傳感器制造工藝

　　以下步驟：1）以注塑方法，成型傳感器本體；2）將帶有感應頭的電路板安裝在傳感器本體上，并通過焊錫進行焊接；3）蓋上保護罩，通過卡扣及加密封膠工藝將感應頭固定安裝在傳感器本體上。應用本制造工藝，由于注塑過程和電路板安裝過程是分開進行的，因而避免了現有技術中，在注塑過程中因溫度高而損壞電路器件的現象。

　　由于材料科學的發展，一系列無機非金屬材料被用來制造傳感器，因為它們的一些性質，例如耐高溫性、抗腐蝕能力、耐磨損等，對傳感器具有實用價值。

　　陶瓷傳感器

　　傳感器選用陶瓷材料是因為陶瓷材料具有下述性質：

　　相對而言，通過控制它的成分和燒結條件等手段，陶瓷的微觀結構比較容易調節。微觀結構對陶瓷的所有特性都有重大影響，包括它們的電學、磁性、光學、熱學和機械性能。

　　由于陶瓷材料的耐高溫和抗惡劣環境影響能力很強，所以常常將它們用于高溫環境下的處理過程。

　　陶瓷主要是由價格便宜的材料制備而成的，這就是說用它生產的傳感器價格也將比較低廉。

　　陶瓷的結構特性是和下列因素密切相關的：晶粒（塊體），分隔相鄰晶粒的表面（晶粒間界），分隔晶粒表面和空間的界面，以及結構中的孔隙。由于這些各不相同的特性，既可利用陶瓷塊體，也可利用陶瓷表面的性質來制造傳感器。

　　目前已用于傳感器制備的陶瓷材料有以下幾類：

　　1）基于利用其晶粒物理特性的材料

　　2）基于利用其晶粒間界性質的材料

　　3）基于利用其表面特性的陶瓷材料

　　有時，無法嚴格地將某些陶瓷材料歸入任何上述類型，因為傳感器的工作是基于不止一種的、而是多種特性的綜合效應。表1.4示出了按照所利用的材料屬性進行的陶瓷傳感器分類。一類是在其工作過程中利用陶瓷塊體性質的陶瓷傳感器，這類傳感器具有材料物理性質的特征——介質，壓電體，磁性或半導體。在這些傳感器中已經達到的材料特性水準已接近單晶材料所具有的特性水準。

　　全球傳感器市場預測

　　2008年全球傳感器市場容量為506億美元，預計2010年全球傳感器市場可達600億美元以上。調查顯示，東歐、亞太區和加拿大成為傳感器市場增長最快的地區，而美國、德國、日本依舊是傳感器市場分布最大的地區。就世界范圍而言，傳感器市場上增長最快的依舊是汽車市場，占第二位的是過程控制市場，看好通訊市場前景。

　　一些傳感器市場比如壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、水平傳感器已表現出成熟市場的特征。流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器的市場規模最大，分別占到整個傳感器市場的21%、19%和14%。傳感器市場的主要增長來自于無線傳感器、MEMS（Micro-Electro-MechanicalSystems，微機電系統）傳感器、生物傳感器等新興傳感器。其中，無線傳感器在2007-2010年復合年增長率預計會超過25%。

　　目前，全球的傳感器市場在不斷變化的創新之中呈現出快速增長的趨勢。有關專家指出，傳感器領域的主要技術將在現有基礎上予以延伸和提高，各國將競相加速新一代傳感器的開發和產業化，競爭也將日益激烈。新技術的發展將重新定義未來的傳感器市場，比如無線傳感器、光纖傳感器、智能傳感器和金屬氧化傳感器等新型傳感器的出現與市場份額的擴大。

　　傳感器常用術語

　　1.傳感器

　　能感受規定的被測量并按照一定的規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置。通常有敏感元件和轉換元件組成。

