國家(jia)標(biao)準GB7665-87對(dui)傳感(gan)器(qi)下的(de)定(ding)義是:“能感(gan)受規(gui)定(ding)的(de)被測量并按(an)照一定(ding)的(de)規(gui)律(lv)(數學(xue)函數法則)轉(zhuan)換成可用信號(hao)的(de)器(qi)件或裝置(zhi),通常由敏感(gan)元件和轉(zhuan)換元件組成”。
中國(guo)物聯網校企聯盟認為,傳感器的存在和(he)發展,讓物體有了(le)觸覺、味覺和(he)嗅覺等感官,讓物體慢慢變(bian)得活了(le)起來。”
“傳感器(qi)”在(zai)新韋式(shi)(shi)大詞典中定義為:“從一個系(xi)統接受功率,通常以另一種(zhong)形(xing)式(shi)(shi)將功率送到第二個系(xi)統中的器(qi)件”。
人們為了從外界獲取信息,必須借助于感覺器官。而單靠人們自身的感(gan)(gan)覺器官,在(zai)研究自然現象和規律以(yi)(yi)及生(sheng)產活動(dong)中它們的功能就遠遠不(bu)夠了。為(wei)適(shi)應這種(zhong)情況(kuang),就需(xu)要傳感(gan)(gan)器。因此可以(yi)(yi)說(shuo),傳感(gan)(gan)器是(shi)人類五官的延(yan)長,又稱之為(wei)電五官。
新技(ji)術(shu)革(ge)命的(de)(de)到(dao)來,世(shi)界(jie)開(kai)始進(jin)入信(xin)息(xi)(xi)時代(dai)。在(zai)利用信(xin)息(xi)(xi)的(de)(de)過程中,首先要(yao)解決的(de)(de)就(jiu)是(shi)要(yao)獲取準確可靠的(de)(de)信(xin)息(xi)(xi),而傳感(gan)器是(shi)獲取自然和生產領(ling)域(yu)中信(xin)息(xi)(xi)的(de)(de)主(zhu)要(yao)途(tu)徑與(yu)手段。
在現(xian)代工業生產尤其(qi)是自(zi)動化(hua)生產過程中,要用各種(zhong)傳感器來監視(shi)和控制生產過程中的(de)(de)各個參數(shu),使設(she)備工作在正常狀態或(huo)最佳狀態,并使產品(pin)達(da)到最好的(de)(de)質量。因(yin)此可以說,沒有眾多(duo)的(de)(de)優良的(de)(de)傳感器,現(xian)代化(hua)生產也就失(shi)去(qu)了基礎。
在(zai)基(ji)礎學(xue)科研(yan)究(jiu)中,傳感(gan)器(qi)更具有(you)(you)(you)突出的(de)(de)(de)(de)地(di)位(wei)。現代(dai)科學(xue)技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)(de)發(fa)展,進入了許多新(xin)(xin)領域(yu):例如在(zai)宏觀(guan)上要(yao)觀(guan)察上千光年的(de)(de)(de)(de)茫(mang)茫(mang)宇宙,微觀(guan)上要(yao)觀(guan)察小到fm的(de)(de)(de)(de)粒子世界,縱(zong)向上要(yao)觀(guan)察長達(da)數十萬年的(de)(de)(de)(de)天體(ti)演(yan)化,短到s的(de)(de)(de)(de)瞬間反應(ying)。此(ci)外,還出現了對(dui)深(shen)化物質認識、開拓新(xin)(xin)能源、新(xin)(xin)材料等具有(you)(you)(you)重要(yao)作用的(de)(de)(de)(de)各種極端技(ji)術(shu)研(yan)究(jiu),如超(chao)高溫(wen)、超(chao)低(di)溫(wen)、超(chao)高壓、超(chao)高真(zhen)空(kong)、超(chao)強磁場、超(chao)弱磁場等等。顯然,要(yao)獲取大量人類(lei)感(gan)官無法直接獲取的(de)(de)(de)(de)信息(xi),沒(mei)有(you)(you)(you)相適應(ying)的(de)(de)(de)(de)傳感(gan)器(qi)是(shi)不可(ke)能的(de)(de)(de)(de)。許多基(ji)礎科學(xue)研(yan)究(jiu)的(de)(de)(de)(de)障礙,首先(xian)就在(zai)于對(dui)象(xiang)信息(xi)的(de)(de)(de)(de)獲取存在(zai)困難,而一些新(xin)(xin)機理和高靈敏度的(de)(de)(de)(de)檢測傳感(gan)器(qi)的(de)(de)(de)(de)出現,往往會導致該領域(yu)內的(de)(de)(de)(de)突破。一些傳感(gan)器(qi)的(de)(de)(de)(de)發(fa)展,往往是(shi)一些邊(bian)緣學(xue)科開發(fa)的(de)(de)(de)(de)先(xian)驅。
傳感器早已滲透到諸如工(gong)業生產(chan)、宇宙(zhou)開發、海洋(yang)探(tan)測、環境保(bao)(bao)護、資源調(diao)查、醫(yi)學診斷、生物工(gong)程、甚至文(wen)物保(bao)(bao)護等等極其之泛的領域。可(ke)以毫(hao)不(bu)夸張地說,從茫茫的太(tai)空,到浩瀚的海洋(yang),以至各種復雜的工(gong)程系統,幾乎每(mei)一個現代化項目,都離不(bu)開各種各樣的傳感器。
由此可見,傳感器(qi)技(ji)術(shu)在發展經濟、推(tui)動社會進步方面的(de)重(zhong)(zhong)要(yao)(yao)作用,是(shi)十(shi)分明(ming)顯的(de)。世界(jie)各國都十(shi)分重(zhong)(zhong)視這一領域的(de)發展。相(xiang)信不久的(de)將(jiang)來(lai),傳感器(qi)技(ji)術(shu)將(jiang)會出現一個飛躍,達到(dao)與(yu)其重(zhong)(zhong)要(yao)(yao)地位相(xiang)稱(cheng)的(de)新水平。
傳感(gan)器的(de)特(te)點包括:微(wei)(wei)型(xing)化(hua)、數字(zi)化(hua)、智能化(hua)、多(duo)功能化(hua)、系(xi)統(tong)化(hua)、網絡(luo)化(hua),它不僅促進(jin)了傳統(tong)產業的(de)改造(zao)和更新換(huan)代,而(er)且(qie)還可能建立新型(xing)工業,從而(er)成(cheng)為21世紀(ji)新的(de)經濟(ji)增長點。微(wei)(wei)型(xing)化(hua)是建立在(zai)微(wei)(wei)電子(zi)機械系(xi)統(tong)(MEMS)技術基(ji)礎(chu)上的(de),已成(cheng)功應(ying)用在(zai)硅器件上做成(cheng)硅壓力傳感(gan)器。
傳感(gan)器(qi)一般由敏感(gan)元件(jian)(jian)、轉(zhuan)換元件(jian)(jian)、變換電(dian)路和輔助(zhu)電(dian)源(yuan)四(si)部分組成,如圖1所示。
敏感(gan)(gan)元件直接(jie)感(gan)(gan)受被測量(liang),并輸出(chu)與被測量(liang)有確定關系的物(wu)(wu)理(li)量(liang)信(xin)(xin)號(hao);轉換元件將敏感(gan)(gan)元件輸出(chu)的物(wu)(wu)理(li)量(liang)信(xin)(xin)號(hao)轉換為電(dian)(dian)信(xin)(xin)號(hao);變換電(dian)(dian)路負責(ze)對轉換元件輸出(chu)的電(dian)(dian)信(xin)(xin)號(hao)進行放大調(diao)制;轉換元件和變換電(dian)(dian)路一(yi)般還(huan)需要(yao)輔助電(dian)(dian)源(yuan)供電(dian)(dian)。
常(chang)將傳感器的功(gong)能與(yu)人類5大感覺器官相比擬:
光敏傳感(gan)器——視覺
聲敏傳感器——聽覺
氣敏傳(chuan)感(gan)器(qi)——嗅(xiu)覺(jue)
化學(xue)傳感器——味覺
壓敏、溫敏、流體傳感器——觸覺
敏感元件的分類:
物理(li)類,基(ji)于力、熱(re)、光、電(dian)、磁和聲等物理(li)效應(ying)。
化學(xue)類,基于化學(xue)反應的原理。
生物類,基于酶(mei)、抗體、和(he)激素(su)等分子識(shi)別(bie)功能(neng)。
通常據(ju)其基本感(gan)知(zhi)功能(neng)可(ke)分為熱(re)敏(min)(min)(min)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)(jian)、光敏(min)(min)(min)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)(jian)、氣敏(min)(min)(min)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)(jian)、力敏(min)(min)(min)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)(jian)、磁敏(min)(min)(min)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)(jian)、濕(shi)敏(min)(min)(min)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)(jian)、聲敏(min)(min)(min)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)(jian)、放射線(xian)敏(min)(min)(min)感(gan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)(jian)、色敏(min)(min)(min)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)(jian)和味敏(min)(min)(min)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)(jian)等十大類(還有人(ren)曾將(jiang)敏(min)(min)(min)感(gan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)(jian)分46類)。
電阻(zu)(zu)式傳(chuan)感器是將(jiang)被測量,如位移、形變、力、加(jia)速度、濕度、溫度等(deng)這些(xie)物理量轉換式成電阻(zu)(zu)值這樣的一(yi)種器件。主要(yao)有電阻(zu)(zu)應變式、壓(ya)阻(zu)(zu)式、熱電阻(zu)(zu)、熱敏(min)、氣敏(min)、濕敏(min)等(deng)電阻(zu)(zu)式傳(chuan)感器件。
變頻功率傳感器通過對輸入的電壓、電流信號進行交流采樣,再將采樣值(zhi)(zhi)通過電(dian)纜、光纖(xian)等(deng)傳輸系統與數字量輸入(ru)二次儀表相連,數字量輸入(ru)二次儀表對電(dian)壓(ya)、電(dian)流的采樣(yang)值(zhi)(zhi)進行(xing)運算,可以(yi)獲取電(dian)壓(ya)有效值(zhi)(zhi)、電(dian)流有效值(zhi)(zhi)、基波電(dian)壓(ya)、基波電(dian)流、諧(xie)波電(dian)壓(ya)、諧(xie)波電(dian)流、有功(gong)功(gong)率、基波功(gong)率、諧(xie)波功(gong)率等(deng)參數。
稱重傳感(gan)器(qi)是一(yi)(yi)種能夠將重力轉(zhuan)變為(wei)電信(xin)號的力→電轉(zhuan)換(huan)裝(zhuang)置,是電子衡器(qi)的一(yi)(yi)個關鍵部件。
能夠實現(xian)力(li)(li)→電(dian)轉換(huan)的傳(chuan)感器(qi)有多(duo)(duo)種(zhong),常(chang)見的有電(dian)阻應變(bian)式(shi)、電(dian)磁(ci)力(li)(li)式(shi)和(he)電(dian)容式(shi)等。電(dian)磁(ci)力(li)(li)式(shi)主(zhu)要用(yong)于(yu)電(dian)子(zi)天(tian)平,電(dian)容式(shi)用(yong)于(yu)部分電(dian)子(zi)吊秤,而絕大多(duo)(duo)數衡器(qi)產品所用(yong)的還是(shi)電(dian)阻應變(bian)式(shi)稱重(zhong)傳(chuan)感器(qi)。電(dian)阻應變(bian)式(shi)稱重(zhong)傳(chuan)感器(qi)結構較(jiao)簡單,準確(que)度高,適用(yong)面廣(guang),且能夠在相(xiang)對比較(jiao)差(cha)的環境(jing)下使用(yong)。因此電(dian)阻應變(bian)式(shi)稱重(zhong)傳(chuan)感器(qi)在衡器(qi)中(zhong)得到了廣(guang)泛地運用(yong)。
傳感器中的(de)電阻(zu)(zu)(zu)應(ying)變(bian)片具有金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)的(de)應(ying)變(bian)效應(ying),即在(zai)外力作用下產(chan)生機械(xie)形變(bian),從而使電阻(zu)(zu)(zu)值隨之發生相應(ying)的(de)變(bian)化(hua)。電阻(zu)(zu)(zu)應(ying)變(bian)片主要有金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)和半導(dao)體兩類,金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)應(ying)變(bian)片有金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)絲式、箔(bo)式、薄膜(mo)式之分。半導(dao)體應(ying)變(bian)片具有靈敏度高(通常是(shi)絲式、箔(bo)式的(de)幾十倍(bei))、橫向效應(ying)小等優點(dian)。
壓阻(zu)式(shi)傳感(gan)器(qi)是根據半導(dao)體材料的(de)壓阻(zu)效應(ying)在半導(dao)體材料的(de)基片上經擴散電(dian)阻(zu)而制成(cheng)的(de)器(qi)件(jian)。其基片可直接作為測量(liang)傳感(gan)元件(jian),擴散電(dian)阻(zu)在基片內(nei)接成(cheng)電(dian)橋形式(shi)。當基片受到外(wai)力作用而產生形變(bian)時,各電(dian)阻(zu)值將發生變(bian)化,電(dian)橋就會產生相(xiang)應(ying)的(de)不平衡輸出。
用(yong)作壓阻式(shi)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)的基(ji)片(或稱膜(mo)片)材料主要(yao)為硅片和鍺片,硅片為敏感(gan)(gan)材料而制成的硅壓阻傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)越來越受到人(ren)們的重視,尤其是以測量壓力和速度的固態壓阻式(shi)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)應用(yong)最為普(pu)遍。
熱電(dian)阻測溫是基(ji)于金屬導體的(de)電(dian)阻值隨溫度的(de)增加(jia)而增加(jia)這一特性來進行溫度測量的(de)。
熱(re)(re)電阻(zu)(zu)大(da)都由純金屬材料制(zhi)成,應用最多的是鉑(bo)和銅,此外,已開始采(cai)用鎳、錳(meng)和銠等材料制(zhi)造(zao)熱(re)(re)電阻(zu)(zu)。
