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

8 p- l; k& ~( k/ v+ M
* Z: I( i2 O5 v+ h7 p& B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：

1 Z' Y' u0 s2 j+ u·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(zhì)直接物理接觸,。它們可以在在很大的溫度范圍內(nèi)監(jiān)控固體,、液體和氣體的溫度,。
( \) `& g* K3 v8 z; E& A5 B( x
+ r" a+ R' p" y·非接觸式傳感器
; D& O) W8 S; L& G) r4 R8 z
這種類型的傳感器不需要與被檢測的物體或介質(zhì)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

4 O! ]0 [  j1 z　�,。╥）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,。
, q: N0 Z; @4 W  f
' e* A' N/ f  I　�,。╥i）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。
3 \- t- l  e, P- J( m, G
3 K0 w" B, q3 {  D0 Q+ ^　�,。╥ii）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。

$ C# t- W0 m2 R/ l# U4 X4 n) X* u（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,。
* u* ~! L0 `- m' X8 j( Q
: ^$ k; J4 G# X: w6 R優(yōu)勢

3 K, `- Y. Z! c0 h2 T1 j易于連接,，市場上現(xiàn)貨供應
6 D& d# x# F4 C, f
* D# G+ E& n- g+ G缺點

# p- j& \& r* }2 G8 _受到周圍噪音干擾，如輻射,、環(huán)境光等,。
1 p+ n" Z* b' }' l
$ I4 a/ m, F! j0 T! i2 O. e6 u工作原理
7 k3 D1 ]& D9 M; j$ e/ ^
- \: B5 ?  L3 I4 {4 W　　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,。

4 h. @5 Y, T7 R- _2 J, d4 t　　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,。
( L  Y* r% i9 T7 [8 i6 s! v
7 Y' m% F2 B4 ?7 b, }1 n- v/ W　　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,。
! `9 s7 J% v+ u8 y4 t, K! H' f& b4 `
9 i9 M/ Z* @# i  Y# E應用
3 e( Z' x5 B9 L8 C! ]4 O
3 ?* h+ u! f0 l  Z9 s  b  x9 J
0 s3 T2 S3 D" e& x: g* M8 u, T9 d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。
( V- Y9 D  S: A& F$ b9 u/ [& `  G·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。
8 [, L( Y6 V3 f: Q- V( t5 N·氣象
" v- _& E+ z7 G- |. g, `8 L5 g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。
1 r  }. \3 a- R6 ]% p) E·光生物調(diào)節(jié)
. c0 g! B2 j9 f7 }用于癌癥患者的化療,，這是用來治療抗皰疹病毒,。
·氣候學
8 `0 E7 ?$ D) ]% j4 Y監(jiān)測大氣和地球之間的能量交換。
2 ~& N, t/ Q4 e* `2 E·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,。
4 v: R9 f- M) o3 v+ E

* @3 }9 J' W6 U% V  l4 [（三）紫外線傳感器
) W4 p" q" j+ v$ R! Y8 J
　　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,。
6 S7 j8 M8 R- ^" @% b, r1 h8 U. @
* k/ Z0 F0 M9 @- I0 h6 R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）
( [% z0 g  }  q! y! g, S
) c; ?0 h$ x0 H5 _4 I4 `·工作溫度
' h; G0 u, F0 m3 J9 N
3 b% x. q$ j, x1 L·準確度
+ H/ }! g- [7 T& z3 |
·重量
. d: q4 W  _- f6 R" d7 T1 I. y
·功率范圍
3 l- l% o) t+ {2 H9 w
% D$ E* N) p2 @% w% }7 @, a工作原理
  s; I, q6 m- R/ u) A, L
' P' C; \3 t3 F6 W# Z0 o% v/ _　　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：
/ X, s' q6 C. R
9 Q9 X! `2 `# _9 R' q, y* P9 ~" |·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。
+ N! D( V0 W$ z$ M% g  z
& B3 C7 z" o1 h$ t9 w( y! o·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,。
0 P; G; q2 C6 A0 C) o% A5 }
  p" t% v. O! a) u1 ~% {2 }·殺菌紫外線探測器。

·光穩(wěn)定性傳感器,。
/ e0 p  w  @* R. C
6 Z; @- F+ _( g  @+ f( l) |應用
2 s$ A/ c# Q6 r0 Z& D
# j" _& q8 e' E' P% m·測量紫外線光譜中曬傷皮膚的部分
: X% L/ D* Q' {$ W( x
7 Y/ |* `& y& L( O# g$ j# J( ~1 ^·藥房

·汽車

·機器人學
6 `: T9 ~+ R6 y0 M
  c; `, c+ ^! T" l' o·溶劑處理和染色工藝的印染工業(yè)

( y+ M% W& G: q) Q1 g9 d/ L·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,。

& ]* ~; G) T0 @+ }　　觸摸傳感器由以下部件組成：

- I# ]* D1 C( ]9 ?2 u/ f·全導電物質(zhì),，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。

* f5 ^$ M; f5 L; G- b- |. \$ M　　通常,，軟件與觸摸傳感器相連,。在這種情況下，內(nèi)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

* _0 h8 d5 g) [& }　　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
, F: l6 j4 n. @7 ]
' @; `. \1 |7 p3 ^8 T9 i0 k3 J·商業(yè)——醫(yī)療,、銷售、健身和游戲

4 d- L6 o; {$ H·電器-烤箱,、洗衣機/烘干機,、洗碗機、冰箱

0 {+ i- v# D. [% e/ n' B* S" i·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
" ?" `* n& l5 c, D) v! a
$ Y+ U8 Q- Y& \1 d8 M+ j) Q3 q/ Q" Z·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

8 t) v% V# d- E( {9 M·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
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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,。
  t8 M  x4 E$ W
! z; x$ P$ b4 l& E2 {工作原理
9 ~$ W% o! y# N& Q& ?
　　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,。

4 S; A5 s' c$ K　　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(zhì)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,。
& G2 |( |; `: y5 u$ J) O
, K8 k& I. W1 m& j& i  e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)

( w; k4 K3 @" h2 c, ?$ }/ e·在窗口中使用，當窗口打開時會激活警報
; n( V% J6 V9 R; ?8 R
·用于機械振動監(jiān)測計算軸與支承軸承的距離差

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春曉19901009

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