　　①敏感元件是指傳感器中能直接（或響應）被測量的部分。

　　②轉換元件指傳感器中能較敏感元件感受（或響應）的被測量轉換成是與傳輸和（或）測量的電信號部分。

　　③當輸出為規定的標準信號時，則稱為變送器。

　　2.測量范圍

　　在允許誤差限內被測量值的范圍。

　　3.量程

　　測量范圍上限值和下限值的代數差。

　　4.精確度

　　被測量的測量結果與真值間的一致程度。

　　5.重復性

　　在所有下述條件下，對同一被測的量進行多次連續測量所得結果之間的符合程度：

　　相同測量方法：

　　相同觀測者：

　　相同測量儀器：

　　相同地點：

　　相同使用條件：

　　在短時期內的重復。

　　6.分辨力

　　傳感器在規定測量范圍內可能檢測出的被測量的最小變化量。

　　7.閾值

　　能使傳感器輸出端產生可測變化量的被測量的最小變化量。

　　8.零位

　　使輸出的絕對值為最小的狀態，例如平衡狀態。

　　9.激勵

　　為使傳感器正常工作而施加的外部能量（電壓或電流）。

　　10.最大激勵

　　在市內條件下，能夠施加到傳感器上的激勵電壓或電流的最大值。

　　11.輸入阻抗

　　在輸出端短路時，傳感器輸入端測得的阻抗。

　　12.輸出

　　有傳感器產生的與外加被測量成函數關系的電量。

　　13.輸出阻抗

　　在輸入端短路時，傳感器輸出端測得的阻抗。

　　14.零點輸出

　　在室內條件下，所加被測量為零時傳感器的輸出。

　　15.滯后

　　在規定的范圍內，當被測量值增加和減少時，輸出中出現的最大差值。

　　16.遲后

　　輸出信號變化相對于輸入信號變化的時間延遲。

　　17.漂移

　　在一定的時間間隔內，傳感器輸出中有與被測量無關的不需要的變化量。

　　18.零點漂移

　　在規定的時間間隔及室內條件下零點輸出時的變化。

　　19.靈敏度

　　傳感器輸出量的增量與相應的輸入量增量之比。

　　20.靈敏度漂移

　　由于靈敏度的變化而引起的校準曲線斜率的變化。

　　21.熱靈敏度漂移

　　由于靈敏度的變化而引起的靈敏度漂移。

　　22.熱零點漂移

　　由于周圍溫度變化而引起的零點漂移。

　　23.線性度

　　校準曲線與某一規定直線一致的程度。

　　24.非線性度

　　校準曲線與某一規定直線偏離的程度。

　　25.長期穩定性

　　傳感器在規定的時間內仍能保持不超過允許誤差的能力。

　　26.固有頻率

　　在無阻力時，傳感器的自由（不加外力）振蕩憑率。

　　27.響應

　　輸出時被測量變化的特性。

　　28.補償溫度范圍

　　使傳感器保持量程和規定極限內的零平衡所補償的溫度范圍。

　　29.蠕變

　　當被測量機器多有環境條件保持恒定時，在規定時間內輸出量的變化。

　　30.絕緣電阻

　　如無其他規定，指在室溫條件下施加規定的直流電壓時，從傳感器規定絕緣部分之間測得的電阻值。

　　位移傳感器

　　位移傳感器又稱為線性傳感器，把位移轉換為電量的傳感器。位移傳感器是一種屬于金屬感應的線性器件，傳感器的作用是把各種被測物理量轉換為電量它分為電感式位移傳感器，電容式位移傳感器，光電式位移傳感器，超聲波式位移傳感器，霍爾式位移傳感器。

　　在這種轉換過程中有許多物理量（例如壓力、流量、加速度等）常常需要先變換為位移，然后再將位移變換成電量。因此位移傳感器是一類重要的基本傳感器。在生產過程中，位移的測量一般分為測量實物尺寸和機械位移兩種。機械位移包括線位移和角位移。按被測變量變換的形式不同，位移傳感器可分為模擬式和數字式兩種。

　　模擬式又可分為物性型（如自發電式）和結構型兩種。常用位移傳感器以模擬式結構型居多，包括電位器式位移傳感器、電感式位移傳感器（見電感式傳感器）、自整角機、電容式位移傳感器（見電容式傳感器）、電渦流式位移傳感器（見電渦流式傳感器）、霍爾式位移傳感器等。數字式位移傳感器的一個重要優點是便于將信號直接送入計算機系統（見數字式傳感器）。這種傳感器發展迅速，應用日益廣泛（見感應同步器、碼盤、光柵式傳感器、磁柵式傳感器）。

