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五種常用的傳感器類型
- U7 l% H, X% _ I) o: [2 @7 [5 S! y7 B
4 }+ H! b3 D. i% b+ ~一些常用的傳感器及其原理和應用說明如下:' Z( u1 l: H! Y5 |, N Y
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(一)溫度傳感器* r" i9 N2 ]1 V* t/ T; e- [8 R; p
4 X- h# \' z; b
該設備從源頭收集有關溫度的信息,并轉換成其他設備或人可以理解的形式。溫度傳感器的最佳例證是玻璃水銀溫度計,會隨著溫度的變化而膨脹和收縮。外部溫度是溫度測量的來源,觀察者觀察汞的位置以測量溫度。溫度傳感器有兩種基本類型:7 ?% w& M# B$ U
& I' \1 _% y k9 ?·接觸式傳感器$ E% v/ B- n& ^ x; [0 i
. q2 k) a; U6 A5 D5 t
這種類型的傳感器需要與被感測對象或介質直接物理接觸。它們可以在在很大的溫度范圍內監控固體、液體和氣體的溫度。
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·非接觸式傳感器# l, M+ X/ M2 X
& \/ {& K4 E& Z" b這種類型的傳感器不需要與被檢測的物體或介質發生任何物理接觸。它們監控非反射性固體和液體,但由于天然透明性,因此對氣體無用。這些傳感器使用普朗克定律測量溫度。該定律處理從熱源輻射的熱量以測量溫度。$ ?8 s; U" ?, ^' B9 W2 w
( H4 A: b! N! G: n/ b$ P 不同類型溫度傳感器的工作原理及實例
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7 \0 O- C: G: }! l1 S (i)熱電偶——它們由兩根電線(每根均為不同的均勻合金或金屬)組成,通過在一端的連接形成測量接頭,該測量接頭對被測元件開放。電線的另一端端接到測量設備,在此形成參考結。由于兩個結點的溫度不同,電流流過電路,測量得到的毫伏來確定結點的溫度。熱電偶示意圖如下。
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(ii)電阻溫度檢測器(RTD)——這是一種熱電阻,其制造目的是隨著溫度的變化改變電阻,它們比任何其他溫度檢測設備都貴。電阻式溫度探測器示意圖如下。
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(iii)熱敏電阻——它們是另一種電阻,電阻的大變化與溫度的小變化成正比。
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$ V+ ]0 K8 d6 p* b/ X- B(二)紅外傳感器9 u& j0 G7 T3 \) w4 J& i' [, U! s
- {- t2 [" O( P1 v; Z5 Y 該設備發射或檢測紅外輻射以感知環境中的特定相位。一般來說,熱輻射是由紅外光譜中的所有物體發出的,紅外傳感器檢測到這種人眼看不見的輻射。
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優勢
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* i1 V* L& H5 S2 ?6 }! F. ^易于連接,市場上現貨供應0 [2 e. A4 K: c1 |: |1 S
. o, c! u& H, S8 e2 J: a缺點
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; t0 e8 Q: j8 ^9 w. o7 f( d/ S受到周圍噪音干擾,如輻射、環境光等。
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3 H6 M, c( p& o) L/ k4 `+ l+ \工作原理
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1 }- _" c. m8 ~( L5 M 其基本思想是利用紅外發光二極管向物體發射紅外光。同一類型的另一個紅外二極管將用于探測物體反射波。紅外Led傳感器工作原理簡圖如下所示。
, J$ L, ^; S0 c' b! ]* ~8 W8 M' V5 M: {( y% O; O- c
