2020年分別列舉10種接觸、非接觸傳感器種類及原理精編版

1、精選文檔分別列舉10種接觸、非接觸傳感器種類及原理接觸式位移傳感器：1位移傳感器及其原理：計(jì)量光柵是利用光柵的莫爾條紋現(xiàn)象來(lái)測(cè)量位移的。“莫爾”原出于法文 Moire，意思是水波紋。幾百年前法國(guó)絲綢工人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兩層薄 絲綢疊在一起時(shí)，將產(chǎn)生水波紋狀花樣；如果薄綢子相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則花樣也跟著移動(dòng)， 這種奇怪的花紋就是莫爾條紋。一般來(lái)說(shuō)，只要是有一定周期的曲線簇重疊起來(lái)，便 會(huì)產(chǎn)生莫爾條紋。計(jì)量光柵在實(shí)際應(yīng)用上有透射光柵和反射光柵兩種；按其作用原理又可分為輻射光柵和相位光柵；按其用途可分為直線光柵和圓光柵。下面以透射光柵為例加以討論。透射光柵尺上均勻地刻有平行的刻線即柵線，a為刻線寬，b為兩刻線之間縫

2、寬， W=a+b稱為光柵柵距。目前國(guó)內(nèi)常用的光柵每毫米刻成10、25、50、100、250條等線條。光柵的橫向莫爾條紋測(cè)位移，需要兩塊光柵。一塊光柵稱為主 光柵，它的大小與測(cè)量范圍相一致；另一塊是很小的一塊，稱為指示光柵。為了測(cè)量 位移，必須在主光柵側(cè)加光源，在指示光柵側(cè)加光電接收元件。當(dāng)主光柵和指示光柵 相對(duì)移動(dòng)時(shí)，由于光柵的遮光作用而使莫爾條紋移動(dòng)，固定在指示光柵側(cè)的光電元件，將光強(qiáng)變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。由于光源的大小有限及光柵的衍射作用，使得信號(hào)為脈動(dòng)信號(hào)。如圖1 ,此信號(hào)是一直流信號(hào)和近視正弦的周期信號(hào)的疊加，周期信號(hào)是位移 x的函數(shù)。每當(dāng)x變化一個(gè)光柵柵距信號(hào)就變化一個(gè)周期， 信號(hào)由b點(diǎn)

3、變化到b'點(diǎn)。由于bb' =VV故b'點(diǎn)的狀態(tài)與 b點(diǎn)狀態(tài)完全一樣，只是在相位上增加了2 n。2螺桿式空壓機(jī)壓力傳感器螺桿式空壓機(jī)壓力傳感器：是工業(yè)實(shí)踐中最為常用 的一種傳感器，而我們通常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應(yīng)制造而成的，這樣的傳 感器也稱為壓力傳感器。壓電傳感器中主要使用的壓電材料包括有石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。其中石英 （二氧化硅）是一種天然晶體，壓電效應(yīng)就是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的，在一定的溫度范圍之 內(nèi)，壓電性質(zhì)一直存在，但溫度超過(guò)這個(gè)范圍之后，壓電性質(zhì)完全消失（這個(gè)高溫就是所 謂的“居里點(diǎn)”）。由于隨著應(yīng)力的變化電場(chǎng)變化微小（也就說(shuō)壓電系數(shù)比較低），

4、所以石 英逐漸被其他的壓電晶體所替代。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數(shù)，但是 它只能在室溫和濕度比較低的環(huán)境下才能夠應(yīng)用壓力傳感器。磷酸二氫胺屬于人造晶體， 能夠承受高溫和相當(dāng)高的濕度，所以壓力傳感器已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。 壓電效應(yīng)是壓 力傳感器的主要工作原理，壓電傳感器不能用于靜態(tài)測(cè)量，因?yàn)榻?jīng)過(guò)外力作用后的電荷， 只有在回路具有無(wú)限大的輸入阻抗時(shí)才得到保存。實(shí)際的情況不是這樣的，所以這決定了 壓電傳感器只能夠測(cè)量動(dòng)態(tài)的應(yīng)力。壓電傳感器主要應(yīng)用在加速度、壓力和力等的測(cè)量中。壓電式加速度傳感器是一種常 用的加速度計(jì)。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)異的特點(diǎn)。壓電式加 速度

