運(yùn)輸系統(tǒng)中常用傳感器與電子標(biāo)簽-任寅嘉小組

1、傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)交通運(yùn)輸系統(tǒng)中常用的傳感器與電子標(biāo)簽指導(dǎo)教師：魏秀琨小組成員：任寅嘉 10255015 賀 萌 10255003 李坤遠(yuǎn) 10255007 劉嘉勛 10255010 馬夢崎 10255012目錄一、地磁傳感器2二、壓電薄膜傳感器3三、霍爾傳感器4四、圖像傳感器 CCD 傳感器6五、壓力傳感器7六、煙霧傳感器8七、光電傳感器9八、橡皮管式傳感器10九、超聲波式傳感器11十、多普勒雷達(dá)傳感器12十一、紅外傳感器13十二、位移傳感器14十三、壓阻式傳感器15十四、稱重傳感器16十五、激光傳感器17一、地磁傳感器1.原理“地磁傳感器”的工作原理是當(dāng)駕駛員將車輛停在車

2、位上，“地磁傳感器”將自動感應(yīng)車輛的停車時(shí)間，將時(shí)間傳送到中繼站進(jìn)行計(jì)費(fèi)，市民直接用銀行卡在POS機(jī)上繳費(fèi)。同時(shí)利用該設(shè)備攝像功能，不交費(fèi)的車輛進(jìn)行拍照，并將這些車輛信息錄入有關(guān)網(wǎng)站，對逃費(fèi)車輛采取一定措施。2.優(yōu)點(diǎn)（1）安裝、維修方便，不必封閉車道、對路面破壞小，當(dāng)在檢測點(diǎn)吊架或側(cè)面安裝時(shí)不用破壞路面,維修時(shí)只需檢查地磁傳感器即可；檢測點(diǎn)不易遭到破壞，不受路面移動影響；（2）地磁傳感器是利用地球磁場在鐵磁物體通過時(shí)的變化來檢測，所以它不受氣候的影響；（3）通過對靈敏度的設(shè)置可以識別鐵磁性物體的大小，可以大致判斷出車輛的類型；（4）對非鐵磁性物體沒有反應(yīng)，因此可以有效地減少誤檢。3.應(yīng)用地磁傳

3、感器可用于檢測車輛的存在和車型識別。利用車輛通過道路時(shí)對地球磁場的影響來完成車輛檢測的傳感器與目前常用的地磁線圈（又稱地感線圈）檢測器相比，具有安裝尺寸小、靈敏度高、施工量小、使用壽命長，對路面的破壞?。ㄓ芯€安裝只需要在路面開一條5毫米寬的縫，無線安裝只需要在路面打一個直徑55 毫米深150毫米的洞，當(dāng)在檢測點(diǎn)吊架或側(cè)面安裝時(shí)不用破壞路面）等優(yōu)點(diǎn)，在智能交通系統(tǒng)的信息采集中必將起到非常重要的作用。二、壓電薄膜傳感器1.檢測原理壓電薄膜交通傳感器由金屬編織芯線、壓電材料和金屬外殼制成過程中，將壓電材料置于一個強(qiáng)電場中級化，數(shù)量級為每一毫米厚的壓電材料大約100000V。無護(hù)套電纜的電暈場也彩這種

4、電場。極化場使非結(jié)晶聚合體變成半晶體的形式，同時(shí)又保留了許多聚合體的柔韌特性。壓電材料在受機(jī)械沖擊或振動時(shí)產(chǎn)生電荷。在原子層，偶極子（氫-氖偶對）的排列順序被打亂，并試圖使其恢復(fù)原來的狀態(tài)。這個偶極子被打亂的結(jié)果就是有一個電子流形成。就像海綿中水，當(dāng)你擠壓一塊濕海綿時(shí)，水會從海綿中流出來，當(dāng)你松開時(shí)，水以被吸回去，這間壓電傳感器十分相似。當(dāng)有壓力能施加到傳感器上時(shí)，就產(chǎn)生了電荷（電壓），而當(dāng)去掉負(fù)載時(shí)，就會產(chǎn)生一個相反極性的信號。它產(chǎn)生的電壓可以相當(dāng)離，但傳感器產(chǎn)生的電流卻比較小。壓電薄膜交通傳感器的檢測原理與其說是在車輛經(jīng)過時(shí)采集信息，倒不如說是在輪胎經(jīng)過傳感器時(shí)采集信息。感應(yīng)線圈只能顯示出