熱(re)電(dian)阻傳感器(qi)主(zhu)要是利用電(dian)阻值隨溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)變化(hua)(hua)而變化(hua)(hua)這(zhe)一特(te)性(xing)來測量溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)及與(yu)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)有關的(de)(de)(de)參數。在溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)檢(jian)測精度(du)(du)要求比(bi)較(jiao)高的(de)(de)(de)場合,這(zhe)種傳感器(qi)比(bi)較(jiao)適(shi)用。較(jiao)為(wei)廣(guang)泛的(de)(de)(de)熱(re)電(dian)阻材(cai)料為(wei)鉑(bo)、銅、鎳等,它們具有電(dian)阻溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)系數大、線(xian)性(xing)好、性(xing)能穩定、使用溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)范圍寬、加工容易等特(te)點(dian)。用于測量-200℃~+500℃范圍內的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)。
熱電阻傳感器分類:
1、NTC熱電阻傳感(gan)器(qi):
該類傳感器(qi)為負溫度(du)系(xi)數傳感器(qi),即傳感器(qi)阻(zu)值隨溫度(du)的升(sheng)高(gao)而減小。
2、PTC熱電阻傳感器:
該類傳感器為正溫度系(xi)數傳感器,即傳感器阻值隨溫度的升高而增(zeng)大。
利用激光技術進行測量的傳感器。它由激光(guang)器、激光(guang)檢測(ce)(ce)(ce)器和(he)測(ce)(ce)(ce)量(liang)電(dian)(dian)路組成。激光(guang)傳感器是新型測(ce)(ce)(ce)量(liang)儀表(biao),它的(de)優點是能實現無(wu)接觸遠距離測(ce)(ce)(ce)量(liang),速度(du)快(kuai),精(jing)度(du)高,量(liang)程(cheng)大,抗光(guang)、電(dian)(dian)干擾能力強等(deng)。
激(ji)光(guang)(guang)傳感器(qi)(qi)工(gong)作時(shi),先(xian)由(you)激(ji)光(guang)(guang)發(fa)射(she)(she)二極管對(dui)準目(mu)標發(fa)射(she)(she)激(ji)光(guang)(guang)脈沖。經目(mu)標反射(she)(she)后(hou)(hou)激(ji)光(guang)(guang)向各方向散射(she)(she)。部分散射(she)(she)光(guang)(guang)返回到傳感器(qi)(qi)接收器(qi)(qi),被光(guang)(guang)學系統接收后(hou)(hou)成像到雪(xue)崩(beng)光(guang)(guang)電二極管上(shang)。雪(xue)崩(beng)光(guang)(guang)電二極管是一種內(nei)部具有放大功能(neng)的光(guang)(guang)學傳感器(qi)(qi),因此它能(neng)檢測極其(qi)(qi)微弱的光(guang)(guang)信號,并(bing)將其(qi)(qi)轉化為相應的電信號。
利(li)用(yong)激光(guang)的(de)(de)高(gao)(gao)方向性(xing)、高(gao)(gao)單色性(xing)和高(gao)(gao)亮度等(deng)特(te)點可(ke)實現無接觸遠距(ju)(ju)離測量(liang)。激光(guang)傳感器常用(yong)于長度(ZLS-Px)、距(ju)(ju)離(LDM4x)、振動(ZLDS10X)、速度(LDM30x)、方位等(deng)物(wu)理(li)量(liang)的(de)(de)測量(liang),還可(ke)用(yong)于探傷和大氣污(wu)染物(wu)的(de)(de)監測等(deng)。
霍爾傳感器是根據霍爾效應制作的一種磁場傳感器,廣泛地應用于工業自動化技術、檢測技術及(ji)信息處(chu)理等(deng)方面。霍(huo)爾(er)(er)效應是研(yan)究半導體(ti)材(cai)料性能的(de)基本方法。通過霍(huo)爾(er)(er)效應實驗測定的(de)霍(huo)爾(er)(er)系(xi)數,能夠判斷半導體(ti)材(cai)料的(de)導電類(lei)型、載(zai)流(liu)子(zi)濃度及(ji)載(zai)流(liu)子(zi)遷移率等(deng)重要參數。
霍爾(er)傳(chuan)(chuan)感(gan)器分為線性(xing)型霍爾(er)傳(chuan)(chuan)感(gan)器和開關型霍爾(er)傳(chuan)(chuan)感(gan)器兩種。
1、線性(xing)型霍(huo)爾(er)傳感器(qi)(qi)(qi)由(you)霍(huo)爾(er)元(yuan)件、線性(xing)放大器(qi)(qi)(qi)和射極跟(gen)隨器(qi)(qi)(qi)組成,它輸出(chu)模擬量(liang)。
2、開關型(xing)霍爾傳(chuan)感器(qi)(qi)由穩(wen)壓器(qi)(qi)、霍爾元件、差分(fen)放大器(qi)(qi),斯密特觸發器(qi)(qi)和輸出級(ji)組(zu)成,它輸出數字(zi)量。
霍(huo)爾(er)電(dian)壓隨磁(ci)場(chang)強度的變(bian)化而變(bian)化,磁(ci)場(chang)越(yue)(yue)(yue)強,電(dian)壓越(yue)(yue)(yue)高,磁(ci)場(chang)越(yue)(yue)(yue)弱(ruo),電(dian)壓越(yue)(yue)(yue)低。霍(huo)爾(er)電(dian)壓值很(hen)小,通(tong)常只有(you)幾個(ge)毫伏,但(dan)經集(ji)(ji)成(cheng)(cheng)電(dian)路(lu)中的放大(da)(da)器(qi)放大(da)(da),就(jiu)能(neng)使該電(dian)壓放大(da)(da)到足(zu)以(yi)輸出(chu)較(jiao)強的信號。若使霍(huo)爾(er)集(ji)(ji)成(cheng)(cheng)電(dian)路(lu)起傳(chuan)感(gan)作用(yong),需要用(yong)機械的方(fang)法(fa)來改變(bian)磁(ci)場(chang)強度。下圖(tu)所示的方(fang)法(fa)是用(yong)一(yi)(yi)個(ge)轉動的葉輪(lun)作為控制磁(ci)通(tong)量(liang)的開關,當葉輪(lun)葉片(pian)(pian)處于磁(ci)鐵和(he)霍(huo)爾(er)集(ji)(ji)成(cheng)(cheng)電(dian)路(lu)之間的氣(qi)隙中時(shi),磁(ci)場(chang)偏(pian)離集(ji)(ji)成(cheng)(cheng)片(pian)(pian),霍(huo)爾(er)電(dian)壓消失。這樣,霍(huo)爾(er)集(ji)(ji)成(cheng)(cheng)電(dian)路(lu)的輸出(chu)電(dian)壓的變(bian)化,就(jiu)能(neng)表示出(chu)葉輪(lun)驅(qu)動軸的某一(yi)(yi)位置(zhi),利用(yong)這一(yi)(yi)工作原(yuan)理,可將霍(huo)爾(er)集(ji)(ji)成(cheng)(cheng)電(dian)路(lu)片(pian)(pian)用(yong)作用(yong)點火正時(shi)傳(chuan)感(gan)器(qi)。霍(huo)爾(er)效應傳(chuan)感(gan)器(qi)屬于被動型傳(chuan)感(gan)器(qi),它要有(you)外(wai)加(jia)電(dian)源才(cai)能(neng)工作,這一(yi)(yi)特點使它能(neng)檢(jian)測轉速低的運轉情(qing)況。
1、室溫管溫傳感器:室溫傳感器用于測量室內和室外的環境溫度,管溫(wen)(wen)(wen)(wen)傳(chuan)感(gan)器用(yong)于測量(liang)蒸發(fa)器和冷凝器的(de)(de)管壁溫(wen)(wen)(wen)(wen)度。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)傳(chuan)感(gan)器和管溫(wen)(wen)(wen)(wen)傳(chuan)感(gan)器的(de)(de)形狀不(bu)同(tong),但溫(wen)(wen)(wen)(wen)度特(te)性基本一(yi)(yi)致。按溫(wen)(wen)(wen)(wen)度特(te)性劃分,美的(de)(de)使用(yong)的(de)(de)室溫(wen)(wen)(wen)(wen)管溫(wen)(wen)(wen)(wen)傳(chuan)感(gan)器有二種類型(xing):1.常數(shu)B值為4100K±3%,基準電(dian)阻(zu)(zu)(zu)為25℃對應電(dian)阻(zu)(zu)(zu)10KΩ±3%。在(zai)0℃和55℃對應電(dian)阻(zu)(zu)(zu)公(gong)(gong)差(cha)(cha)約(yue)為±7%;而(er)0℃以下及55℃以上,對于不(bu)同(tong)的(de)(de)供應商,電(dian)阻(zu)(zu)(zu)公(gong)(gong)差(cha)(cha)會有一(yi)(yi)定的(de)(de)差(cha)(cha)別。溫(wen)(wen)(wen)(wen)度越高,阻(zu)(zu)(zu)值越小;溫(wen)(wen)(wen)(wen)度越低,阻(zu)(zu)(zu)值越大。離25℃越遠,對應電(dian)阻(zu)(zu)(zu)公(gong)(gong)差(cha)(cha)范圍(wei)越大。
2、排氣溫度傳(chuan)感器:排氣溫度傳(chuan)感器用于測量(liang)壓縮(suo)機(ji)頂(ding)部(bu)的排氣溫度,常數B值為3950K±3%,基準電阻為90℃對應電阻5KΩ±3%。
3、模(mo)塊(kuai)溫度傳(chuan)感(gan)器:模(mo)塊(kuai)溫度傳(chuan)感(gan)器用(yong)于(yu)測量變(bian)頻模(mo)塊(kuai)(IGBT或IPM)的(de)(de)溫度,用(yong)的(de)(de)感(gan)溫頭的(de)(de)型號是602F-3500F,基(ji)準電阻(zu)為25℃對應電阻(zu)6KΩ±1%。幾個典型溫度的(de)(de)對應阻(zu)值分(fen)別是:-10℃→(25.897~28.623)KΩ;0℃→(16.3248~17.7164)KΩ;50℃→(2.3262~2.5153)KΩ;90℃→(0.6671~0.7565)KΩ。
溫度傳感(gan)器(qi)的(de)種類很多,經常使用的(de)有熱(re)電(dian)阻(zu):PT100、PT1000、Cu50、Cu100;熱(re)電(dian)偶:B、E、J、K、S等。溫度傳感(gan)器(qi)不(bu)但種類繁多,而且組合(he)(he)形式(shi)多樣,應根據(ju)不(bu)同的(de)場所選用合(he)(he)適的(de)產品。
測溫原(yuan)理(li):根(gen)據(ju)電(dian)阻(zu)阻(zu)值、熱電(dian)偶的(de)電(dian)勢隨溫度(du)不同發生有規律的(de)變化的(de)原(yuan)理(li),我們可以得到(dao)所(suo)需要(yao)測量的(de)溫度(du)值。
無(wu)線(xian)溫(wen)度(du)傳感(gan)器將控(kong)制(zhi)(zhi)對象(xiang)的(de)溫(wen)度(du)參數變成(cheng)電(dian)(dian)信號,并對接收(shou)終端發送無(wu)線(xian)信號,對系(xi)統實行檢測、調節(jie)和控(kong)制(zhi)(zhi)。可直接安裝在一般工業熱電(dian)(dian)阻、熱電(dian)(dian)偶的(de)接線(xian)盒內,與(yu)現場傳感(gan)元件構(gou)成(cheng)一體化結構(gou)。通(tong)(tong)常和無(wu)線(xian)中繼(ji)、接收(shou)終端、通(tong)(tong)信串(chuan)口、電(dian)(dian)子計算機等配套使用,這樣不僅(jin)節(jie)省了補償導線(xian)和電(dian)(dian)纜,而且減(jian)少了信號傳遞失真(zhen)和干擾,從(cong)而獲的(de)了高精度(du)的(de)測量結果。
無線溫度(du)傳感器(qi)廣泛應(ying)用于化工、冶金、石油、電力、水處理、制藥、食(shi)品等(deng)自動化行業(ye)。例如(ru):高壓電纜上(shang)的(de)溫度(du)采集(ji);水下(xia)等(deng)惡(e)劣環(huan)境的(de)溫度(du)采集(ji);運(yun)動物體上(shang)的(de)溫度(du)采集(ji);不易連線通過的(de)空間傳輸(shu)傳感器(qi)數(shu)據(ju);單純為降低布線成本選用的(de)數(shu)據(ju)采集(ji)方案;沒有交流電源的(de)工作場(chang)合(he)的(de)數(shu)據(ju)測(ce)量;便攜式非(fei)固定(ding)場(chang)所數(shu)據(ju)測(ce)量。
智能傳感器的功能是通過模擬人的感官和大腦的協調動作,結合(he)長期以(yi)來(lai)測試技術的研究和實際經驗而(er)提(ti)出來(lai)的。是(shi)一個相(xiang)對獨(du)立的智能(neng)單元(yuan),它(ta)的出現對原來(lai)硬件性能(neng)苛刻要求有所(suo)減(jian)輕,而(er)靠軟件幫助可(ke)以(yi)使傳(chuan)感(gan)器的性能(neng)大(da)幅度提(ti)高。
1、信息存儲和傳輸——隨著全智能(neng)(neng)集散控(kong)制(zhi)系統(SmartDistributedSystem)的飛速(su)發展,對(dui)智能(neng)(neng)單元(yuan)要求具(ju)備(bei)通(tong)信功(gong)能(neng)(neng),用通(tong)信網絡以數(shu)(shu)字形式進行雙向(xiang)通(tong)信,這也(ye)是智能(neng)(neng)傳感器(qi)關鍵標志之一。智能(neng)(neng)傳感器(qi)通(tong)過測試(shi)數(shu)(shu)據傳輸或接收指(zhi)令來實現各項(xiang)功(gong)能(neng)(neng)。如(ru)增益的設(she)(she)置、補償參(can)數(shu)(shu)的設(she)(she)置、內檢參(can)數(shu)(shu)設(she)(she)置、測試(shi)數(shu)(shu)據輸出等。
2、自補償(chang)(chang)和(he)(he)(he)計(ji)算功能(neng)——多(duo)(duo)年來從(cong)事傳感(gan)(gan)(gan)器(qi)研制的(de)(de)(de)工程技術(shu)人員(yuan)一直為(wei)傳感(gan)(gan)(gan)器(qi)的(de)(de)(de)溫度漂移(yi)和(he)(he)(he)輸出非(fei)線(xian)(xian)性(xing)(xing)作(zuo)大量的(de)(de)(de)補償(chang)(chang)工作(zuo),但都沒(mei)有從(cong)根本(ben)上解決(jue)問題(ti)。而(er)(er)智能(neng)傳感(gan)(gan)(gan)器(qi)的(de)(de)(de)自補償(chang)(chang)和(he)(he)(he)計(ji)算功能(neng)為(wei)傳感(gan)(gan)(gan)器(qi)的(de)(de)(de)溫度漂移(yi)和(he)(he)(he)非(fei)線(xian)(xian)性(xing)(xing)補償(chang)(chang)開辟了新的(de)(de)(de)道路。這樣(yang),放寬傳感(gan)(gan)(gan)器(qi)加工精密度要求,只要能(neng)保證傳感(gan)(gan)(gan)器(qi)的(de)(de)(de)重(zhong)復性(xing)(xing)好,利(li)用(yong)微處理器(qi)對測試的(de)(de)(de)信號通過(guo)軟件計(ji)算,采(cai)用(yong)多(duo)(duo)次擬合(he)和(he)(he)(he)差值計(ji)算方法對漂移(yi)和(he)(he)(he)非(fei)線(xian)(xian)性(xing)(xing)進行(xing)補償(chang)(chang),從(cong)而(er)(er)能(neng)獲得較精確的(de)(de)(de)測量結果壓力傳感(gan)(gan)(gan)器(qi)。
