傳感器技術(shù)及應(yīng)用 課件 項(xiàng)目五　物位檢測

項(xiàng)目五

物位檢測項(xiàng)目五

物位檢測項(xiàng)目描述：在工業(yè)流程中，溫度、壓力、流量之外，物位是不可或缺的，所以物位號(hào)稱熱工四大參數(shù)之一。在工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究等各個(gè)領(lǐng)域中，常要對某可動(dòng)部分進(jìn)行檢測定位，或判斷是否有工件存在。這時(shí)就需要我們的物位傳感器。任務(wù)1物位測量的概念及物位傳感器介紹知識(shí)目標(biāo)：1.理解物位相關(guān)的基本概念；2.了解物位的測量原理；3.掌握物位傳感器簡介。能力目標(biāo)：學(xué)會(huì)識(shí)別常用的物位傳感器。素質(zhì)目標(biāo)：1.培養(yǎng)仔細(xì)觀察、做好記錄的習(xí)慣，掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)方法。2.學(xué)會(huì)通過網(wǎng)絡(luò)查閱資料，實(shí)現(xiàn)課堂學(xué)習(xí)舉一反三，養(yǎng)成查閱資料的習(xí)慣。3.培養(yǎng)獨(dú)立思考的習(xí)慣和合作學(xué)習(xí)的精神。任務(wù)1物位測量的概念及物位傳感器介紹任務(wù)1物位測量的概念及物位傳感器介紹一、物位的概念

一般常把生產(chǎn)過程中的儲(chǔ)罐、貯槽、各種塔類等容器內(nèi)所存的液體高度或表面位置叫做液位。貯槽、槽斗、倉庫中所存的固體塊、顆粒粉料堆積的高度或表面位置叫料位。又如液位液相界面位置，液位固相界面位置叫界面。我們將上述的液位、料位、界面位置統(tǒng)稱為物位。用來對物位進(jìn)行測量、報(bào)警和控制的自動(dòng)化儀表叫物位測量儀表。所以物位傳感器是能感受物位(液位，料位)并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器。任務(wù)1物位測量的概念及物位傳感器介紹二、物位測量的主要方法及分類1.按測量方式分兩類，一類是連續(xù)測量物位變化的連續(xù)式物位傳感器；另一類是以點(diǎn)測為目的的開關(guān)式物位傳感器即物位開關(guān)。開關(guān)式物位傳感器也叫接近開關(guān)，又稱無觸點(diǎn)行程開關(guān)，它除可以完成行程控制和限位保護(hù)外，還是一種非接觸型的檢測裝置（檢測距離一般為幾毫米至幾十毫米），用作檢測零件尺寸和測速等任務(wù)1物位測量的概念及物位傳感器介紹2.按其工作原理分按其工作原理分，主要有下列幾種類型：（1）直讀式：它根據(jù)流體的連通性原理來測量液位，如圖5-1-2所示。

（2）浮力式：它根據(jù)浮子高度隨液位高低而改變或液體對浸沉在液體中的浮筒（或稱沉筒）的浮力隨液位高度變化而變化的原理來測量液位。前者稱為恒浮力式，后者稱為變浮力式。如圖5-1-3所示為浮力式液位計(jì)。（3）差壓式：它根據(jù)液柱或物料堆積高度變化對某點(diǎn)上產(chǎn)生的靜（差）壓力的變化的原理測量物位。任務(wù)1物位測量的概念及物位傳感器介紹（4）電學(xué)式：它根據(jù)把物位變化轉(zhuǎn)換成各種電量變化的原理來測量物位。