5、一個大金屬物體經(jīng)過了線圈，只能提供車輛的有限的特征信息。而壓電薄膜交通傳感器檢測經(jīng)過傳過傳感器上的時(shí)間相同。每當(dāng)一個輪胎經(jīng)過傳感器時(shí)，傳感器就會產(chǎn)生一個新的電子脈沖。壓電薄膜交通傳感器在行駛中稱重（WIM）的檢測有原理是對受力產(chǎn)生的信號積分。2.應(yīng)用范圍-車速監(jiān)測通常在每版權(quán)法車道上安裝兩條傳感器，這便于分別地采集每條車道的數(shù)據(jù)。使用兩個傳感器可計(jì)出車輛的速度。當(dāng)輪胎經(jīng)過傳感器A時(shí)，啟動電子時(shí)鐘，當(dāng)輪胎經(jīng)過傳感器B時(shí)，時(shí)鐘停止。兩個傳感器之間的距離一般是3米，或比3注短一些（可根據(jù)需要確定）。傳感器之間的距離已知，將兩個傳感器之間的距離除以兩個傳感器信號的時(shí)間周期，就可得出車速。根據(jù)德國PTF

6、的報(bào)告，當(dāng)汽車以200公里/小時(shí)的勻速行駛時(shí)，測量精度可達(dá)到1%。壓電傳感器可以區(qū)公差別很小的車輛，這一點(diǎn)使其可與速度相機(jī)觸發(fā)器在固定地點(diǎn)一同使用。通常都安裝2條傳感器作為一組，有的國家也安裝3條（增加了校驗(yàn)）。當(dāng)輪胎經(jīng)過傳感器時(shí)，根據(jù)從A到B，兩從B到C，最終不超過2%。如果車輛超過了規(guī)定的時(shí)速，在前輪經(jīng)過最后一個傳感器時(shí)，立刻給車輛拍照，并計(jì)算出車速。在第一張照片拍照后的固定時(shí)間進(jìn)行第二次拍照，這樣觀測儀可以校驗(yàn)車速。即使在車流量很高的情況下，也可得到各個車道的信息。傳感器可以交錯安裝，以便照相機(jī)有穩(wěn)定的焦點(diǎn)，從而使得照片清晰可讀。通過車速監(jiān)測既可以對超速車輛罰款，又可以根據(jù)車流量建立可變

7、限速標(biāo)志和變情報(bào)板。在車流量較高時(shí)，設(shè)置較低的限速；流量較低時(shí)，設(shè)置高的限速，建立動態(tài)的管理系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)路面管理智能化。三、霍爾傳感器1. 原理霍爾電壓隨磁場強(qiáng)度的變化而變化，磁場越強(qiáng)，電壓越高，磁場越弱，電壓越低?；魻栯妷褐岛苄。ǔＶ挥袔讉€毫伏，但經(jīng)集成電路中的放大器放大，就能使該電壓放大到足以輸出較強(qiáng)的信號。若使霍爾集成電路起傳感作用，需要用機(jī)械的方法來改變磁場強(qiáng)度。下圖所示的方法是用一個轉(zhuǎn)動的葉輪作為控制磁通量的開關(guān)，當(dāng)葉輪葉片處于磁鐵和霍爾集成電路之間的氣隙中時(shí)，磁場偏離集成片，霍爾電壓消失。這樣，霍爾集成電路的輸出電壓的變化，就能表示出葉輪驅(qū)動軸的某一位置，利用這一工作原理，可將

8、霍爾集成電路片用作用點(diǎn)火正時(shí)傳感器?；魻栃?yīng)傳感器屬于被動型傳感器，它要有外加電源才能工作，這一特點(diǎn)使它能檢測轉(zhuǎn)速低的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。2. 優(yōu)點(diǎn)（1） 霍爾傳感器可以測量任意波形的電流和電壓，如：直流、交流、脈沖波形等，甚至對瞬態(tài)峰值的測量。副邊電流忠實(shí)地反應(yīng)原邊電流的波形。而普通互感器則是無法與其比擬的，它一般只適用于測量50Hz正弦波；（2） 原邊電路與副邊電路之間有良好的電氣隔離，隔離電壓可達(dá)9600Vrms；（3）精度高：在工作溫度區(qū)內(nèi)精度優(yōu)于1%，該精度適合于任何波形的測量；（4）線性度好：優(yōu)于0.1%；（5）寬帶寬：高帶寬的電流傳感器上升時(shí)間可小于1s；但是，電壓傳感器帶寬較窄，一般在1

