五种常用的传感器原理和应用

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五种常用的传感器类型

1 R4 \* Y* b9 |4 t* A- K7 X
3 J% |. N, E/ J/ t一些常用的传感器及其原理和应用说明如下：
* c" @  t1 F1 z7 k" K' m, |+ B
' b( M+ H8 ?3 L6 W& R（一）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。温度传感器的最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

! d: h7 n$ {# E* N, \- Y  b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。
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* r6 d; `; y% H- R! Z·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。
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5 ~% O9 @6 y5 h+ N: F　　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。

! c( h' M# \1 }　　（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。
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　　（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。

2 J9 b4 A5 ~3 O$ K# Q3 C（二）红外传感器
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　　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。

优势
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易于连接，市场上现货供应
1 F8 g( n# F2 s) R
1 r. E. c- g  w# r% A8 z缺点
6 v1 U' o3 t" J- J0 u1 d! V; ^
受到周围噪音干扰，如辐射、环境光等。

9 Q9 o8 A, E! n8 P! m. Y5 m工作原理
7 C4 o+ g7 ~% s6 q, T  F
0 k3 C3 V1 W# V( W* t3 {+ v& o　　其基本思想是利用红外发光二极管向物体发射红外光。同一类型的另一个红外二极管将用于探测物体反射波。红外Led传感器工作原理简图如下所示。

　　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。

; G8 ^' P; U( b) }9 X; l' a: R) l　　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。

( Q: }. b1 v& V8 M9 G" |应用
- c( o9 `$ @5 r0 {/ m4 z. R6 A

+ g9 N0 Y1 W! w1 j4 f5 ~  P热成像
根据黑体辐射定律，可以使用热成像来观察有或没有可见光的环境。
7 ?' \* H5 m' ^* M·加热
. T, Q8 ]2 j( h2 _/ q; m7 n4 k红外线可用于烹饪和加热食物，它们能把飞机机翼上的冰带走。它们广泛应用于印刷印染、塑料成型、塑料焊接等工业领域。
·光谱学
这项技术通过分析组成键来识别分子，这项技术利用光辐射来研究有机化合物。
·气象
当气象卫星配备有扫描辐射计时，可以计算云层高度、陆地和地表温度。
' X5 d* t9 r$ _5 G- G) I# @·光生物调节
3 {2 h% m4 o1 {3 k8 i% W! s用于癌症患者的化疗，这是用来治疗抗疱疹病毒。
·气候学
& n( t* f/ c9 Q5 a0 r9 B, d8 c6 v监测大气和地球之间的能量交换。
% W6 L% }5 N8 e/ P6 `  V# S·通信
红外线激光为光纤通信提供光。这些辐射也用于手机和计算机外围设备之间的短程通信。
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（三）紫外线传感器
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　　这些传感器测量入射紫外线的强度或功率。这种电磁辐射的波长比x射线长，但仍比可见光短。一种被称为聚晶金刚石的活性材料正被用于可靠的紫外传感，紫外线传感器可以发现环境暴露在紫外线辐射下的情况。
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选择紫外线传感器的标准

" x& s# g& F% C! Y2 f/ R·紫外传感器可以检测到的波长范围（纳米）
( }; \+ ^1 s0 U% D
. m9 D/ t+ }9 S3 c·工作温度
2 ]' {& y4 s) A: ]
' G6 c9 q  L; e) ?' E·准确度
! o9 m- X$ |7 s. E; X) I7 _$ D
* u& N; D# g# c# @2 B! K) L! A·重量

+ P: O: r6 j1 A1 s6 T0 a6 z·功率范围
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工作原理

6 o  {  m: l/ _　　紫外线传感器接收一种类型的能量信号，并传输不同类型的能量信号。
& k- r2 Q2 }( U2 n1 `' j, H
　　为了观察和记录这些输出信号，它们被导向电表。为了生成图形和报告，输出信号被传输到模数转换器（ADC），然后再通过软件传输到计算机。