（5）核輻射式：它根據(jù)同位素射線的核輻射透過物料時(shí)，其強(qiáng)度隨物質(zhì)層的厚度變化而變化的原理來測量液位。

（6）聲學(xué)式：它根據(jù)物位變化引起聲阻抗和反射距離變化來測量物位。如圖5-1-4所示為超聲波物位計(jì)。

（7）其它形式：其它形式傳感器有微波式、激光式、射流式、光纖維式等。任務(wù)1物位測量的概念及物位傳感器介紹任務(wù)1物位測量的概念及物位傳感器介紹三、物位傳感器1.電感式接近開關(guān)它是利用導(dǎo)電物體在接近這個(gè)能產(chǎn)生電磁場接近開關(guān)時(shí)，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這個(gè)渦流反作用到接近開關(guān)，使開關(guān)內(nèi)部電路參數(shù)發(fā)生變化，由此識(shí)別出有無導(dǎo)電物體移近，進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。這種接近開關(guān)所能檢測的物體必須是導(dǎo)電體。如圖5-1-5所示為電感式接近開關(guān)。任務(wù)1物位測量的概念及物位傳感器介紹三、物位傳感器2.電容式接近開關(guān)這類接近開關(guān)的原理是，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。這種接近開關(guān)檢測的對象，不限于導(dǎo)體，可以絕緣的液體或粉狀物等。如圖5-1-6所示為電容式接近開關(guān)。任務(wù)1物位測量的概念及物位傳感器介紹三、物位傳感器3.霍爾接近開關(guān)霍爾開關(guān)是一種磁敏元件。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(shí)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。如圖5-1-7所示為霍爾接近開關(guān)。任務(wù)1物位測量的概念及物位傳感器介紹三、物位傳感器4.光電式接近開關(guān)光電接近開關(guān)是利用發(fā)光器件與光電接收器件按一定方向安裝在同一個(gè)檢測頭內(nèi)或者分開安裝。當(dāng)有反光面（被檢測物體）接近時(shí)，光電器件接收到反射光后便在信號(hào)輸出，由此便可“感知”有物體接近。如圖5-1-8所示為光電接近開關(guān)。任務(wù)1物位測量的概念及物位傳感器介紹任務(wù)1物位測量的概念及物位傳感器介紹四、接近開關(guān)常用術(shù)語1.動(dòng)作（檢測）距離2.設(shè)定距離3.復(fù)位距離4.回差值5.響應(yīng)頻率f6.響應(yīng)時(shí)間t7.接近開關(guān)的安裝方式8.輸出狀態(tài)9.常用的接線形式THANK

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物位檢測項(xiàng)目描述：在工業(yè)流程中，溫度、壓力、流量之外，物位是不可或缺的，所以物位號(hào)稱熱工四大參數(shù)之一。在工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究等各個(gè)領(lǐng)域中，常要對某可動(dòng)部分進(jìn)行檢測定位，或判斷是否有工件存在。這時(shí)就需要我們的物位傳感器。任務(wù)2電感式接近開關(guān)知識(shí)目標(biāo)：1.了解電感式接近開關(guān)的工作原理；2.理解電感式接近開關(guān)的結(jié)構(gòu)及分類；3.掌握電感式接近開關(guān)的測量電路及應(yīng)用。能力目標(biāo)：1.學(xué)會(huì)電感式接近開關(guān)的外部接線方法；2.學(xué)會(huì)電感式接近開關(guān)的安裝。素質(zhì)目標(biāo)：1.培養(yǎng)多角度分析問題和解決問題的能力2.鼓勵(lì)學(xué)生積極通過實(shí)際生產(chǎn)、生活中的實(shí)例達(dá)到學(xué)習(xí)知識(shí)技能的目的任務(wù)2電感式接近開關(guān)一、電渦流效應(yīng)

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，塊狀金屬導(dǎo)體置于變化的磁場中或在磁場中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)將產(chǎn)生呈漩渦狀流動(dòng)的感應(yīng)電流，稱之為電渦流，這種現(xiàn)象稱為電渦流效應(yīng)，如圖5-2-2所示。渦流的大小與金屬體的電阻率ρ、磁導(dǎo)率μ、金屬板的厚度以及產(chǎn)生交變磁場的線圈與金屬導(dǎo)體的距離x、線圈的勵(lì)磁電流頻率f等參數(shù)有關(guān)。若固定其中若干參數(shù)，就能按渦流大小測量出另外的參數(shù)。二、電感式接近開關(guān)工作原理任務(wù)2電感式接近開關(guān)三、電感式接近開關(guān)的結(jié)構(gòu)