9、5kHz以內(nèi)，6400Vrms的高壓電壓傳感器上升時(shí)間約500uS，帶寬約700Hz。3.應(yīng)用（1）踏板位置傳檢測在一些重型或其他種類的車輛中，霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)位置傳感器可用來代替油門拉索。比如，霍尼韋爾RTY系列霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)位置傳感器可安裝在踏板一側(cè)，用來測量踏板被下壓的幅度。隨著駕駛者踩踏板的力增大，踏板下壓的幅度也相應(yīng)增大，向發(fā)動機(jī)輸送的空氣和燃料也就更多，車輛就會提速。當(dāng)駕駛者松開踏板時(shí)，霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)位置傳感器會感應(yīng)到踏板位置的變化，并向發(fā)動機(jī)發(fā)送信號來減少流過節(jié)流板的空氣和汽油，車輛就會減速。（2）于出租車計(jì)價(jià)器霍爾傳感器在出租車計(jì)價(jià)器上午應(yīng)用，通過安裝在車輪上的霍爾傳感器A44E檢測到

10、的信號，送到單片機(jī)，經(jīng)處理計(jì)算，送給顯示單元，這樣便完成了里程計(jì)算。檢測原理，P3.2口作為信號的輸入端，內(nèi)部采用外部中斷0，車輪每轉(zhuǎn)一圈（設(shè)車輪的周長是1 m），霍爾開關(guān)就檢測并輸出信號，引起單片機(jī)的中斷，對脈沖計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到1 000次時(shí)，也就是1 km，單片機(jī)就控制將金額自動增加。每當(dāng)霍爾傳感器輸出一個低電平信號就使單片機(jī)中斷一次，當(dāng)里程計(jì)數(shù)器對里程脈沖計(jì)滿1 000次時(shí)，就有程序?qū)?dāng)前總額累加，使微機(jī)進(jìn)入里程計(jì)數(shù)中斷服務(wù)程序中。在該程序中，需要完成當(dāng)前行駛里程數(shù)和總額的累加操作，并將結(jié)果存入里程和總額寄存器中。四、圖像傳感器 CCD 傳感器1.原理將紅外光源和線陣CCD 傳感器分別固

11、定于機(jī)車轉(zhuǎn)向架上兩者間的距離為2 米當(dāng)前后兩組輪對間產(chǎn)生高低方向的位移時(shí)紅外光源成像到CCD 的不同像元上如圖1 所示隨著機(jī)車的運(yùn)行軌道的起伏將造成前后兩組輪對的高低不平反映到CCD 上就是感光像元幾何位置的變化由此可測出軌道的高低不平順在左右兩側(cè)輪對上各安裝一套紅外光源和CCD 通過比較兩股鋼軌的高低起伏就可以得到軌道的水平不平順和三角坑故障。圖 1 軌道不平順測量原理圖2. 特性（1）調(diào)制傳遞函數(shù)MTF特性：固態(tài)圖像傳感器是由像素矩陣與相應(yīng)轉(zhuǎn)移部分組成的。固態(tài)的像素盡管己做得很小，并且其間隔也很微小，但是，這仍然是識別微小圖像或再現(xiàn)圖像細(xì)微部分的主要障礙。（2）輸出飽和特性：當(dāng)飽和曝光量以

12、上的強(qiáng)光像照射到圖像傳感器上時(shí)，傳感器的輸出電壓將出現(xiàn)飽和，這種現(xiàn)象稱為輸出飽和特性。產(chǎn)生輸出飽和現(xiàn)象的根本原因是光敏二極管或MOS電容器僅能產(chǎn)生與積蓄一定極限的光生信號電荷所致。（3）暗輸出特性：暗輸出又稱無照輸出，系指無光像信號照射時(shí)，傳感器仍有微小輸出的特性，輸出來源于暗電流。（4）靈敏度：單位輻射照度產(chǎn)生的輸出光電流表示固態(tài)圖像傳感器的靈敏度，它主要與固態(tài)圖像傳感器的像元大小有關(guān)。（5）彌散：飽和曝光量以上的過亮光像會在象素內(nèi)產(chǎn)生與積蓄起過飽和信號電荷，這時(shí)，過飽和電荷便會從一個像素的勢阱經(jīng)過襯底擴(kuò)散到相鄰像素的勢阱。這樣，再生圖像上不應(yīng)該呈現(xiàn)某種亮度的地方反而呈現(xiàn)出亮度，這種情況稱為