5、壓力傳感器在飛機(jī)、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動(dòng)和沖擊測(cè)量中已經(jīng)得到了廣泛的 應(yīng)用，特別是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特殊地位。壓電式傳感器也可以用來(lái)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī) 內(nèi)部燃燒壓力的測(cè)量與真空度的測(cè)量。壓力傳感器也可以用于軍事工業(yè)，例如用它來(lái)測(cè)量 槍炮子彈在膛中擊發(fā)的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力。它既可以用來(lái)測(cè)量大的 壓力，也可以用來(lái)測(cè)量微小的壓力。除了壓電傳感器之外，還有利用壓阻效應(yīng)制造出來(lái)的壓阻傳感器，利用應(yīng)變效應(yīng)的應(yīng) 變式傳感器等，這些不同的壓力傳感器利用不同的效應(yīng)和不同的材料，在不同的場(chǎng)合能夠 發(fā)揮它們獨(dú)特的用途。3 MMA8450口速度傳感器：MMA8450加速度傳感器是高精度、高功效解

6、決方案,它能夠延長(zhǎng)小型移動(dòng)設(shè)備的電池使用時(shí)間，并通過(guò)高靈敏度動(dòng)作和方向檢測(cè)功能捕捉精確 的動(dòng)作。借助飛思卡爾 MMA8450Q加速度傳感器，移動(dòng)電話和其他消費(fèi)電子器件的開發(fā)商 能夠在延長(zhǎng)電池壽命的同時(shí)，整合增強(qiáng)功能，并最終改善終端用戶的體驗(yàn)。MMA8450傳感器是12位數(shù)字解決方案，采用3mM 3m材1mm小體積封裝。它提供智能的數(shù)據(jù)治理功能， 內(nèi)置32段采樣/軸（X軸、丫軸、Z軸）的先入先出（FIFO）內(nèi)存緩沖，以提高整個(gè)系統(tǒng)的省 電能力，并通過(guò)減少主處理器負(fù)載來(lái)加快響應(yīng)速度。嵌入式功能和FIFO緩存的配合使用，使終端處理器僅對(duì)要求的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；同時(shí)在相同 I2C 總線上復(fù)用其他傳感器，可

7、防止 數(shù)據(jù)丟失。產(chǎn)品的可配置省電模式和自動(dòng)喚醒 /休眠功能，則可幫助設(shè)計(jì)者實(shí)現(xiàn)最佳電流 消耗。MMA8450C加速度傳感器的目標(biāo)應(yīng)用包括便攜式消費(fèi)器件，如移動(dòng)電話和遠(yuǎn)程控制設(shè) 備，以及智能本、電子書閱讀器（eReader）、上網(wǎng)本、筆記本電腦、PMF及 PDA等。其他應(yīng) 用包括醫(yī)療應(yīng)用中的活動(dòng)監(jiān)控，導(dǎo)航應(yīng)用中的航位推測(cè)輔助，車隊(duì)跟蹤中的位置檢測(cè)，以 及電源工具和小型電器的安全關(guān)閉。4 氧傳感器 ：氧傳感器探測(cè)的是混合氣的濃度，但它并不是直接探測(cè)混合氣，而是探測(cè)混合氣燃燒后的廢氣中的氧分子含量，從而間接地得到當(dāng)前混合氣的濃度。氧傳感器其實(shí)就是一個(gè)低電壓，低電流的小電池，當(dāng)它的內(nèi)外表面所接觸的氧分

8、子角度不同時(shí)，便形成一個(gè)電位差，它的外表面伸入排氣管中直接與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣相接觸， 它的內(nèi)表面與大氣接觸，大氣中氧分子的濃度是不變的。而排氣中氧分子的濃度是隨混合 氣濃度的變化而變化的。 當(dāng)混合氣的實(shí)際空燃比高于理論空燃比 （14.7 ，即稀混合氣） 時(shí)， 廢氣中剩余的氧分子濃度相對(duì)較高，這時(shí)氧傳感器內(nèi)外氧分子濃度相差較小，只能輸出大 約 0.1v 的電壓；而當(dāng)混合氣的實(shí)際空燃比小于理論空燃比（即混合氣）時(shí)，廢氣中剩余 的氧分子非常少，這時(shí)氧傳感器內(nèi)外表面氧分子濃度相差較大，可以輸出大約 1.0v 左右 的電壓。這樣，電腦就可以通過(guò)氧傳感器輸出的信號(hào)了解當(dāng)前混合氣濃度相對(duì)于理論值的 微小偏差，于是