電感式接近開關(guān)由三大部分組成：振蕩器、開關(guān)電路及放大輸出電路。振蕩器產(chǎn)生一個(gè)交變磁場。當(dāng)金屬目標(biāo)接近這一磁場，并達(dá)到感應(yīng)距離時(shí)，在金屬目標(biāo)內(nèi)產(chǎn)生渦流，從而導(dǎo)致振蕩衰減，以至停振。振蕩器振蕩及停振的變化被后級(jí)放大電路處理并轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號(hào)，觸發(fā)驅(qū)動(dòng)控制器件，從而達(dá)到非接觸式之檢測目的。由上述可知，電感式接近開關(guān)是根據(jù)振蕩電路衰減來判斷有無物體接近的。被測物體要有能影響電磁場使接近開關(guān)的振蕩電路產(chǎn)生渦流的能力，所以，一般來說電感式接近開關(guān)只能用來測量金屬物體。任務(wù)2電感式接近開關(guān)四、電感式接近開關(guān)的測量電路在實(shí)際應(yīng)用中，電感式接近開關(guān)的激磁線圈通常工作在較高頻率下，所以信號(hào)轉(zhuǎn)換電路主要有調(diào)幅電路和調(diào)頻電路兩種。1.調(diào)幅式（AM）電路任務(wù)2電感式接近開關(guān)2.調(diào)頻（FM）式電路

調(diào)頻法是以LC振蕩回路的頻率作為輸出量。當(dāng)電渦流線圈與被測體的距離x改變時(shí)，電渦流線圈的電感量L也隨之改變，引起LC振蕩器的輸出頻率變化，此頻率可直接用計(jì)算機(jī)測量。任務(wù)2電感式接近開關(guān)五、電感式接近開關(guān)的接線方法依據(jù)電感式接近開關(guān)的輸出形式，歸納起來有以下幾種常用的接線方式。1.二線制接法任務(wù)2電感式接近開關(guān)2.三線制接法在三線制接法中，需要提醒的是當(dāng)黑色信號(hào)線與PLC連接時(shí)，PLC數(shù)字信號(hào)輸入模塊一般可分為兩類：一類的公共輸入端為電源0V，電流從輸入模塊流出（日本模式），此時(shí)一定要選用NPN型接近開關(guān)；另一類的公共輸入端為電源正端，電流從輸入模塊流入（歐洲模式），此時(shí)，一定要選用PNP型接近開關(guān)。千萬不能選錯(cuò)了！任務(wù)2電感式接近開關(guān)3.四線制接法四線制接法是在三線制的基礎(chǔ)上把常開型和常閉型結(jié)合到一起，四線制接法分為NPN-開-閉型和PNP-開-閉型兩種。電源接法和三線制一樣，信號(hào)線有兩個(gè)黑色為常開型，黃（白）色為常閉型。任務(wù)2電感式接近開關(guān)六、電感式接近開關(guān)的實(shí)際應(yīng)用THANK

