國(guo)家標準GB7665-87對傳(chuan)感(gan)器下的(de)定(ding)(ding)義是:“能(neng)感(gan)受規定(ding)(ding)的(de)被測量并(bing)按照一定(ding)(ding)的(de)規律(數學(xue)函數法則)轉換成(cheng)可用(yong)信號的(de)器件或(huo)裝置,通常由敏(min)感(gan)元(yuan)件和轉換元(yuan)件組成(cheng)”。
中國物(wu)聯(lian)網校(xiao)企聯(lian)盟認(ren)為,傳感(gan)(gan)器的存在和發(fa)展,讓物(wu)體有了觸覺、味(wei)覺和嗅覺等感(gan)(gan)官,讓物(wu)體慢慢變(bian)得活(huo)了起來(lai)。”
“傳(chuan)感器”在(zai)新(xin)韋式(shi)大詞典中(zhong)定(ding)義為:“從一個系統接受功(gong)率,通常(chang)以(yi)另一種(zhong)形式(shi)將功(gong)率送到第二個系統中(zhong)的器件”。
人們為了從外界獲取信息,必須借助于感覺器官。而(er)單靠人們(men)自身的(de)感覺(jue)器官(guan),在研究自然現象和規(gui)律(lv)以(yi)及生產(chan)活動中它們(men)的(de)功能就遠遠不夠了。為適應這種情況,就需要(yao)傳(chuan)感器。因(yin)此可(ke)以(yi)說,傳(chuan)感器是人類五官(guan)的(de)延長,又(you)稱之為電五官(guan)。
新技術革(ge)命的(de)到來,世(shi)界開始進入(ru)信(xin)息(xi)(xi)時代。在(zai)利用信(xin)息(xi)(xi)的(de)過程中(zhong),首先(xian)要(yao)解決的(de)就是要(yao)獲取(qu)準確可靠(kao)的(de)信(xin)息(xi)(xi),而(er)傳感器是獲取(qu)自然和生產領(ling)域中(zhong)信(xin)息(xi)(xi)的(de)主要(yao)途徑與(yu)手段。
在現代(dai)(dai)工(gong)業生(sheng)產(chan)尤其是自(zi)動(dong)化(hua)(hua)生(sheng)產(chan)過程中,要用各種傳感(gan)器來監視和控(kong)制(zhi)生(sheng)產(chan)過程中的各個參數,使(shi)設備工(gong)作在正常狀態(tai)或(huo)最佳(jia)狀態(tai),并(bing)使(shi)產(chan)品(pin)達到最好的質量。因此可(ke)以說,沒(mei)有眾多的優良(liang)的傳感(gan)器,現代(dai)(dai)化(hua)(hua)生(sheng)產(chan)也(ye)就失去了基礎。
在基礎(chu)學科(ke)研究(jiu)(jiu)中(zhong),傳(chuan)感(gan)器更具有(you)突出的(de)地位。現(xian)代(dai)科(ke)學技術的(de)發展,進入了許(xu)多(duo)新領域(yu)(yu):例(li)如在宏觀上(shang)要(yao)觀察(cha)上(shang)千光年的(de)茫(mang)茫(mang)宇宙,微觀上(shang)要(yao)觀察(cha)小到fm的(de)粒子世界,縱向上(shang)要(yao)觀察(cha)長(chang)達數十萬年的(de)天體演化(hua),短到s的(de)瞬間反應。此外,還出現(xian)了對深化(hua)物質(zhi)認識、開(kai)拓新能源、新材料(liao)等(deng)(deng)具有(you)重要(yao)作用的(de)各種(zhong)極端技術研究(jiu)(jiu),如超高溫、超低溫、超高壓(ya)、超高真(zhen)空、超強(qiang)磁場、超弱磁場等(deng)(deng)等(deng)(deng)。顯然,要(yao)獲(huo)取大量人類感(gan)官無法直接獲(huo)取的(de)信(xin)息(xi),沒有(you)相適(shi)應的(de)傳(chuan)感(gan)器是(shi)不可能的(de)。許(xu)多(duo)基礎(chu)科(ke)學研究(jiu)(jiu)的(de)障(zhang)礙,首先(xian)就(jiu)在于(yu)對象信(xin)息(xi)的(de)獲(huo)取存在困難,而一(yi)(yi)些新機理和高靈敏度的(de)檢(jian)測傳(chuan)感(gan)器的(de)出現(xian),往(wang)往(wang)會導致該領域(yu)(yu)內的(de)突破。一(yi)(yi)些傳(chuan)感(gan)器的(de)發展,往(wang)往(wang)是(shi)一(yi)(yi)些邊緣學科(ke)開(kai)發的(de)先(xian)驅。
傳(chuan)感器早(zao)已滲(shen)透(tou)到諸如(ru)工業生產、宇宙開(kai)發、海洋探測、環(huan)境保(bao)護、資源調查、醫學診(zhen)斷(duan)、生物(wu)工程、甚至文物(wu)保(bao)護等等極(ji)其(qi)之泛的(de)(de)(de)領(ling)域。可以(yi)毫不夸張地說(shuo),從茫(mang)茫(mang)的(de)(de)(de)太空,到浩(hao)瀚的(de)(de)(de)海洋,以(yi)至各種復(fu)雜的(de)(de)(de)工程系(xi)統,幾乎每一(yi)個(ge)現(xian)代化項目,都離(li)不開(kai)各種各樣的(de)(de)(de)傳(chuan)感器。
由此可(ke)見,傳感器(qi)技術(shu)在發(fa)展經濟、推(tui)動(dong)社會進步(bu)方面的(de)重要(yao)作用,是(shi)十分(fen)(fen)明顯(xian)的(de)。世界各國(guo)都十分(fen)(fen)重視這一領(ling)域的(de)發(fa)展。相信不久的(de)將(jiang)來,傳感器(qi)技術(shu)將(jiang)會出現一個(ge)飛(fei)躍(yue),達到(dao)與其重要(yao)地位相稱的(de)新水平。
傳感器(qi)的特點包括:微(wei)型(xing)(xing)化(hua)(hua)(hua)、數字化(hua)(hua)(hua)、智能化(hua)(hua)(hua)、多(duo)功(gong)能化(hua)(hua)(hua)、系(xi)統化(hua)(hua)(hua)、網絡化(hua)(hua)(hua),它不僅促(cu)進了(le)傳統產業的改造(zao)和更新(xin)換代,而且還可能建(jian)立(li)(li)新(xin)型(xing)(xing)工業,從而成為21世紀(ji)新(xin)的經濟增(zeng)長點。微(wei)型(xing)(xing)化(hua)(hua)(hua)是建(jian)立(li)(li)在(zai)微(wei)電子(zi)機(ji)械(xie)系(xi)統(MEMS)技術基(ji)礎(chu)上的,已成功(gong)應用在(zai)硅(gui)器(qi)件上做成硅(gui)壓力傳感器(qi)。
傳(chuan)感(gan)器一般由(you)敏感(gan)元件(jian)、轉換元件(jian)、變換電路(lu)和(he)輔助(zhu)電源四部(bu)分組成,如圖1所(suo)示。
敏(min)感(gan)元(yuan)件(jian)直接感(gan)受被測(ce)量,并輸(shu)(shu)出與被測(ce)量有確定關系的(de)物(wu)理量信號(hao);轉(zhuan)換元(yuan)件(jian)將敏(min)感(gan)元(yuan)件(jian)輸(shu)(shu)出的(de)物(wu)理量信號(hao)轉(zhuan)換為電(dian)(dian)信號(hao);變換電(dian)(dian)路負(fu)責(ze)對轉(zhuan)換元(yuan)件(jian)輸(shu)(shu)出的(de)電(dian)(dian)信號(hao)進行放大調制;轉(zhuan)換元(yuan)件(jian)和(he)變換電(dian)(dian)路一(yi)般還需要(yao)輔助電(dian)(dian)源(yuan)供(gong)電(dian)(dian)。
常將傳(chuan)感器的功能(neng)與人類(lei)5大感覺器官相比擬:
光(guang)敏傳感器(qi)——視覺(jue)
聲敏傳感(gan)器——聽覺
氣敏(min)傳感器——嗅覺
化學傳(chuan)感(gan)器(qi)——味覺
壓敏、溫敏、流體傳感器(qi)——觸覺
敏感元件的(de)分類:
物(wu)(wu)理(li)類(lei),基(ji)于力、熱、光、電(dian)、磁和聲等物(wu)(wu)理(li)效應。
化學(xue)類,基于化學(xue)反應的原理(li)。
生(sheng)物類,基于(yu)酶、抗(kang)體、和激素等分子(zi)識別功能(neng)。
通常據(ju)其基本(ben)感知功能可分(fen)為(wei)熱敏(min)元(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)、光敏(min)元(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)、氣敏(min)元(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)、力敏(min)元(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)、磁(ci)敏(min)元(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)、濕敏(min)元(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)、聲敏(min)元(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)、放(fang)射線敏(min)感元(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)、色敏(min)元(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)和味(wei)敏(min)元(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)等(deng)十大類(lei)(還有人曾(ceng)將(jiang)敏(min)感元(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)分(fen)46類(lei))。
電(dian)阻(zu)式傳(chuan)感(gan)器(qi)是將被測(ce)量,如(ru)位移、形變(bian)、力、加速度、濕度、溫度等(deng)這些物理量轉換式成(cheng)電(dian)阻(zu)值這樣的(de)一種器(qi)件。主要有電(dian)阻(zu)應變(bian)式、壓阻(zu)式、熱電(dian)阻(zu)、熱敏(min)、氣敏(min)、濕敏(min)等(deng)電(dian)阻(zu)式傳(chuan)感(gan)器(qi)件。
變頻功率傳感器通過對輸入的電壓、電流信號進行交流采樣,再將采樣值通過電(dian)(dian)纜、光纖等傳輸系統與數字量輸入二次儀表(biao)相連,數字量輸入二次儀表(biao)對電(dian)(dian)壓(ya)、電(dian)(dian)流的采樣值進行(xing)運算,可以獲(huo)取電(dian)(dian)壓(ya)有(you)效(xiao)值、電(dian)(dian)流有(you)效(xiao)值、基(ji)波(bo)(bo)電(dian)(dian)壓(ya)、基(ji)波(bo)(bo)電(dian)(dian)流、諧(xie)波(bo)(bo)電(dian)(dian)壓(ya)、諧(xie)波(bo)(bo)電(dian)(dian)流、有(you)功功率(lv)(lv)、基(ji)波(bo)(bo)功率(lv)(lv)、諧(xie)波(bo)(bo)功率(lv)(lv)等參數。
稱重(zhong)傳感器是一種能夠(gou)將重(zhong)力轉變(bian)為(wei)電信號的力→電轉換裝(zhuang)置,是電子衡(heng)器的一個關鍵部(bu)件(jian)。
能夠(gou)實現力→電(dian)(dian)(dian)轉換的傳感(gan)(gan)器有多種(zhong),常見的有電(dian)(dian)(dian)阻(zu)應變式、電(dian)(dian)(dian)磁力式和(he)電(dian)(dian)(dian)容式等。電(dian)(dian)(dian)磁力式主要用于電(dian)(dian)(dian)子天(tian)平,電(dian)(dian)(dian)容式用于部分電(dian)(dian)(dian)子吊秤,而(er)絕大多數衡(heng)器產品所(suo)用的還是電(dian)(dian)(dian)阻(zu)應變式稱(cheng)重(zhong)傳感(gan)(gan)器。電(dian)(dian)(dian)阻(zu)應變式稱(cheng)重(zhong)傳感(gan)(gan)器結(jie)構較簡單,準(zhun)確度高,適用面廣,且能夠(gou)在(zai)(zai)相對比較差的環境下使用。因此電(dian)(dian)(dian)阻(zu)應變式稱(cheng)重(zhong)傳感(gan)(gan)器在(zai)(zai)衡(heng)器中得到了廣泛地運用。
傳感器中的(de)電(dian)阻應變(bian)(bian)片(pian)具有(you)金(jin)屬的(de)應變(bian)(bian)效應,即在外(wai)力作用下產生機械形變(bian)(bian),從(cong)而使電(dian)阻值(zhi)隨之發(fa)生相應的(de)變(bian)(bian)化。電(dian)阻應變(bian)(bian)片(pian)主要(yao)有(you)金(jin)屬和半(ban)(ban)導體兩類,金(jin)屬應變(bian)(bian)片(pian)有(you)金(jin)屬絲式(shi)、箔式(shi)、薄膜式(shi)之分。半(ban)(ban)導體應變(bian)(bian)片(pian)具有(you)靈(ling)敏度高(gao)(通常是絲式(shi)、箔式(shi)的(de)幾(ji)十(shi)倍)、橫向效應小(xiao)等優點。
壓(ya)阻(zu)(zu)式傳感器是根據(ju)半導體(ti)材料的壓(ya)阻(zu)(zu)效應(ying)在半導體(ti)材料的基片(pian)上經擴散電(dian)阻(zu)(zu)而制(zhi)成的器件(jian)。其基片(pian)可直接作(zuo)為測(ce)量傳感元(yuan)件(jian),擴散電(dian)阻(zu)(zu)在基片(pian)內接成電(dian)橋(qiao)形式。當基片(pian)受到(dao)外力作(zuo)用而產(chan)生(sheng)形變(bian)時,各電(dian)阻(zu)(zu)值(zhi)將發生(sheng)變(bian)化,電(dian)橋(qiao)就會產(chan)生(sheng)相(xiang)應(ying)的不平衡輸出。
用作壓(ya)阻式(shi)傳感器的基(ji)片(pian)(或稱膜片(pian))材料(liao)主要為(wei)硅(gui)片(pian)和鍺片(pian),硅(gui)片(pian)為(wei)敏感材料(liao)而(er)制(zhi)成的硅(gui)壓(ya)阻傳感器越(yue)來(lai)越(yue)受到人們的重視(shi),尤(you)其是以測量壓(ya)力(li)和速度的固態壓(ya)阻式(shi)傳感器應用最為(wei)普遍(bian)。
熱電阻(zu)測溫(wen)是基于金屬(shu)導體的(de)(de)(de)電阻(zu)值隨溫(wen)度的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)而增(zeng)加(jia)這一特性來進行溫(wen)度測量的(de)(de)(de)。
熱電(dian)阻(zu)大都由(you)純金屬(shu)材料制成(cheng),應用最(zui)多的是鉑和(he)銅,此(ci)外,已開始采用鎳、錳和(he)銠(lao)等材料制造熱電(dian)阻(zu)。
熱(re)電(dian)阻(zu)傳(chuan)感器(qi)主要是利用(yong)電(dian)阻(zu)值(zhi)隨溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)變化而變化這一特性來測(ce)量(liang)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)及與溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)有關的參數。在溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)檢測(ce)精度(du)(du)(du)要求(qiu)比較高的場合,這種(zhong)傳(chuan)感器(qi)比較適用(yong)。較為廣泛的熱(re)電(dian)阻(zu)材(cai)料為鉑、銅(tong)、鎳(nie)等,它們具有電(dian)阻(zu)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)系數大、線性好、性能穩定、使用(yong)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)范圍(wei)寬、加工容易等特點。用(yong)于測(ce)量(liang)-200℃~+500℃范圍(wei)內(nei)的溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)。