3、自(zi)檢(jian)(jian)、自(zi)校(xiao)(xiao)、自(zi)診(zhen)斷(duan)功能(neng)——普通傳感器(qi)需要定期檢(jian)(jian)驗和標(biao)定,以保證它在正常(chang)使(shi)用時(shi)足夠(gou)的(de)準確度,這些(xie)工(gong)作一般要求將傳感器(qi)從使(shi)用現場拆(chai)卸(xie)送到實驗室或檢(jian)(jian)驗部門進行(xing)(xing)。對(dui)于在線(xian)測量(liang)傳感器(qi)出現異常(chang)則不能(neng)及(ji)時(shi)診(zhen)斷(duan)。采用智(zhi)能(neng)傳感器(qi)情(qing)況則大有改觀,首先自(zi)診(zhen)斷(duan)功能(neng)在電源(yuan)接通時(shi)進行(xing)(xing)自(zi)檢(jian)(jian),診(zhen)斷(duan)測試(shi)以確定組件有無故(gu)障。其次根據使(shi)用時(shi)間可(ke)以在線(xian)進行(xing)(xing)校(xiao)(xiao)正,微(wei)處理器(qi)利(li)用存在EPROM內的(de)計量(liang)特性數據進行(xing)(xing)對(dui)比校(xiao)(xiao)對(dui)。
4、復合敏感(gan)功(gong)能(neng)(neng)——觀(guan)察周圍的(de)自然現(xian)象,常見的(de)信號有(you)聲(sheng)、光、電、熱、力、化學(xue)等。敏感(gan)元件測(ce)量(liang)一(yi)般通(tong)過兩種方(fang)式(shi):直(zhi)接(jie)和間接(jie)的(de)測(ce)量(liang)。而智能(neng)(neng)傳感(gan)器(qi)具(ju)有(you)復合功(gong)能(neng)(neng),能(neng)(neng)夠同(tong)時(shi)測(ce)量(liang)多種物理量(liang)和化學(xue)量(liang),給(gei)出能(neng)(neng)夠較全(quan)面反映(ying)物質運(yun)動規律的(de)信息。
光(guang)(guang)(guang)敏(min)(min)傳(chuan)感(gan)器(qi)是最(zui)(zui)常(chang)(chang)見的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)之(zhi)一,它(ta)(ta)的(de)種類繁多(duo),主要有:光(guang)(guang)(guang)電管(guan)、光(guang)(guang)(guang)電倍增管(guan)、光(guang)(guang)(guang)敏(min)(min)電阻、光(guang)(guang)(guang)敏(min)(min)三極管(guan)、太陽能(neng)電池、紅外線傳(chuan)感(gan)器(qi)、紫(zi)外線傳(chuan)感(gan)器(qi)、光(guang)(guang)(guang)纖式(shi)光(guang)(guang)(guang)電傳(chuan)感(gan)器(qi)、色彩傳(chuan)感(gan)器(qi)、CCD和CMOS圖像傳(chuan)感(gan)器(qi)等。它(ta)(ta)的(de)敏(min)(min)感(gan)波(bo)長(chang)在可見光(guang)(guang)(guang)波(bo)長(chang)附近,包(bao)括紅外線波(bo)長(chang)和紫(zi)外線波(bo)長(chang)。光(guang)(guang)(guang)傳(chuan)感(gan)器(qi)不(bu)只(zhi)局限于對光(guang)(guang)(guang)的(de)探測,它(ta)(ta)還可以作(zuo)為探測元件組成其他傳(chuan)感(gan)器(qi),對許多(duo)非(fei)電量進(jin)行檢測,只(zhi)要將這些(xie)非(fei)電量轉換為光(guang)(guang)(guang)信號的(de)變(bian)化即可。光(guang)(guang)(guang)傳(chuan)感(gan)器(qi)是產(chan)量最(zui)(zui)多(duo)、應用最(zui)(zui)廣的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)之(zhi)一,它(ta)(ta)在自(zi)動(dong)控(kong)制(zhi)和非(fei)電量電測技(ji)術引(yin)中占有非(fei)常(chang)(chang)重要的(de)地位。最(zui)(zui)簡單的(de)光(guang)(guang)(guang)敏(min)(min)傳(chuan)感(gan)器(qi)是光(guang)(guang)(guang)敏(min)(min)電阻,當光(guang)(guang)(guang)子沖擊(ji)接合(he)處就(jiu)會產(chan)生(sheng)電流(liu)。
生物傳感器的概念
生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)是用生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)活(huo)(huo)性(xing)材(cai)料(liao)(酶、蛋白(bai)質(zhi)、DNA、抗(kang)體、抗(kang)原、生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)膜等)與(yu)物(wu)(wu)理化(hua)學(xue)換(huan)能器(qi)有機結合(he)的(de)(de)一(yi)門交叉學(xue)科,是發(fa)展生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)技(ji)術必不可少的(de)(de)一(yi)種(zhong)先進(jin)的(de)(de)檢測方法與(yu)監控方法,也是物(wu)(wu)質(zhi)分(fen)子水平(ping)的(de)(de)快速、微(wei)量分(fen)析方法。各種(zhong)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)有以下(xia)共同的(de)(de)結構:包括一(yi)種(zhong)或(huo)數種(zhong)相關(guan)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)活(huo)(huo)性(xing)材(cai)料(liao)(生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)膜)及能把生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)活(huo)(huo)性(xing)表(biao)達的(de)(de)信號(hao)轉換(huan)為電信號(hao)的(de)(de)物(wu)(wu)理或(huo)化(hua)學(xue)換(huan)能器(qi)(傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)),二(er)者組合(he)在一(yi)起(qi),用現代(dai)微(wei)電子和(he)自動(dong)化(hua)儀(yi)表(biao)技(ji)術進(jin)行生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)信號(hao)的(de)(de)再(zai)加工,構成各種(zhong)可以使用的(de)(de)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)分(fen)析裝置、儀(yi)器(qi)和(he)系(xi)統(tong)。
生物傳感器的原理
待測(ce)物質經擴散(san)作用進入生物活性材料,經分子(zi)識別,發(fa)生生物學反應,產生的(de)信息繼而被相應的(de)物理(li)或化學換能器轉變成可定量(liang)和可處(chu)理(li)的(de)電信號(hao),再(zai)經二(er)次儀表(biao)放大(da)并輸(shu)出,便可知道(dao)待測(ce)物濃度。
生物傳感器的分類
按照其感(gan)(gan)受器(qi)中(zhong)所(suo)采用的生命物(wu)質分類,可分為(wei):微(wei)生物(wu)傳感(gan)(gan)器(qi)、免疫傳感(gan)(gan)器(qi)、組織(zhi)傳感(gan)(gan)器(qi)、細(xi)胞傳感(gan)(gan)器(qi)、酶傳感(gan)(gan)器(qi)、DNA傳感(gan)(gan)器(qi)等等。
按照(zhao)傳感(gan)器(qi)(qi)(qi)器(qi)(qi)(qi)件檢測的(de)原(yuan)理分類,可分為:熱敏生(sheng)物(wu)傳感(gan)器(qi)(qi)(qi)、場(chang)效應管(guan)生(sheng)物(wu)傳感(gan)器(qi)(qi)(qi)、壓(ya)電(dian)生(sheng)物(wu)傳感(gan)器(qi)(qi)(qi)、光學生(sheng)物(wu)傳感(gan)器(qi)(qi)(qi)、聲波道生(sheng)物(wu)傳感(gan)器(qi)(qi)(qi)、酶電(dian)極生(sheng)物(wu)傳感(gan)器(qi)(qi)(qi)、介體生(sheng)物(wu)傳感(gan)器(qi)(qi)(qi)等。
按(an)照(zhao)生物敏感物質相互作用的(de)類型分類,可分為(wei)親和型和代謝型兩(liang)種。
工作原理:
視(shi)覺傳感器是指:具(ju)有從一整(zheng)幅(fu)圖(tu)像捕獲光線的數發千計像素(su)的能力,圖(tu)像的清晰和細膩程度常用分辨率(lv)來衡(heng)量(liang),以像素(su)數量(liang)表(biao)示。
視覺傳感器具有(you)從一(yi)整幅圖像捕獲光線的(de)數以千計的(de)像素。圖像的(de)清(qing)晰和細膩程(cheng)度通常用分(fen)辨率來衡量(liang),以像素數量(liang)表示。
在捕獲圖像(xiang)之(zhi)后,視(shi)覺傳(chuan)(chuan)感器將其與內存中存儲的(de)(de)基(ji)準(zhun)圖像(xiang)進行比較,以做(zuo)出(chu)分析(xi)。例如,若(ruo)視(shi)覺傳(chuan)(chuan)感器被設(she)定為(wei)辨(bian)別正確地插有八顆(ke)螺栓(shuan)的(de)(de)機器部件,則傳(chuan)(chuan)感器知道(dao)應該(gai)拒收(shou)只有七(qi)顆(ke)螺栓(shuan)的(de)(de)部件,或者螺栓(shuan)未對準(zhun)的(de)(de)部件。此(ci)外(wai),無論該(gai)機器部件位于視(shi)場中的(de)(de)哪(na)個(ge)位置(zhi),無論該(gai)部件是否在360度(du)范圍內旋(xuan)轉,視(shi)覺傳(chuan)(chuan)感器都(dou)能做(zuo)出(chu)判斷。
應用領域:
視覺傳(chuan)感(gan)器的(de)低成本(ben)和易用性(xing)已(yi)吸引機器設計師和工(gong)(gong)藝(yi)工(gong)(gong)程師將其集成入各類(lei)曾經依賴人工(gong)(gong)、多個光(guang)電(dian)傳(chuan)感(gan)器,或根(gen)本(ben)不檢(jian)驗(yan)(yan)的(de)應(ying)用。視覺傳(chuan)感(gan)器的(de)工(gong)(gong)業應(ying)用包括(kuo)檢(jian)驗(yan)(yan)、計量、測量、定向、瑕疵檢(jian)測和分撿。以(yi)下(xia)只是一些(xie)應(ying)用范例(li):
在汽車組裝廠,檢驗由機器人涂抹到車門邊(bian)框(kuang)的膠珠是(shi)否(fou)連續,是(shi)否(fou)有(you)正(zheng)確的寬度(du);
在(zai)瓶(ping)裝廠,校(xiao)驗瓶(ping)蓋(gai)是否正確(que)(que)密封、裝灌液位是否正確(que)(que),以(yi)及(ji)在(zai)封蓋(gai)之前沒有異物掉(diao)入瓶(ping)中;
在包裝生產線,確保在正確的位置粘(zhan)貼正確的包裝標簽;
在(zai)藥品(pin)包裝生產線,檢驗(yan)阿斯(si)匹林藥片的泡(pao)罩式包裝中是否有破損或缺失的藥片;
在金(jin)屬(shu)沖壓(ya)公司(si),以每分鐘逾150片的速(su)度檢驗(yan)沖壓(ya)部件,比(bi)人工檢驗(yan)快13倍以上。
位(wei)(wei)移傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)又稱為(wei)(wei)線性傳感(gan)(gan)器(qi)(qi),把位(wei)(wei)移轉換為(wei)(wei)電量的(de)(de)傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)。位(wei)(wei)移傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)是一種(zhong)屬于金屬感(gan)(gan)應的(de)(de)線性器(qi)(qi)件(jian),傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)的(de)(de)作用是把各(ge)種(zhong)被測物(wu)理量轉換為(wei)(wei)電量它分為(wei)(wei)電感(gan)(gan)式(shi)位(wei)(wei)移傳感(gan)(gan)器(qi)(qi),電容式(shi)位(wei)(wei)移傳感(gan)(gan)器(qi)(qi),光電式(shi)位(wei)(wei)移傳感(gan)(gan)器(qi)(qi),超聲波式(shi)位(wei)(wei)移傳感(gan)(gan)器(qi)(qi),霍爾式(shi)位(wei)(wei)移傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)。