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物位檢測項(xiàng)目描述：在工業(yè)流程中，溫度、壓力、流量之外，物位是不可或缺的，所以物位號(hào)稱熱工四大參數(shù)之一。在工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究等各個(gè)領(lǐng)域中，常要對某可動(dòng)部分進(jìn)行檢測定位，或判斷是否有工件存在。這時(shí)就需要我們的物位傳感器。任務(wù)3磁性開關(guān)知識(shí)目標(biāo)：1.掌握霍爾式接近開關(guān)和干簧管的工作原理；2.理解霍爾式接近開關(guān)和干簧管的結(jié)構(gòu)；3.了解霍爾式接近開關(guān)和干簧管的應(yīng)用。能力目標(biāo)：1.學(xué)會(huì)霍爾式接近開關(guān)和干簧管的外部接線方法；2.學(xué)會(huì)霍爾式接近開關(guān)和干簧管的安裝。素質(zhì)目標(biāo)：1.培養(yǎng)多角度分析問題和解決問題的能力2.鼓勵(lì)學(xué)生積極通過實(shí)際生產(chǎn)、生活中的實(shí)例達(dá)到學(xué)習(xí)知識(shí)技能的目的.任務(wù)3磁性開關(guān)一、霍爾接近開關(guān)特性及工作原理1.霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)是磁電效應(yīng)的一種，這一現(xiàn)象是霍爾于1879年在研究金屬的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。把半導(dǎo)體薄片置于磁場中，磁場方向垂直于薄片，如圖5-3-2所示。當(dāng)有電流I流過薄片時(shí)，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，該電動(dòng)勢稱為霍爾電勢。任務(wù)3磁性開關(guān)一、霍爾接近開關(guān)特性及工作原理2．霍爾元件由于導(dǎo)體的霍爾效應(yīng)很弱，霍爾元件都用半導(dǎo)體材料制作?；魻栐且环N四端型器件，主要由霍爾片、4根引線、外殼組成。其中兩根紅色引線為控制電流端，兩根綠色引線為霍爾電勢輸出端。霍爾元件的殼體一般用非導(dǎo)磁性金屬、陶瓷、塑料或環(huán)氧樹脂封裝。如圖5-3-3所示為霍爾元件及圖形符號(hào)。3．霍爾集成電路隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，目前霍爾器件多已集成化，即霍爾集成電路（又稱霍爾IC）。它有許多優(yōu)點(diǎn)，如體積小、靈敏度高、輸出幅度大、溫漂小、對電源穩(wěn)定性要求低等。任務(wù)3磁性開關(guān)二、干簧管接近開關(guān)特性及工作原理1．干簧管的工作原理及結(jié)構(gòu)干簧管同霍爾元件差不多，但原理性質(zhì)不同，是利用磁場信號(hào)來控制的一種開關(guān)元件，無磁斷開，可以用來檢測電路或機(jī)械運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。如圖5-3-6所示是干簧管的結(jié)構(gòu)示意圖。任務(wù)3磁性開關(guān)

其外殼一般是一根密封的玻璃管，管中裝有兩個(gè)鐵質(zhì)的彈性簧片電板，還灌有一種叫金屬銠的惰性氣體。平時(shí)，玻璃管中的兩個(gè)由特殊材料制成的簧片是分開的。當(dāng)有磁性物質(zhì)靠近玻璃管時(shí)，在磁場磁力線的作用下，管內(nèi)的兩個(gè)簧片被磁化而互相吸引接觸，簧片就會(huì)吸合在一起，使結(jié)點(diǎn)所接的電路連通。外磁力消失后，兩個(gè)簧片由于本身的彈性而分開，線路也就斷開了。

它的信號(hào)距離一般是10mm接通，因此磁簧開關(guān)在手機(jī)、程控交換機(jī)、復(fù)印機(jī)、洗衣機(jī)、電冰箱、照相機(jī)、消毒碗柜、門磁、窗磁、電磁繼電器、電子衡器、液位計(jì)、煤氣表、水表中等等都得到了很好的應(yīng)用。任務(wù)3磁性開關(guān)2．干簧管的分類在生活中干簧管可以作為傳感器用，用于計(jì)數(shù)，限位等等。例如，自行車公里計(jì)；把干簧管裝在門上，可作為開門時(shí)的報(bào)警用；還可應(yīng)用于其它在傳感器及電子器件，如液位計(jì)、門磁、干簧繼電器等。所以干簧管的分類也形式多樣。（1）按驅(qū)動(dòng)方式分類按驅(qū)動(dòng)方式分，干簧管主要分為勵(lì)磁線圈式也稱之為干簧繼電器和永磁式兩種，前者主要是利用勵(lì)磁線圈得電產(chǎn)生磁性驅(qū)動(dòng)干簧管動(dòng)作；后者是直接利用永磁特性驅(qū)動(dòng)干簧管，如圖為干簧繼電器。任務(wù)3磁性開關(guān)（2）按觸點(diǎn)類型分類按觸點(diǎn)類型分，干簧管主要分為中心型和偏置型。中心型只有一對常開觸點(diǎn)；偏置型有兩對觸點(diǎn)，其中一邊為公共端，另一邊有兩個(gè)觸點(diǎn)，一個(gè)為常開一個(gè)為常閉。如圖5-3-8所示。任務(wù)3磁性開關(guān)三、磁性開關(guān)的應(yīng)用

