传感器
摘要
- 编辑本段相关概念
一个传感器的输入对输出的影响被称为传感系数。例如,一个水银温度计,每当温度上升1 °C时,水银柱上升1cm,则这个水银温度计的传感系数为1 cm/°C。
当一个传感器的输入和输出完全成线性关系的时候,这个传感器就是一个理想传感器。同时,理想传感器还应该遵守以下原则:
1、只受被测因素的影响;
2、不受其他因素的影响。
- 编辑本段分类一览
按技术分类
超声波传感器 - 温度传感器 - 湿度传感器 - 气体传感器 - 气体报警器 - 压力传感器 - 加速度传感器 - 紫外线传感器 - 磁敏传感器 - 磁阻传感器 - 图像传感器 - 电量传感器 - 位移传感器。按应用分类
压力传感器 - 温湿度传感器 - 温度传感器 - 流量传感器 - 液位传感器 - 超声波传感器 - 浸水传感器 - 照度传感器 - 差压变送器 - 加速度传感器 - 位移传感器 - 称重传感器。
- 编辑本段个别介绍
温度传感器
温度传感器一般是将温度转化为电子数据的电子元件。使用电阻随温度变化的导电体制作的温度传感器。最常用的是使用铂,在0°C时电阻为100欧姆的元件(Pt100)半导体温度传感器一般集成有放大和调整电路晶体振荡器的振荡频率随温度变化因此可以非常精确地测量温度使用热电效应测量温度的热电偶焦电性物质的表面电荷密度随温度变化而变化,因此其表面电荷强度可以用来测量温度。
压力传感器
压力传感器是用于测量液体与气体的压强的传感器。与其他传感器类似,压力传感器工作时将压力转换为电信号输出。
压力传感器在很多监测与控制应用中得到广泛的使用。除了直接的压力测量,压力传感器同时也可用于间接测量其他量,如液体/气体的流量,速度,水面高度或者海拔。
压力传感器在使用的技术,设计,性能表现,工作适应条件与价格上有很大的差异。保守估计,全世界有50种以上技术的压力传感器和至少300家企业生产压力传感器。
同时,也有一类的压力传感器设计用于动态测量高速变化的压强。示例的应用有引擎气缸的燃烧压力或者涡轮发动机中气体的压强监测。这样的传感器一般以压电材料制造,例如石英。
一些压力传感器,例如应用于交通执行照相机中的,则以二进制方式运行,也就是,当压力达到某数值,则传感器控制接通或断开电路,这类型的压力传感器也被称作压力开关。
- 编辑本段系统分类
倾角感应器
倾角感应器在军事、航天航空、工业自动化、工程机械、铁路机车、消费电子、海洋船舶等领域得到广泛运用。辉格公司为国内用户提供全球最全面、最专业的产品方案和服务。提供超过500种规格的伺服型、电解质型、电容型、电感型、光纤型等原理的倾角感应器。分低频高精度力平衡伺服型、低频低成本热对流型和中高频电容式加速度位移感应器。总频响范围从DC至3000Hz。应用领域包括汽车运动控制、汽车测试、家电、游戏产品、办公自动化、GPS、PDA、手机、震动检测、建筑仪器以及实验设备等。
红外温度感应器
广泛应用于家用电器(微波炉、空调、油烟机、吹风机、烤面包机、电磁炉、炒锅、暖风机等)、医用/家用体温计、办公自动化、便携式非接触红外温度感应器、工业现场温度测量仪器以及电力自动化等。不仅能提供感应器、模块或完整的测温仪器,还能根据用户需要提供包括光学透镜、ASIC、算法等一揽子解决方案。
- 编辑本段应用领域
- 感应器的应用感应器的应用领域涉及机械制造、工业过程控制、汽车电子产品、通信电子产品、消费电子产品和专用设备等。
1、 专用设备
专用设备主要包括医疗、环保、气象等领域应用的专业电子设备。目前医疗领域是感应器销售量巨大、利润可观的新兴市场,该领域要求感应器件向小型化、低成本和高可靠性方向发展。
2、工业自动化
工业领域应用的感应器,如工艺控制、工业机械以及传统的;各种测量工艺变量(如温度、液位、压力、流量等)的;测量电子特性(电流、电压等)和物理量(运动、速度、负载以及强度)的,以及传统的接近/定位感应器发展迅速。
3、通信电子产品
手机产量的大幅增长及手机新功能的不断增加给感应器市场带来机遇与挑战,彩屏手机和摄像手机市场份额不断上升增加了感应器在该领域的应用比例。此外,应用于集团电话和无绳电话的超声波感应器、用于磁存储介质的磁场感应器等都将出现强势增长。
4、汽车工业
现代高级轿车的电子化控制系统水平的关键就在于采用压力感应器的数量和水平,目前一辆普通家用轿车上大约安装几十到近百只感应器,而豪华轿车上的感应器数量可多达二百余只,种类通常达30余种,多则达百种。
- 编辑本段工作过程
- 向感应器提供±15V电源,激磁电路中的晶体振荡器产生400Hz的方波,经过TDA2030功率放大器即产生交流激磁功率电源,通过能源环形变压器T1从静止的初级线圈传递至旋转的次级线圈,得到的交流电源通过轴上的整流滤波电路得到±5V的直流电源,该电源做运算放大器AD822的工作电源;由基准电源AD589与双运放AD822组成的高精度稳压电源产生±4.5V的精密直流电源,该电源既作为电桥电源,又作为放大器及V/F转换器的工作电源。
当弹性轴受扭时,应变桥检测得到的mV级的应变信号通过仪表放大器AD620放大成1.5v±1v的强信号,再通过V/F转换器LM131变换成频率信号,通过信号环形变压器T2从旋转的初级线圈传递至静止次级线圈,再经过外壳上的信号处理电路滤波、整形即可得到与弹性轴承受的扭矩成正比的频率信号,该信号为TTL电平,既可提供给专用二次仪表或频率计显示也可直接送计算机处理。由于该旋转变压器动--静环之间只有零点几毫米的间隙,加之感应器轴上部分都密封在金属外壳之内,形成有效的屏蔽,因此具有很强的抗干扰能力。
- 编辑本段发展过程
- 自动控制系统能够按照人的设计,在人不参与的情况下完成一定的任务。其关键就在于反馈的引入,反馈实际上是把系统的输出或者状态,加到系统的输入端与系统的输入共同作用于系统。系统的输出状态实际上是各种物理量,他们有的是电压,有的是流量、速度等。这些量往往与系统的输入量性质不同,并且取值的范围也不一样。所以不能与输入直接合并使用,需要测量并转化。感应器正是起这个作用,它就像是控制系统的眼睛和皮肤,感知控制系统中的各种变化,配合系统的其他部分共同完成控制任务。
人类为了从外界获得信息,必须借助于感觉器官。但是人的感觉器官并不是万能的,要想获得更为丰富的信息,进一步研究自然现象和制造劳动工具,人的感官显得很是不够了。作为一种代替人的感官的工具,感应器的历史比近代科学的出现还要古老。天平作为测重的工具在古埃及就开始使用了,一直沿用到现在。利用液体膨胀特性的温度测量在十六世纪就已经出现。以电学的基本原理为基础的感应器是在近代电磁学发展的基础上产生的,但是随着真空管和半导体等有源元件的可靠性的提高,这种类型的感应器得到了飞速发展,现在谈到感应器大都指有电信号输出的装置。
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参考资料:
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