在這種轉換過程(cheng)中有(you)許多(duo)物(wu)理量(例如壓力、流量、加(jia)速(su)度等(deng)(deng))常(chang)常(chang)需要先變(bian)換為位(wei)(wei)移(yi)(yi),然(ran)后(hou)再將位(wei)(wei)移(yi)(yi)變(bian)換成電(dian)(dian)量。因此位(wei)(wei)移(yi)(yi)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)是(shi)一(yi)類重要的基(ji)本(ben)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)。在生產過程(cheng)中,位(wei)(wei)移(yi)(yi)的測量一(yi)般分(fen)為測量實物(wu)尺(chi)寸和機(ji)(ji)械位(wei)(wei)移(yi)(yi)兩(liang)種。機(ji)(ji)械位(wei)(wei)移(yi)(yi)包括(kuo)線(xian)位(wei)(wei)移(yi)(yi)和角位(wei)(wei)移(yi)(yi)。按被測變(bian)量變(bian)換的形式不同,位(wei)(wei)移(yi)(yi)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)可(ke)分(fen)為模擬式和數字式兩(liang)種。模擬式又可(ke)分(fen)為物(wu)性型(如自(zi)發(fa)電(dian)(dian)式)和結(jie)構型兩(liang)種。常(chang)用位(wei)(wei)移(yi)(yi)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)以模擬式結(jie)構型居多(duo),包括(kuo)電(dian)(dian)位(wei)(wei)器(qi)式位(wei)(wei)移(yi)(yi)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)、電(dian)(dian)感(gan)式位(wei)(wei)移(yi)(yi)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)、自(zi)整(zheng)角機(ji)(ji)、電(dian)(dian)容式位(wei)(wei)移(yi)(yi)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)、電(dian)(dian)渦流式位(wei)(wei)移(yi)(yi)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)、霍爾式位(wei)(wei)移(yi)(yi)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)等(deng)(deng)。數字式位(wei)(wei)移(yi)(yi)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)的一(yi)個重要優點是(shi)便于將信號直接送(song)入計算機(ji)(ji)系統。這種傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)發(fa)展迅速(su),應用日益(yi)廣泛。
壓力(li)傳(chuan)感器(qi)(qi)引(yin)是工業(ye)實踐中最為常用的一種傳(chuan)感器(qi)(qi),其廣泛應用于(yu)各種工業(ye)自控環境,涉及(ji)水利水電(dian)、鐵(tie)路交(jiao)通、智能(neng)建(jian)筑(zhu)、生產自控、航空航天、軍工、石化、油井、電(dian)力(li)、船(chuan)舶(bo)、機床、管道等眾(zhong)多行業(ye)。
超聲波測(ce)距(ju)離(li)傳(chuan)感(gan)器采用(yong)超聲波回波測(ce)距(ju)原理,運用(yong)精(jing)確的時差測(ce)量技術,檢(jian)測(ce)傳(chuan)感(gan)器與目標物(wu)之間的距(ju)離(li),采用(yong)小角(jiao)度(du),小盲區超聲波傳(chuan)感(gan)器,具有(you)測(ce)量準確,無(wu)接觸,防(fang)水,防(fang)腐蝕,低成本等優點,可應于液位(wei),物(wu)位(wei)檢(jian)測(ce),特有(you)的液位(wei),料(liao)位(wei)檢(jian)測(ce)方式,可保證在液面有(you)泡沫或大的晃動,不易檢(jian)測(ce)到回波的情況下有(you)穩定的輸出,應用(yong)行(xing)業(ye):液位(wei),物(wu)位(wei),料(liao)位(wei)檢(jian)測(ce),工業(ye)過(guo)程(cheng)控制等。
24GHz雷達傳感器采用高頻微波來測量物體運動速度、距離、運動方向、方位角度信(xin)息,采用平面微帶(dai)天線設(she)(she)計,具有體積小、質量(liang)輕、靈敏度高、穩定強等特點(dian),廣泛運用于(yu)智能交通(tong)、工業控制、安防、體育運動、智能家(jia)居等行業。工業和信(xin)息化部2012年11月19日正式發布了(le)《工業和信(xin)息化部關于(yu)發布24GHz頻段(duan)短距離(li)(li)車(che)(che)載雷達(da)(da)設(she)(she)備使(shi)用頻率的通(tong)知》(工信(xin)部無〔2012〕548號(hao)),明確提出(chu)24GHz頻段(duan)短距離(li)(li)車(che)(che)載雷達(da)(da)設(she)(she)備作為車(che)(che)載雷達(da)(da)設(she)(she)備的規范。
一體(ti)化(hua)溫度(du)傳感(gan)器(qi)(qi)一般(ban)由測溫探頭(熱電偶或(huo)熱電阻(zu)傳感(gan)器(qi)(qi))和(he)兩線(xian)制固(gu)體(ti)電子單元組成(cheng)(cheng)。采用(yong)固(gu)體(ti)模(mo)塊形式將測溫探頭直接安(an)裝在接線(xian)盒內(nei),從而形成(cheng)(cheng)一體(ti)化(hua)的傳感(gan)器(qi)(qi)。一體(ti)化(hua)溫度(du)傳感(gan)器(qi)(qi)一般(ban)分為熱電阻(zu)和(he)熱電偶型(xing)兩種類型(xing)。
熱(re)電(dian)阻溫度(du)傳感器是(shi)由基準單(dan)元、R/V轉(zhuan)換(huan)(huan)單(dan)元、線(xian)性電(dian)路、反接保護、限(xian)流保護、V/I轉(zhuan)換(huan)(huan)單(dan)元等組成。測(ce)溫熱(re)電(dian)阻信(xin)號轉(zhuan)換(huan)(huan)放大后(hou),再由線(xian)性電(dian)路對(dui)溫度(du)與(yu)電(dian)阻的非線(xian)性關系進行補償,經(jing)V/I轉(zhuan)換(huan)(huan)電(dian)路后(hou)輸出一個與(yu)被測(ce)溫度(du)成線(xian)性關系的4~20mA的恒流信(xin)號。
熱電(dian)(dian)(dian)偶溫(wen)度傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)一般由(you)基準源(yuan)、冷端(duan)補償、放(fang)大單元(yuan)、線(xian)(xian)性(xing)(xing)(xing)化處理、V/I轉(zhuan)換、斷偶處理、反接保(bao)護(hu)、限流保(bao)護(hu)等(deng)(deng)電(dian)(dian)(dian)路單元(yuan)組成。它(ta)是將(jiang)熱電(dian)(dian)(dian)偶產(chan)生的熱電(dian)(dian)(dian)勢(shi)經冷端(duan)補償放(fang)大后(hou),再帽由(you)線(xian)(xian)性(xing)(xing)(xing)電(dian)(dian)(dian)路消除熱電(dian)(dian)(dian)勢(shi)與溫(wen)度的非線(xian)(xian)性(xing)(xing)(xing)誤差(cha),最后(hou)放(fang)大轉(zhuan)換為4~20mA電(dian)(dian)(dian)流輸出(chu)信(xin)號。為防(fang)止熱電(dian)(dian)(dian)偶測量中(zhong)由(you)于電(dian)(dian)(dian)偶斷絲而使(shi)控溫(wen)失效造(zao)成事(shi)故,傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)中(zhong)還設有(you)斷電(dian)(dian)(dian)保(bao)護(hu)電(dian)(dian)(dian)路。當熱電(dian)(dian)(dian)偶斷絲或(huo)(huo)接解不良時,傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)會(hui)輸出(chu)最大值(28mA)以(yi)使(shi)儀(yi)(yi)表(biao)切斷電(dian)(dian)(dian)源(yuan)。一體化溫(wen)度傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)具(ju)有(you)結(jie)構簡單、節省引(yin)線(xian)(xian)、輸出(chu)信(xin)號大、抗干擾能力強、線(xian)(xian)性(xing)(xing)(xing)好、顯示儀(yi)(yi)表(biao)簡單、固(gu)體模塊抗震(zhen)防(fang)潮、有(you)反接保(bao)護(hu)和限流保(bao)護(hu)、工(gong)作可靠等(deng)(deng)優點(dian)。一體化溫(wen)度傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)的輸出(chu)為統一的4~20mA信(xin)號;可與微機系統或(huo)(huo)其它(ta)常規儀(yi)(yi)表(biao)匹(pi)配使(shi)用(yong)。也(ye)可用(yong)戶(hu)要求做成防(fang)爆型或(huo)(huo)防(fang)火型測量儀(yi)(yi)表(biao)。
1、浮球式液(ye)位傳感器
浮球式液位傳感器由(you)磁性浮球、測(ce)量導管、信號單元、電(dian)子單元、接線盒及安裝(zhuang)件組(zu)成。
一般磁性浮球的比重小于(yu)0.5,可(ke)漂于(yu)液面(mian)之上并(bing)沿測量(liang)導管上下(xia)移(yi)動(dong)。導管內(nei)裝(zhuang)有(you)測量(liang)元(yuan)件,它可(ke)以在外磁作用(yong)下(xia)將(jiang)被測液位信號(hao)轉換成正比于(yu)液位變化(hua)的電(dian)(dian)阻(zu)信號(hao),并(bing)將(jiang)電(dian)(dian)子單元(yuan)轉換成4~20mA或其它標準信號(hao)輸(shu)出(chu)。該傳感器為模塊電(dian)(dian)路(lu),具(ju)有(you)耐(nai)酸、防(fang)(fang)潮、防(fang)(fang)震(zhen)、防(fang)(fang)腐蝕等優點,電(dian)(dian)路(lu)內(nei)部含(han)有(you)恒流反饋電(dian)(dian)路(lu)和內(nei)保(bao)護電(dian)(dian)路(lu),可(ke)使輸(shu)出(chu)最大(da)電(dian)(dian)流不超(chao)過(guo)28mA,因而能夠可(ke)靠地(di)保(bao)護電(dian)(dian)源并(bing)使二次儀表不被損(sun)壞。
2、浮筒式液位傳(chuan)感器(qi)
浮(fu)(fu)筒(tong)式液(ye)位傳(chuan)感器是(shi)將磁(ci)性浮(fu)(fu)球(qiu)改為(wei)浮(fu)(fu)筒(tong),它(ta)是(shi)根據阿基米(mi)德浮(fu)(fu)力原(yuan)理設計的(de)(de)。浮(fu)(fu)筒(tong)式液(ye)位傳(chuan)感器是(shi)利用(yong)微小(xiao)的(de)(de)金屬(shu)膜應變傳(chuan)感技術來(lai)測(ce)量液(ye)體的(de)(de)液(ye)位、界位或密度的(de)(de)。它(ta)在工作時可以通過現(xian)場按鍵來(lai)進行常規的(de)(de)設定操作。
3、靜壓(ya)或液位傳(chuan)感器
該傳(chuan)感器(qi)利用液體靜壓(ya)力(li)的測量原理(li)工作。它(ta)一般選用硅壓(ya)力(li)測壓(ya)傳(chuan)感器(qi)將(jiang)測量到的壓(ya)力(li)轉(zhuan)換成電信號,再經放(fang)大電路放(fang)大和補償電路補償,最后以4~20mA或0~10mA電流(liu)方式輸出(chu)。
真空度傳(chuan)感器,采用先進的(de)硅微機械加工技(ji)術生(sheng)產,以集成(cheng)硅壓(ya)阻力敏元(yuan)件(jian)(jian)作為(wei)傳(chuan)感器的(de)核心元(yuan)件(jian)(jian)制(zhi)(zhi)成(cheng)的(de)絕(jue)(jue)對(dui)壓(ya)力變送器,由于采用硅-硅直(zhi)接鍵(jian)合(he)或(huo)硅-派(pai)勒克斯玻璃靜電(dian)鍵(jian)合(he)形成(cheng)的(de)真空參考(kao)壓(ya)力腔,及一(yi)系列無應力封裝技(ji)術及精(jing)密溫(wen)度補(bu)償(chang)技(ji)術,因而具(ju)有穩(wen)定性(xing)優(you)良、精(jing)度高的(de)突出(chu)優(you)點,適用于各(ge)種情況下絕(jue)(jue)對(dui)壓(ya)力的(de)測量與(yu)控制(zhi)(zhi)。
特點及用途
采(cai)(cai)用(yong)低量程芯片(pian)(pian)真空(kong)(kong)(kong)絕壓(ya)封裝,產品(pin)具(ju)有高的過載(zai)能(neng)力(li)。芯片(pian)(pian)采(cai)(cai)用(yong)真空(kong)(kong)(kong)充(chong)注硅油(you)隔(ge)離(li),不(bu)(bu)銹鋼薄膜(mo)過渡(du)傳遞(di)壓(ya)力(li),具(ju)有優良的介(jie)質兼容(rong)性,適用(yong)于對316L不(bu)(bu)銹鋼不(bu)(bu)腐蝕的絕大(da)多數氣液(ye)體介(jie)質真空(kong)(kong)(kong)壓(ya)力(li)的測量。真空(kong)(kong)(kong)度傳染其(qi)應用(yong)于各種(zhong)工業(ye)環境的低真空(kong)(kong)(kong)測量與控制。
電容式(shi)物位(wei)傳(chuan)感器適用于工業企業在生產(chan)過(guo)程中進行測量(liang)和控制生產(chan)過(guo)程,主要(yao)用作類導電與非導電介質的(de)液體(ti)液位(wei)或(huo)粉(fen)粒狀固體(ti)料位(wei)的(de)遠(yuan)距離連續測量(liang)和指示。
電(dian)(dian)(dian)容式液(ye)位傳感(gan)器由(you)電(dian)(dian)(dian)容式傳感(gan)器與(yu)電(dian)(dian)(dian)子(zi)模塊電(dian)(dian)(dian)路(lu)組成(cheng)(cheng),它以兩線(xian)制(zhi)4~20mA恒定電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)輸(shu)出(chu)為基(ji)型,經過轉(zhuan)換,可以用(yong)三線(xian)或四線(xian)方式輸(shu)出(chu),輸(shu)出(chu)信(xin)號形成(cheng)(cheng)為1~5V、0~5V、0~10mA等標準(zhun)信(xin)號。電(dian)(dian)(dian)容傳感(gan)器由(you)絕緣電(dian)(dian)(dian)極和裝有測(ce)量介(jie)質(zhi)的圓柱形金(jin)屬容器組成(cheng)(cheng)。當料位上升時,因非導電(dian)(dian)(dian)物料的介(jie)電(dian)(dian)(dian)常數明(ming)顯小(xiao)于空氣的介(jie)電(dian)(dian)(dian)常數,所以電(dian)(dian)(dian)容量隨著物料高度的變化而變化。傳感(gan)器的模塊電(dian)(dian)(dian)路(lu)由(you)基(ji)準(zhun)源、脈寬(kuan)調(diao)制(zhi)、轉(zhuan)換、恒流(liu)(liu)放大、反饋和限流(liu)(liu)等單元組成(cheng)(cheng)。采用(yong)脈寬(kuan)調(diao)特原理進行測(ce)量的優(you)點是頻率(lv)較低,對周(zhou)圍元射(she)頻干(gan)擾、穩定性(xing)好(hao)、線(xian)性(xing)好(hao)、無明(ming)顯溫度漂移等。