磁性開關(guān)在我們生活生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛，其中霍爾傳感器是一種基于霍爾效應(yīng)的傳感器。它結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，頻帶寬，動(dòng)態(tài)特性好、使用壽命長，并且其最大的特點(diǎn)是非接觸測量。由于霍爾元件的基片是半導(dǎo)體材料，因而對溫度的變化很敏感。在使用時(shí)，要注意溫度補(bǔ)償?shù)膯栴}。THANK

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物位檢測項(xiàng)目描述：在工業(yè)流程中，溫度、壓力、流量之外，物位是不可或缺的，所以物位號(hào)稱熱工四大參數(shù)之一。在工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究等各個(gè)領(lǐng)域中，常要對某可動(dòng)部分進(jìn)行檢測定位，或判斷是否有工件存在。這時(shí)就需要我們的物位傳感器。任務(wù)4電容式接近開關(guān)知識(shí)目標(biāo)：1.掌握電容式接近開關(guān)的工作原理；2.理解電容式接近開關(guān)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)；3.了解電容式接近開關(guān)的實(shí)際應(yīng)用。能力目標(biāo)：1.學(xué)會(huì)電容式接近開關(guān)的外部接線方法；2.學(xué)會(huì)識(shí)別電容式接近開關(guān)。素質(zhì)目標(biāo)：1.培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和全面分析問題的能力2.提升學(xué)生舉一反三的能力任務(wù)4電容式接近開關(guān)【任務(wù)引入】高節(jié)奏、高效率，是當(dāng)代生活的一大特點(diǎn)。汽車已不再是奢侈品，它被越來越多的家庭所擁有,在汽車儀表盤上指示油箱液位的指針會(huì)隨著油料的多少而轉(zhuǎn)動(dòng)，那么汽車油箱液位是如何工作的呢？帶著這個(gè)疑問，今天我們就來學(xué)習(xí)一種接近開關(guān)——電容式接近開關(guān)，如圖所示。任務(wù)4電容式接近開關(guān)一、認(rèn)識(shí)電容式傳感器1．電容式傳感器

電容式傳感器是將被測量的變化轉(zhuǎn)換為電容量變化的一種裝置，它本身就是一種可變電容器。由于這種傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，靈敏度高，分辨率高，能實(shí)現(xiàn)非接觸測量等特點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于位移、加速度、振動(dòng)、壓力、壓差、液位、等分含量等檢測領(lǐng)域。任務(wù)4電容式接近開關(guān)2.電容式傳感器的工作原理

