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：

4 w. b" c. D" g5 a+ j9 d（一）温度传感器

　　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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' y- \* G/ c6 k) x·接触式传感器
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. y1 ?4 x; l. U( _/ h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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: H4 Q3 E+ P4 @/ U5 e·非接触式传感器
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& R9 F1 B" t- ?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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6 w. K1 q6 I2 p　　不同类型温度传感器的工作原理及实例

　　（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。

　　（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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) l! |+ x% F# K4 V3 A/ L: P优势

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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- g% \0 K4 v; Z: A: V6 \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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　　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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应用

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4 r7 {8 A( P; ?; F- a8 z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。
, r( I* `# W/ X2 Z/ s·加热
; s( C, N0 R- I# U; O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
) W. r! O" d8 c8 z. E* I/ K* Y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。
  B0 h5 T7 d) {5 m* c3 R·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。
$ p% n3 }' x; a" X·气候学
监测大气和地球之间的能量交换。
  q% c: c/ U9 n5 Z) E·通信
) v9 r. |0 c6 q: u5 P8 Q& I8 y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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+ P% k. l( T& \# I2 p9 K* k' x$ ~6 M（三）紫外线传感器
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2 {  l2 {5 U  o$ s　　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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& ^/ p- s% w1 \" n9 r  p·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
& H$ J, O- p4 [7 G8 ~
5 \% U5 U  o( Y5 t9 i( K4 e: k·准确度
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·重量

* s, a4 y, i* W! A7 N·功率范围
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工作原理

. j4 z% I. p( K& e9 A! B% Z, E　　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。
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　　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。

示例包括：
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! t$ a9 e0 X- H9 W" _3 z·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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) x9 h3 `7 y5 P- ?5 \·光传感器测量入射光的强度。
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·紫外光谱传感器是用于科学摄影的电荷耦合器件（CCD）。

·紫外线探测器。
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  J7 m; u$ }0 R·杀菌紫外线探测器。
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·光稳定性传感器。
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* `8 P6 [- I1 y9 V; t# @# M" q+ W应用

+ @" U! e+ {' }3 N2 ?·测量紫外线光谱中晒伤皮肤的部分
6 T/ K) r+ O. L- s* Q
·药房
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# }/ X3 k8 n6 J5 |8 f; ^·汽车

; h' X# m1 e$ h& _; [0 C$ k% q9 y·机器人学
& v2 \) [4 y2 K, o- h( @
/ s+ n9 v/ S/ r9 j" c7 s/ G·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

' a; b& ~$ ?7 ^  K; T　　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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6 I, k; D) n  ]2 a& f; X　　触摸传感器由以下部件组成：
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& u. u$ c( i4 Q1 w7 i6 [8 T6 F·全导电物质，如铜
! {, A# T& I/ J
" `1 i/ M" w; J3 u( R1 J+ r1 q6 Q·绝缘间隔材料，如泡沫或塑料

·部分导电材料

9 `: K) p, ~. x; `: w原理与工作
& x9 R+ p* m$ U" `% s9 b9 s
　　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。

7 C  J9 `, _/ n$ w/ z应用
/ Y, x) @  V/ m0 g% w
' ~+ Y) q! e5 S9 U7 A) y　　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

. P# ]8 `7 I0 G·商业——医疗、销售、健身和游戏
$ s' V$ c5 m6 N5 M; Z) ?
·电器-烤箱、洗衣机/烘干机、洗碗机、冰箱

# ]! H0 y: }. E+ p. \7 ?·运输-驾驶舱制造和车辆制造商之间的简化控制
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/ E9 X' W, L9 L·液位传感器
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0 `: S4 ^) A! ^' q) 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
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·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
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2 u+ I& g% v7 N7 H* D4 @( N　　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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' H' m3 d5 I! Y" k/ T; @工作原理
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　　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。

　　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。

应用
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5 f* s& V2 n$ n7 B% \·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
* W1 ~8 c8 M+ w  w2 t; ^
·在窗口中使用，当窗口打开时会激活警报
( s1 Z, N+ z; b; g
·用于机械振动监测计算轴与支承轴承的距离差

春晓19901009

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