13、彌散現(xiàn)象。3.應(yīng)用采用線陣CCD 傳感器直接安裝在機(jī)車上動態(tài)檢測軌道不平順狀態(tài)原理正確技術(shù)合理檢測不受機(jī)車速度和車體狀態(tài)影響經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)檢測系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率高可對鐵路線路狀態(tài)進(jìn)行定量分析和定性評價(jià)。五、壓力傳感器1.簡介壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中最為常用的一種傳感器。一般普通壓力傳感器的輸出為模擬信號，模擬信號是指信息參數(shù)在給定范圍內(nèi)表現(xiàn)為連續(xù)的信號。 或在一段連續(xù)的時(shí)間間隔內(nèi)，其代表信息的特征量可以在任意瞬間呈現(xiàn)為任意數(shù)值的信號。而我們通常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應(yīng)制造而成的，這樣的傳感器也稱為壓電傳感器。2.特性壓力傳感器是使用最為廣泛的一種傳感器。傳統(tǒng)的壓力傳感器以機(jī)械結(jié)構(gòu)型

14、的器件為主，以彈性元件的形變指示壓力，但這種結(jié)構(gòu)尺寸大、質(zhì)量重，不能提供電學(xué)輸出。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體壓力傳感器也應(yīng)運(yùn)而生。其特點(diǎn)是體積小、質(zhì)量輕、準(zhǔn)確度高、溫度特性好。特別是隨著MEMS技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體傳感器向著微型化發(fā)展，而且其功耗小、可靠性高。3.應(yīng)用系統(tǒng)使用壓力傳感器檢測通過各車道的車輛數(shù)。壓力傳感器的選擇應(yīng)使其具有盡可能寬的工作范同，即能對在道路上行駛的各種機(jī)動車輛都敏感。壓力傳感器的另一個特性指標(biāo)是其承受壓力的能力，在特大型卡車滿載的壓力下，壓力傳感器要能夠正常工作。依據(jù)這兩個指標(biāo)選擇的壓力傳感器可以作為本系統(tǒng)的車流量檢測工具。城市中典型的交叉路口為雙向6車道，如圖l所示

15、，每個方向第1、第2和第3車道分別為右轉(zhuǎn)、直行和左轉(zhuǎn)車道。在每個車道的遠(yuǎn)側(cè)和近側(cè)分別埋沒一個壓力傳感器檢測車流量數(shù)據(jù)，兩個檢測器之間為各車道的檢測區(qū)，設(shè)定這一距離為100米。遠(yuǎn)側(cè)榆測器執(zhí)行通行車輛數(shù)加操作，近側(cè)檢測器執(zhí)行減操作，這樣任意時(shí)刻檢測區(qū)獲得的數(shù)據(jù)即為該方向等待放行的車輛數(shù)。當(dāng)某一相位綠燈亮?xí)r，系統(tǒng)將該車道收集的數(shù)據(jù)存儲，作為判斷交通狀態(tài)和決定下一周期通行時(shí)間的依據(jù)。六、煙霧傳感器1.簡介煙霧傳感器就是通過監(jiān)測煙霧的濃度來實(shí)現(xiàn)火災(zāi)防范的，煙霧報(bào)警器內(nèi)部采用離子式煙霧傳感，離子式煙霧傳感器是一種技術(shù)先進(jìn)，工作穩(wěn)定可靠的傳感器，被廣泛運(yùn)用到各種消防報(bào)警系統(tǒng)中，性能遠(yuǎn)優(yōu)于氣敏電阻類的火災(zāi)報(bào)警

16、器。它在內(nèi)外電離室里面有放射源镅241，電離產(chǎn)生的正、負(fù)離子，在電場的作用下各自向正負(fù)電極移動。在正常的情況下，內(nèi)外電離室的電流、電壓都是穩(wěn)定的。一旦有煙霧竄逃外電離室。干擾了帶電粒子的正常運(yùn)動，電流，電壓就會有所改變，破壞了內(nèi)外電離室之間的平衡，于是無線發(fā)射器發(fā)出無線報(bào)警信號，通知遠(yuǎn)方的接收主機(jī)，將報(bào)警信息傳遞出去。2.應(yīng)用在汽車駕駛室中，煙霧污染問題比較普遍。為了排除煙霧，保持車內(nèi)空氣清新，在一些高檔汽車特別是安裝了智能空調(diào)的轎車上通常都裝有煙霧濃度凈化裝置。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果證實(shí)，以其重要的信號反饋元件光纖傳感器為主的煙霧濃度傳感器在改善汽車駕駛室環(huán)境方面發(fā)揮著重要作用。工作原理示意圖隨著換氣