9、根據(jù)這個(gè)信號(hào)相應(yīng)調(diào)整噴油器的通電時(shí)間，以彌補(bǔ)這個(gè)微小偏差，從而提 高了控制的精度。這即是所謂的問(wèn)環(huán)控制。5 霍爾齒輪轉(zhuǎn)速傳感器： 霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的主要工作原理是霍爾效應(yīng)，也就是 當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬部件通過(guò)霍爾傳感器的磁場(chǎng)時(shí)會(huì)引起電勢(shì)的變化，通過(guò)對(duì)電勢(shì)的測(cè)量就可以 得到被測(cè)量對(duì)象的轉(zhuǎn)速值。霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的主要組成部分是傳感頭和齒圈，而傳感頭又 是由霍爾元件、永磁體和電子電路組成的?；魻栟D(zhuǎn)速傳感器在測(cè)量機(jī)械設(shè)備的轉(zhuǎn)速時(shí)，被 測(cè)量機(jī)械的金屬齒輪、齒條等運(yùn)動(dòng)部件會(huì)經(jīng)過(guò)傳感器的前端，引起磁場(chǎng)的相應(yīng)變化，當(dāng)運(yùn) 動(dòng)部件穿過(guò)霍爾元件產(chǎn)生磁力線較為分散的區(qū)域時(shí)，磁場(chǎng)相對(duì)較弱，而穿過(guò)產(chǎn)生磁力線較 為幾種的區(qū)域時(shí)，磁場(chǎng)就

10、相對(duì)較強(qiáng)?；魻栟D(zhuǎn)速傳感器就是通過(guò)磁力線密度的變化，在磁力 線穿過(guò)傳感器上的感應(yīng)元件時(shí)，產(chǎn)生霍爾電勢(shì)。霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的霍爾元件在產(chǎn)生霍爾電 勢(shì)后，會(huì)將其轉(zhuǎn)換為交變電信號(hào)，最后傳感器的內(nèi)置電路會(huì)將信號(hào)調(diào)整和放大，輸出矩形 脈沖信號(hào)。6 PN 結(jié)溫度傳感器：溫度傳感器是通過(guò)物體隨溫度變化而改變某種特性來(lái)間接測(cè)量的。不少材料、元件的特性都隨溫度的變化而變化，所以能作溫度傳感器的材料相當(dāng) 多。溫度傳感器隨溫度而引起物理參數(shù)變化的有：膨脹、電阻、電容、而電動(dòng)勢(shì)、磁性能、 率、光學(xué)特性及熱噪聲等等。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，新型溫度傳感器還會(huì)不斷涌現(xiàn)。晶體二極 管或三極管的PN結(jié)的結(jié)電壓是隨溫度而變化的。例如硅管的

11、PN結(jié)的結(jié)電壓在溫度每升高 1C時(shí)，下降-2mV,利用這種特性，一般可以直接采用二極管（如玻璃封裝的開關(guān)二極管1N4148或采用硅三極管（可將集電極和基極短接）接成二極管來(lái)做PN結(jié)溫度傳感器。這種傳感器有較好的線性，尺寸小，其熱時(shí)間常數(shù)為0.22秒，靈敏度高。測(cè)溫范圍為 -50+150C。典型的溫度曲線如圖1所示。同型號(hào)的二極管或三極管特性不完全相同，因此它們的互換性較差。7生物傳感器：生物傳感器(biosensor)對(duì)生物物質(zhì)敏感并將其濃度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn) 行檢測(cè)的儀器。是由固定化的生物敏感材料作識(shí)別元件(包括酶、抗體、抗原、微生物、 細(xì)胞、組織、核酸等生物活性物質(zhì))與適當(dāng)?shù)睦砘瘬Q能器(如氧電