　　電位器式位移傳感器它通過電位器元件將機械位移轉換成與之成線性或任意函數關系的電阻或電壓輸出。普通直線電位器和圓形電位器都可分別用作直線位移和角位移傳感器。但是，為實現測量位移目的而設計的電位器，要求在位移變化和電阻變化之間有一個確定關系。某些應用中，電位器式位移傳感器的可動電刷與被測物體相連。物體的位移引起電位器移動端的電阻變化。阻值的變化量反映了位移的量值，阻值的增加還是減小則表明了位移的方向。

　　通常在電位器上通以電源電壓，以把電阻變化轉換為電壓輸出。線繞式電位器由于其電刷移動時電阻以匝電阻為階梯而變化，其輸出特性亦呈階梯形。

　　如果這種位移傳感器在伺服系統中用作位移反饋元件，則過大的階躍電壓會引起系統振蕩。因此在電位器的制作中應盡量減小每匝的電阻值。電位器式傳感器的另一個主要缺點是易磨損。它的優點是：結構簡單，輸出信號大，使用方便，價格低廉。

　　壓力傳感器

　　壓力傳感器引是工業實踐中最為常用的一種傳感器，其廣泛應用于各種工業自控環境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業，

　　超聲波測距離傳感器

　　超聲波測距離傳感器m314076，采用超聲波回波測距原理，運用精確的時差測量技術，檢測傳感器與目標物之間的距離，采用小角度，小盲區超聲波傳感器，具有測量準確，無接觸，防水，防腐蝕，低成本等優點，可應于液位，物位檢測，特有的液位，料位檢測方式，可保證在液面有泡沫或大的晃動，不易檢測到回波的情況下有穩定的輸出，應用行業：液位，物位，料位檢測，工業過程控制等環境給傳感器造成的影響主要有以下幾個方面：

　　（1）高溫環境對傳感器造成涂覆材料熔化、焊點開化、彈性體內應力發生結構變化等問題。對于高溫環境下工作的傳感器常采用耐高溫傳感器；另外，必須加有隔熱、水冷或氣冷等裝置。

　　（2）粉塵、潮濕對傳感器造成短路的影響。在此環境條件下應選用密閉性很高的傳感器。不同的傳感器其密封的方式是不同的，其密閉性存在著很大差異。

　　常見的密封有密封膠充填或涂覆；橡膠墊機械緊固密封；焊接（氬弧焊、等離子束焊）和抽真空充氮密封。

　　從密封效果來看，焊接密封為最佳，充填涂覆密封膠為最差。對于室內干凈、干燥環境下工作的傳感器，可選擇涂膠密封的傳感器，而對于一些在潮濕、粉塵性較高的環境下工作的傳感器，應選擇膜片熱套密封或膜片焊接密封、抽真空充氮的傳感器。

　　（3）在腐蝕性較高的環境下，如潮濕、酸性對傳感器造成彈性體受損或產生短路等影響，應選擇外表面進行過噴塑或不銹鋼外罩，抗腐蝕性能好且密閉性好的傳感器。

　　（4）電磁場對傳感器輸出紊亂信號的影響。在此情況下，應對傳感器的屏蔽性進行嚴格檢查，看其是否具有良好的抗電磁能力。

　　（5）易燃、易爆不僅對傳感器造成徹底性的損害，而且還給其它設備和人身安全造成很大的威脅。因此，在易燃、易爆環境下工作的傳感器對防爆性能提出了更高的要求：在易燃、易爆環境下必須選用防爆傳感器，這種傳感器的密封外罩不僅要考慮其密閉性，還要考慮到防爆強度，以及電纜線引出頭的防水、防潮、防爆性等。

　　對傳感器數量和量程的選擇：

　　傳感器數量的選擇是根據電子衡器的用途、秤體需要支撐的點數（支撐點數應根據使秤體幾何重心和實際重心重合的原則而確定）而定。一般來說，秤體有幾個支撐點就選用幾只傳感器，但是對于一些特殊的秤體如電子吊鉤秤就只能采用一個傳感器，一些機電結合秤就應根據實際情況來確定選用傳感器的個數。

　　傳感器量程的選擇可依據秤的最大稱量值、選用傳感器的個數、秤體的自重、可能產生的最大偏載及動載等因素綜合評價來確定。一般來說，傳感器的量程越接近分配到每個傳感器的載荷，其稱量的準確度就越高。但在實際使用時，由于加在傳感器上的載荷除被稱物體外，還存在秤體自重、皮重、偏載及振動沖擊等載荷，因此選用傳感器量程時，要考慮諸多方面的因素，保證傳感器的安全和壽命。