銻(ti)(ti)(ti)電(dian)(dian)極(ji)酸度(du)(du)傳感(gan)器是集PH檢(jian)測(ce)、自動(dong)清(qing)洗、電(dian)(dian)信號轉換(huan)為(wei)一體的(de)工(gong)業(ye)在(zai)(zai)線分析儀(yi)表(biao),它是由銻(ti)(ti)(ti)電(dian)(dian)極(ji)與(yu)參考(kao)電(dian)(dian)極(ji)組成(cheng)的(de)PH值測(ce)量系(xi)統。在(zai)(zai)被(bei)測(ce)酸性溶(rong)液中,由于銻(ti)(ti)(ti)電(dian)(dian)極(ji)表(biao)面會生成(cheng)三(san)氧(yang)(yang)化二銻(ti)(ti)(ti)氧(yang)(yang)化層,這樣在(zai)(zai)金屬銻(ti)(ti)(ti)面與(yu)三(san)氧(yang)(yang)化二銻(ti)(ti)(ti)之間會形成(cheng)電(dian)(dian)位差(cha)。該電(dian)(dian)位差(cha)的(de)大小取決于三(san)所氧(yang)(yang)化二銻(ti)(ti)(ti)的(de)濃度(du)(du),該濃度(du)(du)與(yu)被(bei)測(ce)酸性溶(rong)液中氫離子(zi)的(de)適度(du)(du)相對應(ying)。如(ru)果把(ba)銻(ti)(ti)(ti)、三(san)氧(yang)(yang)化二銻(ti)(ti)(ti)和水溶(rong)液的(de)適度(du)(du)都當作1,其電(dian)(dian)極(ji)電(dian)(dian)位就可用能(neng)斯特公式(shi)計(ji)算出(chu)來。
銻電極酸度傳(chuan)感(gan)器(qi)中的(de)(de)固體模塊電路(lu)由兩大部(bu)分(fen)組成(cheng)。為(wei)(wei)了現場(chang)作用(yong)的(de)(de)安全(quan)起見,電源(yuan)部(bu)分(fen)采用(yong)交(jiao)流(liu)24V為(wei)(wei)二次儀(yi)(yi)表(biao)供電。這(zhe)一電源(yuan)除為(wei)(wei)清洗(xi)電機提供驅動電源(yuan)外,還應通過電流(liu)轉(zhuan)換單元轉(zhuan)換成(cheng)相(xiang)應的(de)(de)直流(liu)電壓,以(yi)供變送電路(lu)使用(yong)。第二部(bu)分(fen)是測量傳(chuan)感(gan)器(qi)電路(lu),它把來自(zi)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)(de)基準(zhun)信(xin)(xin)號(hao)(hao)和(he)(he)PH酸度信(xin)(xin)號(hao)(hao)經放大后送給(gei)斜率調(diao)整和(he)(he)定(ding)位(wei)調(diao)整電路(lu),以(yi)使信(xin)(xin)號(hao)(hao)內阻(zu)降低并可調(diao)節。將(jiang)放大后的(de)(de)PH信(xin)(xin)號(hao)(hao)與溫(wen)度被(bei)償(chang)信(xin)(xin)號(hao)(hao)進行(xing)迭加后再差進轉(zhuan)換電路(lu),最后輸出與PH值相(xiang)對應的(de)(de)4~20mA恒流(liu)電流(liu)信(xin)(xin)號(hao)(hao)給(gei)二次儀(yi)(yi)表(biao)以(yi)完(wan)成(cheng)顯示并控制PH值。
酸、堿、鹽濃(nong)度傳(chuan)感(gan)器通過(guo)測(ce)量(liang)溶液(ye)電導(dao)值來確定濃(nong)度。它可以(yi)在線(xian)連續(xu)檢(jian)測(ce)工(gong)業(ye)過(guo)程中酸、堿、鹽在水溶液(ye)中的(de)濃(nong)度含量(liang)。這種(zhong)傳(chuan)感(gan)器主要(yao)應用于(yu)鍋爐給水處理、化工(gong)溶液(ye)的(de)配制以(yi)及環保(bao)等工(gong)業(ye)生產(chan)過(guo)程。
酸(suan)(suan)、堿(jian)(jian)、鹽(yan)濃(nong)(nong)度(du)(du)(du)傳感器的(de)(de)工(gong)作(zuo)原(yuan)理是:在一(yi)定的(de)(de)范圍內,酸(suan)(suan)堿(jian)(jian)溶(rong)液(ye)(ye)(ye)的(de)(de)濃(nong)(nong)度(du)(du)(du)與(yu)其(qi)電(dian)(dian)導(dao)(dao)(dao)率(lv)(lv)(lv)的(de)(de)大(da)小成(cheng)比例。因而(er),只要(yao)測出(chu)(chu)溶(rong)液(ye)(ye)(ye)電(dian)(dian)導(dao)(dao)(dao)率(lv)(lv)(lv)的(de)(de)大(da)小變(bian)可(ke)得(de)知酸(suan)(suan)堿(jian)(jian)濃(nong)(nong)度(du)(du)(du)的(de)(de)高(gao)低。當(dang)被測溶(rong)液(ye)(ye)(ye)流(liu)(liu)入專用電(dian)(dian)導(dao)(dao)(dao)池時(shi),如果忽略電(dian)(dian)極(ji)極(ji)化和(he)分布電(dian)(dian)容,則(ze)可(ke)以(yi)等效為一(yi)個純(chun)電(dian)(dian)阻。在有恒壓交變(bian)電(dian)(dian)流(liu)(liu)流(liu)(liu)過時(shi),其(qi)輸(shu)出(chu)(chu)電(dian)(dian)流(liu)(liu)與(yu)電(dian)(dian)導(dao)(dao)(dao)率(lv)(lv)(lv)成(cheng)線性關系(xi),而(er)電(dian)(dian)導(dao)(dao)(dao)率(lv)(lv)(lv)又與(yu)溶(rong)液(ye)(ye)(ye)中酸(suan)(suan)、堿(jian)(jian)濃(nong)(nong)度(du)(du)(du)成(cheng)比例關系(xi)。因此(ci)只要(yao)測出(chu)(chu)溶(rong)液(ye)(ye)(ye)電(dian)(dian)流(liu)(liu),便可(ke)算出(chu)(chu)酸(suan)(suan)、堿(jian)(jian)、鹽(yan)的(de)(de)濃(nong)(nong)度(du)(du)(du)。
酸、堿、鹽濃(nong)度(du)傳感(gan)器(qi)(qi)主要由電(dian)導(dao)池、電(dian)子模(mo)塊、顯示表頭和殼體組成(cheng)。電(dian)子模(mo)塊電(dian)路則(ze)由激勵電(dian)源、電(dian)導(dao)池、電(dian)導(dao)放大(da)器(qi)(qi)、相敏整流器(qi)(qi)、解調(diao)器(qi)(qi)、溫度(du)補償、過載保護(hu)和電(dian)流轉換等單元組成(cheng)。
它(ta)是通過測量溶液的電導值來間接測量離子濃(nong)度的流程儀表(一體化傳感器),可在線連續檢測工業過程中水溶液的電導率。
由于(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)解質(zhi)溶(rong)液(ye)與(yu)(yu)金屬(shu)導(dao)(dao)體(ti)一(yi)樣的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)良導(dao)(dao)體(ti),因此(ci)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)流(liu)過(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)解質(zhi)溶(rong)液(ye)時必有電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)作(zuo)用,且(qie)符合歐姆(mu)定律。但液(ye)體(ti)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)溫度(du)特性與(yu)(yu)金屬(shu)導(dao)(dao)體(ti)相(xiang)(xiang)反,具有負向溫度(du)特性。為(wei)區別于(yu)金屬(shu)導(dao)(dao)體(ti),電(dian)(dian)(dian)(dian)解質(zhi)溶(rong)液(ye)的(de)(de)導(dao)(dao)電(dian)(dian)(dian)(dian)能力用電(dian)(dian)(dian)(dian)導(dao)(dao)(電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)的(de)(de)倒數(shu))或電(dian)(dian)(dian)(dian)導(dao)(dao)率(電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)率的(de)(de)倒數(shu))來表示。當兩個互(hu)相(xiang)(xiang)絕緣的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)極組成電(dian)(dian)(dian)(dian)導(dao)(dao)池時,若在(zai)其中間放置待測(ce)(ce)溶(rong)液(ye),并通以恒壓交變電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu),就(jiu)形成了電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)回路。如果將(jiang)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓大小(xiao)和(he)電(dian)(dian)(dian)(dian)極尺寸固定,則(ze)回路電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)與(yu)(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)導(dao)(dao)率就(jiu)存在(zai)一(yi)定的(de)(de)函數(shu)關(guan)系。這樣,測(ce)(ce)了待測(ce)(ce)溶(rong)液(ye)中流(liu)過(guo)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu),就(jiu)能測(ce)(ce)出待測(ce)(ce)溶(rong)液(ye)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)導(dao)(dao)率。電(dian)(dian)(dian)(dian)導(dao)(dao)傳感器的(de)(de)結(jie)構和(he)電(dian)(dian)(dian)(dian)路與(yu)(yu)酸、堿、鹽濃度(du)傳感器相(xiang)(xiang)同(tong)。
壓(ya)力敏和(he)力敏傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)、位置傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)、液(ye)位傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)、能耗傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)、速度(du)(du)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)、加速度(du)(du)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)、射線(xian)輻射傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)、熱(re)敏傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)。
振動傳感器(qi)、濕敏傳感器(qi)、磁敏傳感器(qi)、氣敏傳感器(qi)、真空度傳感器(qi)、生物傳感器(qi)等。
模擬傳(chuan)感器:將被測量(liang)的非電(dian)(dian)學量(liang)轉換成模擬電(dian)(dian)信號。
數字傳感器:將被(bei)測量(liang)的非電學量(liang)轉換(huan)成數字輸出(chu)信號(hao)(包括(kuo)直接和間接轉換(huan))。
膺數字(zi)傳(chuan)感(gan)器(qi):將被測量(liang)(liang)的信號量(liang)(liang)轉(zhuan)換成頻率信號或(huo)短周(zhou)期信號的輸出(包括直接(jie)(jie)或(huo)間接(jie)(jie)轉(zhuan)換)。
開關傳(chuan)感器:當一個被(bei)測(ce)量的(de)信(xin)號達(da)到某個特(te)定的(de)閾值時,傳(chuan)感器相應地輸出一個設定的(de)低(di)電平或高(gao)電平信(xin)號。
集成傳感器(qi)是(shi)用標準的生產硅基半導體(ti)集成電(dian)路的工藝技術制造的。
通常(chang)還將用(yong)于初步(bu)處理(li)被測信號的部分電路也(ye)集(ji)成在同(tong)一(yi)芯片上。
薄膜傳感器則是通過(guo)沉積在(zai)介質(zhi)襯底(基板(ban))上的,相應(ying)敏感材料的薄膜形(xing)成的。使(shi)用混合工藝(yi)時(shi),同(tong)樣可將部分電(dian)路制(zhi)造在(zai)此基板(ban)上。
厚(hou)膜傳(chuan)感器是利用(yong)相應材料(liao)的(de)漿料(liao),涂(tu)覆在陶瓷基片上制成的(de),基片通常(chang)是Al2O3制成的(de),然(ran)后進行(xing)熱處理(li),使(shi)厚(hou)膜成形。
陶瓷傳感器采用(yong)標準的陶瓷工藝(yi)或其(qi)某(mou)種變(bian)種工藝(yi)(溶膠、凝膠等)生產。
完成(cheng)適當的預備性操作之(zhi)后,已(yi)成(cheng)形的元件在(zai)高溫中進行(xing)燒結。厚膜和陶(tao)瓷傳感器這二種(zhong)工藝之(zhi)間(jian)有許多共(gong)同特性,在(zai)某些方面(mian),可以認為厚膜工藝是陶(tao)瓷工藝的一(yi)種(zhong)變型。
每種工藝技(ji)術都有(you)自己的(de)優(you)點和(he)不足。由(you)于研(yan)究、開(kai)發和(he)生產所需的(de)資本投入較低,以及傳(chuan)感器參數的(de)高穩定性等(deng)原(yuan)因,采用陶瓷和(he)厚(hou)膜傳(chuan)感器比較合(he)理。
物理型傳感(gan)器是(shi)利用(yong)被測量物質的某(mou)些物理性質發生明顯變化的特性制(zhi)成的。
化(hua)學型傳(chuan)感器(qi)是(shi)利用(yong)能(neng)把化(hua)學物質(zhi)的成(cheng)分、濃度等化(hua)學量(liang)轉化(hua)成(cheng)電學量(liang)的敏感元件制(zhi)成(cheng)的。
生(sheng)物型(xing)傳(chuan)(chuan)感器(qi)是利(li)用各種生(sheng)物或生(sheng)物物質的特性做(zuo)成的,用以檢測與識別(bie)生(sheng)物體內(nei)化(hua)學成分的傳(chuan)(chuan)感器(qi)。
基本(ben)型傳感(gan)器:是一種最基本(ben)的單個變換裝(zhuang)置。
組合型傳(chuan)感器(qi):是由(you)不同單個變換裝置組合而構成的傳(chuan)感器(qi)。
應用型傳感(gan)(gan)器(qi)(qi):是基本型傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)或(huo)組合型傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)與其(qi)他機構組合而(er)構成的(de)傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)。
按作用(yong)形式可分為主動型(xing)和(he)被動型(xing)傳(chuan)感(gan)器。
