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常用的傳感器其原理和應用說明

jf_78858299 ? 來源:電氣商城 ? 作者:電氣商城 ? 2023-04-03 17:09 ? 次閱讀

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,按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。

一些常用的傳感器及其原理和應用說明如下:

**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:

·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。

·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**

(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。

(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。

(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

·易于連接

·市場上現貨供應

缺點

·受到周圍噪音干擾,如輻射、環境光等。

**工作原理:**

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。

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。

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。

**應用**

·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。

·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。

·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。

·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——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。

三

**紫外線傳感器**

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。

**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。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。

示例包括:

·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。

·光傳感器測量入射光的強度。

·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。

·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

·藥房

·汽車

·機器人學

·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

四

**觸摸傳感器**

觸摸傳感器根據觸摸位置充當可變電阻器。

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

**原理:**

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。

**應用:**

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

·商業——醫療、銷售、健身和游戲

·電器-烤箱、洗衣機/烘干機、洗碗機、冰箱

·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

·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

·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

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。

**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。

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。

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。

**應用:**

·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
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