傳感器原理與應(yīng)用58887課件

傳感器的原理與應(yīng)用V1.00

2006年5月傳感器的基本概念根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87，定義傳感器（Transducer/Senor）為：能感受規(guī)定的被測量，并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。通常傳感器由敏感元件或轉(zhuǎn)換元件組成：敏感元件（Sensingelement）指傳感器中能直接感受被測量的部分；轉(zhuǎn)換元件（Transductionelement）指傳感器中能將敏感元件輸出量轉(zhuǎn)換為適合傳輸和測量的電信號部分。傳感器的應(yīng)用傳感器的作用相當(dāng)于人的五官，系統(tǒng)的自動化程度、智能化越來越高，系統(tǒng)對傳感器的依賴性越大，傳感器對系統(tǒng)的功能起決定性的作用。傳感器現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于各學(xué)科和工程領(lǐng)域。工業(yè)自動化、航天技術(shù)、軍事、機(jī)器人、環(huán)境監(jiān)測、安全保衛(wèi)、醫(yī)療、家用電器、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化等接近開關(guān)接近開關(guān)性能特點(diǎn)接近開關(guān)性能特點(diǎn)在各類開關(guān)中，有一種對接近它物件有“感知”能力的元件——位移傳感器。利用位移傳感器對接近物體的敏感特性達(dá)到控制開關(guān)通或斷的目的，這就是接近開關(guān)。當(dāng)有物體移向接近開關(guān)，并接近到一定距離時(shí)，位移傳感器才有“感知”，開關(guān)才會動作。通常把這個(gè)距離叫“檢出距離”。不同的接近開關(guān)檢出距離也不同。有時(shí)被檢測物體是按一定的時(shí)間間隔，一個(gè)接一個(gè)地移向接近開關(guān)，又一個(gè)一個(gè)地離開，這樣不斷地重復(fù)。不同的接近開關(guān)，對檢測對象的響應(yīng)能力是不同的。這種響應(yīng)特性被稱為“響應(yīng)頻率”。接近開關(guān)分類接近開關(guān)分類：電感式接近開關(guān)電容式接近開關(guān)霍爾接近開關(guān)電容式接近開關(guān)這種開關(guān)的測量通常是構(gòu)成電容器的一個(gè)極板，而另一個(gè)極板是開關(guān)的外殼。這個(gè)外殼在測量過程中通常是接地或與設(shè)備的機(jī)殼相連接。當(dāng)有物體移向接近開關(guān)時(shí)，不論它是否為導(dǎo)體，由于它的接近，總要使電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，從而使電容量發(fā)生變化，使得和測量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化，由此便可控制開關(guān)的接通或斷開。電容式接近開關(guān)檢測的對象，不限于導(dǎo)體，可以絕緣的液體或粉狀物等?；魻柦咏_關(guān)霍爾元件是一種磁敏元件。利用霍爾元件做成的開關(guān)，叫做霍爾開關(guān)。當(dāng)磁性物件移近霍爾開關(guān)時(shí)，開關(guān)檢測面上的霍爾元件因產(chǎn)生霍爾效應(yīng)而使開關(guān)內(nèi)部電路狀態(tài)發(fā)生變化，由此識別附近有磁性物體存在，進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。這種接近開關(guān)的檢測對象必須是磁性物體。接近開關(guān)選用注意事項(xiàng)在一般的工業(yè)生產(chǎn)場所，通常都選用渦流式接近開關(guān)和電容式接近開關(guān)。因?yàn)檫@兩種接近開關(guān)對環(huán)境的要求條件較低。當(dāng)被測對象是導(dǎo)電物體或可以固定在一塊金屬物上的物體時(shí)，一般都選用渦流式接近開關(guān)，因?yàn)樗捻憫?yīng)頻率高、抗環(huán)境干擾性能好、應(yīng)用范圍廣、價(jià)格較低。若所測對象是非金屬（或金屬）、液位高度、粉狀物高度、塑料、煙草等。則應(yīng)選用電容式接近開關(guān)。這種開關(guān)的響應(yīng)頻率低，但穩(wěn)定性好。