主動(dong)型(xing)(xing)(xing)傳(chuan)感器(qi)又(you)有作(zuo)用(yong)型(xing)(xing)(xing)和反作(zuo)用(yong)型(xing)(xing)(xing),此種傳(chuan)感器(qi)對被測(ce)(ce)(ce)對象(xiang)(xiang)能(neng)(neng)發出一(yi)定探(tan)測(ce)(ce)(ce)信(xin)號(hao)(hao),能(neng)(neng)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)探(tan)測(ce)(ce)(ce)信(xin)號(hao)(hao)在被測(ce)(ce)(ce)對象(xiang)(xiang)中(zhong)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)變化,或者由探(tan)測(ce)(ce)(ce)信(xin)號(hao)(hao)在被測(ce)(ce)(ce)對象(xiang)(xiang)中(zhong)產(chan)生(sheng)某種效(xiao)(xiao)應而形(xing)成信(xin)號(hao)(hao)。檢(jian)測(ce)(ce)(ce)探(tan)測(ce)(ce)(ce)信(xin)號(hao)(hao)變化方式的(de)稱(cheng)為作(zuo)用(yong)型(xing)(xing)(xing),檢(jian)測(ce)(ce)(ce)產(chan)生(sheng)響(xiang)應而形(xing)成信(xin)號(hao)(hao)方式的(de)稱(cheng)為反作(zuo)用(yong)型(xing)(xing)(xing)。雷達與無線電頻(pin)率范(fan)圍探(tan)測(ce)(ce)(ce)器(qi)是作(zuo)用(yong)型(xing)(xing)(xing)實例,而光聲效(xiao)(xiao)應分析裝置(zhi)與激光分析器(qi)是反作(zuo)用(yong)型(xing)(xing)(xing)實例。
被動型(xing)傳感器只是(shi)接收被測(ce)對象本身產生(sheng)的信號(hao),如紅外輻射溫度計、紅外攝像裝(zhuang)置等。
傳感(gan)器的(de)靜(jing)態(tai)(tai)(tai)特性(xing)(xing)是指對(dui)靜(jing)態(tai)(tai)(tai)的(de)輸入(ru)(ru)信(xin)號,傳感(gan)器的(de)輸出(chu)(chu)量(liang)(liang)與輸入(ru)(ru)量(liang)(liang)之間所具有相互關系。因為這(zhe)時(shi)(shi)輸入(ru)(ru)量(liang)(liang)和(he)輸出(chu)(chu)量(liang)(liang)都和(he)時(shi)(shi)間無關,所以它們之間的(de)關系,即傳感(gan)器的(de)靜(jing)態(tai)(tai)(tai)特性(xing)(xing)可用一個(ge)不含時(shi)(shi)間變量(liang)(liang)的(de)代(dai)數方程,或以輸入(ru)(ru)量(liang)(liang)作(zuo)橫(heng)坐標,把與其對(dui)應(ying)的(de)輸出(chu)(chu)量(liang)(liang)作(zuo)縱(zong)坐標而(er)畫出(chu)(chu)的(de)特性(xing)(xing)曲線來描(miao)述(shu)。表征傳感(gan)器靜(jing)態(tai)(tai)(tai)特性(xing)(xing)的(de)主要參數有:線性(xing)(xing)度(du)、靈(ling)敏度(du)、遲滯、重復性(xing)(xing)、漂移等。
1.線(xian)性(xing)度(du):指傳感器輸(shu)出量(liang)(liang)與(yu)輸(shu)入量(liang)(liang)之間的實際關(guan)系(xi)曲線(xian)偏離(li)擬合直(zhi)線(xian)的程(cheng)度(du)。定義為(wei)在全量(liang)(liang)程(cheng)范圍(wei)內實際特性(xing)曲線(xian)與(yu)擬合直(zhi)線(xian)之間的最(zui)大偏差(cha)值(zhi)與(yu)滿量(liang)(liang)程(cheng)輸(shu)出值(zhi)之比。
2.靈敏(min)度:靈敏(min)度是傳感器靜態(tai)特性的(de)一個重要指標。其定(ding)義為輸(shu)出量的(de)增量與引起該增量的(de)相應輸(shu)入量增量之(zhi)比。用S表示靈敏(min)度。
3.遲滯:傳(chuan)(chuan)感器(qi)在輸(shu)入(ru)量由(you)(you)小(xiao)(xiao)到(dao)大(da)(da)(正(zheng)行(xing)(xing)程)及(ji)輸(shu)入(ru)量由(you)(you)大(da)(da)到(dao)小(xiao)(xiao)(反(fan)行(xing)(xing)程)變化期間其輸(shu)入(ru)輸(shu)出特性曲(qu)線不重合的現象(xiang)成為遲滯。對于同一大(da)(da)小(xiao)(xiao)的輸(shu)入(ru)信號,傳(chuan)(chuan)感器(qi)的正(zheng)反(fan)行(xing)(xing)程輸(shu)出信號大(da)(da)小(xiao)(xiao)不相等,這(zhe)個(ge)差值(zhi)(zhi)稱為遲滯差值(zhi)(zhi)。
4.重復性:重復性是(shi)指傳(chuan)感器在(zai)輸入量(liang)按同一方向作全量(liang)程連(lian)續(xu)多次變化(hua)時(shi),所得(de)特(te)性曲(qu)線不一致(zhi)的程度(du)。
5.漂移(yi):傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)的(de)漂移(yi)是指(zhi)在(zai)輸(shu)入量(liang)不變的(de)情況下,傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)輸(shu)出量(liang)隨著時間變化,此現象稱為漂移(yi)。產生漂移(yi)的(de)原因有(you)兩(liang)個方面:一(yi)是傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)自身(shen)結構參(can)數(shu);二是周圍環境(如溫(wen)度、濕度等)。
6.分辨力(li):當傳(chuan)感(gan)器的輸(shu)入從非零值緩慢增(zeng)加時,在超過某(mou)一(yi)增(zeng)量(liang)后輸(shu)出發生可觀測的變化,這(zhe)個輸(shu)入增(zeng)量(liang)稱(cheng)傳(chuan)感(gan)器的分辨力(li),即最小(xiao)輸(shu)入增(zeng)量(liang)。
7.閾(yu)值(zhi)(zhi):當傳感器的(de)輸(shu)入從零值(zhi)(zhi)開(kai)始緩(huan)慢增加時,在(zai)達到某一(yi)值(zhi)(zhi)后輸(shu)出發(fa)生可觀測的(de)變化(hua),這個輸(shu)入值(zhi)(zhi)稱傳感器的(de)閾(yu)值(zhi)(zhi)電壓。
所謂動態(tai)(tai)特性(xing),是(shi)指(zhi)傳感器在輸(shu)(shu)入變化時,它(ta)的(de)輸(shu)(shu)出的(de)特性(xing)。在實際工作中,傳感器的(de)動態(tai)(tai)特性(xing)常(chang)用(yong)(yong)它(ta)對(dui)某些(xie)標(biao)準(zhun)輸(shu)(shu)入信(xin)號的(de)響(xiang)應來表(biao)示。這是(shi)因為傳感器對(dui)標(biao)準(zhun)輸(shu)(shu)入信(xin)號的(de)響(xiang)應容易用(yong)(yong)實驗方法求得,并且它(ta)對(dui)標(biao)準(zhun)輸(shu)(shu)入信(xin)號的(de)響(xiang)應與它(ta)對(dui)任(ren)意輸(shu)(shu)入信(xin)號的(de)響(xiang)應之間存(cun)在一定的(de)關系,往(wang)往(wang)知(zhi)道(dao)了前者(zhe)就能推定后(hou)者(zhe)。最常(chang)用(yong)(yong)的(de)標(biao)準(zhun)輸(shu)(shu)入信(xin)號有階(jie)躍(yue)(yue)信(xin)號和正(zheng)弦信(xin)號兩種,所以傳感器的(de)動態(tai)(tai)特性(xing)也常(chang)用(yong)(yong)階(jie)躍(yue)(yue)響(xiang)應和頻率響(xiang)應來表(biao)示。
通(tong)常情況下,傳感器(qi)的實(shi)際靜態特性(xing)輸出是(shi)條曲線(xian)(xian)(xian)(xian)而非(fei)(fei)直線(xian)(xian)(xian)(xian)。在實(shi)際工作中(zhong),為(wei)使儀(yi)表具有(you)均(jun)勻(yun)刻度的讀數,常用一條擬合直線(xian)(xian)(xian)(xian)近似地代表實(shi)際的特性(xing)曲線(xian)(xian)(xian)(xian)、線(xian)(xian)(xian)(xian)性(xing)度(非(fei)(fei)線(xian)(xian)(xian)(xian)性(xing)誤差(cha))就是(shi)這個近似程度的一個性(xing)能指標。
擬(ni)(ni)合(he)直(zhi)(zhi)線(xian)(xian)(xian)的選取有多種方法(fa)。如將零(ling)輸入和滿量程輸出點相連的理(li)論(lun)(lun)直(zhi)(zhi)線(xian)(xian)(xian)作為(wei)擬(ni)(ni)合(he)直(zhi)(zhi)線(xian)(xian)(xian);或將與特性(xing)曲線(xian)(xian)(xian)上各點偏(pian)差的平方和為(wei)最小的理(li)論(lun)(lun)直(zhi)(zhi)線(xian)(xian)(xian)作為(wei)擬(ni)(ni)合(he)直(zhi)(zhi)線(xian)(xian)(xian),此擬(ni)(ni)合(he)直(zhi)(zhi)線(xian)(xian)(xian)稱為(wei)最小二(er)乘(cheng)法(fa)擬(ni)(ni)合(he)直(zhi)(zhi)線(xian)(xian)(xian)。
靈敏度是指傳感器在穩態工作情況下輸出量變化(hua)△y對輸入量變化(hua)△x的比值。
它是輸出一(yi)輸入(ru)(ru)特性(xing)曲線(xian)的斜率。如果傳感(gan)器(qi)的輸出和輸入(ru)(ru)之間顯線(xian)性(xing)關(guan)系,則(ze)靈敏(min)度(du)S是一(yi)個常數。否則(ze),它將(jiang)隨輸入(ru)(ru)量的變化(hua)而變化(hua)。
靈(ling)敏(min)度(du)的量綱是輸(shu)出(chu)、輸(shu)入量的量綱之(zhi)比。例如,某位移傳感器,在位移變化1mm時,輸(shu)出(chu)電(dian)壓變化為200mV,則(ze)其靈(ling)敏(min)度(du)應表示為200mV/mm。
當傳感器的輸出、輸入(ru)量的量綱(gang)相(xiang)同時,靈敏度(du)可理解(jie)為放大倍數。
提高靈(ling)敏度(du),可得到較高的測量精(jing)度(du)。但靈(ling)敏度(du)愈(yu)(yu)高,測量范(fan)圍愈(yu)(yu)窄(zhai),穩定性(xing)也往往愈(yu)(yu)差。
分辨率是(shi)指(zhi)傳(chuan)感(gan)器可(ke)感(gan)受(shou)到的(de)(de)(de)被測量(liang)的(de)(de)(de)最小變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)能力。也就是(shi)說,如果輸入量(liang)從某一非(fei)零值緩慢地變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)。當(dang)輸入變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)值未超(chao)過某一數值時,傳(chuan)感(gan)器的(de)(de)(de)輸出(chu)不(bu)會發生變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua),即(ji)傳(chuan)感(gan)器對此(ci)輸入量(liang)的(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)是(shi)分辨不(bu)出(chu)來的(de)(de)(de)。只有(you)當(dang)輸入量(liang)的(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)超(chao)過分辨率時,其輸出(chu)才會發生變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)。
通常傳感器在滿(man)量(liang)程范圍內各點的分(fen)辨(bian)率并不相(xiang)同,因此常用(yong)(yong)滿(man)量(liang)程中能使輸出量(liang)產生(sheng)階躍變化的輸入(ru)量(liang)中的最大變化值作(zuo)為(wei)衡量(liang)分(fen)辨(bian)率的指標。上(shang)述指標若(ruo)用(yong)(yong)滿(man)量(liang)程的百分(fen)比表(biao)示,則稱(cheng)為(wei)分(fen)辨(bian)率。分(fen)辨(bian)率與傳感器的穩定(ding)性(xing)有負相(xiang)相(xiang)關性(xing)。
要進行—個具體(ti)的(de)測量工作(zuo),首先(xian)要考(kao)慮采用(yong)(yong)何種(zhong)原(yuan)理(li)的(de)傳感(gan)器(qi)(qi),這需(xu)要分析多方面(mian)的(de)因素之后(hou)才能確定。因為(wei),即使是測量同一物理(li)量,也有多種(zhong)原(yuan)理(li)的(de)傳感(gan)器(qi)(qi)可供選用(yong)(yong),哪一種(zhong)原(yuan)理(li)的(de)傳感(gan)器(qi)(qi)更為(wei)合(he)適,則需(xu)要根(gen)據被測量的(de)特點和(he)傳感(gan)器(qi)(qi)的(de)使用(yong)(yong)條件考(kao)慮以下(xia)一些具體(ti)問題(ti):量程的(de)大小(xiao);被測位(wei)置對(dui)傳感(gan)器(qi)(qi)體(ti)積的(de)要求;測量方式(shi)(shi)(shi)為(wei)接觸式(shi)(shi)(shi)還是非(fei)接觸式(shi)(shi)(shi);信(xin)號(hao)的(de)引出方法(fa),有線或是非(fei)接觸測量;傳感(gan)器(qi)(qi)的(de)來源,國產還是進口,價格(ge)能否承受,還是自(zi)行研制。
在考慮上(shang)述問題之(zhi)后就能確定選(xuan)用何(he)種類型的傳感(gan)器(qi)(qi),然后再考慮傳感(gan)器(qi)(qi)的具體性能指標。
通(tong)常,在傳(chuan)感器的(de)(de)(de)(de)(de)線(xian)性范圍內,希(xi)望傳(chuan)感器的(de)(de)(de)(de)(de)靈敏(min)(min)度(du)(du)越(yue)高越(yue)好(hao)。因為(wei)只(zhi)有(you)靈敏(min)(min)度(du)(du)高時,與(yu)被(bei)測量(liang)變化對應的(de)(de)(de)(de)(de)輸出(chu)信號的(de)(de)(de)(de)(de)值才比較(jiao)大,有(you)利于信號處理。但(dan)要(yao)注意的(de)(de)(de)(de)(de)是,傳(chuan)感器的(de)(de)(de)(de)(de)靈敏(min)(min)度(du)(du)高,與(yu)被(bei)測量(liang)無關的(de)(de)(de)(de)(de)外界(jie)噪聲也(ye)容(rong)易(yi)混入,也(ye)會(hui)被(bei)放(fang)大系統(tong)放(fang)大,影響測量(liang)精度(du)(du)。因此(ci),要(yao)求(qiu)傳(chuan)感器本(ben)身應具有(you)較(jiao)高的(de)(de)(de)(de)(de)信噪比,盡量(liang)減少從(cong)外界(jie)引(yin)入的(de)(de)(de)(de)(de)干(gan)擾(rao)信號。