( m% a& [: a: P* b# p0 x9 d示例包括：

7 p6 A8 H8 M+ i8 C9 }& {·紫外线光电管是一种辐射敏感的传感器，用于监测紫外线空气处理、紫外线水处理和太阳辐射。
/ r; V8 B7 v4 F/ t
! S- [' e' P  ]: V! P7 g5 R·光传感器测量入射光的强度。

·紫外光谱传感器是用于科学摄影的电荷耦合器件（CCD）。
& f9 p3 ~" z, q$ @; K9 J" H
! H5 k8 U, i3 g8 [+ r0 B  `. k·紫外线探测器。

·杀菌紫外线探测器。

+ L$ e- U$ {( Q& c- Q% A3 r·光稳定性传感器。
- ?1 }; f1 Q+ ~1 j- x" q: H! K
" P8 W6 f; B- r9 k; U% {应用

·测量紫外线光谱中晒伤皮肤的部分

  Z% a4 v/ m) z6 q5 Z1 @+ G·药房
  n: t4 T+ R' c+ e1 x
·汽车
; n$ \" {: e. L9 Y: }) h7 x7 H
·机器人学
+ V, _+ d4 t. i% C
·溶剂处理和染色工艺的印染工业
+ Y9 E: K# B' |' E1 M5 y+ C
·化学品生产、储存和运输用化学工业
$ B& N0 E4 m, Z
: A7 @& [2 L7 F9 c0 h  o. I（四）触摸传感器

　　触摸传感器根据触摸位置充当可变电阻器。触摸传感器作为可变电阻工作的图。

　　触摸传感器由以下部件组成：
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·全导电物质，如铜

·绝缘间隔材料，如泡沫或塑料
- Z7 t: P# w  ?" c
7 n" k1 d; G3 p0 h: p# V( I·部分导电材料
: g0 R% q3 T, q5 h- G
5 i9 w0 l0 A1 [) Z8 Y- E. N# g0 S% A原理与工作
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6 C7 Z$ F7 X  C4 x% g4 C' v; [. y8 u　　部分导电材料反对电流的流动。线性位置传感器的主要原理是，当电流必须通过的材料长度越长时，电流流就越相反。因此，材料的电阻通过改变其与完全导电材料接触的位置而变化。

　　通常，软件与触摸传感器相连。在这种情况下，内存是由软件提供的。当传感器被关闭时，他们可以记忆“最后一次接触的位置”。一旦传感器被激活，他们就能记住“第一次接触位置”，并理解与之相关的所有值。这个动作类似于移动鼠标并将其定位在鼠标垫的另一端，以便将光标移动到屏幕的远端。
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( T( G1 x- y) X应用
7 h. Q+ T0 r# u
　　触摸传感器具有成本效益高、经久耐用的特点，被广泛应用于
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·商业——医疗、销售、健身和游戏

  H& r" D7 I: y, [·电器-烤箱、洗衣机/烘干机、洗碗机、冰箱

·运输-驾驶舱制造和车辆制造商之间的简化控制
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·液位传感器

5 ]6 ^0 Q% X6 R- W  S·工业自动化-位置和液位传感，自动化应用中的人工触摸控制

·消费电子产品-在各种消费产品中提供新的感觉和控制水平

（五）接近传感器
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　　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
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9 [* b& O9 e: b+ Y. k　　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。
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　　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。这些传感器是首选的金属目标。
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　　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首选。

7 v; c) q4 P7 R) H$ e" \3 P$ k应用

# w3 [( T5 k/ \0 {·在自动化工程中用于定义过程工程设备、生产系统和自动化设备的运行状态
8 Y( \" P. c& j, R3 H) l- T* ~
( I+ p0 K7 {$ s9 V( D8 l·在窗口中使用，当窗口打开时会激活警报

( w2 P" q1 g' B* ?* H·用于机械振动监测计算轴与支承轴承的距离差

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春晓19901009

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