常用的傳感器其原理和應(yīng)用說明

傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。

一些常用的傳感器及其原理和應(yīng)用說明如下：

一

**溫度傳感器**

該設(shè)備從源頭收集有關(guān)溫度的信息，并轉(zhuǎn)換成其他設(shè)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(jì)，會(huì)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(duì)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。

·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(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(duì)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(shí)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(duì)被測元件開放。電線的另一端端接到測量設(shè)備，在此形成參考結(jié)。由于兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的溫度不同，電流流過電路，測量得到的毫伏來確定結(jié)點(diǎn)的溫度。

（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(shè)備都貴。

（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(shè)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(shì)

·易于連接

·市場上現(xiàn)貨供應(yīng)

缺點(diǎn)

·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(gè)紅外二極管將用于探測物體反射波。

當(dāng)紅外接收器受到紅外光照射時(shí)，導(dǎo)線上會(huì)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(yùn)算放大器（運(yùn)放）來準(zhǔn)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(dāng)紅外接收器受到光照時(shí)，導(dǎo)線上會(huì)產(chǎn)生電位差。

**應(yīng)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(jī)機(jī)翼上的冰帶走。它們廣泛應(yīng)用于印刷印染、塑料成型、塑料焊接等工業(yè)領(lǐng)域。

·光譜學(xué)-這項(xiàng)技術(shù)通過分析組成鍵來識(shí)別分子，這項(xiàng)技術(shù)利用光輻射來研究有機(jī)化合物。

·氣象-當(dāng)氣象衛(wèi)星配備有掃描輻射計(jì)時(shí)，可以計(jì)算云層高度、陸地和地表溫度。

·光生物調(diào)節(jié)-用于癌癥患者的化療，這是用來治療抗皰疹病毒。

·氣候?qū)W-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(jī)和計(jì)算機(jī)外圍設(shè)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(qiáng)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。

**工作原理**

紫外線傳感器接收一種類型的能量信號(hào)，并傳輸不同類型的能量信號(hào)。為了觀察和記錄這些輸出信號(hào)，它們被導(dǎo)向電表。為了生成圖形和報(bào)告，輸出信號(hào)被傳輸?shù)?a href="http://ttokpm.com/tags/模數(shù)轉(zhuǎn)換器/" target="_blank">模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），然后再通過軟件傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。

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(qiáng)度。

·紫外光譜傳感器是用于科學(xué)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(yīng)用**

·測量紫外線光譜中曬傷皮膚的部分

·藥房

·汽車

·機(jī)器人學(xué)

·溶劑處理和染色工藝的印染工業(yè)

·化學(xué)品生產(chǎn)、儲(chǔ)存和運(yùn)輸用化學(xué)工業(yè)

四

**觸摸傳感器**

觸摸傳感器根據(jù)觸摸位置充當(dāng)可變電阻器。

觸摸傳感器由以下部件組成：

·全導(dǎo)電物質(zhì)，如銅

·絕緣間隔材料，如泡沫或塑料

·部分導(dǎo)電材料

**原理：**

部分導(dǎo)電材料反對(duì)電流的流動(dòng)。線性位置傳感器的主要原理是，當(dāng)電流必須通過的材料長度越長時(shí)，電流流就越相反。因此，材料的電阻通過改變其與完全導(dǎo)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(nèi)存是由軟件提供的。當(dāng)傳感器被關(guān)閉時(shí)，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(guān)的所有值。這個(gè)動(dòng)作類似于移動(dòng)鼠標(biāo)并將其定位在鼠標(biāo)墊的另一端，以便將光標(biāo)移動(dòng)到屏幕的遠(yuǎn)端。

**應(yīng)用：**

觸摸傳感器具有成本效益高、經(jīng)久耐用的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于

·商業(yè)——醫(yī)療、銷售、健身和游戲

·電器-烤箱、洗衣機(jī)/烘干機(jī)、洗碗機(jī)、冰箱

·運(yùn)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(dòng)化-位置和液位傳感，自動(dòng)化應(yīng)用中的人工觸摸控制

·消費(fèi)電子產(chǎn)品-在各種消費(fèi)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(diǎn)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(jī)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(yīng)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(yīng)傳感器等。

**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(hào)或場中的變化，被感測的物體稱為接近傳感器的目標(biāo)。

感應(yīng)式接近傳感器-它們有一個(gè)振蕩器作為輸入，通過接近導(dǎo)電介質(zhì)來改變損耗電阻。這些傳感器是首選的金屬目標(biāo)。

電容式接近傳感器-它們轉(zhuǎn)換檢測電極和接地電極兩側(cè)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(biāo)，將振蕩頻率轉(zhuǎn)換為直流電壓，并與預(yù)定閾值進(jìn)行比較。這些傳感器是塑料目標(biāo)的首選。

**應(yīng)用：**

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

·在窗口中使用，當(dāng)窗口打開時(shí)會(huì)激活警報(bào)

·用于機(jī)械振動(dòng)監(jiān)測計(jì)算軸與支承軸承的距離差