文章详情

读懂传感器,只这一篇!

日期:2020-08-04 12:47
浏览次数:35
摘要: 当今社会,传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。可以毫不夸张地说,从茫茫的太空,到浩瀚的海洋,以至各种复杂的工程系统,几乎每一个现代化项目,都离不开各种各样的传感器。今天带大家来了解传感器! 一、传感器定义 传感器是复杂的设备,经常被用来检测和响应电信号或光信号。传感器将物理参数(例如:温度、血压、湿度、速度等)转换成可以用电测量的信号。我们可以先来解释一下温度的例子,玻璃温度计中的...


当今社会,传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。可以毫不夸张地说,从茫茫的太空,到浩瀚的海洋,以至各种复杂的工程系统,几乎每一个现代化项目,都离不开各种各样的传感器。今天带大家来了解传感器!


一、传感器定义

传感器是复杂的设备,经常被用来检测和响应电信号或光信号。传感器将物理参数(例如:温度、血压、湿度、速度等)转换成可以用电测量的信号。我们可以先来解释一下温度的例子,玻璃温度计中的水银使液体膨胀和收缩,从而将测量到的温度转换为可被校准玻璃管上的观察者读取的温度。


二、传感器选择标准

在选择传感器时,必须考虑某些特性,具体如下:

1. 准确性

2. 环境条件——通常对温度/湿度有限制

3. 范围——传感器的测量极限

4. 校准——对于大多数测量设备而言必不可少,因为读数会随时间变化

5.分辨率——传感器检测到的很小增量

6.重复性——在相同环境下重复测量变化的读数


三、传感器分类标准

传感器分为以下标准:

1. 主要输入数量(被测量者)

2. 转导原理(利用物理和化学作用)

3. 材料与技术

4. 应用程序 转导原理是有效方法所遵循的基本标准。通常,材料和技术标准由开发工程小组选择。

根据属性分类如下:

·温度传感器——热敏电阻、热电偶、RTD、IC等。

·压力传感器——光纤、真空、弹性液体压力计、LVDT、电子。

·流量传感器——电磁、压差、位置位移、热质量等。

·液位传感器——压差、超声波射频、雷达、热位移等。

·接近和位移传感器——LVDT、光电、电容、磁、超声波。

·生物传感器——共振镜、电化学、表面等离子体共振、光寻址电位测量。

·图像——电荷耦合器件、CMOS

·气体和化学传感器——半导体、红外、电导、电化学。

·加速度传感器——陀螺仪、加速度计。

·其他——湿度、湿度传感器、速度传感器、质量、倾斜传感器、力、粘度。


四、五种常用的传感器类型 一些常用的传感器及其原理和应用说明如下:

温度传感器—— 该设备从源头收集有关温度的信息,并转换成其他设备或人可以理解的形式。温度传感器的较佳例证是玻璃水银温度计,会随着温度的变化而膨胀和收缩。外部温度是温度测量的来源,观察者观察汞的位置以测量温度。温度传感器有两种基本类型:

接触式传感器——这种类型的传感器需要与被感测对象或介质直接物理接触。它们可以在在很大的温度范围内监控固体、液体和气体的温度。

非接触式传感器——这种类型的传感器不需要与被检测的物体或介质发生任何物理接触。它们监控非反射性固体和液体,但由于天然透明性,因此对气体无用。这些传感器使用普朗克定律测量温度。该定律处理从热源辐射的热量以测量温度。

不同类型温度传感器的工作原理及实例

(i)热电偶——它们由两根电线(每根均为不同的均匀合金或金属)组成,通过在一端的连接形成测量接头,该测量接头对被测元件开放。电线的另一端端接到测量设备,在此形成参考结。由于两个结点的温度不同,电流流过电路,测量得到的毫伏来确定结点的温度。热电偶示意图如下。

(ii)电阻温度检测器(RTD)——这是一种热电阻,其制造目的是随着温度的变化改变电阻,它们比任何其他温度检测设备都贵。电阻式温度探测器示意图如下。

(iii)热敏电阻——它们是另一种电阻,电阻的大变化与温度的小变化成正比。

(二)、红外传感器

该设备发射或检测红外辐射以感知环境中的特定相位。一般来说,热辐射是由红外光谱中的所有物体发出的,红外传感器检测到这种人眼看不见的辐射。

当红外接收器受到红外光照射时,导线上会产生电压差。由于产生的电压很小,很难被检测到,因此使用运算放大器(运放)来准确地检测低电压。

测量物体与接收传感器的距离:红外传感器组件的电特性可用于测量物体的距离,当红外接收器受到光照时,导线上会产生电位差。

(三)、接近传感器 接近传感器检测几乎没有任何接触点的物体的存在。由于传感器与被测物体之间没有接触,且缺少机械零件,因此这些传感器的使用寿命长,可靠性高。不同类型的接近传感器有感应式接近传感器、电容式接近传感器、超声波接近传感器、光电传感器、霍尔效应传感器等。


工作原理

接近传感器发射电磁或静电场或电磁辐射束(如红外线),并等待返回信号或场中的变化,被感测的物体称为接近传感器的目标。 感应式接近传感器-它们有一个振荡器作为输入,通过接近导电介质来改变损耗电阻。这些传感器是较佳的金属目标。

电容式接近传感器-它们转换检测电极和接地电极两侧的静电电容变化。这是通过以振荡频率的变化接近附近的物体而发生的。为了检测附近的目标,将振荡频率转换为直流电压,并与预定阈值进行比较。这些传感器是塑料目标的重要选择




 

粤公网安备 44030602001744号