熱電阻傳感(gan)器(qi)分類(lei):
1、NTC熱電阻傳感器:
該類傳(chuan)感器為負(fu)溫(wen)度系數傳(chuan)感器,即傳(chuan)感器阻值(zhi)隨溫(wen)度的升高而減小。
2、PTC熱電阻傳感器:
該類傳感器(qi)為(wei)正溫度(du)系數(shu)傳感器(qi),即傳感器(qi)阻值隨溫度(du)的升高而增大。
利用激光技術進行測量的傳感器。它由激(ji)(ji)光(guang)器(qi)、激(ji)(ji)光(guang)檢測(ce)(ce)器(qi)和測(ce)(ce)量(liang)電路組成。激(ji)(ji)光(guang)傳感器(qi)是(shi)新型(xing)測(ce)(ce)量(liang)儀表(biao),它的優點是(shi)能實(shi)現無接觸(chu)遠(yuan)距離測(ce)(ce)量(liang),速度快,精度高,量(liang)程(cheng)大,抗光(guang)、電干擾能力強等。
激(ji)(ji)光(guang)傳(chuan)感器(qi)(qi)工作時,先由激(ji)(ji)光(guang)發射二極(ji)管(guan)對準目標(biao)發射激(ji)(ji)光(guang)脈(mo)沖。經目標(biao)反射后(hou)激(ji)(ji)光(guang)向(xiang)各方向(xiang)散射。部分散射光(guang)返回到傳(chuan)感器(qi)(qi)接收(shou)(shou)器(qi)(qi),被光(guang)學系統接收(shou)(shou)后(hou)成像(xiang)到雪(xue)崩光(guang)電(dian)二極(ji)管(guan)上。雪(xue)崩光(guang)電(dian)二極(ji)管(guan)是一種內部具有(you)放大功能的光(guang)學傳(chuan)感器(qi)(qi),因此它能檢(jian)測極(ji)其微弱的光(guang)信號,并將(jiang)其轉化為相應的電(dian)信號。
利用(yong)激光的高(gao)方(fang)向性、高(gao)單色性和(he)高(gao)亮度等(deng)特點(dian)可實現無接(jie)觸(chu)遠距離測(ce)量(liang)(liang)。激光傳感器常用(yong)于長度(ZLS-Px)、距離(LDM4x)、振動(ZLDS10X)、速度(LDM30x)、方(fang)位(wei)等(deng)物理量(liang)(liang)的測(ce)量(liang)(liang),還可用(yong)于探傷(shang)和(he)大氣污染物的監測(ce)等(deng)。
霍爾傳感器是根據霍爾效應制作的一種磁場傳感器,廣泛地應(ying)(ying)用于工業自動化(hua)技術、檢測技術及信息處理等方面。霍爾(er)效(xiao)應(ying)(ying)是研(yan)究半導(dao)體材料性(xing)能的(de)(de)基(ji)本方法(fa)。通(tong)過(guo)霍爾(er)效(xiao)應(ying)(ying)實驗測定的(de)(de)霍爾(er)系數(shu),能夠判斷半導(dao)體材料的(de)(de)導(dao)電類型(xing)、載(zai)流子濃度及載(zai)流子遷移率(lv)等重要(yao)參數(shu)。
霍爾(er)傳(chuan)感器(qi)分為(wei)線性型(xing)霍爾(er)傳(chuan)感器(qi)和開關型(xing)霍爾(er)傳(chuan)感器(qi)兩種。
1、線性(xing)型霍爾(er)傳感器(qi)由霍爾(er)元件、線性(xing)放大器(qi)和射(she)極跟隨(sui)器(qi)組成,它輸(shu)出模擬量。
2、開關(guan)型(xing)霍(huo)爾(er)傳感(gan)器(qi)由(you)穩壓器(qi)、霍(huo)爾(er)元件、差分放大器(qi),斯密(mi)特觸發器(qi)和輸出級組(zu)成(cheng),它(ta)輸出數字量。
霍爾(er)(er)(er)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)隨磁(ci)(ci)場(chang)(chang)強(qiang)度的(de)(de)變(bian)化(hua)而變(bian)化(hua),磁(ci)(ci)場(chang)(chang)越(yue)強(qiang),電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)越(yue)高,磁(ci)(ci)場(chang)(chang)越(yue)弱,電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)越(yue)低。霍爾(er)(er)(er)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)值很小,通(tong)常只(zhi)有幾(ji)個毫伏,但(dan)經集(ji)(ji)(ji)成(cheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)路中的(de)(de)放(fang)大器放(fang)大,就(jiu)能(neng)使(shi)該電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)放(fang)大到足(zu)以輸出(chu)較(jiao)強(qiang)的(de)(de)信號。若(ruo)使(shi)霍爾(er)(er)(er)集(ji)(ji)(ji)成(cheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)路起傳(chuan)感作用(yong)(yong)(yong)(yong),需要(yao)用(yong)(yong)(yong)(yong)機械的(de)(de)方(fang)法(fa)來改變(bian)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)強(qiang)度。下圖所示的(de)(de)方(fang)法(fa)是用(yong)(yong)(yong)(yong)一個轉動的(de)(de)葉輪(lun)作為控制磁(ci)(ci)通(tong)量的(de)(de)開關,當葉輪(lun)葉片處于(yu)磁(ci)(ci)鐵和霍爾(er)(er)(er)集(ji)(ji)(ji)成(cheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)路之間(jian)的(de)(de)氣隙中時,磁(ci)(ci)場(chang)(chang)偏離集(ji)(ji)(ji)成(cheng)片,霍爾(er)(er)(er)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)消失。這(zhe)樣,霍爾(er)(er)(er)集(ji)(ji)(ji)成(cheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)路的(de)(de)輸出(chu)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)的(de)(de)變(bian)化(hua),就(jiu)能(neng)表示出(chu)葉輪(lun)驅(qu)動軸的(de)(de)某(mou)一位置,利用(yong)(yong)(yong)(yong)這(zhe)一工作原理,可將霍爾(er)(er)(er)集(ji)(ji)(ji)成(cheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)路片用(yong)(yong)(yong)(yong)作用(yong)(yong)(yong)(yong)點火(huo)正時傳(chuan)感器。霍爾(er)(er)(er)效應傳(chuan)感器屬于(yu)被動型(xing)傳(chuan)感器,它要(yao)有外加電(dian)(dian)(dian)(dian)源才能(neng)工作,這(zhe)一特點使(shi)它能(neng)檢(jian)測(ce)轉速低的(de)(de)運轉情(qing)況。
1、室溫管溫傳感器:室溫傳感器用于測量室內和室外的環境溫度,管(guan)溫傳感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)用于測(ce)量蒸發(fa)器(qi)和(he)(he)冷凝器(qi)的(de)(de)管(guan)壁溫度(du)。室(shi)(shi)溫傳感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)和(he)(he)管(guan)溫傳感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)的(de)(de)形狀(zhuang)不同,但溫度(du)特(te)性基本一致。按溫度(du)特(te)性劃分(fen),美的(de)(de)使用的(de)(de)室(shi)(shi)溫管(guan)溫傳感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)有二種(zhong)類型:1.常數B值(zhi)為(wei)4100K±3%,基準電(dian)(dian)阻(zu)為(wei)25℃對(dui)應(ying)電(dian)(dian)阻(zu)10KΩ±3%。在0℃和(he)(he)55℃對(dui)應(ying)電(dian)(dian)阻(zu)公差(cha)約為(wei)±7%;而(er)0℃以下及55℃以上,對(dui)于不同的(de)(de)供應(ying)商,電(dian)(dian)阻(zu)公差(cha)會有一定的(de)(de)差(cha)別(bie)。溫度(du)越(yue)高(gao),阻(zu)值(zhi)越(yue)小;溫度(du)越(yue)低,阻(zu)值(zhi)越(yue)大(da)。離25℃越(yue)遠,對(dui)應(ying)電(dian)(dian)阻(zu)公差(cha)范圍越(yue)大(da)。
2、排(pai)氣(qi)(qi)溫(wen)(wen)度傳感(gan)(gan)器:排(pai)氣(qi)(qi)溫(wen)(wen)度傳感(gan)(gan)器用于(yu)測量壓縮機頂部的排(pai)氣(qi)(qi)溫(wen)(wen)度,常數B值(zhi)為3950K±3%,基準電阻為90℃對應(ying)電阻5KΩ±3%。
3、模(mo)塊溫(wen)(wen)度傳(chuan)感器:模(mo)塊溫(wen)(wen)度傳(chuan)感器用于測量變頻(pin)模(mo)塊(IGBT或IPM)的(de)溫(wen)(wen)度,用的(de)感溫(wen)(wen)頭(tou)的(de)型號(hao)是(shi)602F-3500F,基準電阻為25℃對(dui)應電阻6KΩ±1%。幾個典型溫(wen)(wen)度的(de)對(dui)應阻值分別是(shi):-10℃→(25.897~28.623)KΩ;0℃→(16.3248~17.7164)KΩ;50℃→(2.3262~2.5153)KΩ;90℃→(0.6671~0.7565)KΩ。
溫度傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)種(zhong)類(lei)很多,經常(chang)使用(yong)的(de)有熱電阻:PT100、PT1000、Cu50、Cu100;熱電偶(ou):B、E、J、K、S等。溫度傳(chuan)感(gan)器(qi)不(bu)但(dan)種(zhong)類(lei)繁多,而且組(zu)合形式多樣(yang),應根據不(bu)同的(de)場所選用(yong)合適的(de)產品。
測溫原理:根據電阻阻值、熱電偶的電勢隨溫度不同發生有規律的變化的原理,我們可以得(de)到所(suo)需要(yao)測量的溫度值。
無線溫(wen)度(du)傳感器將(jiang)控(kong)制對(dui)象的溫(wen)度(du)參數(shu)變成(cheng)電(dian)(dian)信號(hao),并對(dui)接(jie)(jie)收(shou)終(zhong)端發送(song)無線信號(hao),對(dui)系(xi)統實行檢測、調節(jie)和(he)控(kong)制。可直接(jie)(jie)安裝在一般工業熱(re)(re)電(dian)(dian)阻、熱(re)(re)電(dian)(dian)偶的接(jie)(jie)線盒內,與現場傳感元件構成(cheng)一體化結構。通常和(he)無線中繼、接(jie)(jie)收(shou)終(zhong)端、通信串口(kou)、電(dian)(dian)子(zi)計(ji)算機等配套使(shi)用(yong),這樣不僅節(jie)省了(le)補償導線和(he)電(dian)(dian)纜,而且減少(shao)了(le)信號(hao)傳遞失真和(he)干擾,從而獲的了(le)高精度(du)的測量結果。
無線(xian)溫(wen)度(du)傳(chuan)(chuan)感器廣泛應用于化工、冶金(jin)、石油、電力(li)、水(shui)(shui)處理(li)、制藥、食品等(deng)自動(dong)化行業。例如(ru):高壓電纜上的(de)溫(wen)度(du)采(cai)集;水(shui)(shui)下等(deng)惡(e)劣環境的(de)溫(wen)度(du)采(cai)集;運動(dong)物體上的(de)溫(wen)度(du)采(cai)集;不易連線(xian)通過的(de)空間(jian)傳(chuan)(chuan)輸傳(chuan)(chuan)感器數(shu)據(ju);單(dan)純(chun)為降低布線(xian)成本(ben)選用的(de)數(shu)據(ju)采(cai)集方(fang)案;沒有交流(liu)電源(yuan)的(de)工作(zuo)場合的(de)數(shu)據(ju)測(ce)(ce)量;便攜式非(fei)固定場所數(shu)據(ju)測(ce)(ce)量。
智能傳感器的功能是通過模擬人的感官和大腦的協調動作,結合長期以來(lai)測試技術的(de)研究(jiu)和實際(ji)經驗而提出來(lai)的(de)。是一個相對獨立的(de)智能單元,它的(de)出現對原(yuan)來(lai)硬件性能苛刻要求有所減輕,而靠軟件幫助可以使傳(chuan)感器(qi)的(de)性能大幅度提高。
1、信息(xi)存(cun)儲和(he)傳輸——隨著全智(zhi)能(neng)集散控(kong)制系統(SmartDistributedSystem)的(de)飛速發展(zhan),對智(zhi)能(neng)單元要求具(ju)備通(tong)(tong)(tong)信功能(neng),用通(tong)(tong)(tong)信網絡以數(shu)字形式(shi)進行雙向(xiang)通(tong)(tong)(tong)信,這也是智(zhi)能(neng)傳感器(qi)關鍵(jian)標(biao)志之一。智(zhi)能(neng)傳感器(qi)通(tong)(tong)(tong)過測試數(shu)據(ju)傳輸或接(jie)收指令來(lai)實現各項功能(neng)。如增益的(de)設置、補償(chang)參(can)數(shu)的(de)設置、內檢參(can)數(shu)設置、測試數(shu)據(ju)輸出等。
2、自補(bu)(bu)償和計(ji)(ji)算功(gong)能(neng)(neng)——多年來從(cong)事傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)研(yan)制的(de)(de)(de)工程(cheng)技(ji)術人員一直為傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)的(de)(de)(de)溫度漂移(yi)和輸出非(fei)線(xian)性(xing)(xing)(xing)(xing)作(zuo)大量的(de)(de)(de)補(bu)(bu)償工作(zuo),但都(dou)沒有從(cong)根本上(shang)解決問題。而智能(neng)(neng)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)的(de)(de)(de)自補(bu)(bu)償和計(ji)(ji)算功(gong)能(neng)(neng)為傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)的(de)(de)(de)溫度漂移(yi)和非(fei)線(xian)性(xing)(xing)(xing)(xing)補(bu)(bu)償開(kai)辟(pi)了新的(de)(de)(de)道路。這(zhe)樣,放寬傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)加工精密度要(yao)求(qiu),只要(yao)能(neng)(neng)保證(zheng)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)的(de)(de)(de)重復性(xing)(xing)(xing)(xing)好(hao),利(li)用微處理器(qi)對測試的(de)(de)(de)信(xin)號(hao)通(tong)過軟件計(ji)(ji)算,采用多次擬(ni)合和差(cha)值計(ji)(ji)算方法對漂移(yi)和非(fei)線(xian)性(xing)(xing)(xing)(xing)進行補(bu)(bu)償,從(cong)而能(neng)(neng)獲得較精確的(de)(de)(de)測量結果壓力傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)。