由絕緣介質(zhì)分開的兩個(gè)平行金屬板組成的平板電容器,如圖5-4-2所示。如果不考慮邊緣效應(yīng),其電容量為ε為電容極板間介質(zhì)的介電常數(shù),ε=ε0·εr,其中ε0為真空介電常數(shù),εr為極板間介質(zhì)相對介電常數(shù);A為兩平行板所覆蓋的面積；d為兩平行板之間的距離。當(dāng)被測參數(shù)變化使得上式中的A，d或ε發(fā)生變化時(shí),電容量C也隨之變化。如果保持其中兩個(gè)參數(shù)不變,而僅改變其中一個(gè)參數(shù),就可把該參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化,通過測量電路就可轉(zhuǎn)換為電量輸出。因此電容式傳感器可分為極距變化型、面積變化型、介質(zhì)變化型三類。電容式接近開關(guān)就是利用電容式傳感器原理設(shè)計(jì)的。任務(wù)4電容式接近開關(guān)【任務(wù)引入】高節(jié)奏、高效率，是當(dāng)代生活的一大特點(diǎn)。汽車已不再是奢侈品，它被越來越多的家庭所擁有,在汽車儀表盤上指示油箱液位的指針會(huì)隨著油料的多少而轉(zhuǎn)動(dòng)，那么汽車油箱液位是如何工作的呢？帶著這個(gè)疑問，今天我們就來學(xué)習(xí)一種接近開關(guān)——電容式接近開關(guān)，如圖所示。任務(wù)4電容式接近開關(guān)二、電容式接近開關(guān)的工作原理及結(jié)構(gòu)1．電容式接近開關(guān)的工作原理電容式接近開關(guān)是一個(gè)以電極為檢測端的靜電電容式傳感器，它由高頻震蕩電路、檢波電路、放大電路、整形電路及輸出電路等部分組成，如圖5-4-3所示。任務(wù)4電容式接近開關(guān)2．電容式接近開關(guān)的結(jié)構(gòu)電容式接近開關(guān)的形狀及結(jié)構(gòu)隨用途的不同而各異。如圖5-4-4所示時(shí)應(yīng)用較多的圓柱形電容式接近開關(guān)的結(jié)構(gòu)圖，它主要由檢測電極、檢測電路、引線及外殼等組成。檢測電極設(shè)置在傳感器的最強(qiáng)端，檢測電路裝在外殼內(nèi)并由樹脂灌封。在傳感器的內(nèi)部還裝由靈敏度調(diào)節(jié)器。使用者可依據(jù)不同環(huán)境和需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。任務(wù)4電容式接近開關(guān)三、電容式接近開關(guān)的應(yīng)用

電容式接近開關(guān)不僅能檢測金屬，而且也能對非金屬物質(zhì)如塑料、玻璃、水、油等物質(zhì)進(jìn)行相應(yīng)的檢測。在檢測非金屬物體時(shí)，相應(yīng)的檢測距離因受檢測體的導(dǎo)電率、介電常數(shù)、體積吸水率等參數(shù)影響、相應(yīng)的檢測距離有所不同，對接地的金屬導(dǎo)體有最大的檢測距離。在實(shí)際應(yīng)用中，主要用電容式接近開關(guān)檢測非金屬物質(zhì)。任務(wù)4電容式接近開關(guān)【案例分析】電容式接近開關(guān)的實(shí)際應(yīng)用齒輪轉(zhuǎn)速的測量。在齒輪狀物如齒輪旁邊安裝一個(gè)電容式接近開關(guān)，如圖所示。當(dāng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電容式接近開關(guān)周期地檢測到齒輪的齒端端面，就能輸出周期性的變化信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)放大、變換后，可以用頻率計(jì)測出其變化頻率，從而測出轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速。若轉(zhuǎn)軸上開有z個(gè)槽，頻率計(jì)讀數(shù)為f，則轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速n的數(shù)值為：THANK

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物位檢測項(xiàng)目五

物位檢測項(xiàng)目描述：在工業(yè)流程中，溫度、壓力、流量之外，物位是不可或缺的，所以物位號(hào)稱熱工四大參數(shù)之一。在工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究等各個(gè)領(lǐng)域中，常要對某可動(dòng)部分進(jìn)行檢測定位，或判斷是否有工件存在。這時(shí)就需要我們的物位傳感器。任務(wù)5光電接近開關(guān)知識(shí)目標(biāo)：1.掌握光電接近開關(guān)的工作原理；2.理解光電器件的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)；3.了解光電開關(guān)的類型。能力目標(biāo)：1.學(xué)會(huì)光電開關(guān)的外部接線方法；2.學(xué)會(huì)識(shí)別各類光電開關(guān)。素質(zhì)目標(biāo)：1.培養(yǎng)多角度分析問題和解決問題的能力2.鼓勵(lì)學(xué)生積極通過實(shí)際生產(chǎn)、生活中的實(shí)例達(dá)到學(xué)習(xí)知識(shí)技能的目的任務(wù)5電容式接近開關(guān)【任務(wù)引入】在生活中我們經(jīng)常會(huì)見到，超市時(shí)門口的自動(dòng)店鋪，當(dāng)有人進(jìn)入店面時(shí)，迎賓器會(huì)發(fā)出聲音禮貌提醒店家，如圖5-5-1所示就是一套歡迎光臨套件，按照電路圖焊接電路，調(diào)試成功后，當(dāng)有物體劃過迎賓器時(shí)，你就能聽到“歡迎光臨”。那么迎賓器是如何工作的呢？今天我們就來學(xué)習(xí)一種接近開關(guān)——光電接近開關(guān)。任務(wù)5光電接近開關(guān)一、認(rèn)識(shí)光電器件1．光電效應(yīng)2．光電器件光電器件是將光能轉(zhuǎn)換為電能的一種傳感器件，它是光電傳感器的主要部件，光電器件工作的基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。（1）光電管與光電倍增管任務(wù)5光電接近開關(guān)（2）光敏電阻

