 e$ Z# C8 ?# T
优势
& b. U8 ~' W/ U1 v6 H
( G% s0 [! f% D$ D% L, H9 O易于连接，市场上现货供应
6 q: R+ M" A9 |: \$ s
/ D! G6 I! O4 M缺点

受到周围噪音干扰，如辐射、环境光等。
, s1 G5 K3 G# k
2 l) c; c5 v. a% ~# r' K6 }( U工作原理
4 Y% t7 A1 K# P9 ?& K' `9 a- S" {
9 S8 a0 A/ Q  U; Y8 F' H3 B% \　　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。
5 C( y3 g' W: P; v$ m0 J
　　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。
3 I+ g: K5 m- A. j7 w$ p
　　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 C. E: K% J) C; m
应用
2 w6 Z% ?+ P  H7 n5 {0 s* h
% e5 {& ~  r* g! h
7 ~$ B( m  }$ `* l- ~5 g- f热成像
; Z8 X1 T6 Q8 ^' l) X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
% ^+ l, v1 t! j# c( N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。
' k: I" t9 c6 a, q1 V: l·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。
·光生物调节
7 P6 w# a: @% U. \/ r% _, u- P% T用于癌症患者的化疗，这是用来治疗抗疱疹病毒。
·气候学
% ~  e! S! W+ ?1 A监测大气和地球之间的能量交换。
0 b/ n5 F" g8 Q) S4 x; W! p% m·通信
0 `+ ~* K: r1 U8 `# a$ t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。
4 x( m" y2 F# s" V9 h/ B1 ]" w3 [

（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。
1 T' [+ i0 M% Z6 ~
; B. {- _7 u2 g/ q( a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）
! ^$ I# e, N% ?' N% G) T
' e4 O) `* M" v2 e9 W$ K·工作温度

·准确度
) x1 J) R3 O) a& n, }0 ]' {1 ^5 `
·重量
" {& ^+ v% {1 x7 `3 j* b
·功率范围

/ `4 g8 ]7 @; m, G- t0 J工作原理
4 w2 M$ p4 N5 ~
　　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。

6 {( w* Y' i: }6 q; b( {3 N0 C　　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。
/ l  c7 }3 m% o# R& U
/ ^1 T' g- H- Q* b示例包括：
" y* a1 q7 `' i
9 f9 f  T5 t  k  w# ~·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。

·光传感器测量入射光的强度。
, A' y1 t: S8 B& E
·紫外光谱传感器是用于科学摄影的电荷耦合器件（CCD）。
; q  U$ i% J6 u2 L; U( K) ^/ ]# C
3 f/ Z  a, u7 [! H: c2 A$ K* ]) P·紫外线探测器。
  A; L, k% C. l: O; K+ V
$ S; _  L" t. X: R·杀菌紫外线探测器。

7 V8 ?" f) x9 v! i5 r·光稳定性传感器。
  Z: r: p2 y9 r3 _( K3 m
0 }$ z7 e$ d2 n# \1 M) k应用
, d. {1 i% h  X
: C9 Y( T1 o. M2 T·测量紫外线光谱中晒伤皮肤的部分
0 ~* @, r( K  ?5 x# [$ b, h
·药房

) j+ i: N1 s: H5 w·汽车

·机器人学

$ |: X% `; q6 D- ?. x·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

（四）触摸传感器

+ O+ _+ f: h; |3 S% w3 F　　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。

% v9 S: h5 }+ y　　触摸传感器由以下部件组成：
; |- {! t/ V  w7 |- F
·全导电物质，如铜
7 @9 V4 ]' x, |& _+ T
·绝缘间隔材料，如泡沫或塑料

% y5 D7 I$ ^8 H/ u+ x·部分导电材料

* N$ c! q1 t9 d4 C原理与工作
; S  d) A- t$ ~, q+ \+ E2 x
8 x7 O. k0 r5 h　　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。
% E$ l( K" y2 H
应用
! o9 q9 S% e5 i5 y! m1 ?
　　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

/ I( b4 p7 |* J: J8 C2 w·商业——医疗、销售、健身和游戏
2 G3 E+ H" d. X2 r" K  s4 e, ]7 l0 Z
' l. n& I  N& z+ @6 q·电器-烤箱、洗衣机/烘干机、洗碗机、冰箱
% Y, Q: B2 [3 p
·运输-驾驶舱制造和车辆制造商之间的简化控制
- Q/ }6 g7 p$ n6 B+ C- B5 N
, P* H" T: O2 \! H( M3 C/ _·液位传感器
& k4 \  l5 b( w
" w& \4 R! N9 P& ^! 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
+ B* r) A' a* v" S# ]
, b: d* `+ R9 V( {+ h- V$ O·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

" G) R& q  ]$ |0 j4 F（五）接近传感器

　　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。
: D1 u8 M4 x4 u& Q& o" E
7 ^5 @$ s$ k3 I" _( B/ L工作原理

3 h2 }; n0 m4 _3 @　　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。

( x' j2 _6 c* K1 U, `, f9 f& Y9 }2 J　　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。

4 K* Q  R: Q) U7 M( y　　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。
! f& C2 L5 X, Y0 R0 \
) l" K6 A  G, b9 @8 f0 D* Q应用
- C" y$ f& A7 U$ M
·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

. b9 }& d1 g$ y2 f·在窗口中使用，当窗口打开时会激活警报

2 [8 n! \! X8 y% `' g·用于机械振动监测计算轴与支承轴承的距离差
# \& j+ a* \2 _) {7 ~/ ]

一帘幽梦kim

学习学习

鱼不在水里

感谢分享

春晓19901009

感谢分享