若被測物體為導(dǎo)磁材料或者為了區(qū)別和它在一同運(yùn)動的物體而把磁鋼埋在被測物體內(nèi)時(shí)，應(yīng)選用霍爾接近開關(guān)，它的價(jià)格最低。無論選用哪種接近開關(guān)，都應(yīng)注意對工作電壓、負(fù)載電流、響應(yīng)頻率、檢測距離等各項(xiàng)指標(biāo)的要求。光電開關(guān)原理光電傳感器是以光電器件作為轉(zhuǎn)換元件的傳感器。工作原理是：首先把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號（光通量或光參數(shù)）的變化，然后通過光電轉(zhuǎn)換元件變換成電信號。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。光電開關(guān)分類對射式光電開關(guān)直接反射式光電開關(guān)反射板型反射式光電開關(guān)會聚型反射式光電開關(guān)對射式光電開關(guān)對射式光電開關(guān)原理對射式光電開關(guān)是將投光器與受光器置于相對的兩個(gè)裝置，光束也是在相對的兩個(gè)裝置之間，穿過投光器與受光器之間的物體會阻斷光束并啟動受光器。反射板型反射式光電開關(guān)反射板型反射式光電開關(guān)原理反射板型反射式光電開關(guān)也將投光器與受光器置于一體，它不同于其他模式的是它采用反射板將光線反射到光電開關(guān)，光電開關(guān)與反射板之間的物體雖然也會反射光線，但其效率遠(yuǎn)低于反射板，因而切斷反射光束。會聚型反射式光電開關(guān)會聚型反射式光電開關(guān)原理會聚型反射式的光電開關(guān)的工作原理類似于直接反射式光電開關(guān)，其投光器與受光器置于一體，只有當(dāng)物體出現(xiàn)在聚焦點(diǎn)時(shí)，光電開關(guān)才會有動作。光電開關(guān)選用注意事項(xiàng)在環(huán)境條件比較好、無粉塵污染的場合，可采用光電接近開關(guān)。光電接近開關(guān)工作時(shí)對被測對象幾乎無任何影響。因此，在要求較高的傳真機(jī)上，在煙草機(jī)械上都被廣泛地使用。熱電阻電阻溫度探測器(RTD)實(shí)際上是一根特殊的導(dǎo)體，通常呈繞線或者薄膜螺旋管的形狀，它的電阻值隨溫度變化而變化。目前使用最廣泛的熱電阻材料是銅、鉑、鎳以及鎳鐵合金。熱電阻成本較低，線性良好，但在使用時(shí)需要施加外部激勵(lì)。熱電阻測溫原理熱電阻是利用導(dǎo)體的電阻隨溫度變化而變化的特性來測量溫度的。作為測量用的熱電阻材料必須具備以下特點(diǎn)：電阻溫度系數(shù)要盡可能大和穩(wěn)定；電阻率高，電阻與溫度之間關(guān)系最好成線性，并且在較寬的測量范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的物理和化學(xué)性質(zhì)。目前應(yīng)用得較多的熱電阻材料有鉑和銅等。熱電阻由電阻體、保護(hù)套和接線盒等部件組成。熱電偶兩種不同金屬的兩端相連接構(gòu)成閉合回路，當(dāng)這兩個(gè)連接點(diǎn)的溫度（有一個(gè)溫差）時(shí)，會在該回路中產(chǎn)生一個(gè)電動勢而流過一個(gè)電流。這種現(xiàn)象稱為塞貝克效應(yīng)（Seebekeffect），所產(chǎn)生的電動勢稱為熱電動勢（thermoelectromortivforce），流過的電流稱為熱電流。熱電偶（thermocouple）就是利用塞貝克效應(yīng)制成的溫度傳感器。其他溫度傳感器：IC溫度傳感器二極管的正向偏壓閥值及晶體管基極與發(fā)射極間的正向偏壓閥值都是具有溫度敏感特性。利用這種特性，可以將二極管或晶體管以及能對其輸出電壓進(jìn)行線性補(bǔ)償?shù)碾娐芳稍谝粋€(gè)芯片上制成IC溫度傳感器。測溫范圍在2-150℃的LM35DZ芯片測量溫度濕度傳感器濕度傳感器介紹濕敏傳感器是由濕敏元件及轉(zhuǎn)換電路組成的，具有把環(huán)境濕度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕难b置。濕度傳感器種類繁多：按輸出的電學(xué)量分為電阻型、電容型、頻率型等；按探測功能氛圍相對濕度型、絕對濕度型、結(jié)露型等；按材料分為陶瓷式、有機(jī)高分子式、半導(dǎo)體式、電解質(zhì)式等。氣體傳感器氣體傳感器氣體傳感器是用來測量氣體的類別、濃度和成份的傳感器。由于氣體種類繁多，性質(zhì)各不相同，不可能用一種傳感器檢測所有類別的氣體，因此，能實(shí)現(xiàn)氣—電轉(zhuǎn)換的傳