五種常用的傳感器原理和應用

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五種常用的傳感器類型

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一些常用的傳感器及其原理和應用說明如下：
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（一）溫度傳感器

　　該設備從源頭收集有關溫度的信息，并轉換成其他設備或人可以理解的形式。溫度傳感器的最佳例證是玻璃水銀溫度計，會隨著溫度的變化而膨脹和收縮。外部溫度是溫度測量的來源，觀察者觀察汞的位置以測量溫度。溫度傳感器有兩種基本類型：
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·接觸式傳感器
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" I8 ]$ T4 u/ U8 ]這種類型的傳感器需要與被感測對象或介質直接物理接觸。它們可以在在很大的溫度范圍內監控固體、液體和氣體的溫度。
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" \; a+ u1 V& f·非接觸式傳感器
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這種類型的傳感器不需要與被檢測的物體或介質發生任何物理接觸。它們監控非反射性固體和液體，但由于天然透明性，因此對氣體無用。這些傳感器使用普朗克定律測量溫度。該定律處理從熱源輻射的熱量以測量溫度。
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- `; X; W( T/ i& ?" V　　不同類型溫度傳感器的工作原理及實例
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5 ]3 l# n7 u) Z$ f( }　　（i）熱電偶——它們由兩根電線（每根均為不同的均勻合金或金屬）組成，通過在一端的連接形成測量接頭，該測量接頭對被測元件開放。電線的另一端端接到測量設備，在此形成參考結。由于兩個結點的溫度不同，電流流過電路，測量得到的毫伏來確定結點的溫度。熱電偶示意圖如下。
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$ s7 [- h$ `  o+ E9 Y　　（ii）電阻溫度檢測器（RTD）——這是一種熱電阻，其制造目的是隨著溫度的變化改變電阻，它們比任何其他溫度檢測設備都貴。電阻式溫度探測器示意圖如下。

% J/ q7 O4 H" G3 i+ x. B　　（iii）熱敏電阻——它們是另一種電阻，電阻的大變化與溫度的小變化成正比。

（二）紅外傳感器

& F- m' ^$ u0 ]3 z" b& A　　該設備發射或檢測紅外輻射以感知環境中的特定相位。一般來說，熱輻射是由紅外光譜中的所有物體發出的，紅外傳感器檢測到這種人眼看不見的輻射。

) a4 |0 L4 N$ T& H$ k! P, l優勢
; \9 a5 y6 `* ]; f/ I4 X2 [: e
  ^6 f1 {1 J# P7 {* X/ R易于連接，市場上現貨供應
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/ m8 z9 _8 U3 T. o% H缺點
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+ i) Y) j! `) s% {受到周圍噪音干擾，如輻射、環境光等。
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工作原理

- d- R( v) U. J% O0 S　　其基本思想是利用紅外發光二極管向物體發射紅外光。同一類型的另一個紅外二極管將用于探測物體反射波。紅外Led傳感器工作原理簡圖如下所示。

　　當紅外接收器受到紅外光照射時，導線上會產生電壓差。由于產生的電壓很小，很難被檢測到，因此使用運算放大器（運放）來準確地檢測低電壓。

' g" U% s0 I3 }6 m( k　　測量物體與接收傳感器的距離：紅外傳感器組件的電特性可用于測量物體的距離，當紅外接收器受到光照時，導線上會產生電位差。
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應用

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熱成像
/ y. E" P8 u7 \3 p9 ?根據黑體輻射定律，可以使用熱成像來觀察有或沒有可見光的環境。
, S% e6 v. w) \& ^  P1 y( L·加熱
8 `9 S6 ?2 O- {紅外線可用于烹飪和加熱食物，它們能把飛機機翼上的冰帶走。它們廣泛應用于印刷印染、塑料成型、塑料焊接等工業領域。
6 }" w, ?: C. h+ f* ]; \0 P·光譜學
這項技術通過分析組成鍵來識別分子，這項技術利用光輻射來研究有機化合物。
+ I0 a" J* J" o% h4 W·氣象
當氣象衛星配備有掃描輻射計時，可以計算云層高度、陸地和地表溫度。
0 A+ n  ~( ]& p: q·光生物調節
5 I/ S8 F2 i; x+ W7 t/ j用于癌癥患者的化療，這是用來治療抗皰疹病毒。
·氣候學
監測大氣和地球之間的能量交換。
1 i$ x: z2 ^+ F+ G·通信
紅外線激光為光纖通信提供光。這些輻射也用于手機和計算機外圍設備之間的短程通信。

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2 M4 J! n, U0 f5 ?/ D（三）紫外線傳感器

　　這些傳感器測量入射紫外線的強度或功率。這種電磁輻射的波長比x射線長，但仍比可見光短。一種被稱為聚晶金剛石的活性材料正被用于可靠的紫外傳感，紫外線傳感器可以發現環境暴露在紫外線輻射下的情況。

