傳感器篇|幾種常用傳感器解讀一!
什么叫傳感器
微型化、數(shù)字化、智能化、多功用化、體系化、網(wǎng)絡(luò)化。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器的存在和開(kāi)展,讓物體有了觸覺(jué)、味覺(jué)和嗅覺(jué)等感官,讓物體慢慢變得活了起來(lái)。一般根據(jù)其根本感知功用分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線靈敏元件、色敏元件和味敏元件等十大類。
傳感器
溫度傳感器
溫度傳感器是指能感觸溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器。溫度傳感器是溫度丈量?jī)x表的核心部分,品種繁多。按丈量方式可分為觸摸式和非觸摸式兩大類,依照傳感器件料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類。
溫度傳感器
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觸摸式
觸摸式溫度傳感器的檢測(cè)部分與被測(cè)目標(biāo)有良好的觸摸,又稱溫度計(jì)。溫度計(jì)經(jīng)過(guò)傳導(dǎo)或?qū)α鬟_(dá)到熱平衡,從而使溫度計(jì)的示值能直接表明被測(cè)目標(biāo)的溫度。
一般丈量精度較高。利用多孔高硅氧玻璃滲碳燒結(jié)而成的滲碳玻璃熱電阻就是低溫溫度計(jì)的一種感溫元件,可用于丈量1.6~300K規(guī)模內(nèi)的溫度。
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非觸摸式
它的靈敏元件與被測(cè)目標(biāo)互不觸摸,又稱非觸摸式測(cè)溫儀表。這種儀表可用來(lái)丈量運(yùn)動(dòng)物體、小目標(biāo)和熱容量小或溫度改動(dòng)敏捷(瞬變)目標(biāo)的表面溫度,也可用于丈量溫度場(chǎng)的溫度分布。最常用的非觸摸式測(cè)溫儀表根據(jù)黑體輻射的根本定律,稱為輻射測(cè)溫儀表。輻射測(cè)溫法包含亮度法(見(jiàn)光學(xué)高溫計(jì))、輻射法(見(jiàn)輻射高溫計(jì))和比色法(見(jiàn)比色溫度計(jì))。
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非觸摸測(cè)溫優(yōu)點(diǎn)
丈量上限不受感溫元件耐溫程度的約束,因而對(duì)最高可測(cè)溫度原則上沒(méi)有約束。對(duì)于1800℃以上的高溫,主要選用非觸摸測(cè)溫辦法。跟著紅外技能的開(kāi)展,輻射測(cè)溫 逐漸由可見(jiàn)光向紅外線擴(kuò)展,700℃以下直至常溫都已選用,且分辨率很高。
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作業(yè)原理
電阻傳感
金屬跟著溫度改動(dòng),其電阻值也發(fā)生改動(dòng)。
對(duì)于不同金屬來(lái)說(shuō),溫度每改動(dòng)一度,電阻值改動(dòng)是不同的,而電阻值又可以直接作為輸出信號(hào)。
電阻共有兩種改動(dòng)類型
正溫度系數(shù)
溫度升高 = 阻值添加
溫度下降 = 阻值削減
負(fù)溫度系數(shù)
溫度升高 = 阻值削減
溫度下降 = 阻值添加
熱電偶傳感
熱電偶由兩個(gè)不同材料的金屬線組成,在結(jié)尾焊接在一起。再測(cè)出不加熱部位的環(huán)境溫度,就可以準(zhǔn)確知道加熱門的溫度。因?yàn)樗仨氂袃煞N不同材質(zhì)的導(dǎo)體,所以稱之為熱電偶。不同材質(zhì)做出的熱電偶使用于不同的溫度規(guī)模,它們的靈敏度也各不相同。熱電偶的靈敏度是指加熱門溫度改動(dòng)1℃時(shí),輸出電位差的改動(dòng)量。對(duì)于大多數(shù)金屬材料支撐的熱電偶而言,這個(gè)數(shù)值大約在5~40微伏/℃之間。
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挑選辦法
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熱電偶
熱電偶是溫度丈量中最常用的溫度傳感器。其主要好處是寬溫度規(guī)模和適應(yīng)各種大氣環(huán)境,而且健壯、價(jià)低,無(wú)需供電,也是最廉價(jià)的。熱電偶由在一端連接的兩條不同金屬線(金屬A和金屬B)構(gòu)成,當(dāng)熱電偶一端受熱時(shí),熱電偶電路中就有電勢(shì)差??捎谜闪康碾妱?shì)差來(lái)核算溫度。
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熱敏電阻
熱敏電阻是用半導(dǎo)體材料, 大多為負(fù)溫度系數(shù),即阻值隨溫度添加而下降。溫度改動(dòng)會(huì)造成大的阻值改動(dòng),因此它是最靈敏的溫度傳感器。但熱敏電阻的線性度極差,并且與生產(chǎn)工藝有很大聯(lián)系。制造商給不出標(biāo)準(zhǔn)化的熱敏電阻曲線。
加速度傳感器