3、自(zi)(zi)檢(jian)、自(zi)(zi)校(xiao)、自(zi)(zi)診(zhen)斷功能——普(pu)通(tong)傳感(gan)器需要(yao)定期檢(jian)驗和(he)標定,以(yi)保證它在(zai)(zai)正常使用時(shi)足夠(gou)的準確度,這(zhe)些(xie)工(gong)作一般要(yao)求(qiu)將傳感(gan)器從使用現場拆卸送到實驗室(shi)或檢(jian)驗部門進(jin)(jin)行。對于在(zai)(zai)線測量(liang)傳感(gan)器出現異常則(ze)不(bu)能及時(shi)診(zhen)斷。采(cai)用智能傳感(gan)器情況則(ze)大有改觀,首先自(zi)(zi)診(zhen)斷功能在(zai)(zai)電(dian)源接通(tong)時(shi)進(jin)(jin)行自(zi)(zi)檢(jian),診(zhen)斷測試(shi)以(yi)確定組(zu)件有無故障。其次(ci)根(gen)據使用時(shi)間可以(yi)在(zai)(zai)線進(jin)(jin)行校(xiao)正,微處理器利用存在(zai)(zai)EPROM內的計(ji)量(liang)特(te)性數據進(jin)(jin)行對比校(xiao)對。
4、復合(he)敏(min)感功能——觀察周(zhou)圍的自然現(xian)象,常見的信號有聲、光、電、熱、力、化(hua)學等。敏(min)感元(yuan)件(jian)測量(liang)(liang)一般通(tong)過兩種(zhong)方式:直接(jie)和間(jian)接(jie)的測量(liang)(liang)。而智能傳感器具有復合(he)功能,能夠同時測量(liang)(liang)多種(zhong)物理量(liang)(liang)和化(hua)學量(liang)(liang),給出能夠較全面反(fan)映(ying)物質運動規(gui)律的信息。
光(guang)(guang)(guang)敏(min)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)是(shi)最常見的(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)之一,它(ta)的(de)(de)(de)種(zhong)類(lei)繁多,主(zhu)要(yao)有(you):光(guang)(guang)(guang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)管、光(guang)(guang)(guang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)倍增管、光(guang)(guang)(guang)敏(min)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻、光(guang)(guang)(guang)敏(min)三極管、太(tai)陽能電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池、紅(hong)(hong)外線(xian)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)、紫外線(xian)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)、光(guang)(guang)(guang)纖式光(guang)(guang)(guang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)、色彩傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)、CCD和(he)CMOS圖(tu)像傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)等。它(ta)的(de)(de)(de)敏(min)感(gan)(gan)波(bo)長在可(ke)見光(guang)(guang)(guang)波(bo)長附近(jin),包(bao)括紅(hong)(hong)外線(xian)波(bo)長和(he)紫外線(xian)波(bo)長。光(guang)(guang)(guang)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)不只(zhi)局限于對光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)探測,它(ta)還(huan)可(ke)以(yi)作為(wei)探測元件組(zu)成其他傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi),對許多非電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)量(liang)進行檢測,只(zhi)要(yao)將這些(xie)非電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)量(liang)轉換(huan)為(wei)光(guang)(guang)(guang)信(xin)號的(de)(de)(de)變化即可(ke)。光(guang)(guang)(guang)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)是(shi)產量(liang)最多、應用最廣的(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)之一,它(ta)在自動控制和(he)非電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)量(liang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)測技術引中占有(you)非常重要(yao)的(de)(de)(de)地位。最簡單(dan)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)敏(min)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)是(shi)光(guang)(guang)(guang)敏(min)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻,當(dang)光(guang)(guang)(guang)子沖擊接(jie)合處就會產生(sheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流。
生物傳感器的概念
生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)傳感器(qi)(qi)(qi)是用(yong)(yong)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)活性材料(酶、蛋白質(zhi)、DNA、抗體、抗原(yuan)、生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)膜(mo)等(deng))與物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)理(li)化(hua)學換能(neng)器(qi)(qi)(qi)有(you)機結(jie)合的(de)(de)一(yi)(yi)門交叉學科,是發(fa)展生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)技術必不可少的(de)(de)一(yi)(yi)種(zhong)先進(jin)的(de)(de)檢(jian)測方法(fa)與監(jian)控方法(fa),也是物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)分子(zi)水平的(de)(de)快速、微量分析方法(fa)。各種(zhong)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)傳感器(qi)(qi)(qi)有(you)以下共同的(de)(de)結(jie)構(gou):包括一(yi)(yi)種(zhong)或數種(zhong)相(xiang)關生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)活性材料(生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)膜(mo))及(ji)能(neng)把生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)活性表達的(de)(de)信(xin)號(hao)轉換為電(dian)信(xin)號(hao)的(de)(de)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)理(li)或化(hua)學換能(neng)器(qi)(qi)(qi)(傳感器(qi)(qi)(qi)),二(er)者組合在一(yi)(yi)起,用(yong)(yong)現(xian)代微電(dian)子(zi)和自(zi)動(dong)化(hua)儀(yi)表技術進(jin)行生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)信(xin)號(hao)的(de)(de)再(zai)加工,構(gou)成各種(zhong)可以使用(yong)(yong)的(de)(de)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)傳感器(qi)(qi)(qi)分析裝置、儀(yi)器(qi)(qi)(qi)和系(xi)統。
生物傳感器的原理
待測物質經擴散作(zuo)用進入生物活性材料(liao),經分子識別,發生生物學反應,產(chan)生的(de)信息繼而被相應的(de)物理(li)或(huo)化(hua)學換能(neng)器轉變成可(ke)定量(liang)和(he)可(ke)處理(li)的(de)電信號,再經二次儀(yi)表(biao)放大并輸出,便可(ke)知道待測物濃(nong)度。
生物傳感器的分類
按(an)照其(qi)感(gan)(gan)受器(qi)中所采(cai)用的生命物(wu)質分類,可(ke)分為:微生物(wu)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)、免疫傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)、組織傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)、細胞傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)、酶(mei)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)、DNA傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)等(deng)(deng)等(deng)(deng)。
按照傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)器(qi)(qi)件(jian)檢測的原理分(fen)類,可分(fen)為:熱敏生(sheng)(sheng)(sheng)物傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)、場(chang)效應管生(sheng)(sheng)(sheng)物傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)、壓電生(sheng)(sheng)(sheng)物傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)、光學生(sheng)(sheng)(sheng)物傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)、聲波道生(sheng)(sheng)(sheng)物傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)、酶電極生(sheng)(sheng)(sheng)物傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)、介(jie)體(ti)生(sheng)(sheng)(sheng)物傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)等(deng)。
按照生(sheng)物敏(min)感(gan)物質相互作用的類型分類,可分為親(qin)和型和代謝型兩(liang)種(zhong)。
工作原理:
視覺傳感器是指:具(ju)有從一整幅圖像(xiang)捕獲光線的數(shu)(shu)發千計像(xiang)素(su)的能力,圖像(xiang)的清晰和(he)細(xi)膩程(cheng)度常用分辨(bian)率來衡量,以像(xiang)素(su)數(shu)(shu)量表示。
視(shi)覺傳(chuan)感器具有從一整幅圖像(xiang)捕獲光線的數(shu)以(yi)千計的像(xiang)素(su)(su)。圖像(xiang)的清晰和細膩程度通常(chang)用(yong)分辨率來衡(heng)量,以(yi)像(xiang)素(su)(su)數(shu)量表示(shi)。
在(zai)捕獲圖像之后(hou),視(shi)覺傳(chuan)(chuan)感器(qi)(qi)將其與內存中(zhong)存儲的(de)(de)基準(zhun)圖像進行比較(jiao),以做(zuo)出(chu)分析。例如(ru),若(ruo)視(shi)覺傳(chuan)(chuan)感器(qi)(qi)被設定為辨別正確地(di)插(cha)有八顆螺(luo)栓的(de)(de)機(ji)器(qi)(qi)部(bu)(bu)件,則傳(chuan)(chuan)感器(qi)(qi)知道應該(gai)拒收只有七顆螺(luo)栓的(de)(de)部(bu)(bu)件,或者(zhe)螺(luo)栓未對準(zhun)的(de)(de)部(bu)(bu)件。此外(wai),無論該(gai)機(ji)器(qi)(qi)部(bu)(bu)件位于(yu)視(shi)場中(zhong)的(de)(de)哪個位置(zhi),無論該(gai)部(bu)(bu)件是否在(zai)360度范圍內旋(xuan)轉,視(shi)覺傳(chuan)(chuan)感器(qi)(qi)都能做(zuo)出(chu)判斷。
應用領域:
視覺(jue)傳(chuan)感(gan)器的低成本(ben)和(he)(he)易用性已吸引機器設計師(shi)和(he)(he)工(gong)藝工(gong)程師(shi)將其集(ji)成入各類曾經(jing)依賴人工(gong)、多個光(guang)電傳(chuan)感(gan)器,或根本(ben)不檢驗(yan)的應用。視覺(jue)傳(chuan)感(gan)器的工(gong)業應用包括檢驗(yan)、計量、測量、定(ding)向、瑕疵檢測和(he)(he)分撿。以下只是(shi)一些應用范例:
在汽車組裝廠,檢(jian)驗由機(ji)器人涂抹(mo)到(dao)車門邊框的膠珠是(shi)否連續,是(shi)否有正確的寬度(du);
在(zai)瓶裝(zhuang)廠,校驗瓶蓋是否(fou)正(zheng)確密封(feng)、裝(zhuang)灌液位是否(fou)正(zheng)確,以及在(zai)封(feng)蓋之前沒(mei)有異物掉入瓶中;
在(zai)包(bao)裝生產線(xian),確(que)保(bao)在(zai)正確(que)的位(wei)置粘貼正確(que)的包(bao)裝標(biao)簽;
在藥(yao)品包(bao)裝生產(chan)線,檢驗阿斯匹林藥(yao)片的泡(pao)罩式(shi)包(bao)裝中是否有(you)破(po)損或缺失的藥(yao)片;
在金(jin)屬沖(chong)壓公司,以(yi)每分(fen)鐘逾150片的速(su)度檢驗沖(chong)壓部(bu)件,比人工檢驗快(kuai)13倍(bei)以(yi)上(shang)。