17、的進(jìn)行，煙霧濃度將逐漸下降，當(dāng)濃度降低到某一值時(shí)，探測器將視其為純凈環(huán)境，空調(diào)系統(tǒng)將自動由外循環(huán)切換為內(nèi)循環(huán)，鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)速也將隨之降低，具體濃度值將由傳感器中使用的探測器的精度而定。七、光電傳感器1.簡介由光通量對光電元件的作用原理不同所制成的光學(xué)測控系統(tǒng)是多種多樣的，按光電元件(光學(xué)測控系統(tǒng))輸出量性質(zhì)可分二類，即模擬式光電傳感器和脈沖(開關(guān))式光電傳感器。模擬式光電傳感器是將被測量轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的光電流，它與被測量間呈單值關(guān)系。模擬式光電傳感器按被測量(檢測目標(biāo)物體)方法可分為透射(吸收)式，漫反射式，遮光式(光束阻檔)三大類。所謂透射式是指被測物體放在光路中，恒光源發(fā)出的光能量穿過被測物，

18、部份被吸收后，透射光投射到光電元件上；所謂漫反射式是指恒光源發(fā)出的光投射到被測物上，再從被測物體表面反射后投射到光電元件上；所謂遮光式是指當(dāng)光源發(fā)出的光通量經(jīng)被測物光遮其中一部份，使投射到光電元件上的光通量改變,改變的程度與被測物體在光路位置有關(guān)。2.工作原理光電傳感器在一般情況下，有三部分構(gòu)成，它們分為：發(fā)送器、接收器和檢測電路。發(fā)送器對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管(LED)、激光二極管及紅外發(fā)射二極管。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。接收器有光電二極管、光電三極管、光電池組成。在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測電路，它能濾出有效信號

19、和應(yīng)用該信號。3.應(yīng)用（1）光電傳感器應(yīng)用于自動抄表系統(tǒng)隨著微電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及現(xiàn)代通訊技術(shù)的發(fā)展，可以利用光電傳感器來研制自動抄表系統(tǒng)。電能表的鋁盤受電渦流和磁場的作用下產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)。采用光電傳感器則可將鋁盤的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換成脈沖數(shù)。如：在旋轉(zhuǎn)的光亮的鋁盤上局部涂黑，再配以反射式光電發(fā)射接收對管，則當(dāng)鋁盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，在局部涂黑處便產(chǎn)生脈沖，并可將鋁盤的轉(zhuǎn)數(shù)采樣轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的脈沖數(shù)，并經(jīng)光電耦合隔離電路，送至CPU的T0端口進(jìn)行計(jì)數(shù)處理。采用光電耦合隔離器可有效地防止干擾信號進(jìn)入微機(jī)。再結(jié)合其它傳輸方式便可以形成自動抄表系統(tǒng)。（2）產(chǎn)品計(jì)數(shù)器產(chǎn)品在傳送帶上運(yùn)行時(shí)，不斷地遮擋光源到光

20、電傳感器的光路，使光電脈沖電路產(chǎn)生一個個電脈沖信號。產(chǎn)品每遮光一次，光電傳感器電路便產(chǎn)生一個脈沖信號，因此，輸出的脈沖數(shù)即代表產(chǎn)品的數(shù)目，該脈沖經(jīng)計(jì)數(shù)電路計(jì)數(shù)并由顯示電路顯示出來。八、橡皮管式傳感器1.簡介橡皮管式傳感器，敷設(shè)在道路上的橡膠管，其一端封閉，另一端安裝隔膜波紋管。當(dāng)汽車輪胎壓到橡皮管上時(shí)，由于管內(nèi)壓力增加而使隔膜變形，因此電氣觸頭閉合。利用這一原理能計(jì)數(shù)通過公路的汽車輛數(shù)。這種傳感器的特點(diǎn)是操作簡單，價(jià)格低。缺點(diǎn)是由于汽車的車輪（有四輪，六輪等）數(shù)不同會產(chǎn)生計(jì)數(shù)誤差。 2.應(yīng)用橡皮管式傳感器還可用于檢測車速。在道路上按一定間隔敷設(shè)許多橡皮管傳感器，還可檢測出車型。電感式

