五种常用的传感器原理和应用

twq19810302

五种常用的传感器类型
2 _$ t- }8 I3 S0 f* m1 L

一些常用的传感器及其原理和应用说明如下：

（一）温度传感器
- f! W. }- B2 O( _- ?3 j  f; t
　　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：
! L' q7 q2 H( E, }7 Y) L8 w
7 n+ ]1 x7 R0 ]' c1 V" U. t, {1 R·接触式传感器
7 l6 J2 r6 {% e! d; O5 i) F
5 G, e  B6 r2 A5 S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。

, p  I: [; \" z8 Q2 ]% p5 \2 P·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。

( o" P8 c% M5 }% [6 j/ C4 W　　不同类型温度传感器的工作原理及实例
2 P) q0 [* d! v# T
, a8 Y4 B  r- E* D. K" h　　（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 K% s7 v: |4 a; E　　（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。
0 i1 B" a6 ~! \+ O; B4 D0 M( Q- c5 H- F5 [
$ R' \) L% p5 ^. n+ J（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。

1 V* D% h7 ?" o! G: ]4 A* T优势

) J$ @# F! C$ U; N7 \: s易于连接，市场上现货供应

0 r7 P1 G+ q% H2 [  S* i缺点
5 |0 O4 P- y% H) u$ A( }8 V9 D! P7 R
' Z: v6 K6 v. A1 b' u( h5 J受到周围噪音干扰，如辐射、环境光等。

6 x0 f/ U9 P5 t" k" j, e6 k工作原理

: v0 q: M4 o- w2 g9 }1 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。

2 t( h" }) H9 W% G; m7 A5 S　　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。

) @) s0 h4 K% f- o6 v7 h" ]　　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。

应用
, S: g4 P+ O( F$ [5 ?' B
3 d! [/ M) K4 f( w7 J: `2 _& T
2 Y- W% M) s$ }# |$ b) Z0 M4 B热成像
6 p% \! h+ n% U. q' Y1 O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
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。
·光谱学
5 P9 I* a: L) f, C( F7 ?7 S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。
' T/ _  G! m6 B: m& U·气象
+ Z0 U& J9 }5 ~/ C/ O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。
·气候学
监测大气和地球之间的能量交换。
7 m+ p2 U7 Y3 k3 t/ K' b4 x& o·通信
8 l- k0 n- K% b4 |) Z# p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。


' a8 Z" R/ b0 Q% y1 P5 i4 v（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。

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）
) |2 I* p- ?1 o" L
) A0 v1 y4 e- ^2 g4 @9 x7 N1 ~·工作温度

( E/ k* k5 x1 @% K·准确度

·重量
3 }7 g# z8 _, {3 Q, v8 H! e
6 p2 Z; o& p, Y' O9 m2 a1 E! ~·功率范围
  x) I' I* ]2 Q% f6 ^: c9 J. S
工作原理

" B( p; `" N9 O8 Y. R6 \+ l/ F　　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。

　　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。
6 g! v' z2 A, s5 f" [/ h
示例包括：

; r/ Z" t* \9 F+ C+ p  w' P·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。
$ r7 i( b8 v$ l4 R/ j
, a4 Q& l$ \$ I, p·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）。
: Z9 {8 E* [( @& g2 Y/ ?. T4 B1 W/ q
·紫外线探测器。

·杀菌紫外线探测器。

3 Y; U1 V6 G( t1 Z# g·光稳定性传感器。

% |$ L" M$ ]( _( U& d0 \9 C应用

1 M7 ?; S; X: S8 E·测量紫外线光谱中晒伤皮肤的部分

·药房
  ]) w3 E! r$ W. \! b
5 @1 }7 D, ^% H; ]·汽车

·机器人学

·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
% Q! t, Q' C5 S8 G& }
% [& u& L2 p4 O- L: Z* p2 W# ~（四）触摸传感器

# k# y/ K/ t9 _1 L5 {　　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。

　　触摸传感器由以下部件组成：

·全导电物质，如铜

·绝缘间隔材料，如泡沫或塑料
8 G( P' {' \8 T$ T8 N- X
; X" }  ?$ ]4 \/ r0 F  h7 y·部分导电材料
7 U: J9 l& @& s; S$ i' H2 o
% ?: T, [# h+ u# T  f原理与工作

' [$ }# T# P2 I& e; L. X4 @" 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。
# Z1 w- h# r0 z: `5 c0 ^! d
: V" ?7 u; {! F. w# n7 n6 z　　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。
. }5 K: ]- D3 e1 I# a0 w, v
应用

　　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

* Q1 |, y* S( z6 t! _# X; u+ a·商业——医疗、销售、健身和游戏
* V0 r. y' {8 g' q
7 T6 Z, U5 a/ i4 B8 i% l! A·电器-烤箱、洗衣机/烘干机、洗碗机、冰箱
& H  \  b+ R8 p; U
5 [" \% [* `' {8 H0 r1 J% E4 J0 F·运输-驾驶舱制造和车辆制造商之间的简化控制

* y# {9 n, u. D% Q·液位传感器
5 x; S$ \/ j$ b8 g( F4 ^
! q! P; A8 }8 I- L- i+ ~·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
+ @1 ?, l0 E" V! I6 N+ A- x$ }
3 [6 X6 r0 I1 G8 P9 J  _; ?5 S·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
3 ~# ?. t0 c5 V! l# K; 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。
8 N) k/ `# P- r8 i4 I
( \7 b- I  N- F/ x& H0 ]' q# H; J工作原理
: {/ O$ u# }1 ?) t( K
　　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。
) J% ~; r" h. z- w
　　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。
' v; F& y" ^; j# F0 N' G# S
　　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。

5 |+ K$ e# n, U应用
% T- r! \* `, |9 P  @3 p, J
·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

! c+ R2 ]) l1 x' a$ U& |( w& T·用于机械振动监测计算轴与支承轴承的距离差
* s! A" Q1 ?0 z  h% c. G' {4 F

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