12、極、光敏管、場(chǎng)效應(yīng)管、 壓電晶體等等)及信號(hào)放大裝置構(gòu)成的分析工具或系統(tǒng)。生物傳感器具有接受器與轉(zhuǎn)換器 的功能。待測(cè)物質(zhì)經(jīng)擴(kuò)散作用進(jìn)入生物活性材料，經(jīng)分子識(shí)別，發(fā)生生物學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生的信息繼而 被相應(yīng)的物理或化學(xué)換能器轉(zhuǎn)變成可定量和可處理的電信號(hào)，再經(jīng)二次儀表放大并輸出， 便可知道待測(cè)物濃度。生物傳感器的特點(diǎn)：(1) 采用固定化生物活性物質(zhì)作催化劑，價(jià)值昂貴的試劑可以重復(fù)多次使用，克服 了過(guò)去酶法分析試劑費(fèi)用高和化學(xué)分析繁瑣復(fù)雜的缺點(diǎn)。(2) 專一性強(qiáng)，只對(duì)特定的底物起反應(yīng)，而且不受顏色、濁度的影響(3) 分析速度快，可以在一分鐘得到結(jié)果。(4) 準(zhǔn)確度高，一般相對(duì)誤差可以達(dá)到1%(5) 操作系

13、統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分析（6）成本低，在連續(xù)使用時(shí)，每例測(cè)定僅需要幾分錢人民幣。（7）有的生物傳感器能夠可靠地指示微生物培養(yǎng)系統(tǒng)內(nèi)的供氧狀況和副產(chǎn)物的產(chǎn)生 在產(chǎn)控制中能得到許多復(fù)雜的物理化學(xué)傳感器綜合作用才能獲得的信息。同時(shí)它們還指明 了增加產(chǎn)物得率的方向。8 UHZ-50 型磁性浮球液位計(jì) ，用于工業(yè)過(guò)程中各種承壓（或敞開）貯液 設(shè)備（塔 .缸. 槽. 球形容器和鍋爐）的液體介質(zhì)的液位檢測(cè)。能就地顯示各種液體的工作 情況和液位高度。配上液位變送器就能遠(yuǎn)距離傳送液面的位置信號(hào)。通過(guò)一定的電氣裝置 達(dá)到自動(dòng)控制和測(cè)量液位的目的。 該液位計(jì)是具有可靠的安全性檢測(cè)儀表。由于具有磁性藕合的隔離密閉

14、結(jié)構(gòu)。尤其適用于 易燃. 易爆和腐蝕有毒液位檢測(cè)。從而使原復(fù)雜環(huán)境的液位檢測(cè)手段變得簡(jiǎn)單和可靠安全。 液位計(jì)具有就地顯示的直讀式特性。不需多組液位計(jì)組合。有著單體進(jìn)行全量程測(cè)量。設(shè) 備少開孔，顯示清晰，標(biāo)志醒目。讀數(shù)直觀等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)液位計(jì)直接配帶顯示儀時(shí)可省去該 系統(tǒng)信號(hào)檢測(cè)的中間變送從而提高其傳輸精度。工作原理 液位計(jì)采用連通器的原理，使容器內(nèi)液體等高引入到液位計(jì)主體內(nèi)。在主體內(nèi)的漂浮的浮 球組件，根據(jù)浮力原理和磁性藕合原理。在主體外附靠能反映磁現(xiàn)象的翻柱液面位置的顯 示。隨主體內(nèi)液位的變化，浮球組件的高低也相應(yīng)變化。從而使主體外的翻柱180 度的翻轉(zhuǎn)，當(dāng)液位上升時(shí)，翻柱由白色轉(zhuǎn)為紅色，當(dāng)液面

15、下降時(shí)，翻柱由紅色轉(zhuǎn)為白色。顯示器 的紅，白界位處為容器內(nèi)介質(zhì)液位的實(shí)際高度。9 磁致伸縮位移傳感器 : 磁致伸縮位移傳感是利用磁致伸縮效應(yīng)研制的傳感器。 該傳感器可以實(shí)現(xiàn)非接觸、絕對(duì)式測(cè)量，具有高精度、大量程的特點(diǎn)，特別是由于磁鐵和 傳感器并無(wú)直接接觸，因此傳感器可應(yīng)用在惡劣的工業(yè)環(huán)境，如易燃、易爆、易揮發(fā)、有 腐蝕的場(chǎng)合。 此外，傳感器能承受高溫高壓和高振蕩的環(huán)境。 傳感器輸出信號(hào)為絕對(duì)數(shù)值， 所以即使電源中斷重接也不會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)收構(gòu)成問(wèn)題，更無(wú)尖重新調(diào)整零位。由于傳感器組件 都是非接觸的，所以即使測(cè)量過(guò)程理不斷重復(fù)的，也不會(huì)對(duì)傳感器造成任何磨損。磁致旋轉(zhuǎn)波位移傳感器，如圖 1 所示。除位置磁