21、傳感器，其主要部件是埋設(shè)在道路下幾厘米深處的環(huán)狀絕緣電線。當(dāng)有高頻電流通過電感時(shí)，道路面上就會形成高頻磁場。當(dāng)汽車進(jìn)入這一高頻磁場區(qū)時(shí)，汽車就會產(chǎn)生渦流損耗，環(huán)狀絕緣電線的電感開始減小。當(dāng)汽車正好在該環(huán)上方時(shí)，環(huán)的電感減到最小值。當(dāng)汽車離開這一高頻磁場區(qū)時(shí)，環(huán)電感逐漸復(fù)原到初始狀態(tài)。由于電感變化使環(huán)中流動的高頻電流的振幅和相位發(fā)生變化，因此，在環(huán)的始端連接上檢測電位或振幅變化的檢測器，就可得到汽車的存在與通過的電信號。 九、超聲波式傳感器1.簡介超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波是指頻率高于20kHz的機(jī)械波，由換能晶片在電壓的激勵下發(fā)生振動產(chǎn)生的，它具有頻率高、

22、波長短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點(diǎn)。超聲波對液體、固體的穿透本領(lǐng)很大，尤其是在陽光不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波，碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。因此超聲波檢測廣泛應(yīng)用在工業(yè)、國防、生物醫(yī)學(xué)等方面。2. 工作原理由發(fā)送傳感器(或稱波發(fā)送器)、接收傳感器(或稱波接收器)、控制部分與電源部分組成。發(fā)送器傳感器由發(fā)送器與使用直徑為15mm左右的陶瓷振子換能器組成，換能器作用是將陶瓷振子的電振動能量轉(zhuǎn)換成超能量并向空中輻射；而接收傳感器由陶瓷振子換能器與放大電路組成，換能器接收波產(chǎn)生機(jī)械振動，將其變換成電能量，作為傳

23、感器接收器的輸出，從而對發(fā)送的超進(jìn)行檢測.而實(shí)際使用中，用作發(fā)送傳感器的陶瓷振子也可以用作接收器傳感器社的陶瓷振子?？刂撇糠种饕獙Πl(fā)送器發(fā)出的脈沖鏈頻率、占空比及稀疏調(diào)制和計(jì)數(shù)及探測距離等進(jìn)行控制。3.應(yīng)用（1）超聲波傳感器可以對集裝箱狀態(tài)進(jìn)行探測。將超聲波傳感器安裝在塑料熔體罐或塑料粒料室頂部，向集裝箱內(nèi)部發(fā)出聲波時(shí)，就可以據(jù)此分析集裝箱的狀態(tài)，如滿、空或半滿等。（2）超聲波傳感器可用于檢測透明物體、液體、任何表粗糙、光滑、光的密致材料和不規(guī)則物體。但不適用于室外、酷熱環(huán)境或壓力罐以及泡沫物體。（3）超聲波傳感器可以應(yīng)用于食品加工廠，實(shí)現(xiàn)塑料包裝檢測的閉環(huán)控制系統(tǒng)。配合新的技術(shù)可在潮濕環(huán)如洗

24、瓶機(jī)、噪音環(huán)境、溫度極劇烈變化環(huán)境等進(jìn)行探測。2（4）超聲波傳感器可用于探測液位、探測透明物體和材料，控制張力以及測量距離，主要為包裝、制瓶、物料搬檢驗(yàn)煤的設(shè)備運(yùn)、塑料加工以及汽車行業(yè)等。超聲波傳感器可用于流程監(jiān)控以提高產(chǎn)品質(zhì)量、檢測缺陷、確定有無以及其它方面。十、多普勒雷達(dá)傳感器1.原理將24GHz選為發(fā)射頻率，利用發(fā)送與接收信號的頻率差，通過公式計(jì)算出物體運(yùn)動的速度。經(jīng)過參考信號與回波信號的混頻，雙通道傳感器輸出兩個頻率幅度相同，相位差為90°的中頻信號IF1和IF2,根據(jù)90°相位引導(dǎo)的信號類型，可識別物體的運(yùn)動方向（遠(yuǎn)離或靠近）2.應(yīng)用（1）雷達(dá)傳感器在物聯(lián)網(wǎng)中運(yùn)用