位移(yi)(yi)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)又(you)稱為線(xian)性(xing)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi),把位移(yi)(yi)轉(zhuan)換(huan)為電(dian)量(liang)的傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)。位移(yi)(yi)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)是一種屬(shu)于(yu)金(jin)屬(shu)感(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)應的線(xian)性(xing)器(qi)件,傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)的作用是把各種被(bei)測(ce)物理(li)量(liang)轉(zhuan)換(huan)為電(dian)量(liang)它分為電(dian)感(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)式(shi)位移(yi)(yi)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi),電(dian)容式(shi)位移(yi)(yi)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi),光電(dian)式(shi)位移(yi)(yi)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi),超(chao)聲波(bo)式(shi)位移(yi)(yi)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi),霍爾式(shi)位移(yi)(yi)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)。
在(zai)這種轉換(huan)過程(cheng)中有許多物(wu)理量(liang)(liang)(例(li)如壓(ya)力(li)、流量(liang)(liang)、加速度等(deng))常常需要先變(bian)換(huan)為位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)移(yi)(yi),然后再將位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)移(yi)(yi)變(bian)換(huan)成電量(liang)(liang)。因此(ci)位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)移(yi)(yi)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)是一(yi)類重要的(de)(de)基本(ben)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)。在(zai)生產過程(cheng)中,位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)移(yi)(yi)的(de)(de)測(ce)量(liang)(liang)一(yi)般分(fen)為測(ce)量(liang)(liang)實物(wu)尺寸和(he)機(ji)(ji)械位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)移(yi)(yi)兩(liang)種。機(ji)(ji)械位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)移(yi)(yi)包(bao)括線位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)移(yi)(yi)和(he)角位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)移(yi)(yi)。按被測(ce)變(bian)量(liang)(liang)變(bian)換(huan)的(de)(de)形式不同,位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)移(yi)(yi)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)可(ke)分(fen)為模(mo)擬式和(he)數字式兩(liang)種。模(mo)擬式又可(ke)分(fen)為物(wu)性(xing)型(如自(zi)發(fa)(fa)電式)和(he)結(jie)構型兩(liang)種。常用位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)移(yi)(yi)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)以模(mo)擬式結(jie)構型居(ju)多,包(bao)括電位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)器(qi)(qi)式位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)移(yi)(yi)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)、電感(gan)(gan)式位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)移(yi)(yi)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)、自(zi)整(zheng)角機(ji)(ji)、電容式位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)移(yi)(yi)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)、電渦流式位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)移(yi)(yi)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)、霍爾式位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)移(yi)(yi)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)等(deng)。數字式位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)移(yi)(yi)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)的(de)(de)一(yi)個重要優點是便于將信號直接送(song)入計(ji)算機(ji)(ji)系統。這種傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)發(fa)(fa)展迅速,應用日益廣泛。
壓力傳感器引是工業實踐中最為常用(yong)的(de)一(yi)種傳感器,其廣泛應用(yong)于各種工業自控環境(jing),涉及水(shui)利水(shui)電(dian)、鐵路(lu)交通(tong)、智(zhi)能(neng)建筑、生產(chan)自控、航(hang)空航(hang)天、軍工、石化、油(you)井、電(dian)力、船舶、機床、管道等眾多(duo)行業。
超聲(sheng)(sheng)波(bo)測(ce)距(ju)離傳感器(qi)(qi)采(cai)用超聲(sheng)(sheng)波(bo)回(hui)波(bo)測(ce)距(ju)原理,運用精(jing)確的(de)(de)時(shi)差測(ce)量(liang)技術,檢(jian)測(ce)傳感器(qi)(qi)與(yu)目標物之間的(de)(de)距(ju)離,采(cai)用小角度(du),小盲區超聲(sheng)(sheng)波(bo)傳感器(qi)(qi),具(ju)有(you)測(ce)量(liang)準確,無接觸,防(fang)水(shui),防(fang)腐蝕(shi),低成本(ben)等優點,可應于液位(wei)(wei),物位(wei)(wei)檢(jian)測(ce),特有(you)的(de)(de)液位(wei)(wei),料(liao)位(wei)(wei)檢(jian)測(ce)方式,可保(bao)證在液面有(you)泡沫或大的(de)(de)晃動,不易檢(jian)測(ce)到回(hui)波(bo)的(de)(de)情況下(xia)有(you)穩定的(de)(de)輸出,應用行(xing)業(ye):液位(wei)(wei),物位(wei)(wei),料(liao)位(wei)(wei)檢(jian)測(ce),工業(ye)過程控制等。
24GHz雷達傳感器采用高頻微波來測量物體運動速度、距離、運動方向(xiang)、方位角度信(xin)息,采用平面(mian)微帶(dai)天線(xian)設(she)計,具有體積小、質(zhi)量輕、靈敏度高、穩定(ding)強(qiang)等(deng)特(te)點,廣泛運(yun)用于智(zhi)能交通(tong)、工業控制、安防(fang)、體育運(yun)動、智(zhi)能家居(ju)等(deng)行業。工業和信(xin)息化部(bu)2012年11月(yue)19日正式發(fa)布(bu)了(le)《工業和信(xin)息化部(bu)關于發(fa)布(bu)24GHz頻段(duan)短距(ju)離車(che)(che)載(zai)雷達(da)(da)設(she)備使用頻率的通(tong)知》(工信(xin)部(bu)無〔2012〕548號(hao)),明確提出24GHz頻段(duan)短距(ju)離車(che)(che)載(zai)雷達(da)(da)設(she)備作(zuo)為車(che)(che)載(zai)雷達(da)(da)設(she)備的規范(fan)。
一(yi)體化溫度(du)(du)傳(chuan)(chuan)感器一(yi)般由(you)測溫探頭(熱(re)電偶(ou)(ou)或熱(re)電阻(zu)傳(chuan)(chuan)感器)和(he)兩(liang)線制固(gu)體電子單元組成(cheng)(cheng)。采用固(gu)體模(mo)塊(kuai)形式將(jiang)測溫探頭直接安裝在接線盒內,從而形成(cheng)(cheng)一(yi)體化的傳(chuan)(chuan)感器。一(yi)體化溫度(du)(du)傳(chuan)(chuan)感器一(yi)般分為熱(re)電阻(zu)和(he)熱(re)電偶(ou)(ou)型兩(liang)種類型。
熱(re)電(dian)(dian)阻(zu)溫(wen)度(du)傳感器是由基準單元(yuan)、R/V轉(zhuan)換單元(yuan)、線(xian)性(xing)電(dian)(dian)路、反接(jie)保護、限(xian)流保護、V/I轉(zhuan)換單元(yuan)等組成(cheng)。測(ce)溫(wen)熱(re)電(dian)(dian)阻(zu)信號轉(zhuan)換放大后(hou),再由線(xian)性(xing)電(dian)(dian)路對溫(wen)度(du)與電(dian)(dian)阻(zu)的(de)非(fei)線(xian)性(xing)關(guan)系進行補償,經V/I轉(zhuan)換電(dian)(dian)路后(hou)輸出一個與被測(ce)溫(wen)度(du)成(cheng)線(xian)性(xing)關(guan)系的(de)4~20mA的(de)恒流信號。
熱(re)電(dian)(dian)(dian)(dian)偶(ou)溫度傳(chuan)感器(qi)一般由基準(zhun)源、冷端補償、放大單(dan)(dan)元(yuan)、線(xian)(xian)(xian)性(xing)化處(chu)(chu)理、V/I轉換(huan)、斷(duan)偶(ou)處(chu)(chu)理、反接(jie)保護(hu)(hu)、限流(liu)保護(hu)(hu)等(deng)電(dian)(dian)(dian)(dian)路單(dan)(dan)元(yuan)組成。它(ta)(ta)是將熱(re)電(dian)(dian)(dian)(dian)偶(ou)產生的熱(re)電(dian)(dian)(dian)(dian)勢(shi)經冷端補償放大后,再帽由線(xian)(xian)(xian)性(xing)電(dian)(dian)(dian)(dian)路消(xiao)除熱(re)電(dian)(dian)(dian)(dian)勢(shi)與溫度的非線(xian)(xian)(xian)性(xing)誤差,最(zui)后放大轉換(huan)為4~20mA電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)輸(shu)(shu)出信(xin)號(hao)。為防止熱(re)電(dian)(dian)(dian)(dian)偶(ou)測(ce)量中由于電(dian)(dian)(dian)(dian)偶(ou)斷(duan)絲(si)而使控溫失效造成事故(gu),傳(chuan)感器(qi)中還設有(you)斷(duan)電(dian)(dian)(dian)(dian)保護(hu)(hu)電(dian)(dian)(dian)(dian)路。當熱(re)電(dian)(dian)(dian)(dian)偶(ou)斷(duan)絲(si)或(huo)(huo)接(jie)解(jie)不良時,傳(chuan)感器(qi)會輸(shu)(shu)出最(zui)大值(28mA)以使儀表(biao)切斷(duan)電(dian)(dian)(dian)(dian)源。一體(ti)化溫度傳(chuan)感器(qi)具有(you)結構簡(jian)單(dan)(dan)、節省引線(xian)(xian)(xian)、輸(shu)(shu)出信(xin)號(hao)大、抗干(gan)擾能力(li)強、線(xian)(xian)(xian)性(xing)好、顯示儀表(biao)簡(jian)單(dan)(dan)、固(gu)體(ti)模塊(kuai)抗震(zhen)防潮、有(you)反接(jie)保護(hu)(hu)和限流(liu)保護(hu)(hu)、工作可(ke)靠(kao)等(deng)優點。一體(ti)化溫度傳(chuan)感器(qi)的輸(shu)(shu)出為統一的4~20mA信(xin)號(hao);可(ke)與微機系統或(huo)(huo)其它(ta)(ta)常規(gui)儀表(biao)匹(pi)配使用。也可(ke)用戶(hu)要求做成防爆型或(huo)(huo)防火型測(ce)量儀表(biao)。
1、浮(fu)球式液位傳感器
浮球式液位傳感器(qi)由磁性(xing)浮球、測(ce)量導管、信(xin)號單元、電子單元、接線盒及安裝(zhuang)件組(zu)成。
一(yi)般磁性浮球(qiu)的比(bi)重小于0.5,可漂于液(ye)面(mian)之上(shang)并(bing)(bing)沿測量(liang)導管上(shang)下移(yi)動(dong)。導管內裝有測量(liang)元件(jian),它可以(yi)在外磁作(zuo)用下將(jiang)被測液(ye)位(wei)信號(hao)轉換(huan)成(cheng)正比(bi)于液(ye)位(wei)變(bian)化的電阻(zu)信號(hao),并(bing)(bing)將(jiang)電子單元轉換(huan)成(cheng)4~20mA或其它標準(zhun)信號(hao)輸(shu)出。該傳(chuan)感器為模(mo)塊電路(lu),具有耐(nai)酸、防(fang)潮、防(fang)震(zhen)、防(fang)腐蝕等(deng)優點,電路(lu)內部含有恒流反饋電路(lu)和內保護電路(lu),可使輸(shu)出最大電流不超(chao)過(guo)28mA,因而能夠可靠地保護電源并(bing)(bing)使二(er)次儀表(biao)不被損(sun)壞。
2、浮筒(tong)式液位傳感(gan)器
浮(fu)筒(tong)式液(ye)位傳(chuan)(chuan)感器(qi)是將磁性浮(fu)球改為浮(fu)筒(tong),它是根據阿(a)基米(mi)德浮(fu)力原(yuan)理(li)設計的(de)。浮(fu)筒(tong)式液(ye)位傳(chuan)(chuan)感器(qi)是利用微小的(de)金屬膜應(ying)變傳(chuan)(chuan)感技(ji)術來測量液(ye)體(ti)的(de)液(ye)位、界位或密(mi)度的(de)。它在工作時可以通過現場按鍵來進行(xing)常規(gui)的(de)設定操作。
3、靜壓或(huo)液(ye)位(wei)傳感器
該傳感器利用液體靜壓(ya)力的測量原理工作。它一般選用硅壓(ya)力測壓(ya)傳感器將(jiang)測量到的壓(ya)力轉換成電信號,再經放(fang)大(da)電路放(fang)大(da)和補償(chang)電路補償(chang),最后以(yi)4~20mA或(huo)0~10mA電流方式輸(shu)出。
真(zhen)空度傳感(gan)器,采用(yong)(yong)先(xian)進的(de)硅(gui)微機械加工技術(shu)(shu)生產,以集成(cheng)(cheng)硅(gui)壓(ya)(ya)阻(zu)力敏元件作(zuo)為(wei)傳感(gan)器的(de)核心元件制成(cheng)(cheng)的(de)絕(jue)對(dui)(dui)壓(ya)(ya)力變送器,由于采用(yong)(yong)硅(gui)-硅(gui)直接(jie)鍵合或硅(gui)-派勒克斯玻(bo)璃靜(jing)電鍵合形成(cheng)(cheng)的(de)真(zhen)空參考(kao)壓(ya)(ya)力腔(qiang),及一(yi)系列無(wu)應力封裝技術(shu)(shu)及精密溫度補償技術(shu)(shu),因而具(ju)有穩定性優良(liang)、精度高的(de)突出(chu)優點(dian),適用(yong)(yong)于各種情(qing)況下絕(jue)對(dui)(dui)壓(ya)(ya)力的(de)測量與控制。