當紅外接收器受到紅外光照射時,導線上會產生電壓差。由于產生的電壓很小,很難被檢測到,因此使用運算放大器(運放)來準確地檢測低電壓。
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2 c5 _! w1 Z7 P9 a! u/ \ 測量物體與接收傳感器的距離:紅外傳感器組件的電特性可用于測量物體的距離,當紅外接收器受到光照時,導線上會產生電位差。- \/ m4 r) {/ ~% f
& q, R% a0 J2 ~0 {應用
* e _# O. G( i! z* ` u! t* s8 u) M* k! r" w, u" M! D
; Z; J0 F- D: n熱成像, i2 {) _% I) o, t
根據黑體輻射定律,可以使用熱成像來觀察有或沒有可見光的環境。
2 ~* c( c3 h D: R+ v9 [1 k. k# }·加熱
, k' x4 z4 c# T4 m% t' d2 i# |. d紅外線可用于烹飪和加熱食物,它們能把飛機機翼上的冰帶走。它們廣泛應用于印刷印染、塑料成型、塑料焊接等工業領域。$ L8 U% r: K- A/ [& N( p) x
·光譜學) R8 B* q$ _& U4 M% A6 \
這項技術通過分析組成鍵來識別分子,這項技術利用光輻射來研究有機化合物。' F* K% L6 @9 G# v
·氣象
5 m& E2 n( s( A' t( x- M/ i當氣象衛星配備有掃描輻射計時,可以計算云層高度、陸地和地表溫度。
8 C8 U( ^3 y* D; N' Y·光生物調節7 u' \* Y+ U& v; f# F
用于癌癥患者的化療,這是用來治療抗皰疹病毒。
& i& _9 m3 B; a; P4 P: g; D( J5 A) G·氣候學
/ m5 ]3 v; O& K3 C n: ^監測大氣和地球之間的能量交換。
2 x; g) L. w; c" G/ J·通信
- b" v( l' L& B: X/ e7 _紅外線激光為光纖通信提供光。這些輻射也用于手機和計算機外圍設備之間的短程通信。( v7 N4 ]6 z6 A; C
V `- `5 Y6 \3 r) L
# @4 V7 ^# N2 X; L& u t/ b0 d0 F(三)紫外線傳感器
& j) v3 o* t, O0 i8 r3 b" O" r0 y" U
. u6 N/ L) Z0 n1 p( } 這些傳感器測量入射紫外線的強度或功率。這種電磁輻射的波長比x射線長,但仍比可見光短。一種被稱為聚晶金剛石的活性材料正被用于可靠的紫外傳感,紫外線傳感器可以發現環境暴露在紫外線輻射下的情況。
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選擇紫外線傳感器的標準
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·紫外傳感器可以檢測到的波長范圍(納米)4 P9 ^& v& X, D
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·工作溫度
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. ?8 ]# \ D( S r+ C" O·準確度2 e% H3 n: O6 n5 b" X+ l; _
2 }5 M- J: O/ ~3 B8 Y
·重量
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·功率范圍
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工作原理
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紫外線傳感器接收一種類型的能量信號,并傳輸不同類型的能量信號。
* W" y+ f3 K& l/ ~0 t7 ]. |
% d# r; }0 s& y3 y# J' _- ? Y 為了觀察和記錄這些輸出信號,它們被導向電表。為了生成圖形和報告,輸出信號被傳輸到模數轉換器(ADC),然后再通過軟件傳輸到計算機。, t4 B/ x/ W% `) D& q: P
8 v6 |( ?" m9 G3 Y u示例包括:5 a' W' g* K" H7 u; G* p
8 w; o# P5 M% B1 P2 j
·紫外線光電管是一種輻射敏感的傳感器,用于監測紫外線空氣處理、紫外線水處理和太陽輻射。0 O6 @" L/ U Z/ ?
