五種常用的傳感器原理和應用

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發(fā)表于 2023-5-29 11:19:16 | 只看該作者 |倒序瀏覽 |閱讀模式

五種常用的傳感器類型

一些常用的傳感器及其原理和應用說明如下：

（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：

·接觸式傳感器

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(jiān)控固體、液體和氣體的溫度。

·非接觸式傳感器

這種類型的傳感器不需要與被檢測的物體或介質發(fā)生任何物理接觸。它們監(jiān)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。

　　不同類型溫度傳感器的工作原理及實例

　　（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。

　　（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。

　　（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

　　該設備發(fā)射或檢測紅外輻射以感知環(huán)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(fā)出的，紅外傳感器檢測到這種人眼看不見的輻射。

優(yōu)勢

易于連接，市場上現(xiàn)貨供應

缺點

受到周圍噪音干擾，如輻射、環(huán)境光等。

工作原理

　　其基本思想是利用紅外發(fā)光二極管向物體發(fā)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(chǎn)生電壓差。由于產(chǎn)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。

　　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(chǎn)生電位差。

應用

熱成像
根據(jù)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(huán)境。
·加熱
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(yè)領域。
·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。
·氣象
當氣象衛(wèi)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。
·光生物調節(jié)
用于癌癥患者的化療，這是用來治療抗皰疹病毒。
·氣候學
監(jiān)測大氣和地球之間的能量交換。
·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。

（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(fā)現(xiàn)環(huán)境暴露在紫外線輻射下的情況。

選擇紫外線傳感器的標準

·紫外傳感器可以檢測到的波長范圍（納米）

·工作溫度

·準確度

·重量

·功率范圍

工作原理

　　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。

　　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?shù)侥?shù)轉換器（ADC），然后再通過軟件傳輸?shù)接嬎銠C。

示例包括：

·紫外線光電管是一種輻射敏感的傳感器，用于監(jiān)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。

·紫外光譜傳感器是用于科學攝影的電荷耦合器件（CCD）。

·紫外線探測器。

·殺菌紫外線探測器。

·光穩(wěn)定性傳感器。

應用

·測量紫外線光譜中曬傷皮膚的部分

·藥房

·汽車

·機器人學

·溶劑處理和染色工藝的印染工業(yè)

·化學品生產(chǎn)、儲存和運輸用化學工業(yè)

（四）觸摸傳感器

　　觸摸傳感器根據(jù)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：

·全導電物質，如銅

·絕緣間隔材料，如泡沫或塑料

·部分導電材料

原理與工作

　　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。

　　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。

應用

　　觸摸傳感器具有成本效益高、經(jīng)久耐用的特點，被廣泛應用于

·商業(yè)——醫(yī)療、銷售、健身和游戲

·電器-烤箱、洗衣機/烘干機、洗碗機、冰箱

·運輸-駕駛艙制造和車輛制造商之間的簡化控制

·液位傳感器

·工業(yè)自動化-位置和液位傳感，自動化應用中的人工觸摸控制

·消費電子產(chǎn)品-在各種消費產(chǎn)品中提供新的感覺和控制水平

（五）接近傳感器

　　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。

工作原理

　　接近傳感器發(fā)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。

　　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。

　　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(fā)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

·在自動化工程中用于定義過程工程設備、生產(chǎn)系統(tǒng)和自動化設備的運行狀態(tài)

·在窗口中使用，當窗口打開時會激活警報

·用于機械振動監(jiān)測計算軸與支承軸承的距離差