特點及用途
采用(yong)低量程芯片真(zhen)空(kong)(kong)絕(jue)壓(ya)封裝,產品具有高(gao)的(de)(de)過載能力(li)。芯片采用(yong)真(zhen)空(kong)(kong)充注硅油(you)隔離,不銹鋼薄(bo)膜過渡(du)傳遞壓(ya)力(li),具有優良的(de)(de)介(jie)質(zhi)兼(jian)容(rong)性,適用(yong)于對316L不銹鋼不腐蝕的(de)(de)絕(jue)大多數氣(qi)液體(ti)介(jie)質(zhi)真(zhen)空(kong)(kong)壓(ya)力(li)的(de)(de)測量。真(zhen)空(kong)(kong)度傳染(ran)其應用(yong)于各種工業(ye)環(huan)境的(de)(de)低真(zhen)空(kong)(kong)測量與(yu)控制。
電容(rong)式物(wu)位(wei)傳(chuan)感器適用于(yu)工業(ye)企(qi)業(ye)在生(sheng)產過(guo)程中進行(xing)測量和(he)(he)控制生(sheng)產過(guo)程,主要(yao)用作類導電與非導電介質(zhi)的(de)液(ye)體液(ye)位(wei)或粉(fen)粒狀固(gu)體料(liao)位(wei)的(de)遠距離連(lian)續測量和(he)(he)指(zhi)示(shi)。
電(dian)(dian)容(rong)式液(ye)位(wei)傳感(gan)器由電(dian)(dian)容(rong)式傳感(gan)器與電(dian)(dian)子(zi)模塊電(dian)(dian)路組(zu)成,它以兩線(xian)制(zhi)4~20mA恒(heng)定電(dian)(dian)流輸(shu)出(chu)(chu)為基(ji)型(xing),經過轉換,可以用三線(xian)或四線(xian)方式輸(shu)出(chu)(chu),輸(shu)出(chu)(chu)信號形成為1~5V、0~5V、0~10mA等標準信號。電(dian)(dian)容(rong)傳感(gan)器由絕緣電(dian)(dian)極和裝(zhuang)有測(ce)量(liang)介質的(de)(de)圓柱(zhu)形金屬(shu)容(rong)器組(zu)成。當料位(wei)上升時,因非導電(dian)(dian)物料的(de)(de)介電(dian)(dian)常數明顯小于空氣(qi)的(de)(de)介電(dian)(dian)常數,所以電(dian)(dian)容(rong)量(liang)隨(sui)著物料高(gao)度的(de)(de)變化(hua)而變化(hua)。傳感(gan)器的(de)(de)模塊電(dian)(dian)路由基(ji)準源(yuan)、脈(mo)(mo)寬調(diao)制(zhi)、轉換、恒(heng)流放(fang)大、反饋和限流等單元組(zu)成。采(cai)用脈(mo)(mo)寬調(diao)特原理進行測(ce)量(liang)的(de)(de)優點是頻率(lv)較低(di),對周(zhou)圍元射頻干(gan)擾、穩定性好(hao)(hao)、線(xian)性好(hao)(hao)、無明顯溫度漂移等。
銻電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)酸(suan)度(du)(du)(du)傳(chuan)感器是集PH檢測、自(zi)動清洗、電(dian)(dian)(dian)(dian)信(xin)號轉換為一(yi)體的(de)(de)工業在線分(fen)析儀表,它是由銻電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)與(yu)參考電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)組成的(de)(de)PH值(zhi)測量(liang)系(xi)統。在被測酸(suan)性溶液中,由于銻電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)表面(mian)會(hui)生(sheng)成三(san)(san)氧化(hua)二銻氧化(hua)層,這樣(yang)在金屬(shu)銻面(mian)與(yu)三(san)(san)氧化(hua)二銻之間(jian)會(hui)形成電(dian)(dian)(dian)(dian)位差。該電(dian)(dian)(dian)(dian)位差的(de)(de)大小(xiao)取決(jue)于三(san)(san)所氧化(hua)二銻的(de)(de)濃度(du)(du)(du),該濃度(du)(du)(du)與(yu)被測酸(suan)性溶液中氫離子(zi)的(de)(de)適度(du)(du)(du)相對應。如果(guo)把(ba)銻、三(san)(san)氧化(hua)二銻和水溶液的(de)(de)適度(du)(du)(du)都(dou)當(dang)作1,其電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)位就可用能斯特公式計(ji)算(suan)出來。
銻電(dian)(dian)極酸度(du)(du)傳感(gan)器中的固體模塊(kuai)電(dian)(dian)路(lu)由兩(liang)大部分組成。為(wei)了現場作用的安全起見,電(dian)(dian)源部分采用交流24V為(wei)二(er)次(ci)儀表(biao)供電(dian)(dian)。這(zhe)一電(dian)(dian)源除為(wei)清洗電(dian)(dian)機提供驅動(dong)電(dian)(dian)源外,還(huan)應通過電(dian)(dian)流轉(zhuan)換(huan)單(dan)元轉(zhuan)換(huan)成相應的直流電(dian)(dian)壓,以(yi)供變送(song)電(dian)(dian)路(lu)使用。第二(er)部分是測量傳感(gan)器電(dian)(dian)路(lu),它把來自傳感(gan)器的基準信(xin)(xin)號和(he)PH酸度(du)(du)信(xin)(xin)號經放大后(hou)(hou)送(song)給(gei)斜(xie)率調(diao)(diao)整和(he)定位調(diao)(diao)整電(dian)(dian)路(lu),以(yi)使信(xin)(xin)號內阻(zu)降(jiang)低并可調(diao)(diao)節(jie)。將(jiang)放大后(hou)(hou)的PH信(xin)(xin)號與溫度(du)(du)被(bei)償信(xin)(xin)號進(jin)行迭加(jia)后(hou)(hou)再差(cha)進(jin)轉(zhuan)換(huan)電(dian)(dian)路(lu),最后(hou)(hou)輸出與PH值相對應的4~20mA恒流電(dian)(dian)流信(xin)(xin)號給(gei)二(er)次(ci)儀表(biao)以(yi)完成顯(xian)示并控制PH值。
酸、堿、鹽濃度傳(chuan)感器通過測(ce)量溶液(ye)(ye)電導值來確(que)定濃度。它可以在線連續檢測(ce)工業(ye)過程中酸、堿、鹽在水溶液(ye)(ye)中的濃度含量。這種傳(chuan)感器主要(yao)應用于鍋爐給(gei)水處理、化工溶液(ye)(ye)的配(pei)制以及環保等工業(ye)生產過程。
酸(suan)(suan)、堿、鹽濃(nong)(nong)度(du)傳(chuan)感(gan)器的工作原(yuan)理(li)是:在一定(ding)的范圍內,酸(suan)(suan)堿溶(rong)液(ye)(ye)(ye)的濃(nong)(nong)度(du)與其(qi)電(dian)(dian)(dian)導(dao)率(lv)(lv)的大小(xiao)成比例。因(yin)而(er),只要測出(chu)溶(rong)液(ye)(ye)(ye)電(dian)(dian)(dian)導(dao)率(lv)(lv)的大小(xiao)變(bian)可得知酸(suan)(suan)堿濃(nong)(nong)度(du)的高低。當被(bei)測溶(rong)液(ye)(ye)(ye)流入專用電(dian)(dian)(dian)導(dao)池時,如果忽略電(dian)(dian)(dian)極(ji)極(ji)化(hua)和(he)分布(bu)電(dian)(dian)(dian)容,則可以等效(xiao)為(wei)一個(ge)純(chun)電(dian)(dian)(dian)阻。在有(you)恒壓(ya)交變(bian)電(dian)(dian)(dian)流流過時,其(qi)輸出(chu)電(dian)(dian)(dian)流與電(dian)(dian)(dian)導(dao)率(lv)(lv)成線性關系(xi),而(er)電(dian)(dian)(dian)導(dao)率(lv)(lv)又與溶(rong)液(ye)(ye)(ye)中酸(suan)(suan)、堿濃(nong)(nong)度(du)成比例關系(xi)。因(yin)此只要測出(chu)溶(rong)液(ye)(ye)(ye)電(dian)(dian)(dian)流,便可算(suan)出(chu)酸(suan)(suan)、堿、鹽的濃(nong)(nong)度(du)。
酸、堿、鹽濃度傳(chuan)感器主要由(you)電(dian)(dian)導(dao)池、電(dian)(dian)子模(mo)(mo)塊、顯示(shi)表(biao)頭和殼體組成。電(dian)(dian)子模(mo)(mo)塊電(dian)(dian)路則由(you)激勵(li)電(dian)(dian)源、電(dian)(dian)導(dao)池、電(dian)(dian)導(dao)放(fang)大(da)器、相敏整(zheng)流器、解調(diao)器、溫度補(bu)償、過載保(bao)護和電(dian)(dian)流轉換等單(dan)元組成。
它(ta)是通過測(ce)(ce)量溶液的(de)電導(dao)值來(lai)間(jian)接(jie)測(ce)(ce)量離子(zi)濃度的(de)流(liu)程(cheng)(cheng)儀表(一體化傳感器(qi)),可(ke)在線連續檢(jian)測(ce)(ce)工業過程(cheng)(cheng)中水(shui)溶液的(de)電導(dao)率。
由于電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)質(zhi)溶液與(yu)金屬導(dao)體一樣的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)良導(dao)體,因此(ci)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)流(liu)過電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)質(zhi)溶液時必有電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻作(zuo)用,且(qie)符合歐姆定(ding)(ding)律。但(dan)液體的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻溫度特性(xing)與(yu)金屬導(dao)體相(xiang)反,具有負向溫度特性(xing)。為(wei)區別(bie)于金屬導(dao)體,電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)質(zhi)溶液的(de)導(dao)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)能力用電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)導(dao)(電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻的(de)倒數(shu))或電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)導(dao)率(lv)(電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻率(lv)的(de)倒數(shu))來表(biao)示。當兩個(ge)互相(xiang)絕(jue)緣的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)組成(cheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)導(dao)池時,若(ruo)在其中間放置待測(ce)溶液,并通以恒壓(ya)(ya)交(jiao)變(bian)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu),就形成(cheng)了(le)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)回(hui)路。如果(guo)將(jiang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)大小和電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)尺(chi)寸固定(ding)(ding),則回(hui)路電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)與(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)導(dao)率(lv)就存(cun)在一定(ding)(ding)的(de)函數(shu)關系。這(zhe)樣,測(ce)了(le)待測(ce)溶液中流(liu)過的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu),就能測(ce)出待測(ce)溶液的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)導(dao)率(lv)。電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)導(dao)傳(chuan)(chuan)感器的(de)結構和電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路與(yu)酸、堿、鹽濃度傳(chuan)(chuan)感器相(xiang)同。
壓(ya)力敏(min)和力敏(min)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi)(qi)、位置傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi)(qi)、液位傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi)(qi)、能(neng)耗傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi)(qi)、速(su)度(du)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi)(qi)、加速(su)度(du)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi)(qi)、射(she)線輻射(she)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi)(qi)、熱(re)敏(min)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi)(qi)。
振動(dong)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器、濕敏(min)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器、磁(ci)敏(min)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器、氣敏(min)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器、真空度傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器、生物傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器等(deng)。
模(mo)(mo)擬傳感器:將被測(ce)量(liang)的非電(dian)學(xue)量(liang)轉換成模(mo)(mo)擬電(dian)信號(hao)。
數(shu)(shu)字傳感器:將被測量的非電(dian)學量轉換(huan)成(cheng)數(shu)(shu)字輸出信號(hao)(包括直接和間接轉換(huan))。
膺數(shu)字傳感器:將被測量(liang)的信(xin)(xin)(xin)號(hao)量(liang)轉換(huan)成(cheng)頻(pin)率信(xin)(xin)(xin)號(hao)或短周期信(xin)(xin)(xin)號(hao)的輸(shu)出(chu)(包括直接或間接轉換(huan))。