16、鐵外，所有其他元器件都安裝在傳感器殼 體內(nèi)，組成傳感器的主體。位置磁鐵通常裝在一個(gè)運(yùn)動(dòng)部件 A 上，而傳感器主體則裝在一 個(gè)固定的部件 B 上。jft"*'*1 2“73 、 f /評(píng)直i啟傳感器工作時(shí)，電子信號(hào)和處理系統(tǒng)發(fā)給磁致波導(dǎo)鋼絲間隔為T的激勵(lì)脈沖電流ie該脈沖電流將產(chǎn)生一個(gè)圍繞波導(dǎo)鋼絲的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。位置磁鐵也產(chǎn)生一個(gè)固定的磁場(chǎng)。根 據(jù)Widemanr效應(yīng)，金屬隨其瞬間變形產(chǎn)生波導(dǎo)扭曲，使波導(dǎo)鋼絲產(chǎn)生磁致彈性伸縮，即 形成一個(gè)磁致旋轉(zhuǎn)波。磁致旋轉(zhuǎn)波的傳播速度為式中：G為波導(dǎo)管的剪切彈性模量；p為波導(dǎo)管密度 由于G和p均為恒定（對(duì)于一定的波導(dǎo)管來(lái)說(shuō)）的，所以傳播速度也恒定

17、。經(jīng)過(guò)計(jì)算該旋轉(zhuǎn)波沿著波導(dǎo)鋼絲以2 800 m/s的速度向兩邊傳播。當(dāng)它傳到波導(dǎo)鋼絲一端的波 檢測(cè)器時(shí)被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)ua 通過(guò)測(cè)量磁致旋轉(zhuǎn)波從位置磁鐵傳到波檢測(cè)器的時(shí)間tL就能確定位置磁鐵和波檢測(cè)器之間的距離。這樣，當(dāng)部件A和B產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)磁致旋轉(zhuǎn)波位移傳感器就可以確定部件 A的位置和速度。在波導(dǎo)鋼絲的另一端，磁致旋轉(zhuǎn)波將通過(guò)減波元件被大大削弱，以避免反射的波形對(duì)測(cè)量精度造成影響。波反射器是用于改善電信號(hào)ua的波形和加強(qiáng)電信號(hào)的大小。10角位移傳感器：該傳感器采用特殊形狀的轉(zhuǎn)子和線繞線圈，模擬線性可變差動(dòng)傳感器（LVDT的線性位移，有較高的可靠性和性能，轉(zhuǎn)子軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生線性輸出 信號(hào)

18、，圍繞出廠預(yù)置的零位移動(dòng)± 60（總共 120）度。 此輸出信號(hào)的相位指示離開零位的 位移方向。轉(zhuǎn)子的非接觸式電磁耦合使產(chǎn)品具有無(wú)限的分辨率，即絕對(duì)測(cè)量精度可達(dá)到零 點(diǎn)幾度。角位移傳感器原理：是位移傳感器的一種型號(hào)，采用非接觸式專利設(shè)計(jì)，與同步 分析器和電位計(jì)等其它傳統(tǒng)的角位移測(cè)量?jī)x相比，有效地提高了長(zhǎng)期可靠性。它的設(shè)計(jì)獨(dú) 特，在不使用諸如滑環(huán)、葉片、接觸式游標(biāo)、電刷等易磨損的活動(dòng)部件的前提下仍可保證 測(cè)量精度。非接觸式傳感器1 聲波物位傳感器： 超聲波物位傳感器它是一種非接觸式的物位傳感器，應(yīng)用領(lǐng)域 十分廣泛。其工作原理是，工作時(shí)向液面或粉體表面發(fā)射一束超聲波，被其反射后，傳感 器

19、再接收此反射波。設(shè)聲速一定，根據(jù)聲波往返的時(shí)間就可以計(jì)算出傳吸器到液面（粉體 表面）的距離，即測(cè)量出液面（粉體表面）位置。其敏感元件有二種，一種是由線圈、磁 鐵和膜構(gòu)成的，另一種是由壓電式磁致伸縮材料構(gòu)成的。前者產(chǎn)生的是10KHz的超聲波，后者產(chǎn)生的是2040Khz的超聲波。超聲波的頻率愈低，隨著距離的衰減愈小，但是反射 效率也小。因此，應(yīng)根據(jù)測(cè)量范圍、物位表面狀況和周圍環(huán)境條件來(lái)決定所使用的超聲波 傳感器。高性能的超聲波物位傳感器由微機(jī)控制。 以緊湊的硬件進(jìn)行特性調(diào)整和功能檢測(cè)。 它可以準(zhǔn)確地區(qū)別信號(hào)波和噪聲，因此，可以在攪拌器工作的任況下測(cè)量物位。此外，在 高溫或吹風(fēng)時(shí)也可檢測(cè)物位，特別是

