傳感器在工業(yè)上的應(yīng)用

1、2021/6/71 傳感器在工業(yè)上的應(yīng)用傳感器在工業(yè)上的應(yīng)用 傳感器概述 傳感器分類 傳感器的應(yīng)用實(shí)例 2021/6/72 傳感器概述 傳感器是光儀電系統(tǒng)的“感覺器官”，是測 量系統(tǒng)中的一種前置部件，它將輸入變量轉(zhuǎn)換成可 供測量的信號。傳感技術(shù)綜合了物理、化學(xué)、生物、 電子和微電子、材料、精密機(jī)械、微細(xì)加工和實(shí)驗(yàn) 測量等方面的知識和技術(shù)。美、日、英、法、德和 獨(dú)聯(lián)體等國都把傳感器技術(shù)列為國家重點(diǎn)開發(fā)的關(guān) 鍵技術(shù)之一。傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域涉及機(jī)械制造、工 業(yè)過程控制、汽車電子產(chǎn)品、通信電子產(chǎn)品、消費(fèi) 電子產(chǎn)品和專用設(shè)備等。就世界范圍而言，傳感器 市場上增長最快的是汽車市場的需求，占第二位的 是過程控

2、制市場，前景看好是通訊市場。 2021/6/73 傳感器的分類 根據(jù)傳感器工作原理，可分為物理傳感器和化 學(xué)傳感器二大類 ： 物理傳感器應(yīng)用的是物理效應(yīng)，諸如壓電效應(yīng)， 磁致伸縮現(xiàn)象，（鐵磁體在被外磁場磁化時，其體 積和長度將發(fā)生變化的現(xiàn)象。 ）離化、極化、熱 電、光電、磁電等效應(yīng)。被測信號量的微小變化都 將轉(zhuǎn)換成電信號。 化學(xué)傳感器包括那些以化學(xué)吸附、電化學(xué)反應(yīng)等 現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器，被測信號量的微小變化 也將轉(zhuǎn)換成電信號。 2021/6/74 1.按照其用途，傳感器可分類為： 壓力敏和力敏傳感器 位置傳感器 液面?zhèn)鞲衅?能耗傳感器 速度傳感器 加速度傳感器 射線 輻射傳感器 熱敏傳感器

3、 2.按照其原理，傳感器可分類為： 振動傳感器濕敏傳感器 磁敏傳感器氣敏傳感器 真空度傳感器 生物 傳感器等。 3.以其輸出信號為標(biāo)準(zhǔn)可將傳感器分為： 模擬傳感器 將被測量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成模擬 電信號 數(shù)字傳感器將被測量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字 輸出信號(包括直接和間接轉(zhuǎn)換) 2021/6/75 膺數(shù)字傳感器將被測量的信號量轉(zhuǎn)換成頻率 信號或短周期信號的輸出(包括直接或間接轉(zhuǎn)換)。 開關(guān)傳感器當(dāng)一個被測量的信號達(dá)到某個特 定的閾值時，傳感器相應(yīng)地輸出一個設(shè)定的低電平 或高電平信號。 在外界因素的作用下，所有材料都會作出相應(yīng)的、 具有特征性的反應(yīng)。它們中的那些對外界作用最敏 感的材料，即那些具有功能

4、特性的材料，被用來制 作傳感器的敏感元件。從所應(yīng)用的材料觀點(diǎn)出發(fā)可 將傳感器分成下列幾類： (1)按照其所用材料的類別分 金屬 聚合物 陶瓷 混合物 (2)按材料的物理性質(zhì)分 導(dǎo)體 絕緣體 半 導(dǎo)體 磁性材料 (3)按材料的晶體結(jié)構(gòu)分 單晶 多晶 非晶材料 2021/6/76 傳感器的應(yīng)用實(shí)例 1.溫度傳感器在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用 溫度傳感器是一種將溫度高低轉(zhuǎn)變成電阻值大 小或其它電信號的一種裝置。常見的有以鉑、銅為 主的熱電阻傳感器、以半導(dǎo)體材料為主的熱敏電阻 傳感器和熱電偶傳感器等。在數(shù)控機(jī)床上，溫度傳 感器用來檢測溫度從而進(jìn)行溫度補(bǔ)償或過熱保護(hù)。 在加工過程中，電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)、移動部件的移 動