光敏電阻又稱光導(dǎo)管如下圖5-5-5所示，常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。這些制作材料具有在特定波長的光照射下，其阻值迅速減小的特性。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。（3）光敏二極管任務(wù)5光電接近開關(guān)（4）光敏三極管當(dāng)具有光敏特性的PN結(jié)受到光輻射時(shí)，形成光電流，由此產(chǎn)生的光生電流由基極進(jìn)入發(fā)射極，從而在集電極回路中得到一個(gè)放大了相當(dāng)于β倍的信號(hào)電流。不同材料制成的光敏三極管具有不同的光譜特性，與光敏二極管相比，具有很大的光電流放大作用，即很高的靈敏度。任務(wù)5光電接近開關(guān)（5）光電耦合器

通過在發(fā)光源部分，用直流、交流或脈沖電源驅(qū)動(dòng)，發(fā)光二極管外加正向電壓條件下，便會(huì)將電能轉(zhuǎn)換為光能從而發(fā)生發(fā)光現(xiàn)象;在信號(hào)放大部分，半導(dǎo)體光電子器件將信號(hào)放大以用于受光器;在受光器部分，光敏器件利用PN結(jié)施加反向電壓，光照下反向電阻由大變小的原理來進(jìn)行光能到電能的轉(zhuǎn)換，出現(xiàn)光滅現(xiàn)象。因此，經(jīng)過發(fā)光源、信號(hào)放大、受光器三部分后，光電耦合器完成電光電的轉(zhuǎn)換。光電耦合器具有體積小、壽命常、抗干擾性強(qiáng)、無觸點(diǎn)等多種特點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于組合開關(guān)電路、組合邏輯電路、門廳照明燈自動(dòng)控制電路等多種電路中。任務(wù)5