開關傳感(gan)器:當一(yi)個被測量的信號達到(dao)某個特定的閾值時,傳感(gan)器相應(ying)地輸出一(yi)個設定的低(di)電(dian)平或高電(dian)平信號。
集(ji)成(cheng)傳感器是用標(biao)準的生產硅基半(ban)導體集(ji)成(cheng)電(dian)路的工藝(yi)技(ji)術(shu)制(zhi)造的。
通(tong)常還將用于初步(bu)處理被(bei)測(ce)信(xin)號的部分電路也集成在(zai)同一芯片(pian)上。
薄(bo)膜(mo)傳感器則(ze)是通(tong)過沉積在(zai)介質襯(chen)底(基板)上的(de),相應敏感材料的(de)薄(bo)膜(mo)形成的(de)。使用混合工(gong)藝時,同樣可將(jiang)部分電路制造在(zai)此基板上。
厚膜傳感器是(shi)利用相應材(cai)料的(de)(de)漿料,涂覆在陶瓷基片上制成(cheng)的(de)(de),基片通常是(shi)Al2O3制成(cheng)的(de)(de),然(ran)后進行熱處理,使厚膜成(cheng)形。
陶瓷傳感(gan)器采用標準(zhun)的(de)陶瓷工藝(yi)或(huo)其某種變種工藝(yi)(溶膠(jiao)、凝膠(jiao)等(deng))生產(chan)。
完成(cheng)適(shi)當的(de)(de)預備性操(cao)作(zuo)之后,已(yi)成(cheng)形(xing)的(de)(de)元件在高溫中進(jin)行燒結(jie)。厚膜(mo)和陶(tao)瓷傳感器這二(er)種工(gong)(gong)藝(yi)(yi)之間有許多(duo)共(gong)同特性,在某(mou)些(xie)方面,可以認為厚膜(mo)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)是陶(tao)瓷工(gong)(gong)藝(yi)(yi)的(de)(de)一種變型。
每種工(gong)藝技術(shu)都(dou)有自己的(de)優點(dian)和不足。由于(yu)研(yan)究、開發(fa)和生產所需的(de)資(zi)本投(tou)入較(jiao)低,以及傳(chuan)感器(qi)(qi)參數的(de)高穩定性等原因(yin),采(cai)用陶瓷和厚(hou)膜(mo)傳(chuan)感器(qi)(qi)比較(jiao)合(he)理。
物理(li)型傳感器是利用被(bei)測量物質(zhi)(zhi)的(de)某些物理(li)性質(zhi)(zhi)發(fa)生明顯(xian)變(bian)化的(de)特性制成(cheng)的(de)。
化(hua)學(xue)(xue)型傳感器(qi)是利(li)用能(neng)把化(hua)學(xue)(xue)物質(zhi)的(de)成分、濃度等(deng)化(hua)學(xue)(xue)量轉(zhuan)化(hua)成電學(xue)(xue)量的(de)敏感元件制成的(de)。
生物(wu)型傳感器是利用(yong)各種生物(wu)或生物(wu)物(wu)質的特性做成的,用(yong)以檢測與識別(bie)生物(wu)體內(nei)化(hua)學成分的傳感器。
基(ji)本型傳感器:是一(yi)種最基(ji)本的單個變換裝置。
組合(he)型傳(chuan)(chuan)感器:是由不同(tong)單個變換裝置組合(he)而(er)構成的傳(chuan)(chuan)感器。
應(ying)用型傳感(gan)器(qi):是基本(ben)型傳感(gan)器(qi)或組合型傳感(gan)器(qi)與其他機構組合而構成(cheng)的傳感(gan)器(qi)。
按作用(yong)形式可分(fen)為主(zhu)動(dong)型(xing)和被動(dong)型(xing)傳(chuan)感器(qi)。
主(zhu)動型(xing)傳感(gan)器(qi)又(you)有作(zuo)(zuo)用(yong)型(xing)和反(fan)作(zuo)(zuo)用(yong)型(xing),此種傳感(gan)器(qi)對(dui)被(bei)測(ce)對(dui)象能發出一定探測(ce)信(xin)號(hao),能檢測(ce)探測(ce)信(xin)號(hao)在被(bei)測(ce)對(dui)象中(zhong)所產生的變化,或(huo)者由探測(ce)信(xin)號(hao)在被(bei)測(ce)對(dui)象中(zhong)產生某種效(xiao)應而形成(cheng)(cheng)信(xin)號(hao)。檢測(ce)探測(ce)信(xin)號(hao)變化方式的稱(cheng)為(wei)(wei)作(zuo)(zuo)用(yong)型(xing),檢測(ce)產生響應而形成(cheng)(cheng)信(xin)號(hao)方式的稱(cheng)為(wei)(wei)反(fan)作(zuo)(zuo)用(yong)型(xing)。雷達與無線(xian)電頻率范圍探測(ce)器(qi)是作(zuo)(zuo)用(yong)型(xing)實例,而光聲效(xiao)應分析(xi)裝置與激光分析(xi)器(qi)是反(fan)作(zuo)(zuo)用(yong)型(xing)實例。
被(bei)動型傳(chuan)感器只(zhi)是接收被(bei)測對象(xiang)本(ben)身(shen)產生的信號,如(ru)紅外(wai)(wai)輻射溫度計、紅外(wai)(wai)攝像(xiang)裝置(zhi)等。
傳(chuan)感(gan)(gan)器的(de)(de)靜態(tai)特(te)(te)性是(shi)指(zhi)對靜態(tai)的(de)(de)輸(shu)入(ru)信號,傳(chuan)感(gan)(gan)器的(de)(de)輸(shu)出量(liang)(liang)(liang)與(yu)輸(shu)入(ru)量(liang)(liang)(liang)之(zhi)間所具有相互關系(xi)。因為(wei)這時輸(shu)入(ru)量(liang)(liang)(liang)和輸(shu)出量(liang)(liang)(liang)都(dou)和時間無(wu)關,所以(yi)它們之(zhi)間的(de)(de)關系(xi),即傳(chuan)感(gan)(gan)器的(de)(de)靜態(tai)特(te)(te)性可用(yong)一個不含時間變(bian)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)代數方程,或(huo)以(yi)輸(shu)入(ru)量(liang)(liang)(liang)作橫(heng)坐(zuo)標(biao),把與(yu)其(qi)對應的(de)(de)輸(shu)出量(liang)(liang)(liang)作縱坐(zuo)標(biao)而畫出的(de)(de)特(te)(te)性曲線(xian)來描(miao)述。表(biao)征(zheng)傳(chuan)感(gan)(gan)器靜態(tai)特(te)(te)性的(de)(de)主要參數有:線(xian)性度(du)、靈敏度(du)、遲滯、重復性、漂移等。
1.線(xian)(xian)性(xing)度:指傳(chuan)感(gan)器輸出(chu)量(liang)與(yu)輸入(ru)量(liang)之間的實際關系曲(qu)線(xian)(xian)偏離(li)擬(ni)合(he)直線(xian)(xian)的程(cheng)度。定義為在(zai)全量(liang)程(cheng)范圍內實際特(te)性(xing)曲(qu)線(xian)(xian)與(yu)擬(ni)合(he)直線(xian)(xian)之間的最大(da)偏差值與(yu)滿量(liang)程(cheng)輸出(chu)值之比。
2.靈敏度(du):靈敏度(du)是傳感器(qi)靜態特性的一個重(zhong)要(yao)指標。其定義為輸出量(liang)(liang)的增量(liang)(liang)與引起該增量(liang)(liang)的相(xiang)應(ying)輸入(ru)量(liang)(liang)增量(liang)(liang)之比。用(yong)S表(biao)示靈敏度(du)。
3.遲(chi)滯:傳感(gan)器(qi)在輸(shu)(shu)(shu)(shu)入(ru)量(liang)(liang)由小到(dao)大(正(zheng)(zheng)行程(cheng))及(ji)輸(shu)(shu)(shu)(shu)入(ru)量(liang)(liang)由大到(dao)小(反(fan)(fan)行程(cheng))變化期(qi)間其輸(shu)(shu)(shu)(shu)入(ru)輸(shu)(shu)(shu)(shu)出(chu)特(te)性(xing)曲線不(bu)重合的現象成為遲(chi)滯。對于同一大小的輸(shu)(shu)(shu)(shu)入(ru)信(xin)號,傳感(gan)器(qi)的正(zheng)(zheng)反(fan)(fan)行程(cheng)輸(shu)(shu)(shu)(shu)出(chu)信(xin)號大小不(bu)相(xiang)等(deng),這個差值(zhi)稱為遲(chi)滯差值(zhi)。
4.重(zhong)復(fu)性:重(zhong)復(fu)性是指傳感器在輸(shu)入量按同一(yi)方向作全(quan)量程連續多次變化時,所得(de)特(te)性曲線不一(yi)致的(de)程度(du)。
5.漂移:傳(chuan)感器的漂移是(shi)指在輸(shu)入量(liang)(liang)不(bu)變的情況(kuang)下,傳(chuan)感器輸(shu)出量(liang)(liang)隨著(zhu)時間變化,此現象(xiang)稱為(wei)漂移。產生漂移的原因(yin)有兩個方面:一是(shi)傳(chuan)感器自身結構參數;二是(shi)周圍環境(如(ru)溫度、濕度等)。
6.分辨力:當傳感器的(de)輸(shu)入從非零值緩慢增加時(shi),在超過某一(yi)增量后輸(shu)出發生可觀測的(de)變化,這個輸(shu)入增量稱傳感器的(de)分辨力,即(ji)最(zui)小輸(shu)入增量。
7.閾值(zhi)(zhi):當(dang)傳感器的輸(shu)(shu)入從零值(zhi)(zhi)開始(shi)緩(huan)慢增加時,在達到某一值(zhi)(zhi)后輸(shu)(shu)出發生可觀(guan)測的變化(hua),這個輸(shu)(shu)入值(zhi)(zhi)稱傳感器的閾值(zhi)(zhi)電(dian)壓。
所(suo)(suo)謂動(dong)態(tai)特性,是指傳(chuan)(chuan)(chuan)感器在輸(shu)(shu)入(ru)變化(hua)時,它的(de)(de)輸(shu)(shu)出的(de)(de)特性。在實際工作中,傳(chuan)(chuan)(chuan)感器的(de)(de)動(dong)態(tai)特性常用(yong)它對(dui)某(mou)些標(biao)準輸(shu)(shu)入(ru)信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)的(de)(de)響(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)來表示。這是因為傳(chuan)(chuan)(chuan)感器對(dui)標(biao)準輸(shu)(shu)入(ru)信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)的(de)(de)響(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)容易用(yong)實驗(yan)方法求得,并(bing)且(qie)它對(dui)標(biao)準輸(shu)(shu)入(ru)信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)的(de)(de)響(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)與它對(dui)任(ren)意輸(shu)(shu)入(ru)信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)的(de)(de)響(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)之間存在一定的(de)(de)關系,往(wang)往(wang)知道了前者就能推定后者。最常用(yong)的(de)(de)標(biao)準輸(shu)(shu)入(ru)信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)有階躍(yue)信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)和(he)(he)正弦信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)兩種,所(suo)(suo)以(yi)傳(chuan)(chuan)(chuan)感器的(de)(de)動(dong)態(tai)特性也常用(yong)階躍(yue)響(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)和(he)(he)頻(pin)率響(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)來表示。
通常情況下,傳(chuan)感器的(de)實際靜態特性輸出是條(tiao)曲(qu)(qu)線(xian)而(er)非(fei)直線(xian)。在實際工作中(zhong),為使儀(yi)表(biao)具有均勻刻度的(de)讀數,常用一(yi)條(tiao)擬合直線(xian)近(jin)似地(di)代表(biao)實際的(de)特性曲(qu)(qu)線(xian)、線(xian)性度(非(fei)線(xian)性誤(wu)差(cha))就(jiu)是這個(ge)(ge)近(jin)似程度的(de)一(yi)個(ge)(ge)性能指標(biao)。
擬(ni)(ni)合(he)直線(xian)的選取(qu)有多種(zhong)方法。如將(jiang)零輸(shu)入和滿量程輸(shu)出(chu)點相連的理論直線(xian)作為擬(ni)(ni)合(he)直線(xian);或(huo)將(jiang)與特性(xing)曲線(xian)上(shang)各點偏(pian)差的平方和為最(zui)小的理論直線(xian)作為擬(ni)(ni)合(he)直線(xian),此擬(ni)(ni)合(he)直線(xian)稱(cheng)為最(zui)小二乘法擬(ni)(ni)合(he)直線(xian)。
靈敏度是指傳感器在穩態工作情況下輸出量變化△y對(dui)輸入量變化△x的比值。
它是(shi)輸(shu)出(chu)一(yi)輸(shu)入特性曲線的(de)斜(xie)率。如(ru)果傳(chuan)感器的(de)輸(shu)出(chu)和輸(shu)入之間顯(xian)線性關系,則靈(ling)敏(min)度S是(shi)一(yi)個常(chang)數(shu)。否則,它將隨(sui)輸(shu)入量的(de)變化而變化。
靈(ling)敏(min)(min)度(du)的(de)量(liang)綱(gang)是輸出、輸入量(liang)的(de)量(liang)綱(gang)之比。例如,某位(wei)移傳(chuan)感器,在位(wei)移變化1mm時(shi),輸出電壓(ya)變化為(wei)200mV,則其(qi)靈(ling)敏(min)(min)度(du)應表示為(wei)200mV/mm。
當傳感器的輸出、輸入量(liang)的量(liang)綱相同(tong)時(shi),靈敏度可理解為(wei)放大倍(bei)數。
提高(gao)靈敏(min)(min)度(du),可(ke)得到較高(gao)的測(ce)量(liang)精(jing)度(du)。但靈敏(min)(min)度(du)愈高(gao),測(ce)量(liang)范圍愈窄,穩定(ding)性也往往愈差。
分辨(bian)率是(shi)指傳感(gan)器可(ke)感(gan)受到的(de)被測(ce)量的(de)最小變(bian)化的(de)能力。也就是(shi)說,如果輸(shu)入量從某(mou)一(yi)非零(ling)值(zhi)(zhi)緩(huan)慢地變(bian)化。當輸(shu)入變(bian)化值(zhi)(zhi)未超過某(mou)一(yi)數值(zhi)(zhi)時(shi),傳感(gan)器的(de)輸(shu)出(chu)不會發生變(bian)化,即傳感(gan)器對(dui)此輸(shu)入量的(de)變(bian)化是(shi)分辨(bian)不出(chu)來的(de)。只有(you)當輸(shu)入量的(de)變(bian)化超過分辨(bian)率時(shi),其輸(shu)出(chu)才會發生變(bian)化。
通(tong)常傳感器在(zai)滿(man)量(liang)程范圍內各(ge)點的(de)分辨率并不(bu)相同(tong),因此常用滿(man)量(liang)程中(zhong)能使(shi)輸出量(liang)產生階(jie)躍變(bian)化的(de)輸入量(liang)中(zhong)的(de)最大變(bian)化值作為衡量(liang)分辨率的(de)指(zhi)標(biao)。上述指(zhi)標(biao)若用滿(man)量(liang)程的(de)百分比表示,則稱為分辨率。分辨率與傳感器的(de)穩定性有(you)負相相關性。
