五種常用的傳感器原理和應用

twq19810302

五種常用的傳感器類型

* ~& D/ B: U/ ~; c& ]
一些常用的傳感器及其原理和應用說明如下：

/ K9 F2 f( U3 b& k4 [/ H* I, ]（一）溫度傳感器
+ o" B: N& m. V; y& r/ s9 Z
1 J, e$ s2 A" B0 p1 {3 ?( k　　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
. A: f) F7 A( i
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。
1 V5 r- P! P, s
. z: a/ D9 ~# p5 _1 a4 `$ M·非接觸式傳感器

) f9 b" K: U* g% N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。
# i+ Y+ ?2 y3 y- U; `: ]' H  \% Z
! ^/ Y, J8 x0 J) n) f　　不同類型溫度傳感器的工作原理及實例
! L# B6 v/ u$ {8 K8 k- F$ D: D
, ?4 L* O. R& D1 r) y$ z　　（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。
/ b! ~. X+ U& H5 F" a- }& r( \6 D
5 w4 t: h3 Z7 b0 b　　（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。

, D8 K2 u* ]/ D3 `　　（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。
* o! o/ p1 ?0 ~( l" V
（二）紅外傳感器
# ]0 q' R( A9 [
　　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。

* d6 }6 q$ ?  S  U" P1 c0 E3 ~優勢
( B9 q' ]8 D" G4 y, k$ }
易于連接，市場上現貨供應

# j5 P. w5 a6 E% \/ s缺點
% @0 m" G$ e6 x* z7 E' I
4 V. D& \+ K7 F$ }受到周圍噪音干擾，如輻射、環境光等。

工作原理

8 F  M; d: Q) V' X　　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。
' U! ~% r% `  l  b, 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。

0 I, g" `% e& z) T/ o' V: u應用
8 y6 [5 d0 \8 {# O
8 ]+ z. f, p8 S- s  r
熱成像
$ ]' @5 R1 y0 j: N1 C) u6 I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。
·加熱
/ N6 h4 o" f1 q1 ^2 ?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。
·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。
; ~. M" i- L9 K) S2 S, m: }·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 N2 [  `$ h4 f0 `: Z- Z·光生物調節
用于癌癥患者的化療，這是用來治療抗皰疹病毒。
* V% @. k" v9 m4 z0 J% P·氣候學
監測大氣和地球之間的能量交換。
·通信
3 z0 u$ c. m* y, E3 Q" g0 n% \: Q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。

  a% c" R3 h0 O! y! c
（三）紫外線傳感器

. p3 j$ H2 u1 B6 _% l2 C　　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。
8 r, [) y" t2 ]$ @
選擇紫外線傳感器的標準

: t+ m4 Z- ~/ C0 `7 X- n·紫外傳感器可以檢測到的波長范圍（納米）
, d( p* ^$ w) @+ U! z9 H
·工作溫度
  C8 {1 a3 {* f( [, `
·準確度
8 G8 y! d8 D" f: k0 q- {; Q# e
# h; z, I2 X' p8 W·重量
. }2 l3 a6 p* h( r) L! D2 B
, d3 h. P& ?3 o0 ^·功率范圍
. V1 F; ], R; ~/ d8 \& \# T
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。
) B' M7 \6 Z4 x8 _
　　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。

% }+ ]3 h+ s% O5 l( m示例包括：
$ _/ T' M+ [# }% g$ S( V
6 T. c: L+ k6 J7 h2 {. p/ a·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。
; [$ s% f+ q( I# t! q( B; [7 O0 Q3 u
6 a4 l* w* S5 X: P·光傳感器測量入射光的強度。
; h# |' B* G' a6 s" {/ d1 |
& _8 ~  \; o' L1 e3 V·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。

7 n$ }8 `, i/ ^% t2 s1 S·殺菌紫外線探測器。

·光穩定性傳感器。

應用

·測量紫外線光譜中曬傷皮膚的部分

) Q8 I/ p2 B* H5 t: Y" |9 [1 {·藥房

, X0 @; @" c1 q8 v·汽車
1 x, n3 w# i- v1 x& ]! B# o6 Q
·機器人學
* B- J4 I" Q- q
& R$ }, Q  t) c0 g6 N4 m·溶劑處理和染色工藝的印染工業

9 P- [/ T1 s0 _1 V* `$ \·化學品生產、儲存和運輸用化學工業
# [' [- V2 E" [# T; ^
2 D) S  X# K0 J  K（四）觸摸傳感器
  s$ g4 A4 `+ O* `. G; c
: ^3 u3 D% M7 _- Z% l/ \　　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。

  q4 \9 b5 ^0 n7 v　　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

+ K' i  P' r8 R原理與工作
5 C9 V! O* O- x- T
6 o0 f' {% E' ]- z% W　　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。

' `& \1 [7 }' y4 R& J& {應用

/ L( @& z2 Y& J' h% @# @& q　　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
9 d' U  K; y$ h6 k, c( n
·商業——醫療、銷售、健身和游戲
% z8 I2 b% R" }' W* i* B
·電器-烤箱、洗衣機/烘干機、洗碗機、冰箱
0 _6 ]; ]) G, q9 c
$ O& @. \* B% u/ r& ]·運輸-駕駛艙制造和車輛制造商之間的簡化控制
/ F) @8 q# S" b$ K* A
·液位傳感器

( Z3 ~0 Q4 K8 B. C' M·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

6 `  B/ g. e% {3 W. G- ]! {·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
- g8 n, m) P- F" Z9 E* E7 Y
（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。
' ?( Q+ A' |+ q; }- T  p
4 |8 ~0 _' I& y; i, t　　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。
. l& o: s3 F0 C+ V* X
　　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。

! P9 e/ r" h6 f應用
0 V) E& `8 @, K% y+ J2 H6 K% j" V2 [9 A
5 A5 B% k7 J8 f& a0 ^, w·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

·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
% n" j( i( @7 U" ~" ?( p: Z

一簾幽夢kim

學習學習

魚不在水里

+ r$ y- c3 D$ Q# h9 D5 F感謝分享

春曉19901009

感謝分享