5、、切削等都會產(chǎn)生熱量，且溫度分布不均勻，造 成溫差，使數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生熱變形，影響零件加工精 度，為了避免溫度產(chǎn)生的影響，可在數(shù)控機(jī)床上某 些部位裝設(shè)溫度傳感器，感受溫度信號并轉(zhuǎn)換成電 信號送給數(shù)控系統(tǒng)，進(jìn)行溫度補(bǔ)償。 2021/6/77 2. 霍爾傳感器對刀具磨損的監(jiān)控 霍爾傳感器是利用霍爾現(xiàn)象制成的傳感器。 將鍺等半導(dǎo)體置于磁場中，在一個方向通以電流 時，則在垂直的方向上會出現(xiàn)電位差，這就是霍 爾現(xiàn)象。 刀具磨損到一定程度會影響到工件的尺寸精 度和表面粗糙度，因此，對刀具磨損要進(jìn)行監(jiān)控。 當(dāng)?shù)毒吣p時，機(jī)床主軸電動機(jī)負(fù)荷增大，電動 機(jī)的電流和電壓也會變化，功率隨之改變，功率 變化可通過霍爾傳感

6、器檢測。功率變化到一定程 度，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出報警信號，機(jī)車停止運(yùn)轉(zhuǎn)，此 時，應(yīng)及時進(jìn)行刀具調(diào)整或更換。 2021/6/78 霍爾傳感器 2021/6/79 3.自動真空包裝機(jī) 自動真空包裝機(jī)中使用的傳感器是電容型鄰 近開關(guān)。 電容型鄰近開關(guān)是利用物體中產(chǎn)生的靜 電感應(yīng)現(xiàn)象來檢測物體是否存在的檢測器。 它與一般鄰近開關(guān)相比，有以下特點(diǎn)： 無論金屬還是非金屬，都能無接觸的檢測。 透過非金屬壁和容器能檢測內(nèi)狀物。 不被檢測物表面狀態(tài)(透明度、顏色、污染)的影 響。 2021/6/710 自動真空包裝機(jī) 2021/6/711 4.超聲波液位計(jì) 此液位計(jì)是根據(jù)傳感器發(fā)射的超聲波經(jīng)被測 物體表面反射后，返回

7、到傳感器所需的時間來測 量液位。其特征如下： a 能以非接觸方式控制大范圍的液位。 b 可用發(fā)光二極管陣列顯示連續(xù)輸出。 c 可用于灌內(nèi)液位檢測，也可以用于距離檢測。 d 傳感器具有防水防潮性能好。 2021/6/712 便攜式液位計(jì) 2021/6/713 此液位計(jì)多用于工廠罐裝液位的監(jiān)測和控制， 通過和控制相連的繼電器來設(shè)定混合液的液位， 按一定比率加以混合攪拌。同時還可以在判斷通 過流水線的產(chǎn)品大小時進(jìn)行計(jì)數(shù)。 2021/6/714 5.光電式帶材跑偏檢測器 （光電式傳感器） 帶材跑偏檢測器用來檢測帶型材料在加工中偏 離正確位置的大小及方向，從而為糾偏控制電路 提供糾偏信號，主要用于印染、

8、送紙、膠片、磁 帶生產(chǎn)過程中。 光電式帶材跑偏檢測器原理如圖1所示。光源 發(fā)出的光線經(jīng)過透鏡1會聚為行光束，投向透鏡2， 隨后被會聚到光敏電阻上。在平行光束到達(dá)透鏡2 的途中，有部分光線受到被測帶材的遮擋，使傳 到光敏電阻的光通量減少。 2021/6/715 圖2 為測量電路簡圖。R1、R2是同型號的光敏電阻。R1 作為測量元件裝在帶材下方，R2用遮光罩罩住，起溫度 補(bǔ)償作用。當(dāng)帶材處于正確位置（中間位）時，由R1、 R2、R3、R4組成的電橋平衡，使放大器輸出電壓U0為0。 當(dāng)帶材左偏時，遮光面積減少，光敏電阻R1阻值減少， 電橋失去平衡。差動放大器將這一不平衡電壓加以放大， 輸出電壓為負(fù)值，