要(yao)進(jin)行(xing)—個(ge)具體(ti)的(de)測(ce)(ce)(ce)量(liang)工作,首先要(yao)考慮(lv)采用(yong)(yong)何種原理的(de)傳(chuan)感(gan)器,這需(xu)要(yao)分析多方面的(de)因(yin)素(su)之(zhi)后才能(neng)確定(ding)。因(yin)為(wei),即使是(shi)測(ce)(ce)(ce)量(liang)同一物理量(liang),也有(you)多種原理的(de)傳(chuan)感(gan)器可供選(xuan)用(yong)(yong),哪一種原理的(de)傳(chuan)感(gan)器更為(wei)合適,則需(xu)要(yao)根據被(bei)測(ce)(ce)(ce)量(liang)的(de)特點和傳(chuan)感(gan)器的(de)使用(yong)(yong)條(tiao)件考慮(lv)以下一些(xie)具體(ti)問(wen)題:量(liang)程的(de)大小;被(bei)測(ce)(ce)(ce)位置對傳(chuan)感(gan)器體(ti)積的(de)要(yao)求(qiu);測(ce)(ce)(ce)量(liang)方式為(wei)接觸(chu)式還(huan)是(shi)非(fei)接觸(chu)式;信號(hao)的(de)引出方法,有(you)線或是(shi)非(fei)接觸(chu)測(ce)(ce)(ce)量(liang);傳(chuan)感(gan)器的(de)來源,國(guo)產還(huan)是(shi)進(jin)口,價格能(neng)否承受(shou),還(huan)是(shi)自行(xing)研制。
在考慮上述(shu)問題之后就能(neng)確定選用(yong)何種(zhong)類型的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi),然(ran)后再考慮傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)的(de)具體性能(neng)指標。
通(tong)常,在傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)(qi)的(de)線(xian)性范圍內,希望傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)(qi)的(de)靈敏度越(yue)高越(yue)好。因為只有靈敏度高時,與(yu)被(bei)測量(liang)變(bian)化(hua)對應的(de)輸出信號的(de)值才比較大(da),有利于信號處理(li)。但要注意的(de)是,傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)(qi)的(de)靈敏度高,與(yu)被(bei)測量(liang)無關的(de)外界(jie)噪聲(sheng)也容(rong)易混(hun)入,也會被(bei)放(fang)大(da)系統(tong)放(fang)大(da),影響測量(liang)精(jing)度。因此,要求傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)(qi)本身(shen)應具有較高的(de)信噪比,盡量(liang)減少從(cong)外界(jie)引入的(de)干擾(rao)信號。
傳(chuan)感器(qi)的(de)(de)靈(ling)(ling)敏度是(shi)有方(fang)向(xiang)性的(de)(de)。當(dang)被(bei)測量(liang)是(shi)單(dan)向(xiang)量(liang),而且對其方(fang)向(xiang)性要(yao)求(qiu)較(jiao)高,則應選擇其它方(fang)向(xiang)靈(ling)(ling)敏度小(xiao)(xiao)的(de)(de)傳(chuan)感器(qi);如果被(bei)測量(liang)是(shi)多維(wei)向(xiang)量(liang),則要(yao)求(qiu)傳(chuan)感器(qi)的(de)(de)交叉靈(ling)(ling)敏度越小(xiao)(xiao)越好。
傳(chuan)感(gan)器的(de)(de)頻率(lv)響(xiang)應特(te)性決定(ding)了被測量的(de)(de)頻率(lv)范圍,必須在允(yun)許頻率(lv)范圍內保(bao)持(chi)不失真。實際(ji)上傳(chuan)感(gan)器的(de)(de)響(xiang)應總(zong)有—定(ding)延遲(chi),希望延遲(chi)時(shi)間越(yue)(yue)短(duan)越(yue)(yue)好。
傳(chuan)感(gan)器的頻率響(xiang)應越高,可測的信號(hao)頻率范圍就越寬。
在(zai)動態(tai)(tai)(tai)測(ce)量中,應(ying)根據信號(hao)的(de)特點(穩態(tai)(tai)(tai)、瞬態(tai)(tai)(tai)、隨機等)響應(ying)特性,以(yi)免產生過大的(de)誤差。
傳感器(qi)的(de)線形范(fan)(fan)圍是指輸出與輸入(ru)成正比的(de)范(fan)(fan)圍。以理論上講,在此范(fan)(fan)圍內,靈敏度(du)保(bao)持定(ding)(ding)值。傳感器(qi)的(de)線性范(fan)(fan)圍越寬,則其量程越大(da),并且能(neng)保(bao)證一定(ding)(ding)的(de)測(ce)量精度(du)。在選擇(ze)傳感器(qi)時(shi),當傳感器(qi)的(de)種類(lei)確(que)定(ding)(ding)以后首先(xian)要(yao)看其量程是否滿足(zu)要(yao)求。
但實際上,任何(he)傳感器都不能保(bao)證絕對(dui)的線(xian)性(xing),其線(xian)性(xing)度(du)也是相對(dui)的。當所要求測量精度(du)比較(jiao)(jiao)低時,在一定的范(fan)圍(wei)內,可(ke)將非(fei)線(xian)性(xing)誤差較(jiao)(jiao)小的傳感器近似(si)看作線(xian)性(xing)的,這(zhe)會給測量帶來極大的方(fang)便。
傳(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)使(shi)(shi)用一段時(shi)間后,其(qi)性能保持不變的(de)能力(li)稱為穩定性。影響傳(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)長期穩定性的(de)因素除傳(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)本身(shen)結構外(wai),主要是傳(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)的(de)使(shi)(shi)用環境。因此(ci),要使(shi)(shi)傳(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)具(ju)有良好(hao)的(de)穩定性,傳(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)必須要有較強(qiang)的(de)環境適應能力(li)。
在選擇傳感器之(zhi)前,應對其使(shi)用環境進行調查,并根據具(ju)體的使(shi)用環境選擇合適的傳感器,或采取(qu)適當(dang)的措施,減小環境的影(ying)響(xiang)。
傳(chuan)感(gan)器(qi)的穩定(ding)性有定(ding)量指標,在超過使用(yong)期后,在使用(yong)前應重(zhong)新進行標定(ding),以確(que)定(ding)傳(chuan)感(gan)器(qi)的性能是否(fou)發生變(bian)化。
在某些(xie)要求傳(chuan)感器能(neng)(neng)長(chang)期使(shi)用而又不能(neng)(neng)輕易更(geng)換或標定的場合,所(suo)選用的傳(chuan)感器穩定性(xing)要求更(geng)嚴格(ge),要能(neng)(neng)夠經受住長(chang)時間(jian)的考驗。
精(jing)度(du)是傳感(gan)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)一個重要(yao)的(de)(de)(de)(de)性能(neng)指標,它是關系到整(zheng)個測量(liang)系統(tong)測量(liang)精(jing)度(du)的(de)(de)(de)(de)一個重要(yao)環節。傳感(gan)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)精(jing)度(du)越高,其價格(ge)越昂貴,因此,傳感(gan)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)精(jing)度(du)只要(yao)滿(man)足(zu)整(zheng)個測量(liang)系統(tong)的(de)(de)(de)(de)精(jing)度(du)要(yao)求就(jiu)可(ke)以(yi),不(bu)必選(xuan)得(de)過高。這樣就(jiu)可(ke)以(yi)在(zai)滿(man)足(zu)同一測量(liang)目的(de)(de)(de)(de)的(de)(de)(de)(de)諸多(duo)傳感(gan)器(qi)(qi)中選(xuan)擇比較便宜和簡(jian)單(dan)的(de)(de)(de)(de)傳感(gan)器(qi)(qi)阿特(te)拉斯空壓機配件。
如果測量(liang)目的是(shi)定性分(fen)(fen)析(xi)的,選用(yong)重復精度高的傳感器即可,不(bu)宜選用(yong)絕(jue)對量(liang)值精度高的;如果是(shi)為了定量(liang)分(fen)(fen)析(xi),必(bi)須(xu)獲得精確的測量(liang)值,就需(xu)選用(yong)精度等級能滿(man)足要(yao)求的傳感器。
對某些特殊使用場(chang)合,無法選(xuan)到合適的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi),則需自行設計(ji)制造傳(chuan)感(gan)器(qi)。自制傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)性能應滿足使用要求(qiu)。
1.傳(chuan)感(gan)器
能感受規(gui)定的(de)被測(ce)量(liang)并(bing)按照(zhao)一定的(de)規(gui)律轉換(huan)成(cheng)可用(yong)輸(shu)出信號的(de)器件(jian)(jian)或裝置。通常有敏感元(yuan)件(jian)(jian)和轉換(huan)元(yuan)件(jian)(jian)組成(cheng)。
(1)敏感元件是指(zhi)傳感器中(zhong)能直接(或(huo)響應)被測量的部(bu)分(fen)。
(2)轉換元(yuan)件(jian)指傳(chuan)感器中(zhong)能較敏感元(yuan)件(jian)感受(或響應)的被測量轉換成是與傳(chuan)輸(shu)和(或)測量的電信號部分。
(3)當輸出為(wei)規定的標準信號時,則稱為(wei)變(bian)送器。
2.測(ce)量范圍
在允許誤差限內被(bei)測量值的范圍。
3.量程(cheng)
測量范圍上限值和下限值的代數差(cha)。
4.精確度
被測(ce)量(liang)的測(ce)量(liang)結果(guo)與真(zhen)值間的一致程度。
5.重復性(xing)
在所(suo)有下(xia)述條件下(xia),對同一被(bei)測的量(liang)進(jin)行(xing)多(duo)次連續測量(liang)所(suo)得結果之(zhi)間的符合程度:
相同測(ce)量方法;
相同觀(guan)測者(zhe);
相同測量儀器;
相同地點;
相同使用條件;
在短時期內的(de)重復。
6.分(fen)辨力
傳感器(qi)在規(gui)定測(ce)量范圍內可能檢(jian)測(ce)出的被測(ce)量的最小變化量。
7.閾值
能(neng)使傳感器輸出端產生可(ke)測變(bian)化(hua)量(liang)的被測量(liang)的最小(xiao)變(bian)化(hua)量(liang)。
8.零位
使輸出的(de)絕對值為最小的(de)狀態,例如平衡狀態。
9.激(ji)勵(li)
為使傳感(gan)器正常工作(zuo)而(er)施(shi)加的(de)外部能量(電壓或(huo)電流(liu))。
10.最大激勵
在市內條件(jian)下(xia),能夠施加到傳感器上(shang)的激勵電(dian)壓或電(dian)流的最大值。
11.輸入阻抗
在(zai)輸(shu)出(chu)端短路時,傳(chuan)感器輸(shu)入端測(ce)得的阻抗。
12.輸出
有傳感器產(chan)生的(de)(de)與外加被測量成函數關系的(de)(de)電量。
13.輸(shu)出阻抗
在(zai)輸(shu)入端短(duan)路時,傳感(gan)器輸(shu)出(chu)端測(ce)得的阻抗。
14.零(ling)點輸出(chu)
在室內(nei)條件下,所(suo)加被(bei)測(ce)量為零時傳感器(qi)的輸出。
15.滯后(hou)
在規(gui)定的(de)范圍內(nei),當被(bei)測量值增加和減少時,輸出(chu)中出(chu)現的(de)最大差(cha)值。
16.遲后
輸出(chu)信(xin)號變化相對于(yu)輸入(ru)信(xin)號變化的時間延遲(chi)。
17.漂移
在(zai)一定(ding)的(de)時間間隔內,傳(chuan)感器輸出中有與被測(ce)量無關的(de)不需要的(de)變化量。
18.零點漂(piao)移(yi)
在規定的時間(jian)(jian)間(jian)(jian)隔及室(shi)內(nei)條件下零點輸出(chu)時的變化。
19.靈(ling)敏度
傳感器輸出量的增(zeng)量與相應的輸入量增(zeng)量之比。
20.靈敏度漂移
由(you)于靈敏(min)度(du)的(de)變化而引起的(de)校準(zhun)曲(qu)線斜率(lv)的(de)變化。
21.熱靈敏(min)度漂(piao)移
由于靈敏度的(de)變化而引(yin)起(qi)的(de)靈敏度漂移。
22.熱零點漂(piao)移
由于周圍(wei)溫度變化而引(yin)起的零點漂移。
23.線性度(du)
校準曲(qu)線與(yu)某(mou)一規定直線一致(zhi)的程度。
24.非線性度
校準曲線與(yu)某一規定直線偏離的(de)程度(du)。
25.長期穩定性
傳感器(qi)在(zai)規定的(de)時間內仍(reng)能保持(chi)不超過允(yun)許誤差的(de)能力。
26.固有頻率
在無阻力時,傳感器的自(zi)由(不加外力)振蕩(dang)頻率。
27.響應
輸出(chu)時(shi)被測量變化的(de)特性(xing)。
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(bu)償的溫度范(fan)圍(wei)。
29.蠕變
當被(bei)測量機(ji)器(qi)多有環(huan)境條(tiao)件保持恒(heng)定(ding)時(shi),在規定(ding)時(shi)間內輸出量的變化。
30.絕緣(yuan)電阻
如(ru)無其他規定,指在室(shi)溫條件(jian)下施加規定的(de)直流電壓(ya)時,從(cong)傳感(gan)器(qi)規定絕緣部分之間測得的(de)電阻值。
環境給傳(chuan)感器造成的影響主要有(you)以下幾個方面:
(1)高(gao)溫環境對傳(chuan)感器(qi)造成涂覆材料熔化(hua)、焊(han)點(dian)開化(hua)、彈(dan)性體(ti)內應力發生(sheng)結構變化(hua)等問題。對于(yu)高(gao)溫環境下工(gong)作的傳(chuan)感器(qi)常采用耐高(gao)溫傳(chuan)感器(qi);另外,必須(xu)加有(you)隔熱、水冷或(huo)氣冷等裝置。
(2)粉塵、潮濕(shi)對傳感(gan)器(qi)造(zao)成短路的影響。在(zai)(zai)此環境條件下(xia)應選用密(mi)閉性很高的傳感(gan)器(qi)。不(bu)(bu)同(tong)的傳感(gan)器(qi)其(qi)密(mi)封的方式是不(bu)(bu)同(tong)的,其(qi)密(mi)閉性存在(zai)(zai)著(zhu)很大差異(yi)。
常見的密(mi)封有(you)密(mi)封膠充填或涂覆(fu);橡膠墊機械緊固密(mi)封;焊接(氬(ya)弧焊、等離子束焊)和抽真空(kong)充氮密(mi)封。
從密封(feng)效果來看,焊(han)接(jie)密封(feng)為最佳,充填涂(tu)覆(fu)密封(feng)膠(jiao)為最差(cha)。對于室內干凈、干燥環境(jing)下工(gong)作(zuo)的(de)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi),可選(xuan)擇(ze)涂(tu)膠(jiao)密封(feng)的(de)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi),而對于一(yi)些在(zai)潮(chao)濕、粉(fen)塵性較高的(de)環境(jing)下工(gong)作(zuo)的(de)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi),應(ying)選(xuan)擇(ze)膜(mo)(mo)片熱(re)套密封(feng)或膜(mo)(mo)片焊(han)接(jie)密封(feng)、抽真空(kong)充氮的(de)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)。