25、24GHz雷達(dá)傳感器在物聯(lián)網(wǎng)中起到一個信息采集的作用，它在家庭智能防入侵，機(jī)場防入侵，智能電網(wǎng)，監(jiān)獄系統(tǒng)等上面因?yàn)槠渚哂蟹€(wěn)定性和受環(huán)境因素影響小的原因，可以及時(shí)的對物體做出反應(yīng)而被采用，和視頻以及其他各種傳感技術(shù)一起發(fā)揮著重要作用（2）交通檢測速度數(shù)據(jù)的搜集方法有許多種，包括人工測量固定距離行駛時(shí)間、壓力皮管法、線圈法、影像處理法、雷達(dá)測速法與激光測速法等。其中后兩者屬于攜帶容易而且精確度高的方法，因此廣受采用。24GHz雷達(dá)傳感器可以被廣泛運(yùn)用于智能交通系統(tǒng)和雷達(dá)測速儀器等設(shè)備里面，使執(zhí)法單位有了可靠而實(shí)際的數(shù)據(jù)。在越來越重要的城市智能交通信息采集中發(fā)揮著不可磨滅的重要作用。（3）運(yùn)動測速2

26、4GHz雷達(dá)傳感器可以用來開發(fā)運(yùn)動測速產(chǎn)品，可以精準(zhǔn)的測出人或物體的運(yùn)動速度，例如：跑步測速儀，高爾夫測速儀，滑冰測速儀等，在一定程度上面彌補(bǔ)了體育運(yùn)動產(chǎn)品測速不準(zhǔn)確或比較困難的尷尬局面。十一、紅外傳感器1.簡介紅外線對射管的驅(qū)動分為電平型和脈沖型兩種驅(qū)動方式。由紅外線對射管陣列組成分離型光電傳感器。該傳感器的創(chuàng)新點(diǎn)在于能夠抵抗外界的強(qiáng)光干擾。太陽光中含有對紅外線接收管產(chǎn)生干擾的紅外線，該光線能夠?qū)⒓t外線接收二極管導(dǎo)通，使系統(tǒng)產(chǎn)生誤判，甚至導(dǎo)致整個系統(tǒng)癱瘓。本傳感器的優(yōu)點(diǎn)在于能夠設(shè)置多點(diǎn)采集，對射管陣列的間距和陣列數(shù)量可根據(jù)需求選取。紅外技術(shù)已經(jīng)眾所周知，這項(xiàng)技術(shù)在現(xiàn)代科技、國防科技和工農(nóng)業(yè)科

27、技等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。紅外傳感系統(tǒng)是用紅外線為介質(zhì)的測量系統(tǒng)，按照功能能夠分成五類：（1）輻射計(jì)，用于輻射和光譜測量；（2）搜索和跟蹤系統(tǒng)，用于搜索和跟蹤紅外目標(biāo)，確定其空間位置并對它的運(yùn)動進(jìn)行跟蹤；（3）熱成像系統(tǒng)，可產(chǎn)生整個目標(biāo)紅外輻射的分布圖像；（4）紅外測距和通信系統(tǒng)；（5）混合系統(tǒng)，是指以上各類系統(tǒng)中的兩個或者多個的組。2.應(yīng)用紅外線技術(shù)在測速系統(tǒng)中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，許多產(chǎn)品已運(yùn)用紅外線技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)車輛測速、探測等研究。紅外線應(yīng)用速度測量領(lǐng)域時(shí)，最難克服的是受強(qiáng)太陽光等多種含有紅外線的光源干擾。外界光源的干擾成為紅外線應(yīng)用于野外的瓶頸。針對此問題，這里提出一種紅外線測速傳感器設(shè)

28、計(jì)方案，該設(shè)計(jì)方案能夠?yàn)槎帱c(diǎn)測量即時(shí)速度和階段加速度提供技術(shù)支持，可應(yīng)用于公路測速和生產(chǎn)線下料的速度稱量等工業(yè)生產(chǎn)中需要測量速度的環(huán)節(jié)。十二、位移傳感器1.簡介電位器式位移傳感器，它通過電位器元件將機(jī)械位移轉(zhuǎn)換成與之成線性或任意函數(shù)關(guān)系的電阻或電壓輸出。普通直線電位器和圓形電位器都可分別用作直線位移和角位移傳感器。但是，為實(shí)現(xiàn)測量位移目的而設(shè)計(jì)的電位器，要求在位移變化和電阻變化之間有一個確定關(guān)系。電位器式位移傳感器的可動電刷與被測物體相連。物體的位移引起電位器移動端的電阻變化。阻值的變化量反映了位移的量值，阻值的增加還是減小則表明了位移的方向。通常在電位器上通以電源電壓，以把電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓

29、輸出。線繞式電位器由于其電刷移動時(shí)電阻以匝電阻為階梯而變化，其輸出特性亦呈階梯形。如果這種位移傳感器在伺服系統(tǒng)中用作位移反饋元件，則過大的階躍電壓會引起系統(tǒng)振蕩。因此在電位器的制作中應(yīng)盡量減小每匝的電阻值。電位器式傳感器的另一個主要缺點(diǎn)是易磨損。它的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，輸出信號大，使用方便，價(jià)格低廉。2.應(yīng)用火車輪緣的幾何狀態(tài)參數(shù)影響著列車運(yùn)行的速度與平穩(wěn)度，對列車的安全運(yùn)行十分重要。傳統(tǒng)的檢測手段較為復(fù)雜，通常是用帶有游標(biāo)的專用尺子來進(jìn)行測量，對數(shù)據(jù)的人工讀取造成測量的誤差比較大，同時(shí)不能實(shí)現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)的數(shù)字化管理。隨著我國鐵路事業(yè)的發(fā)展，列車運(yùn)行速度越來越快，火車輪緣狀態(tài)參數(shù)的精確快速檢修和數(shù)

30、字化管理變得十分重要。輪緣檢測儀采用現(xiàn)代傳感器技術(shù)、單片機(jī)處理系統(tǒng)和簡潔穩(wěn)定的機(jī)械結(jié)構(gòu)，可方便精確的對幾何狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行連續(xù)快速測量，實(shí)現(xiàn)了輪緣高度、輪輞厚度等參數(shù)測量的數(shù)字化。十三、壓阻式傳感器1.簡介當(dāng)力作用于硅晶體時(shí)，晶體的晶格產(chǎn)生變形,使載流子從一個能谷向另一個能谷散射,引起載流子的遷移率發(fā)生變化，擾動了載流子縱向和橫向的平均量，從而使硅的電阻率發(fā)生變化。這種變化隨晶體的取向不同而異，因此硅的壓阻效應(yīng)與晶體的取向有關(guān)。硅的壓阻效應(yīng)不同于金屬應(yīng)變計(jì)（見電阻應(yīng)變計(jì)），前者電阻隨壓力的變化主要取決于電阻率的變化，后者電阻的變化則主要取決于幾何尺寸的變化（應(yīng)變），而且前者的靈敏度比后者大5010

31、0倍。2.原理壓阻式傳感器是根據(jù)半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)在半導(dǎo)體材料的基片上經(jīng)擴(kuò)散電阻而制成的器件。其基片可直接作為測量傳感元件，擴(kuò)散電阻在基片內(nèi)接成電橋形式。當(dāng)基片受到外力作用而產(chǎn)生形變時(shí)，各電阻值將發(fā)生變化，電橋就會產(chǎn)生相應(yīng)的不平衡輸出。 用作壓阻式傳感器的基片（或稱膜片）材料主要為硅片和鍺片，硅片為敏感 材料而制成的硅壓阻傳感器越來越受到人們的重視，尤其是以測量壓力和速度的固態(tài)壓阻式傳感器應(yīng)用最為普遍。3.應(yīng)用壓阻式傳感器廣泛地應(yīng)用于航天、航空、航海、石油化工、動力機(jī)械、生物醫(yī)學(xué)工程、氣象、地質(zhì)、地震測量等各個領(lǐng)域。在航天和航空工業(yè)中壓力是一個關(guān)鍵參數(shù),對靜態(tài)和動態(tài)壓力,局部壓力和整個壓力場的測量都要求很高的精度。壓阻式傳感器是用于這方面的較理想的傳感器。例如,用于測量直升飛機(jī)機(jī)翼的氣流壓力分布，測試發(fā)動機(jī)進(jìn)氣口的動態(tài)畸變、葉柵的脈動壓力和機(jī)翼的抖動等。在飛機(jī)噴氣發(fā)動機(jī)中心壓力的測量中，使用專門設(shè)計(jì)的硅壓力傳感器,其工作溫度達(dá)500以上。在波音客機(jī)的大氣數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)中采用了精度高達(dá)0.05%的配套硅壓力傳感器。在尺寸縮小的風(fēng)洞模型試驗(yàn)中，壓阻式傳感器能密集安裝在風(fēng)洞進(jìn)口處和發(fā)動機(jī)進(jìn)氣管道模型中。十四、稱重傳感器1.簡介稱重傳感器實(shí)際上是一種將質(zhì)量信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y量的電信號輸出的裝置。用傳感器應(yīng)先要考慮