% w! t' a" z0 c# i6 ^9 g: H·光傳感器測量入射光的強度。" ^9 } Z1 ]! f+ j: ]
; E- @2 [0 u2 |+ R& T% z3 M·紫外光譜傳感器是用于科學攝影的電荷耦合器件(CCD)。. L4 }! w( }1 L) C
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·紫外線探測器。
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·殺菌紫外線探測器。9 k: s7 T: z: h7 ]
/ u( y. O% S" k+ ~' \·光穩定性傳感器。
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應用
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+ E l* n$ r' l·測量紫外線光譜中曬傷皮膚的部分
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4 M S$ h* q$ P! \·藥房
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·汽車
" r7 s) m, Y# t' {6 P
0 T* ~( P7 ~8 ]" c5 \5 \4 O·機器人學" l0 {; ^+ M# c4 O4 L
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·溶劑處理和染色工藝的印染工業0 }. ^) n& N6 d' d4 c4 R
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·化學品生產、儲存和運輸用化學工業
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(四)觸摸傳感器9 C5 N- o" F1 D2 z5 s7 n0 X, G }
" w+ a, S# X# Z/ f 觸摸傳感器根據觸摸位置充當可變電阻器。觸摸傳感器作為可變電阻工作的圖。3 p8 c" o5 V0 k5 O( b2 {8 ?6 t
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觸摸傳感器由以下部件組成:
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# ]: c/ a2 D3 [& H: ^# E' Z·全導電物質,如銅
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·絕緣間隔材料,如泡沫或塑料
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- ?! K# ?5 e! u" V& p( G% u·部分導電材料, F) G Y9 h, y- u a, |( _ R
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原理與工作. F* Z" ]- @9 n! H+ n1 A5 X2 v7 u
, K2 ~* J3 c% R! C( l 部分導電材料反對電流的流動。線性位置傳感器的主要原理是,當電流必須通過的材料長度越長時,電流流就越相反。因此,材料的電阻通過改變其與完全導電材料接觸的位置而變化。, T+ r8 t6 N" z5 ?4 Y2 r3 u, Z% P
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通常,軟件與觸摸傳感器相連。在這種情況下,內存是由軟件提供的。當傳感器被關閉時,他們可以記憶“最后一次接觸的位置”。一旦傳感器被激活,他們就能記住“第一次接觸位置”,并理解與之相關的所有值。這個動作類似于移動鼠標并將其定位在鼠標墊的另一端,以便將光標移動到屏幕的遠端。+ ~, ]: z/ X5 o- q) i
* N! @0 _) \+ u( n應用
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觸摸傳感器具有成本效益高、經久耐用的特點,被廣泛應用于9 ?( r' a) s, q4 r# Z) r- E( b
( B6 d8 O" K) n·商業——醫療、銷售、健身和游戲. `# `3 O5 g/ {4 i! E; h! a8 N& d b
@5 l# X3 L( Z0 [$ K% o/ }9 n3 A! n·電器-烤箱、洗衣機/烘干機、洗碗機、冰箱
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1 f4 I! M1 p' r- D0 e! {·運輸-駕駛艙制造和車輛制造商之間的簡化控制
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·液位傳感器
) N# S2 C, \9 `3 d! U W( U
8 K' S6 R8 r( X7 h w% \·工業自動化-位置和液位傳感,自動化應用中的人工觸摸控制
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·消費電子產品-在各種消費產品中提供新的感覺和控制水平5 E1 Z3 o2 S @1 C' t
o7 C6 Z2 z7 j(五)接近傳感器7 o7 t7 c+ a9 ]0 C5 P; i0 ^$ K# E
) ?9 f7 p. C3 u i; F 接近傳感器檢測幾乎沒有任何接觸點的物體的存在。由于傳感器與被測物體之間沒有接觸,且缺少機械零件,因此這些傳感器的使用壽命長,可靠性高。不同類型的接近傳感器有感應式接近傳感器、電容式接近傳感器、超聲波接近傳感器、光電傳感器、霍爾效應傳感器等。$ M2 u/ ]5 r# V0 L
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工作原理+ k& w5 o/ G( u8 x' @* w; O
, z6 z z+ j* o2 J 接近傳感器發射電磁或靜電場或電磁輻射束(如紅外線),并等待返回信號或場中的變化,被感測的物體稱為接近傳感器的目標。
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+ s1 P; R$ D# Q* \+ l- @ 感應式接近傳感器-它們有一個振蕩器作為輸入,通過接近導電介質來改變損耗電阻。這些傳感器是首選的金屬目標。
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" J" z, h# u, p2 | S. r 電容式接近傳感器-它們轉換檢測電極和接地電極兩側的靜電電容變化。這是通過以振蕩頻率的變化接近附近的物體而發生的。為了檢測附近的目標,將振蕩頻率轉換為直流電壓,并與預定閾值進行比較。這些傳感器是塑料目標的首選。
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應用
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. c* q' W/ S( _0 T4 F·在自動化工程中用于定義過程工程設備、生產系統和自動化設備的運行狀態
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& ^4 \5 E U6 t5 P·在窗口中使用,當窗口打開時會激活警報/ V2 Q7 l3 p6 U' I1 M
2 v* D' w/ D7 i( g/ B·用于機械振動監測計算軸與支承軸承的距離差
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