/ L& {6 r5 C" J! ^: X$ {, W選擇紫外線傳感器的標準
, W2 ^8 L, `# |; s* B5 B8 ^
·紫外傳感器可以檢測到的波長范圍（納米）

·工作溫度

! q7 p5 @+ ?" J: o" @·準確度
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·重量

* N0 M, q8 Y/ c0 y+ N6 l# q·功率范圍
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& I( u) s; Y# d工作原理

: p* X- P" ]. b2 x( o　　紫外線傳感器接收一種類型的能量信號，并傳輸不同類型的能量信號。
& W. x( _  j* m* i$ Y  G+ K2 ^
　　為了觀察和記錄這些輸出信號，它們被導向電表。為了生成圖形和報告，輸出信號被傳輸到模數轉換器（ADC），然后再通過軟件傳輸到計算機。
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2 B" R3 v6 M. _% _6 s' ]/ ~示例包括：

·紫外線光電管是一種輻射敏感的傳感器，用于監測紫外線空氣處理、紫外線水處理和太陽輻射。

·光傳感器測量入射光的強度。
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·紫外光譜傳感器是用于科學攝影的電荷耦合器件（CCD）。
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+ v: r; L+ M, d, z·紫外線探測器。
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/ {, b# z+ J5 l2 X: V·殺菌紫外線探測器。
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·光穩定性傳感器。
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$ u0 W, M3 u  `% q6 A8 a應用

4 D, V7 g3 Y* `) k$ E3 B·測量紫外線光譜中曬傷皮膚的部分

·藥房

·汽車

·機器人學
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: j) I+ {: l" ~$ D8 B" A& t' V5 q# W! ]·溶劑處理和染色工藝的印染工業
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·化學品生產、儲存和運輸用化學工業

（四）觸摸傳感器

　　觸摸傳感器根據觸摸位置充當可變電阻器。觸摸傳感器作為可變電阻工作的圖。

　　觸摸傳感器由以下部件組成：
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) c# \; V! r; _* r- g* A  M·全導電物質，如銅

! s1 |' b; s& Y) k  w! @0 c·絕緣間隔材料，如泡沫或塑料
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·部分導電材料

原理與工作

' @8 P1 G7 b: d9 C: l' N　　部分導電材料反對電流的流動。線性位置傳感器的主要原理是，當電流必須通過的材料長度越長時，電流流就越相反。因此，材料的電阻通過改變其與完全導電材料接觸的位置而變化。
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　　通常，軟件與觸摸傳感器相連。在這種情況下，內存是由軟件提供的。當傳感器被關閉時，他們可以記憶“最后一次接觸的位置”。一旦傳感器被激活，他們就能記住“第一次接觸位置”，并理解與之相關的所有值。這個動作類似于移動鼠標并將其定位在鼠標墊的另一端，以便將光標移動到屏幕的遠端。

: ?  S' Z) G2 r1 B$ k$ {% H# t應用

　　觸摸傳感器具有成本效益高、經久耐用的特點，被廣泛應用于

+ X. h/ ~- n* s5 y" k·商業——醫療、銷售、健身和游戲

·電器-烤箱、洗衣機/烘干機、洗碗機、冰箱
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·運輸-駕駛艙制造和車輛制造商之間的簡化控制
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6 Q" w7 ^! J( i7 Q·液位傳感器

·工業自動化-位置和液位傳感，自動化應用中的人工觸摸控制
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·消費電子產品-在各種消費產品中提供新的感覺和控制水平
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（五）接近傳感器
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　　接近傳感器檢測幾乎沒有任何接觸點的物體的存在。由于傳感器與被測物體之間沒有接觸，且缺少機械零件，因此這些傳感器的使用壽命長，可靠性高。不同類型的接近傳感器有感應式接近傳感器、電容式接近傳感器、超聲波接近傳感器、光電傳感器、霍爾效應傳感器等。
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工作原理
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1 B0 C. E. {( _& d; ]- o　　接近傳感器發射電磁或靜電場或電磁輻射束（如紅外線），并等待返回信號或場中的變化，被感測的物體稱為接近傳感器的目標。
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6 G5 C5 X3 Q) Z9 N9 _　　感應式接近傳感器-它們有一個振蕩器作為輸入，通過接近導電介質來改變損耗電阻。這些傳感器是首選的金屬目標。

8 \  |- U5 n' D. v3 _4 j7 g2 A　　電容式接近傳感器-它們轉換檢測電極和接地電極兩側的靜電電容變化。這是通過以振蕩頻率的變化接近附近的物體而發生的。為了檢測附近的目標，將振蕩頻率轉換為直流電壓，并與預定閾值進行比較。這些傳感器是塑料目標的首選。

應用
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' K# c; [+ K$ M6 |! B·在自動化工程中用于定義過程工程設備、生產系統和自動化設備的運行狀態
  @9 m5 x: P% d% \8 c$ t$ z& W
·在窗口中使用，當窗口打開時會激活警報

·用于機械振動監測計算軸與支承軸承的距離差

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魚不在水里

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春曉19901009

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