光電接近開關(guān)二、光電接近開關(guān)的工作原理及分類1．光電接近開關(guān)的工作原理。2．光電開關(guān)的分類根據(jù)光電開關(guān)工作原理的不同，大致可以將光電開關(guān)分成以下幾種：（1）對射型光電開關(guān)：由發(fā)射器和接收器組成，結(jié)構(gòu)上是兩者相互分離的，在光束被中斷的情況下會(huì)產(chǎn)生一個(gè)開關(guān)信號(hào)變化，典型的方式是位于同一軸線上的光電開關(guān)可以相互分開達(dá)50米。（2）漫反射型光電開關(guān)：是當(dāng)開關(guān)發(fā)射光束時(shí)，目標(biāo)產(chǎn)生漫反射，發(fā)射器和接收器構(gòu)成單個(gè)的標(biāo)準(zhǔn)部件，當(dāng)有足夠的組合光返回接收器時(shí)，開關(guān)狀態(tài)發(fā)生變化，作用距離的典型值一直到3米。任務(wù)5光電接近開關(guān)任務(wù)5光電接近開關(guān)（3）鏡面反射型光電開關(guān)：由發(fā)射器和接收器構(gòu)成的情況是一種標(biāo)準(zhǔn)配置，從發(fā)射器發(fā)出的光束在對面的反射鏡被反射，即返回接收器，當(dāng)光束被中斷時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)開關(guān)信號(hào)的變化。任務(wù)5光電接近開關(guān)（3）鏡面反射型光電開關(guān)：由發(fā)射器和接收器構(gòu)成的情況是一種標(biāo)準(zhǔn)配置，從發(fā)射器發(fā)出的光束在對面的反射鏡被反射，即返回接收器，當(dāng)光束被中斷時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)開關(guān)信號(hào)的變化。任務(wù)5光電接近開關(guān)（4）槽式光電開關(guān)：槽式光電開關(guān)通常是標(biāo)準(zhǔn)的U字型結(jié)構(gòu)，其發(fā)射器和接收器分別位于U型槽的兩邊，并形成一光軸，當(dāng)被檢測物體經(jīng)過U型槽且阻斷光軸時(shí)，光電開關(guān)就產(chǎn)生了檢測到的開關(guān)量信號(hào)，如下圖。任務(wù)5光電接近開關(guān)（5）光纖式光電開關(guān)：光纖式光電開關(guān)采用塑料或玻璃光纖傳感器來引導(dǎo)光線，以實(shí)現(xiàn)被檢測物體不在相近區(qū)域的檢測。通常光纖傳感器分為對射式和漫反射式，如下圖5-5-13。任務(wù)5光電接近開關(guān)三、光電開關(guān)的應(yīng)用光電式傳感器是以光電器件作為轉(zhuǎn)換元件的傳感器。它可用于檢測直接引起光量變化的非電物理量，如光強(qiáng)、光照度、輻射測溫、氣體成分分析等;也可用來檢測能轉(zhuǎn)換成光量變化的其他非電量，如零件直徑、表面粗糙度、應(yīng)變、位移、振動(dòng)、速度、加速度，以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識(shí)別等。光電式傳感器具有非接觸、響應(yīng)快、性能可靠等特點(diǎn)，因此在工業(yè)自動(dòng)化裝置和機(jī)器人中獲得廣泛應(yīng)用。新的光電器件不斷涌現(xiàn)，特別是CCD圖像傳感器的誕生，為光電傳感器的進(jìn)一步應(yīng)用開創(chuàng)了新的一頁。THANK

YOU謝謝項(xiàng)目五物位檢測

項(xiàng)目五物位檢測項(xiàng)目描述：在工業(yè)生產(chǎn)中我們把溫度、壓力、流量檢測稱為三大基本物理量，而物位檢測也是不可或缺的，所以物位號(hào)稱熱工四大參數(shù)之一。物位測量的目的在于正確地測知容器中所貯藏物質(zhì)的容量或質(zhì)量；隨時(shí)知道容器內(nèi)物位的高低，對物位上、下限進(jìn)行報(bào)警；連續(xù)地監(jiān)視生產(chǎn)和進(jìn)行調(diào)節(jié)，使物位保持在所要求的高度，物位測量對于保證設(shè)備的安全運(yùn)行亦十分重要。項(xiàng)目目標(biāo)：通過本項(xiàng)目學(xué)習(xí)，熟悉物位的基本感念和接近開關(guān)的相關(guān)知識(shí)，并熟悉常用物位檢測方法。掌握電渦流傳感器的工作原理和基本特點(diǎn)，了解雷達(dá)傳感器檢測組件的外形和基本原理，了解霍爾傳感器和干簧管的工作原理與基本特點(diǎn)，了解電容式接近開關(guān)的工作原理，掌握光電傳感器的工作原理和基本特點(diǎn)。

任務(wù)六雷達(dá)接近開關(guān)知識(shí)目標(biāo)：1.掌握雷達(dá)接近開關(guān)的工作原理；2.理解雷達(dá)接近開關(guān)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)；3.了解雷達(dá)接近開關(guān)的實(shí)際應(yīng)用。能力目標(biāo)：1.學(xué)會(huì)雷達(dá)接近開關(guān)的外部接線方法；2.學(xué)會(huì)識(shí)別雷達(dá)接近開關(guān)。素質(zhì)目標(biāo)：1.培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和全面分析問題的能力2.提升學(xué)生舉一反三的能力任務(wù)六雷達(dá)接近開關(guān)一、多普勒效應(yīng)