傳感器的(de)靈(ling)敏度(du)是有方向(xiang)性(xing)的(de)。當(dang)被(bei)測量是單向(xiang)量,而(er)且(qie)對(dui)其(qi)方向(xiang)性(xing)要(yao)求較高,則應選擇其(qi)它(ta)方向(xiang)靈(ling)敏度(du)小(xiao)的(de)傳感器;如果被(bei)測量是多維向(xiang)量,則要(yao)求傳感器的(de)交叉靈(ling)敏度(du)越小(xiao)越好。
傳感(gan)器的(de)(de)頻率(lv)響(xiang)應特性決定(ding)了(le)被測(ce)量的(de)(de)頻率(lv)范(fan)圍,必(bi)須在允許頻率(lv)范(fan)圍內保(bao)持不失真。實際上傳感(gan)器的(de)(de)響(xiang)應總有—定(ding)延遲,希望(wang)延遲時(shi)間越短越好。
傳(chuan)感器(qi)的(de)頻率(lv)響應越高,可測的(de)信號頻率(lv)范圍就越寬。
在動(dong)態測量(liang)中,應(ying)根據信號的特點(穩態、瞬態、隨機等)響應(ying)特性,以免產生過大的誤差(cha)。
傳(chuan)感器(qi)的(de)線(xian)形范(fan)圍(wei)(wei)是指輸出與(yu)輸入成正(zheng)比的(de)范(fan)圍(wei)(wei)。以(yi)理(li)論上講,在此范(fan)圍(wei)(wei)內,靈敏度(du)保持定值。傳(chuan)感器(qi)的(de)線(xian)性范(fan)圍(wei)(wei)越(yue)寬,則其(qi)量程(cheng)越(yue)大,并且能保證一定的(de)測量精度(du)。在選擇傳(chuan)感器(qi)時,當傳(chuan)感器(qi)的(de)種類確定以(yi)后首先要(yao)(yao)看其(qi)量程(cheng)是否滿足要(yao)(yao)求(qiu)。
但實(shi)際上,任何傳感(gan)器(qi)都不能保證絕對的(de)線(xian)(xian)(xian)性(xing),其線(xian)(xian)(xian)性(xing)度也是相對的(de)。當所要求測量(liang)精(jing)度比較低時,在一定的(de)范圍內,可將非線(xian)(xian)(xian)性(xing)誤(wu)差較小的(de)傳感(gan)器(qi)近似看(kan)作(zuo)線(xian)(xian)(xian)性(xing)的(de),這會給測量(liang)帶(dai)來極(ji)大(da)的(de)方(fang)便。
傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)使用(yong)一段(duan)時間后,其性(xing)能保持不變的(de)能力稱為穩定性(xing)。影響(xiang)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)長(chang)期穩定性(xing)的(de)因(yin)素除傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)本身結構外,主要(yao)(yao)是傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)的(de)使用(yong)環境。因(yin)此,要(yao)(yao)使傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)具(ju)有良好(hao)的(de)穩定性(xing),傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)必須(xu)要(yao)(yao)有較強的(de)環境適應能力。
在選擇傳感器(qi)之前(qian),應對其使(shi)用(yong)環(huan)境(jing)進行(xing)調查,并根據具體的(de)(de)使(shi)用(yong)環(huan)境(jing)選擇合(he)適(shi)(shi)的(de)(de)傳感器(qi),或采取適(shi)(shi)當(dang)的(de)(de)措施,減小環(huan)境(jing)的(de)(de)影響。
傳感器的穩定性(xing)有定量指標,在超(chao)過使(shi)用(yong)期后(hou),在使(shi)用(yong)前應(ying)重新進行標定,以確定傳感器的性(xing)能是否發生變化。
在某些要(yao)(yao)求傳(chuan)感器(qi)能長期使用(yong)而又(you)不(bu)能輕(qing)易(yi)更換(huan)或標定的(de)場合,所選用(yong)的(de)傳(chuan)感器(qi)穩定性(xing)要(yao)(yao)求更嚴格,要(yao)(yao)能夠經受住長時(shi)間的(de)考驗(yan)。
精(jing)度(du)(du)是傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)的一(yi)個(ge)(ge)重(zhong)要(yao)的性能指(zhi)標,它是關系(xi)到整個(ge)(ge)測量(liang)系(xi)統(tong)測量(liang)精(jing)度(du)(du)的一(yi)個(ge)(ge)重(zhong)要(yao)環節(jie)。傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)的精(jing)度(du)(du)越高,其價格越昂貴,因此,傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)的精(jing)度(du)(du)只(zhi)要(yao)滿足(zu)整個(ge)(ge)測量(liang)系(xi)統(tong)的精(jing)度(du)(du)要(yao)求就(jiu)(jiu)可(ke)以,不(bu)必選(xuan)得過(guo)高。這樣就(jiu)(jiu)可(ke)以在滿足(zu)同(tong)一(yi)測量(liang)目的的諸多傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)中選(xuan)擇比較便宜和簡單的傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)阿特拉斯空壓機(ji)配件。
如果測量(liang)目(mu)的(de)(de)是定(ding)(ding)性分(fen)析的(de)(de),選(xuan)用(yong)(yong)重復精(jing)度高(gao)(gao)的(de)(de)傳感(gan)器(qi)即可,不宜選(xuan)用(yong)(yong)絕對量(liang)值精(jing)度高(gao)(gao)的(de)(de);如果是為了定(ding)(ding)量(liang)分(fen)析,必須獲得精(jing)確的(de)(de)測量(liang)值,就需選(xuan)用(yong)(yong)精(jing)度等(deng)級能滿足要求的(de)(de)傳感(gan)器(qi)。
對某些(xie)特殊使用場合,無法選(xuan)到合適(shi)的傳(chuan)感(gan)器,則需自行設計制(zhi)造(zao)傳(chuan)感(gan)器。自制(zhi)傳(chuan)感(gan)器的性能(neng)應滿足使用要求。
1.傳感器
能感受規(gui)定(ding)的被(bei)測量并按照一定(ding)的規(gui)律轉換(huan)成(cheng)可用(yong)輸出(chu)信號(hao)的器(qi)件(jian)或裝置(zhi)。通常有(you)敏感元件(jian)和轉換(huan)元件(jian)組成(cheng)。
(1)敏感元件是(shi)指傳感器(qi)中能直接(或響(xiang)應)被測量的(de)部分。
(2)轉換元(yuan)件指傳感器中(zhong)能較敏感元(yuan)件感受(或響應)的(de)被測(ce)量轉換成(cheng)是與傳輸和(或)測(ce)量的(de)電信(xin)號部分。
(3)當輸出為規定的標準信號時,則稱(cheng)為變送器。
2.測(ce)量范圍
在允(yun)許誤差限內被測(ce)量值(zhi)的(de)范圍。
3.量程
測(ce)量范圍上(shang)限值(zhi)和下限值(zhi)的代數差。
4.精確度(du)
被測量的(de)測量結果與真值間的(de)一致程度。
5.重復性
在所有下述條件下,對同一被測的量(liang)進行多次(ci)連續(xu)測量(liang)所得結(jie)果(guo)之間的符合(he)程度:
相同測(ce)量方(fang)法;
相同觀測者(zhe);
相同測(ce)量儀(yi)器(qi);
相同地點;
相同使用條件;
在短(duan)時期內的重復。
6.分辨力
傳感器在規(gui)定(ding)測量(liang)范圍內可能(neng)檢測出的被(bei)測量(liang)的最小變(bian)化(hua)量(liang)。
7.閾值
能(neng)使傳感器輸(shu)出端產生可測變化量的被測量的最小變化量。
8.零位
使輸出的絕對(dui)值為最小的狀態,例如(ru)平衡狀態。
9.激勵
為使(shi)傳感器正(zheng)常工作而施(shi)加的外(wai)部能量(電(dian)(dian)壓或電(dian)(dian)流)。
10.最大(da)激勵
在市內(nei)條件下,能(neng)夠(gou)施(shi)加到傳感器上的激勵電壓或(huo)電流的最大值(zhi)。
11.輸(shu)入阻(zu)抗
在輸出端短路時,傳(chuan)感器輸入端測得的阻抗。
12.輸(shu)出(chu)
有傳感器產生的(de)與外加被測量成函數關(guan)系的(de)電(dian)量。
13.輸(shu)出阻抗
在(zai)輸(shu)入(ru)端(duan)短路(lu)時(shi),傳感器輸(shu)出(chu)端(duan)測(ce)得(de)的阻抗。
14.零(ling)點輸出(chu)
在(zai)室內條件下,所加被測量為零時傳感器的輸出。
15.滯(zhi)后
在規(gui)定的范(fan)圍(wei)內,當被測(ce)量值(zhi)增加(jia)和減少(shao)時,輸出中出現的最大(da)差值(zhi)。
16.遲后
輸出信號變(bian)化(hua)相對于輸入信號變(bian)化(hua)的時(shi)間延遲。
17.漂移
在一定(ding)的(de)(de)時(shi)間(jian)間(jian)隔內,傳感(gan)器(qi)輸出中(zhong)有與被測量(liang)無(wu)關的(de)(de)不需要的(de)(de)變化量(liang)。
18.零點漂移
在規定(ding)的(de)時間間隔及室內條件下零點輸(shu)出時的(de)變(bian)化。
19.靈敏度
傳感器輸出量(liang)的(de)增(zeng)量(liang)與相應的(de)輸入量(liang)增(zeng)量(liang)之比。
20.靈敏度漂移
由(you)于靈(ling)敏度的(de)變化而引起的(de)校(xiao)準曲線斜率的(de)變化。
21.熱靈(ling)敏度漂(piao)移
由于(yu)靈敏度的變化而引起的靈敏度漂移。
22.熱零點漂移(yi)
由于周圍溫度(du)變化而引起的零點漂移(yi)。
23.線性度
校(xiao)準曲線(xian)(xian)與某一規定直線(xian)(xian)一致的程度。
24.非線(xian)性度
校準曲(qu)線與某一規(gui)定直線偏(pian)離的(de)程(cheng)度。
25.長(chang)期穩(wen)定(ding)性
傳(chuan)感器在(zai)規(gui)定的(de)(de)時間內(nei)仍能保持不超過允許誤(wu)差的(de)(de)能力(li)。
26.固有頻率
在(zai)無阻力時,傳感器的自由(不(bu)加外(wai)力)振蕩頻率。
27.響應(ying)
輸出(chu)時被(bei)測量變化的特性。
28.補償溫度范圍
使傳(chuan)感器(qi)保(bao)持量程和規(gui)定極(ji)限(xian)內的(de)(de)零平(ping)衡(heng)所補償的(de)(de)溫度(du)范(fan)圍。
29.蠕變
當被測(ce)量機器多(duo)有環境條件保(bao)持恒(heng)定(ding)時,在規定(ding)時間內輸出量的(de)變化(hua)。
30.絕緣電阻
如無其(qi)他(ta)規定,指在室溫條件下施加規定的(de)直流電(dian)壓時,從傳(chuan)感(gan)器規定絕緣部分之間(jian)測得的(de)電(dian)阻值(zhi)。
環(huan)境給傳(chuan)感(gan)器(qi)造(zao)成的(de)影響主(zhu)要有(you)以(yi)下幾個方面:
(1)高溫(wen)環(huan)境對傳感器造成涂覆(fu)材料熔化(hua)、焊點開化(hua)、彈性(xing)體內(nei)應力發生(sheng)結構變化(hua)等(deng)問題。對于高溫(wen)環(huan)境下工作(zuo)的(de)傳感器常(chang)采用(yong)耐(nai)高溫(wen)傳感器;另外(wai),必須(xu)加有隔熱、水冷(leng)或氣冷(leng)等(deng)裝置。
(2)粉塵(chen)、潮濕對傳(chuan)感器造成短(duan)路的影響(xiang)。在(zai)(zai)此環境條(tiao)件下應(ying)選用(yong)密閉性(xing)(xing)很高的傳(chuan)感器。不(bu)(bu)同的傳(chuan)感器其密封的方式(shi)是不(bu)(bu)同的,其密閉性(xing)(xing)存(cun)在(zai)(zai)著(zhu)很大差異。
常見的密(mi)封有密(mi)封膠充填或涂覆;橡膠墊機(ji)械緊(jin)固密(mi)封;焊接(氬弧焊、等(deng)離子束焊)和抽真空充氮(dan)密(mi)封。
從密(mi)封(feng)效果來(lai)看(kan),焊接密(mi)封(feng)為(wei)最(zui)佳,充(chong)填涂(tu)覆(fu)密(mi)封(feng)膠為(wei)最(zui)差(cha)。對于(yu)室內(nei)干(gan)凈、干(gan)燥(zao)環境下工作的傳(chuan)(chuan)感器,可(ke)選(xuan)(xuan)擇涂(tu)膠密(mi)封(feng)的傳(chuan)(chuan)感器,而對于(yu)一些(xie)在(zai)潮(chao)濕、粉塵(chen)性(xing)較高的環境下工作的傳(chuan)(chuan)感器,應選(xuan)(xuan)擇膜(mo)片(pian)熱(re)套密(mi)封(feng)或(huo)膜(mo)片(pian)焊接密(mi)封(feng)、抽真空充(chong)氮的傳(chuan)(chuan)感器。
(3)在腐蝕性(xing)(xing)較高的(de)環(huan)境下,如潮濕、酸性(xing)(xing)對(dui)傳(chuan)感(gan)器造成彈性(xing)(xing)體受損或產生短路等(deng)影響,應選(xuan)擇外(wai)表面進行(xing)過噴塑或不銹鋼外(wai)罩,抗腐蝕性(xing)(xing)能好(hao)且(qie)密閉(bi)性(xing)(xing)好(hao)的(de)傳(chuan)感(gan)器。
(4)電(dian)磁場對傳(chuan)感(gan)器輸出紊亂信號的(de)(de)影響。在此情況下,應對傳(chuan)感(gan)器的(de)(de)屏蔽性進行嚴格檢查,看其是否具有良好的(de)(de)抗電(dian)磁能力。