(3)在(zai)腐蝕性較高的環境(jing)下,如(ru)潮濕、酸性對傳感(gan)器造成彈性體受損(sun)或產生(sheng)短路等影響,應(ying)選(xuan)擇外表面進(jin)行過(guo)噴塑或不銹鋼(gang)外罩,抗腐蝕性能好且密閉性好的傳感(gan)器。
(4)電磁場對傳感器(qi)輸(shu)出紊亂信號的(de)影響。在此(ci)情況下,應對傳感器(qi)的(de)屏蔽性進行嚴格檢(jian)查,看(kan)其是否具有良好的(de)抗電磁能力。
(5)易(yi)(yi)燃(ran)(ran)(ran)、易(yi)(yi)爆(bao)(bao)不(bu)僅對(dui)(dui)傳(chuan)感(gan)器造成徹底性(xing)的(de)損(sun)害,而且還給其它(ta)設備(bei)和人身安(an)全造成很大的(de)威(wei)脅。因此,在易(yi)(yi)燃(ran)(ran)(ran)、易(yi)(yi)爆(bao)(bao)環境(jing)下(xia)工作(zuo)的(de)傳(chuan)感(gan)器對(dui)(dui)防爆(bao)(bao)性(xing)能提出(chu)(chu)了更高的(de)要(yao)求:在易(yi)(yi)燃(ran)(ran)(ran)、易(yi)(yi)爆(bao)(bao)環境(jing)下(xia)必須選用(yong)防爆(bao)(bao)傳(chuan)感(gan)器,這種傳(chuan)感(gan)器的(de)密封外罩不(bu)僅要(yao)考慮其密閉性(xing),還要(yao)考慮到防爆(bao)(bao)強度,以(yi)及(ji)電纜(lan)線引(yin)出(chu)(chu)頭的(de)防水、防潮、防爆(bao)(bao)性(xing)等(deng)。
對傳感器數量和量程(cheng)的選(xuan)擇:
傳(chuan)感器數量的(de)選擇是根(gen)據電(dian)子(zi)(zi)衡器的(de)用途、秤(cheng)體(ti)需(xu)要支撐的(de)點數(支撐點數應(ying)根(gen)據使秤(cheng)體(ti)幾(ji)何重心和實(shi)際(ji)重心重合(he)的(de)原則(ze)而確(que)定)而定。一(yi)般來(lai)說,秤(cheng)體(ti)有(you)幾(ji)個(ge)(ge)支撐點就選用幾(ji)只傳(chuan)感器,但是對(dui)于一(yi)些特殊(shu)的(de)秤(cheng)體(ti)如電(dian)子(zi)(zi)吊鉤(gou)秤(cheng)就只能采用一(yi)個(ge)(ge)傳(chuan)感器,一(yi)些機電(dian)結合(he)秤(cheng)就應(ying)根(gen)據實(shi)際(ji)情況來(lai)確(que)定選用傳(chuan)感器的(de)個(ge)(ge)數。
傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器量(liang)程的(de)(de)(de)選(xuan)擇(ze)可依據秤的(de)(de)(de)最大(da)稱量(liang)值、選(xuan)用(yong)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器的(de)(de)(de)個數、秤體(ti)的(de)(de)(de)自(zi)重(zhong)、可能(neng)產生的(de)(de)(de)最大(da)偏載及(ji)動載等(deng)因(yin)素綜合評價來確定。一(yi)般(ban)來說,傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器的(de)(de)(de)量(liang)程越接近分配到每個傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器的(de)(de)(de)載荷(he),其稱量(liang)的(de)(de)(de)準確度(du)就越高。但在實(shi)際(ji)使(shi)用(yong)時,由于(yu)加在傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器上的(de)(de)(de)載荷(he)除被稱物(wu)體(ti)外,還存在秤體(ti)自(zi)重(zhong)、皮(pi)重(zhong)、偏載及(ji)振動沖(chong)擊等(deng)載荷(he),因(yin)此(ci)選(xuan)用(yong)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器量(liang)程時,要考慮諸多方面的(de)(de)(de)因(yin)素,保(bao)證(zheng)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器的(de)(de)(de)安全和(he)壽命(ming)。
傳感器(qi)量程的(de)計(ji)算公式是在充分考慮到影響(xiang)秤體的(de)各(ge)個因素后,經(jing)過(guo)大量的(de)實驗而(er)確定的(de)。
公式如下:
C=K-0K-1K-2K-3(Wmax+W)/N
C—單個傳感(gan)器的額(e)定量程
W—秤體自重
Wmax—被稱物體(ti)凈重的最大值(zhi)
N-秤(cheng)體所采用支(zhi)撐(cheng)點(dian)的(de)數量
K-0—保險系(xi)數,一般取值在1.2~1.3之(zhi)間
K-1—沖擊系(xi)數(shu)
K-2—秤體的重心偏移系數
K-3—風壓系(xi)數
根據經驗(yan),一般應(ying)使傳感(gan)器(qi)工(gong)作在(zai)(zai)其(qi)(qi)30%~70%量(liang)(liang)程(cheng)內(nei),但對于一些在(zai)(zai)使用過程(cheng)中存在(zai)(zai)較大沖(chong)擊力的衡(heng)器(qi),如動態軌道衡(heng)、動態汽車衡(heng)、鋼材秤(cheng)等,在(zai)(zai)選(xuan)用傳感(gan)器(qi)時,一般要擴大其(qi)(qi)量(liang)(liang)程(cheng),使傳感(gan)器(qi)工(gong)作在(zai)(zai)其(qi)(qi)量(liang)(liang)程(cheng)的20%~30%之內(nei),使傳感(gan)器(qi)的稱量(liang)(liang)儲備量(liang)(liang)增大,以保證傳感(gan)器(qi)的使用安全和壽命。
要考慮各種類(lei)型傳感器的適用范圍:
傳(chuan)感器的(de)準確度(du)等(deng)級包括傳(chuan)感器的(de)非線形、蠕(ru)變、蠕(ru)變恢(hui)復(fu)、滯后(hou)、重復(fu)性、靈(ling)敏度(du)等(deng)技術指標。在選(xuan)用傳(chuan)感器的(de)時候(hou),不(bu)要單純追求(qiu)高等(deng)級的(de)傳(chuan)感器,而既要考慮(lv)滿足電(dian)子秤的(de)準確度(du)要求(qiu),又要考慮(lv)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(biao)輸入的(de)要求(qiu)。稱(cheng)重顯(xian)(xian)示(shi)儀表(biao)是(shi)對傳感(gan)(gan)器的(de)輸出(chu)信號經過放大(da)(da)、A/D轉換等處理之后顯(xian)(xian)示(shi)稱(cheng)量結果(guo)的(de)。因此,傳感(gan)(gan)器的(de)輸出(chu)信號必須大(da)(da)于或等于儀表(biao)要求(qiu)的(de)輸入信號大(da)(da)小(xiao),即將傳感(gan)(gan)器的(de)輸出(chu)靈(ling)敏度代人(ren)傳感(gan)(gan)器和儀表(biao)的(de)匹配公式,計(ji)算結果(guo)須大(da)(da)于或等于儀表(biao)要求(qiu)的(de)輸入靈(ling)敏度。
2.滿足整臺(tai)電子秤準(zhun)(zhun)(zhun)確度(du)(du)(du)的(de)要(yao)(yao)求(qiu)。一臺(tai)電子秤主(zhu)要(yao)(yao)是由秤體、傳感器(qi)、儀(yi)表三部分組成(cheng),在對傳感器(qi)準(zhun)(zhun)(zhun)確度(du)(du)(du)選擇的(de)時候(hou),應使(shi)傳感器(qi)的(de)準(zhun)(zhun)(zhun)確度(du)(du)(du)略高于理論計算值,因為理論往(wang)往(wang)受到客(ke)觀(guan)條件的(de)限制,如秤體的(de)強度(du)(du)(du)差一點,儀(yi)表的(de)性能(neng)不是很好、秤的(de)工作(zuo)環境比較惡劣等因素都直接影(ying)響到秤的(de)準(zhun)(zhun)(zhun)確度(du)(du)(du)要(yao)(yao)求(qiu),因此要(yao)(yao)從各方面提(ti)高要(yao)(yao)求(qiu),又要(yao)(yao)考慮經濟效益,確保達到目的(de)。
與(yu)傳(chuan)感器相關的(de)現行國家標準
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GB/T26807-2011硅壓阻(zu)式動態壓力傳感器
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GB/T13823.4-1992振動(dong)與沖擊(ji)傳感器的校準方(fang)法磁靈敏度(du)測試
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GB/T13823.6-1992振動與(yu)沖擊傳感器的校準方法(fa)基座應變靈敏度測試
GB/T13823.8-1994振(zhen)(zhen)動與沖擊傳感器的校準方(fang)法橫向振(zhen)(zhen)動靈敏(min)度測試(shi)
GB/T13823.9-1994振動與沖擊傳感器(qi)的校準方法橫向沖擊靈(ling)敏度測(ce)試
GB/T13823.12-1995振動與沖擊傳感器的校(xiao)準方(fang)法安裝在(zai)鋼塊上的無阻尼加(jia)速度計共振頻(pin)率測試(shi)
GB/T13823.14-1995振動(dong)與沖擊傳(chuan)感器的校(xiao)(xiao)準方法(fa)離心機(ji)法(fa)一次校(xiao)(xiao)準
GB/T13823.15-1995振動與沖(chong)擊傳(chuan)感器的校準方法(fa)瞬變溫度(du)靈敏度(du)測試法(fa)
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中國(guo)傳(chuan)感(gan)器產業(ye)正處(chu)于由(you)傳(chuan)統型(xing)(xing)向新(xin)型(xing)(xing)傳(chuan)感(gan)器發(fa)展(zhan)的(de)(de)關鍵(jian)階段,它體(ti)(ti)現了(le)新(xin)型(xing)(xing)傳(chuan)感(gan)器向微(wei)型(xing)(xing)化(hua)(hua)、多(duo)功(gong)能化(hua)(hua)、數字化(hua)(hua)、智能化(hua)(hua)、系統化(hua)(hua)和網絡化(hua)(hua)發(fa)展(zhan)的(de)(de)總(zong)趨勢。傳(chuan)感(gan)器技術歷經了(le)多(duo)年的(de)(de)發(fa)展(zhan),其技術的(de)(de)發(fa)展(zhan)大(da)體(ti)(ti)可分三(san)代(dai):
第(di)一代是(shi)結構型(xing)傳感(gan)器(qi),它利(li)用結構參(can)量變化來感(gan)受和轉化信號。
第二代(dai)是(shi)上70年代(dai)發展起來的固(gu)體型(xing)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi),這種傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)由半導體、電(dian)介質、磁性材料等固(gu)體元件構成,是(shi)利用材料某些特性制成。如:利用熱電(dian)效應(ying)、霍(huo)爾效應(ying)、光(guang)敏效應(ying),分別制成熱電(dian)偶傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)、霍(huo)爾傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)、光(guang)敏傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)。
第三代傳(chuan)感器(qi)是以(yi)后剛(gang)剛(gang)發(fa)展起來的智(zhi)能(neng)型傳(chuan)感器(qi),是微型計(ji)算(suan)機技術與(yu)檢測(ce)技術相(xiang)結(jie)合的產物,使傳(chuan)感器(qi)具有一定的人工智(zhi)能(neng)。
傳感器技術(shu)及(ji)其產(chan)業的特點(dian)可以歸納為:基礎、應用(yong)兩(liang)(liang)(liang)頭依附;技術(shu)、投資(zi)兩(liang)(liang)(liang)個密集(ji);產(chan)品、產(chan)業兩(liang)(liang)(liang)大分散。
基礎依(yi)附,是指傳感器(qi)技(ji)術的發展依(yi)附于(yu)敏(min)感機(ji)理(li)、敏(min)感材料、工(gong)藝(yi)(yi)設備和(he)計(ji)測(ce)技(ji)術這四塊基石。敏(min)感機(ji)理(li)千差萬(wan)別,敏(min)感材料多種(zhong)多樣,工(gong)藝(yi)(yi)設備各不相(xiang)同(tong),計(ji)測(ce)技(ji)術大相(xiang)徑庭,沒有(you)上述四塊基石的支撐,傳感器(qi)技(ji)術難以為繼。
應用(yong)(yong)依(yi)附(fu)是指(zhi)傳(chuan)感(gan)器技術(shu)基本(ben)上屬于應用(yong)(yong)技術(shu),其市(shi)(shi)場(chang)開發多依(yi)賴于檢(jian)測裝置和(he)自動(dong)控制(zhi)系統的應用(yong)(yong),才(cai)能真正體現出它的高附(fu)加效益(yi)并形(xing)成現實市(shi)(shi)場(chang)。也(ye)即發展(zhan)傳(chuan)感(gan)器技術(shu)要以(yi)市(shi)(shi)場(chang)為導向,實行(xing)需(xu)求(qiu)牽引。
技(ji)術密(mi)(mi)集(ji)是(shi)指傳感(gan)器在研(yan)制和制造過程中技(ji)術的多樣性、邊緣(yuan)性、綜合(he)性和技(ji)藝(yi)性。它是(shi)多種(zhong)高技(ji)術的集(ji)合(he)產物(wu)。由(you)于技(ji)術密(mi)(mi)集(ji)也自(zi)然要求人才(cai)密(mi)(mi)集(ji)。
投(tou)資(zi)密集是指研(yan)究(jiu)開發和生產(chan)(chan)某一種傳感器產(chan)(chan)品要(yao)求一定的投(tou)資(zi)強度,尤其是在(zai)工程化研(yan)究(jiu)以及建立規(gui)模經濟生產(chan)(chan)線時(shi),更要(yao)求較(jiao)大的投(tou)資(zi)。
產(chan)(chan)品(pin)結(jie)構和產(chan)(chan)業(ye)結(jie)構的(de)(de)(de)兩大分散是指(zhi)傳感器(qi)產(chan)(chan)品(pin)門類(lei)品(pin)種(zhong)繁多(共10大類(lei)、42小類(lei)近6000個(ge)品(pin)種(zhong)),其應用滲(shen)透(tou)到(dao)各個(ge)產(chan)(chan)業(ye)部門,它(ta)的(de)(de)(de)發(fa)展(zhan)(zhan)既有(you)各產(chan)(chan)業(ye)發(fa)展(zhan)(zhan)的(de)(de)(de)推動(dong)力,又強烈地依(yi)賴于各產(chan)(chan)業(ye)的(de)(de)(de)支撐作(zuo)用。只有(you)按照市場需求,不斷調(diao)整產(chan)(chan)業(ye)結(jie)構和產(chan)(chan)品(pin)結(jie)構,才能(neng)實現傳感器(qi)產(chan)(chan)業(ye)的(de)(de)(de)全面、協調(diao)、持(chi)續發(fa)展(zhan)(zhan)。