加速度傳感器是一種能夠丈量加速度的傳感器。一般由質(zhì)量塊、阻尼器、彈性元件、靈敏元件和適調(diào)電路等部分組成。傳感器在加速過(guò)程中,經(jīng)過(guò)對(duì)質(zhì)量塊所受慣性力的丈量,利用牛頓第二定律取得加速度值。根據(jù)傳感器靈敏元件的不同,常見(jiàn)的加速度傳感器包含電容式、電感式、應(yīng)變式、壓阻式、壓電式等。
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分類
壓電式
壓電式加速度傳感器又稱壓電加速度計(jì)。它也屬于慣性式傳感器。壓電式加速度傳感器的原理是利用壓電陶瓷或石英晶體的壓電效應(yīng),在加速度計(jì)受振時(shí),質(zhì)量塊加在壓電元件上的力也隨之改動(dòng)。當(dāng)被測(cè)振動(dòng)頻率遠(yuǎn)低于加速度計(jì)的固有頻率時(shí),則力的改動(dòng)與被測(cè)加速度成正比。
壓阻式
根據(jù)世界領(lǐng)先的MEMS硅微加工技能,壓阻式加速度傳感器具有體積小、低功耗等特色,易于集成在各種模擬和數(shù)字電路中,廣泛應(yīng)用于汽車磕碰實(shí)驗(yàn)、測(cè)試儀器、設(shè)備振動(dòng)監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。
電容式
電容式加速度傳感器是根據(jù)電容原理的極距改動(dòng)型的電容傳感器。電容式加速度傳感器/電容式加速度計(jì)是對(duì)比較通用的加速度傳感器。在某些領(lǐng)域無(wú)可替代,如安全氣囊,手機(jī)移動(dòng)設(shè)備等。電容式加速度傳感器/電容式加速度計(jì)選用了微機(jī)電體系(MEMS)工藝,在大量生產(chǎn)時(shí)變得經(jīng)濟(jì),從而保證了較低的成本。
伺服式
伺服式加速度傳感器是一種閉環(huán)測(cè)試體系,具有動(dòng)態(tài)性 能好、動(dòng)態(tài)規(guī)模大和線性度好等特色。其作業(yè)原理,傳感器的振動(dòng)體系由 "m-k”體系組成,與一般加速度計(jì)相同,但質(zhì)量m上還接著一個(gè)電磁線圈,當(dāng)基座上有 加速度輸入時(shí),質(zhì)量塊違背平衡位置,該位移巨細(xì)由位移傳感器檢測(cè)出來(lái),經(jīng)伺服放大器 放大后轉(zhuǎn)換為電流輸出,該電流流過(guò)電磁線圈,在永久磁鐵的磁場(chǎng)中發(fā)生電磁康復(fù)力,力圖使質(zhì)量塊保持在儀表殼體中本來(lái)的平衡位置上,所以伺服加速度傳感器在閉環(huán)狀態(tài)下作業(yè)。
光纖傳感器
光纖傳感器的根本作業(yè)原理是將來(lái)自光源的光信號(hào)經(jīng)過(guò)光纖送入調(diào)制器,使待測(cè)參數(shù)與進(jìn)入調(diào)制區(qū)的光相互作用后,導(dǎo)致光的光學(xué)性質(zhì)(如光的強(qiáng)度、波長(zhǎng)、頻率、相位、偏振態(tài)等)發(fā)生改動(dòng),成為被調(diào)制的信號(hào)源,在經(jīng)過(guò)光纖送入光探測(cè)器,經(jīng)解調(diào)后,取得被測(cè)參數(shù)。
光纖傳感器
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原理
光纖傳感器的根本作業(yè)原理是將來(lái)自光源的光經(jīng)過(guò)光纖送入調(diào)制器,使待測(cè)參數(shù)與進(jìn)入調(diào)制區(qū)的光相互作用后,導(dǎo)致光的光學(xué)性質(zhì)(如光的強(qiáng)度、波長(zhǎng)、頻率、相位、偏振態(tài)等)發(fā)生改動(dòng),稱為被調(diào)制的信號(hào)光,再利用被丈量對(duì)光的傳輸特性施加的影響,完結(jié)丈量。
光纖傳感器作業(yè)原理
(1)功用型——利用光纖本身的某種靈敏特性或功用制成
(2)傳光型——光纖只是起傳輸光的作用,它在光纖端面或中間加裝其它靈敏元件感觸被丈量的改動(dòng)。
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特色
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靈敏度較高;
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幾許形狀具有多方面的適應(yīng)性,可以制成任意形狀的光纖傳感器;
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可以制造傳感各種不同物理信息(聲、磁、溫度、旋轉(zhuǎn)等)的器件;
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可以用于高壓、電氣噪聲、高溫、腐蝕、或其它的惡劣環(huán)境;
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而且具有與光纖遙測(cè)技能的內(nèi)涵相容性。
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