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：
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2 L7 h3 I+ k3 g( \; m( {3 R  p1 ]（一）温度传感器

' c, f! I$ X) k　　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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9 F- P& k8 ?& V8 @+ @0 v" c·接触式传感器

1 B3 a+ @5 e* ~) C- N8 O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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·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。

4 g9 T% s8 t5 z$ {　　不同类型温度传感器的工作原理及实例

3 ~& k5 p* ?' a6 e8 v: @* \) x) C3 U　　（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。
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　　（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

　　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
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% u+ K7 I' E. W7 P易于连接，市场上现货供应

缺点
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受到周围噪音干扰，如辐射、环境光等。

) \- U; h7 q! N; u0 P4 O工作原理

　　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。

　　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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/ m* m- A; I* e: w" j0 J　　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。

4 N3 s1 G3 @7 Z3 E! Q( s应用


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。
·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
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。
$ M8 ?& X, x! W+ D, F& I7 H& g  s·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。
) Y% B# e9 ^3 q6 I·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。
$ A, X4 s) D4 ~/ U·气候学
* f9 d% q0 L; ?% p2 r3 x  l- x+ z7 P1 e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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3 j' g8 ?8 z% b5 p& c3 T* X
（三）紫外线传感器
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0 e% I4 F3 t$ u5 G- D0 f* Q　　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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·紫外传感器可以检测到的波长范围（纳米）

·工作温度

7 c1 ?% \0 J3 H/ b" i& P·准确度
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·重量

2 w! b9 d: L/ p  z' p1 S5 y$ m·功率范围

  t  ^6 T; V6 t工作原理

, d8 z/ m$ P4 n1 f) P! T　　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。
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示例包括：

4 ~8 E4 f& `( c& h% N·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。

* u7 E! z( r1 \. F* |3 m' [·光传感器测量入射光的强度。
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9 S  k" L  d0 L5 n) K·紫外光谱传感器是用于科学摄影的电荷耦合器件（CCD）。

- d: O( Q5 V6 T$ h+ {·紫外线探测器。
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& A! f$ s) |7 m9 Z·杀菌紫外线探测器。

+ M; s: Q3 x% p$ K) K# F8 A·光稳定性传感器。

# ^% Y3 C( {3 I; R4 N8 N& ?应用

·测量紫外线光谱中晒伤皮肤的部分

·药房

·汽车

·机器人学
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·溶剂处理和染色工艺的印染工业
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- J: b: [1 t+ w9 `: N( W0 `·化学品生产、储存和运输用化学工业
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! y' I# B& @' U（四）触摸传感器

: F! p7 R" a7 X0 Z/ B　　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。

$ L! A/ w+ a6 Q9 @　　触摸传感器由以下部件组成：
* G4 p+ E8 \( {. y" A5 B
, U9 h; n6 U- d/ ^·全导电物质，如铜

·绝缘间隔材料，如泡沫或塑料

- b; K7 ?' o! e+ C·部分导电材料
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原理与工作

　　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。
1 Q- S: r! m: e) [2 K+ E3 ~
6 ?, F! e; V6 K7 s2 U　　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

/ i/ m1 K$ V: @. ?/ f8 x　　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

" U8 u* A* [/ m8 A, H·电器-烤箱、洗衣机/烘干机、洗碗机、冰箱

·运输-驾驶舱制造和车辆制造商之间的简化控制
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& i6 E1 l; p( O, v5 a3 n·液位传感器
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·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

. ^' i1 |& k' n2 k8 O: X·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

3 J% D) k+ S$ c' ~& I# H（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。

# U1 r) k* _; M6 e& ~) y5 R工作原理

　　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。
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0 Y+ C* F, Q% J% q2 @/ T% I% b应用

$ z7 i6 }8 e, L& ^·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
! x1 Z; W/ ^( K3 B# `: T2 B
·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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