　　傳感器量程的計算公式是在充分考慮到影響秤體的各個因素后，經過大量的實驗而確定的。

　　公式如下：

　　C=K-0K-1K-2K-3（Wmax+W）/N

　　C—單個傳感器的額定量程

　　W—秤體自重

　　Wmax—被稱物體凈重的最大值

　　N—秤體所采用支撐點的數量

　　K-0—保險系數，一般取值在1.2～1.3之間

　　K-1—沖擊系數

　　K-2—秤體的重心偏移系數

　　K-3—風壓系數

　　例如：一臺30t電子汽車衡，最大稱量是30t，秤體自重為1.9t，采用四只傳感器，根據當時的實際情況，選取保險系數K-0=1.25，沖擊系數K-1=1.18，重心偏移系數K-2—=1.03，風壓系數K-3=1.02，試確定傳感器的噸位。

　　解：根據傳感器量程計算公式：

　　C=K-0K-1K-2K-3（Wmax+W）/N

　　可知：

　　C=1.25？.18？.03？.02？（30+1.9）/4

　　=12.36t

　　因此，可選用量程為15t的傳感器（傳感器的噸位一般只有10T、15T、20t、25t、30t、40t、50t等，除非特殊訂做）。

　　根據經驗，一般應使傳感器工作在其30%～70%量程內，但對于一些在使用過程中存在較大沖擊力的衡器，如動態軌道衡、動態汽車衡、鋼材秤等，在選用傳感器時，一般要擴大其量程，使傳感器工作在其量程的20%～30%之內，使傳感器的稱量儲備量增大，以保證傳感器的使用安全和壽命。

　　要考慮各種類型傳感器的適用范圍：

　　傳感器的準確度等級包括傳感器的非線形、蠕變、蠕變恢復、滯后、重復性、靈敏度等技術指標。在選用傳感器的時候，不要單純追求高等級的傳感器，而既要考慮滿足電子秤的準確度要求，又要考慮其成本。

　　對傳感器等級的選擇必須滿足下列兩個條件：

　　1.滿足儀表輸入的要求。

　　稱重顯示儀表是對傳感器的輸出信號經過放大、A/D轉換等處理之后顯示稱量結果的。因此，傳感器的輸出信號必須大于或等于儀表要求的輸入信號大小，即將傳感器的輸出靈敏度代人傳感器和儀表的匹配公式，計算結果須大于或等于儀表要求的輸入靈敏度。

　　傳感器和儀表的匹配公式：

　　傳感器輸出靈敏度*激勵電源電壓*秤的最大稱量

　　秤的分度數*傳感器的個數*傳感器量程

　　例如：一稱量為25kg的定量包裝秤，最大分度數為1000個分度；秤體采用3只L—BE—25型傳感器，量程為25kg，靈敏度為2.0？.008mV/V，拱橋電壓力12V；秤采用AD4325儀表。問采用的傳感器能否與儀表匹配。

　　解：經查閱，AD4325儀表的輸入靈敏度為0.6μV/d，因此根據傳感器和儀表的匹配公式可得儀表的實際輸入信號為：2？2？5/1000？？5=8μV/d》0.6μv/d，所以，采用的傳感器滿足儀表輸入靈敏度的要求，能夠與所選儀表匹配。

　　2.滿足整臺電子秤準確度的要求。一臺電子秤主要是由秤體、傳感器、儀表三部分組成，在對傳感器準確度選擇的時候，應使傳感器的準確度略高于理論計算值，因為理論往往受到客觀條件的限制，如秤體的強度差一點，儀表的性能不是很好、秤的工作環境比較惡劣等因素都直接影響到秤的準確度要求，因此要從各方面提高要求，又要考慮經濟效益，確保達到目的。

　　PTC溫度傳感器

　　PTC熱敏電阻采用DIN44081標準（三頭串聯型是DIN44082標準）是用于防止電器過熱的最佳設備。

　　DIN標準確保了互換性。溫度范圍在60到190度。

　　不同反應溫度的PTC熱敏電阻可以串接在一起。這樣可以對電器在不同溫度階段起到最經濟和優良的保護。