(5)易(yi)(yi)燃、易(yi)(yi)爆(bao)不僅(jin)對(dui)(dui)傳(chuan)(chuan)感(gan)器造成徹底性(xing)的損害,而且(qie)還給其它設備和人身安全造成很大的威脅。因此,在(zai)易(yi)(yi)燃、易(yi)(yi)爆(bao)環境(jing)下工作(zuo)的傳(chuan)(chuan)感(gan)器對(dui)(dui)防(fang)爆(bao)性(xing)能提出了更高(gao)的要求:在(zai)易(yi)(yi)燃、易(yi)(yi)爆(bao)環境(jing)下必須選用防(fang)爆(bao)傳(chuan)(chuan)感(gan)器,這種傳(chuan)(chuan)感(gan)器的密封外(wai)罩不僅(jin)要考慮其密閉性(xing),還要考慮到防(fang)爆(bao)強度,以及電纜線引出頭的防(fang)水、防(fang)潮、防(fang)爆(bao)性(xing)等。
對傳感器(qi)數(shu)量(liang)和(he)量(liang)程的選(xuan)擇:
傳(chuan)感器(qi)(qi)(qi)(qi)數(shu)(shu)量的(de)選擇是根據(ju)電子(zi)衡器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)用途、秤(cheng)(cheng)體需(xu)要支撐的(de)點(dian)數(shu)(shu)(支撐點(dian)數(shu)(shu)應根據(ju)使(shi)秤(cheng)(cheng)體幾何重(zhong)心(xin)和(he)實(shi)際(ji)重(zhong)心(xin)重(zhong)合的(de)原則而確定)而定。一般來說,秤(cheng)(cheng)體有幾個支撐點(dian)就(jiu)選用幾只傳(chuan)感器(qi)(qi)(qi)(qi),但是對于一些特殊的(de)秤(cheng)(cheng)體如電子(zi)吊鉤秤(cheng)(cheng)就(jiu)只能采用一個傳(chuan)感器(qi)(qi)(qi)(qi),一些機電結合秤(cheng)(cheng)就(jiu)應根據(ju)實(shi)際(ji)情況來確定選用傳(chuan)感器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)個數(shu)(shu)。
傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)量(liang)(liang)程(cheng)(cheng)的(de)選擇可依據秤的(de)最(zui)大稱量(liang)(liang)值、選用(yong)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)的(de)個數、秤體(ti)(ti)(ti)的(de)自(zi)重(zhong)、可能產生(sheng)的(de)最(zui)大偏載(zai)(zai)及動載(zai)(zai)等因素綜合評價(jia)來確定。一般來說,傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)的(de)量(liang)(liang)程(cheng)(cheng)越(yue)接近分配到每個傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)的(de)載(zai)(zai)荷,其稱量(liang)(liang)的(de)準確度就(jiu)越(yue)高。但(dan)在實(shi)際使用(yong)時(shi),由于加在傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)上的(de)載(zai)(zai)荷除(chu)被稱物體(ti)(ti)(ti)外,還存在秤體(ti)(ti)(ti)自(zi)重(zhong)、皮重(zhong)、偏載(zai)(zai)及振動沖擊等載(zai)(zai)荷,因此選用(yong)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)量(liang)(liang)程(cheng)(cheng)時(shi),要考(kao)慮諸多方面的(de)因素,保(bao)證傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)的(de)安全和壽(shou)命。
傳(chuan)感器量(liang)程(cheng)的(de)計算公(gong)式是在(zai)充分(fen)考慮到影響(xiang)秤體(ti)的(de)各個因素后(hou),經過大量(liang)的(de)實驗而確定的(de)。
公式如下:
C=K-0K-1K-2K-3(Wmax+W)/N
C—單個(ge)傳感器(qi)的額定量程
W—秤體自重
Wmax—被稱物體凈重(zhong)的最(zui)大值
N-秤體所(suo)采用支撐點的數量
K-0—保險(xian)系數,一般取值在(zai)1.2~1.3之(zhi)間
K-1—沖擊系(xi)數
K-2—秤體的重心偏移(yi)系數(shu)
K-3—風壓系(xi)數
根據(ju)經驗,一般應使(shi)傳感器(qi)(qi)工作(zuo)(zuo)在(zai)其30%~70%量程(cheng)內(nei),但對(dui)于一些在(zai)使(shi)用過程(cheng)中(zhong)存在(zai)較大(da)(da)沖(chong)擊力的衡器(qi)(qi),如動態軌道(dao)衡、動態汽車衡、鋼(gang)材秤等(deng),在(zai)選用傳感器(qi)(qi)時,一般要擴大(da)(da)其量程(cheng),使(shi)傳感器(qi)(qi)工作(zuo)(zuo)在(zai)其量程(cheng)的20%~30%之內(nei),使(shi)傳感器(qi)(qi)的稱(cheng)量儲備量增大(da)(da),以保證傳感器(qi)(qi)的使(shi)用安全和壽(shou)命(ming)。
要考慮各(ge)種類型傳感(gan)器(qi)的適用范圍:
傳感(gan)器(qi)(qi)的準確(que)度(du)等級包括傳感(gan)器(qi)(qi)的非線形(xing)、蠕變(bian)、蠕變(bian)恢復、滯(zhi)后、重(zhong)復性、靈敏度(du)等技(ji)術指(zhi)標。在(zai)選用傳感(gan)器(qi)(qi)的時候,不要單純追求高(gao)等級的傳感(gan)器(qi)(qi),而既要考慮滿足電子秤的準確(que)度(du)要求,又要考慮其成本。
對傳感(gan)器(qi)等(deng)級的選(xuan)擇必須滿足下列兩個條件:
1.滿足儀(yi)(yi)表輸入(ru)的(de)(de)要求(qiu)。稱重顯示(shi)儀(yi)(yi)表是對傳(chuan)感器(qi)的(de)(de)輸出(chu)信號經過(guo)放大、A/D轉(zhuan)換等處理(li)之(zhi)后顯示(shi)稱量(liang)結果的(de)(de)。因此,傳(chuan)感器(qi)的(de)(de)輸出(chu)信號必須(xu)(xu)大于或(huo)等于儀(yi)(yi)表要求(qiu)的(de)(de)輸入(ru)信號大小,即將傳(chuan)感器(qi)的(de)(de)輸出(chu)靈(ling)敏度(du)(du)代(dai)人傳(chuan)感器(qi)和(he)儀(yi)(yi)表的(de)(de)匹配(pei)公式,計算結果須(xu)(xu)大于或(huo)等于儀(yi)(yi)表要求(qiu)的(de)(de)輸入(ru)靈(ling)敏度(du)(du)。
2.滿足整臺(tai)電(dian)子(zi)秤(cheng)準(zhun)確(que)度的要求。一臺(tai)電(dian)子(zi)秤(cheng)主要是(shi)由秤(cheng)體、傳感器、儀表三(san)部分組成,在對傳感器準(zhun)確(que)度選擇的時候,應使傳感器的準(zhun)確(que)度略(lve)高(gao)于理論計算(suan)值,因為理論往往受(shou)到客觀條(tiao)件的限制,如秤(cheng)體的強度差一點,儀表的性(xing)能不(bu)是(shi)很好、秤(cheng)的工(gong)作環(huan)境比較惡(e)劣(lie)等(deng)因素都直接影響到秤(cheng)的準(zhun)確(que)度要求,因此要從各方面提高(gao)要求,又(you)要考慮經濟效益,確(que)保達到目(mu)的。
與(yu)傳感(gan)器相關的(de)現行(xing)國家(jia)標準
GB/T14479-1993傳(chuan)感器圖用圖形符號
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GB/T15865-1995攝(she)像機(PAL/SECAM/NTSC)測量方法第1部(bu)分:非(fei)廣播單傳感器攝(she)像機
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GB/T20485.13-2007振動與(yu)沖(chong)擊傳感器校準(zhun)方法第13部分(fen):激光干(gan)涉法沖(chong)擊絕對校準(zhun)
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GB/T20485.31-2011振(zhen)(zhen)動(dong)與沖擊傳(chuan)感(gan)器(qi)的校準方法第31部分:橫向振(zhen)(zhen)動(dong)靈(ling)敏度測(ce)試
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GB/T13823.5-1992振動與(yu)沖擊傳感器的校(xiao)準(zhun)方法(fa)安裝力矩(ju)靈敏度測試
GB/T13823.6-1992振動與(yu)沖(chong)擊傳(chuan)感器的校(xiao)準方(fang)法(fa)基座應變(bian)靈敏度(du)測試
GB/T13823.8-1994振動與沖擊傳感(gan)器的校準方法橫向(xiang)振動靈敏度測試(shi)
GB/T13823.9-1994振(zhen)動(dong)與沖擊傳感(gan)器的校準方(fang)法橫向沖擊靈敏度測試(shi)
GB/T13823.12-1995振(zhen)動與沖擊傳感(gan)器的校準方法安裝在鋼塊上(shang)的無(wu)阻尼加速度計(ji)共振(zhen)頻率測試
GB/T13823.14-1995振(zhen)動與沖擊傳感器的校(xiao)準方法離心機(ji)法一次(ci)校(xiao)準
GB/T13823.15-1995振動與沖擊傳感器(qi)的校準方法(fa)(fa)瞬變溫度靈(ling)敏度測試法(fa)(fa)
GB/T13823.16-1995振動(dong)與沖擊傳感器的校(xiao)準方(fang)法溫度響應比較測試法
GB/T13866-1992振動與沖(chong)擊測(ce)量描述慣性式傳感器(qi)特(te)性的規定
中國傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器產業正(zheng)處于由傳(chuan)(chuan)統型(xing)向新型(xing)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器發(fa)展的(de)關(guan)鍵階段,它體現了新型(xing)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器向微型(xing)化(hua)(hua)、多(duo)功能化(hua)(hua)、數字化(hua)(hua)、智能化(hua)(hua)、系統化(hua)(hua)和(he)網絡化(hua)(hua)發(fa)展的(de)總趨勢。傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器技術(shu)歷(li)經(jing)了多(duo)年的(de)發(fa)展,其(qi)技術(shu)的(de)發(fa)展大體可分三(san)代:
第一代是結構(gou)型(xing)傳感器(qi),它利用(yong)結構(gou)參(can)量變化來感受和轉化信(xin)號。
第二代是上70年代發(fa)展起來(lai)的固體(ti)型傳(chuan)感器(qi),這種傳(chuan)感器(qi)由(you)半(ban)導(dao)體(ti)、電(dian)介(jie)質、磁性材料(liao)等固體(ti)元件(jian)構成,是利用(yong)材料(liao)某些特性制成。如:利用(yong)熱(re)(re)電(dian)效應(ying)、霍(huo)爾效應(ying)、光敏效應(ying),分別制成熱(re)(re)電(dian)偶傳(chuan)感器(qi)、霍(huo)爾傳(chuan)感器(qi)、光敏傳(chuan)感器(qi)。
第三(san)代傳感器是以(yi)后剛(gang)剛(gang)發展起來的智能型傳感器,是微型計(ji)算機技術(shu)與檢測技術(shu)相結合的產物,使傳感器具有一(yi)定的人(ren)工智能。
傳感(gan)器技(ji)(ji)術(shu)及其產業(ye)的特點可(ke)以歸(gui)納為(wei):基礎、應用兩頭依附;技(ji)(ji)術(shu)、投(tou)資兩個(ge)密(mi)集;產品、產業(ye)兩大(da)分散。
基(ji)(ji)礎依附(fu),是(shi)指(zhi)傳感(gan)(gan)(gan)器(qi)技術(shu)(shu)的發展依附(fu)于(yu)敏感(gan)(gan)(gan)機(ji)理、敏感(gan)(gan)(gan)材料(liao)、工藝設備和計測(ce)技術(shu)(shu)這四(si)塊基(ji)(ji)石。敏感(gan)(gan)(gan)機(ji)理千(qian)差萬別,敏感(gan)(gan)(gan)材料(liao)多種(zhong)多樣,工藝設備各不相(xiang)同,計測(ce)技術(shu)(shu)大相(xiang)徑庭,沒有上述四(si)塊基(ji)(ji)石的支撐,傳感(gan)(gan)(gan)器(qi)技術(shu)(shu)難以(yi)為繼。
應(ying)(ying)用(yong)依附(fu)是(shi)指傳(chuan)感(gan)器技(ji)(ji)術基本上屬于應(ying)(ying)用(yong)技(ji)(ji)術,其市(shi)場開發多依賴于檢測裝置(zhi)和(he)自動控制系統的應(ying)(ying)用(yong),才能(neng)真正(zheng)體現出(chu)它的高(gao)附(fu)加效(xiao)益并形成現實市(shi)場。也即發展傳(chuan)感(gan)器技(ji)(ji)術要(yao)以市(shi)場為導向(xiang),實行需求(qiu)牽引。
技術(shu)密集(ji)是(shi)指(zhi)傳感器在研制(zhi)和制(zhi)造(zao)過程(cheng)中技術(shu)的多(duo)樣性(xing)、邊(bian)緣性(xing)、綜合(he)性(xing)和技藝性(xing)。它是(shi)多(duo)種高技術(shu)的集(ji)合(he)產物。由(you)于(yu)技術(shu)密集(ji)也自(zi)然要求人才(cai)密集(ji)。
投資密集(ji)是指(zhi)研究開發和(he)生產某一(yi)種傳感器產品要求(qiu)一(yi)定的(de)投資強度,尤其是在工(gong)程化研究以及建立規(gui)模經濟(ji)生產線時,更要求(qiu)較大的(de)投資。
產(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)結(jie)構(gou)和(he)產(chan)(chan)(chan)業(ye)結(jie)構(gou)的兩大分(fen)散是指傳感(gan)器產(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)門類(lei)品(pin)(pin)種繁多(共(gong)10大類(lei)、42小類(lei)近6000個品(pin)(pin)種),其應用(yong)滲透到(dao)各(ge)個產(chan)(chan)(chan)業(ye)部門,它的發(fa)展(zhan)既有(you)(you)各(ge)產(chan)(chan)(chan)業(ye)發(fa)展(zhan)的推動(dong)力,又強(qiang)烈地依賴于各(ge)產(chan)(chan)(chan)業(ye)的支撐(cheng)作用(yong)。只有(you)(you)按照市場需求,不斷調(diao)整產(chan)(chan)(chan)業(ye)結(jie)構(gou)和(he)產(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)結(jie)構(gou),才能實現傳感(gan)器產(chan)(chan)(chan)業(ye)的全面、協調(diao)、持續發(fa)展(zhan)。