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


6 l6 A1 |) P5 K- }) g& o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

' Z7 y$ L0 M8 W6 B6 M& X5 y　　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

# s+ J0 m1 p. G3 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。

9 x5 @) F! x# I( D+ P·非接觸式傳感器
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& u# `. }$ V. V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。

　　不同類型溫度傳感器的工作原理及實例
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　?。╥）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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- Z. s- b- G' x6 k0 v　?。╥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。

) w  [& N( u/ Y　　（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。

0 N; d( |) ^. \! F（二）紅外傳感器

: H# n/ ]2 Z& n; _6 S: ?; W　　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。

優勢

) ^% L1 K9 e/ l- i; F$ ^易于連接，市場上現貨供應

缺點
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/ y2 i2 R. v4 i) ?* y受到周圍噪音干擾，如輻射、環境光等。
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2 S& c1 ^1 a" m工作原理
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　　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。
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　　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。

, Y7 G( _4 L& {  I. l/ Q　　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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: Z  S1 X& S* N" g4 d7 ]8 w應用
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6 R: o1 i! ?& h0 _, Z$ @熱成像
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。
. W( U7 k- D, ~$ e·加熱
) S. F. V( m2 z: S# |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。
+ J3 ]# P4 W9 b. J% J$ v·氣象
) |3 Z; t( f8 W, Q, W, r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。
·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。
·氣候學
監測大氣和地球之間的能量交換。
·通信
$ p1 ~% q/ Z) d  Y" d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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% c7 \9 @& C" t9 o- b5 U（三）紫外線傳感器

, L3 i9 Q" D3 W0 O- f　　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。
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( P, t. D+ n7 N0 ~% s4 B選擇紫外線傳感器的標準
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·紫外傳感器可以檢測到的波長范圍（納米）

·工作溫度

·準確度
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·重量

2 ~! p) f, {, @, W2 n& n·功率范圍

工作原理
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　　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，輸出信號被傳輸到模數轉換器（ADC），然后再通過軟件傳輸到計算機。
2 U/ H8 J9 D% u8 M. M8 s4 l+ D
2 y  Q$ T2 z/ G1 W3 g示例包括：

$ H3 O4 @& f7 f7 `9 N·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。
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·光傳感器測量入射光的強度。

4 N( i7 v/ c* p·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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·紫外線探測器。

! d" T# ]2 k$ k8 I  W·殺菌紫外線探測器。
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* u% Y' \' A! O  s( O5 T, Y4 @  ]·光穩定性傳感器。
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* t" s: [1 P9 L! A% ~, h8 D應用

·測量紫外線光譜中曬傷皮膚的部分

·藥房
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( H- \& b+ g  q·汽車

- Z: Q( D8 [, W1 ~; A6 F0 P·機器人學
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) Y# y; ~0 y* c- r7 U9 I( E  }·溶劑處理和染色工藝的印染工業

·化學品生產、儲存和運輸用化學工業

0 W% N8 G7 E8 p/ Y3 u0 t; U（四）觸摸傳感器

) z( P3 W5 y8 Z& w1 D　　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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·全導電物質，如銅

7 ?- k2 a- D& f- X·絕緣間隔材料，如泡沫或塑料

8 q" Y% o; f+ ]9 I* N2 H' W5 i·部分導電材料
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原理與工作
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0 y: V( h7 ~% }3 A9 E1 t4 a& i　　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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7 Q1 e0 j: O9 o# ]  W* H　　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
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& @0 G) G; A: v: Y' w# b% N+ K9 |　　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

/ q6 \7 z& a5 {·商業——醫療、銷售、健身和游戲
2 ?  B4 [8 }) X- D, }( o) B7 L
. ]8 z% |) [2 k+ a" i9 b- A% P6 V·電器-烤箱、洗衣機/烘干機、洗碗機、冰箱

6 x9 w/ j1 i$ r' y2 ?3 ]- ^·運輸-駕駛艙制造和車輛制造商之間的簡化控制
4 Y4 q! ?* m$ c; u
; I- P/ u& u% D·液位傳感器
$ z2 m- D5 S. T8 t2 ~
8 j- Z7 w/ E- g6 r+ |& O6 e. g# ~·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
2 n  Z9 S( x8 P9 t& B
( _. X) _2 U6 W: Z·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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. V" t& x' e6 X  E3 c4 ?（五）接近傳感器
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, b0 w. }$ X; K# q& s7 n8 u6 L- S　　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

　　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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　　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。
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3 J0 \. Z/ R/ R! l' B/ V$ r: i, }　　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。
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0 A! V+ @7 J7 S應用
5 N2 L' V5 X+ n6 C  y  @5 E3 U
: r4 k1 h1 q3 W5 j/ u* i·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

8 \  b2 _, Z; L$ R: ?; L·在窗口中使用，當窗口打開時會激活警報
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·用于機械振動監測計算軸與支承軸承的距離差

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春曉19901009

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