常用的传感器其原理和应用说明

传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

一些常用的传感器及其原理和应用说明如下：

一

**温度传感器**

该设备从源头收集有关温度的信息，并转换成其他设备或人可以理解的形式。温度传感器的最佳例证是玻璃水银温度计，会随着温度的变化而膨胀和收缩。外部温度是温度测量的来源，观察者观察汞的位置以测量温度。温度传感器有两种基本类型：

·接触式传感器——这种类型的传感器需要与被感测对象或介质直接物理接触。它们可以在在很大的温度范围内监控固体、液体和气体的温度。

·非接触式传感器——这种类型的传感器不需要与被检测的物体或介质发生任何物理接触。它们监控非反射性固体和液体，但由于天然透明性，因此对气体无用。这些传感器使用普朗克定律测量温度。该定律处理从热源辐射的热量以测量温度。

**不同类型温度传感器的工作原理及实例**

（i）热电偶——它们由两根电线（每根均为不同的均匀合金或金属）组成，通过在一端的连接形成测量接头，该测量接头对被测元件开放。电线的另一端端接到测量设备，在此形成参考结。由于两个结点的温度不同，电流流过电路，测量得到的毫伏来确定结点的温度。

（ii）电阻温度检测器（RTD）——这是一种热电阻，其制造目的是随着温度的变化改变电阻，它们比任何其他温度检测设备都贵。

（iii）热敏电阻——它们是另一种电阻，电阻的大变化与温度的小变化成正比。

二

**红外传感器**

该设备发射或检测红外辐射以感知环境中的特定相位。一般来说，热辐射是由红外光谱中的所有物体发出的，红外传感器检测到这种人眼看不见的辐射。

优势

·易于连接

·市场上现货供应

缺点

·受到周围噪音干扰，如辐射、环境光等。

**工作原理：**

其基本思想是利用红外发光二极管向物体发射红外光。同一类型的另一个红外二极管将用于探测物体反射波。

当红外接收器受到红外光照射时，导线上会产生电压差。由于产生的电压很小，很难被检测到，因此使用运算放大器（运放）来准确地检测低电压。

测量物体与接收传感器的距离：红外传感器组件的电特性可用于测量物体的距离，当红外接收器受到光照时，导线上会产生电位差。

**应用**

·热成像-根据黑体辐射定律，可以使用热成像来观察有或没有可见光的环境。

·加热-红外线可用于烹饪和加热食物，它们能把飞机机翼上的冰带走。它们广泛应用于印刷印染、塑料成型、塑料焊接等工业领域。

·光谱学-这项技术通过分析组成键来识别分子，这项技术利用光辐射来研究有机化合物。

·气象-当气象卫星配备有扫描辐射计时，可以计算云层高度、陆地和地表温度。

·光生物调节-用于癌症患者的化疗，这是用来治疗抗疱疹病毒。

·气候学-监测大气和地球之间的能量交换。

·通信——红外线激光为光纤通信提供光。这些辐射也用于手机和计算机外围设备之间的短程通信。

三

**紫外线传感器**

这些传感器测量入射紫外线的强度或功率。这种电磁辐射的波长比x射线长，但仍比可见光短。一种被称为聚晶金刚石的活性材料正被用于可靠的紫外传感，紫外线传感器可以发现环境暴露在紫外线辐射下的情况。

**工作原理**

紫外线传感器接收一种类型的能量信号，并传输不同类型的能量信号。为了观察和记录这些输出信号，它们被导向电表。为了生成图形和报告，输出信号被传输到模数转换器（ADC），然后再通过软件传输到计算机。

示例包括：

·紫外线光电管是一种辐射敏感的传感器，用于监测紫外线空气处理、紫外线水处理和太阳辐射。

·光传感器测量入射光的强度。

·紫外光谱传感器是用于科学摄影的电荷耦合器件（CCD）。

·紫外线探测器。

·杀菌紫外线探测器。

·光稳定性传感器。

**应用**

·测量紫外线光谱中晒伤皮肤的部分

·药房

·汽车

·机器人学

·溶剂处理和染色工艺的印染工业

·化学品生产、储存和运输用化学工业

四

**触摸传感器**

触摸传感器根据触摸位置充当可变电阻器。

触摸传感器由以下部件组成：

·全导电物质，如铜

·绝缘间隔材料，如泡沫或塑料

·部分导电材料

**原理：**

部分导电材料反对电流的流动。线性位置传感器的主要原理是，当电流必须通过的材料长度越长时，电流流就越相反。因此，材料的电阻通过改变其与完全导电材料接触的位置而变化。

通常，软件与触摸传感器相连。在这种情况下，内存是由软件提供的。当传感器被关闭时，他们可以记忆“最后一次接触的位置”。一旦传感器被激活，他们就能记住“第一次接触位置”，并理解与之相关的所有值。这个动作类似于移动鼠标并将其定位在鼠标垫的另一端，以便将光标移动到屏幕的远端。

**应用：**

触摸传感器具有成本效益高、经久耐用的特点，被广泛应用于

·商业——医疗、销售、健身和游戏

·电器-烤箱、洗衣机/烘干机、洗碗机、冰箱

·运输-驾驶舱制造和车辆制造商之间的简化控制

·液位传感器

·工业自动化-位置和液位传感，自动化应用中的人工触摸控制

·消费电子产品-在各种消费产品中提供新的感觉和控制水平

五

**接近传感器**

接近传感器检测几乎没有任何接触点的物体的存在。由于传感器与被测物体之间没有接触，且缺少机械零件，因此这些传感器的使用寿命长，可靠性高。不同类型的接近传感器有感应式接近传感器、电容式接近传感器、超声波接近传感器、光电传感器、霍尔效应传感器等。

**原理：**

接近传感器发射电磁或静电场或电磁辐射束（如红外线），并等待返回信号或场中的变化，被感测的物体称为接近传感器的目标。

感应式接近传感器-它们有一个振荡器作为输入，通过接近导电介质来改变损耗电阻。这些传感器是首选的金属目标。

电容式接近传感器-它们转换检测电极和接地电极两侧的静电电容变化。这是通过以振荡频率的变化接近附近的物体而发生的。为了检测附近的目标，将振荡频率转换为直流电压，并与预定阈值进行比较。这些传感器是塑料目标的首选。

**应用：**

·在自动化工程中用于定义过程工程设备、生产系统和自动化设备的运行状态

·在窗口中使用，当窗口打开时会激活警报

·用于机械振动监测计算轴与支承轴承的距离差