20、可以檢測(cè)高粘度液體和粉狀體的物位5、激光式物位傳感器它是一種性能優(yōu)良的非接觸式高精度物位傳感器。其工作原理與超聲波物位傳感器 相同，只是把超聲波換成光波。 激光束很細(xì)， 作為物位傳感器時(shí)， 即使物位表面極其粗糙， 其反射波束也不過(guò)加寬到20mm但這仍是激光式物位傳感器可以接收的范圍內(nèi)、激光式物 位傳感器一般采用近紅外光。它是把光流發(fā)射出的激光利用半透射反射鏡處理。一部分作 為基準(zhǔn)參考信號(hào)輸入時(shí)間變送器，另一部分通過(guò)半透射反射鏡的激光經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)處理成 為一定寬度的平行光束照射在物體面上。反射波到達(dá)傳感器接收部再轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。因?yàn)?從照射到接受的時(shí)間很短，所以利用取樣電路擴(kuò)大成毫微秒數(shù)量級(jí)，便于

21、信號(hào)處理，進(jìn)行 時(shí)間的測(cè)量。利用微機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，變?yōu)閿?shù)字顯示物位值的模擬輸出信號(hào)，再利用軟件 檢測(cè)信號(hào)的可靠件，如果測(cè)定系統(tǒng)出現(xiàn)故障則報(bào)警。這種傳感器可應(yīng)用于鋼鐵工業(yè)連續(xù)鑄 造裝置的砂型鐵水液位高度測(cè)量。同時(shí)，它還可以應(yīng)用于狹窄開口容器以及高溫、高精度 的液面檢測(cè)。此外，近年來(lái)隨著高科技的發(fā)展，出現(xiàn)了數(shù)字式智能化的物位傳感器，它是一種 先進(jìn)的數(shù)字式物位測(cè)量系統(tǒng)。將其測(cè)量部件技術(shù)與微處理器的計(jì)算功能結(jié)合為一體，使得 物位測(cè)量?jī)x表至控制儀表成為全數(shù)字化系統(tǒng)。數(shù)字式智能化物位傳感器的綜合性能指標(biāo)、實(shí)際測(cè)量準(zhǔn)確度比傳統(tǒng)的模擬式物位傳感器提高了3 5 倍?？傊?，隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展物位傳感器的形式將會(huì)

22、多種多樣，其形式應(yīng)以非接觸式為研制重點(diǎn)。其發(fā)展方向是通 過(guò)廣泛應(yīng)用微機(jī)等高新電子技術(shù)來(lái)獲得全面性能的進(jìn)一步提高，同時(shí)還要向著小型化、智 能化、多功能化的方向發(fā)展。2 WB121 高速寬帶跟蹤型電量隔離傳感器： 在各種自動(dòng)檢測(cè)、控制系統(tǒng)中 , 常常需要對(duì)高速變化的交直流電流、電壓信號(hào)作跟蹤采集 , 對(duì)比較復(fù)雜的波形作頻譜分析。 這類信號(hào)可能是高壓、大電流等強(qiáng)電 ,也可能是負(fù)載能力很差的弱電 , 或是幅值很小的信 號(hào)。它們的一個(gè)共同特點(diǎn)是不宜直接與計(jì)算機(jī)類的系統(tǒng)相接 , 怕計(jì)算機(jī)干擾它 ,或是怕它干 擾計(jì)算機(jī),或是因信號(hào)太強(qiáng)、太弱，難于與計(jì)算機(jī)匹配。WB121高速寬帶跟蹤型電量隔離傳 感器正是針對(duì)

23、用戶的這種需求而設(shè)計(jì)的。本文將對(duì)該產(chǎn)品的性能及應(yīng)用范圍作概略介紹。WB121高速寬帶跟蹤型電量隔離傳感器采用線性光電隔離原理，對(duì)電網(wǎng)或電路中的交流、直流或交直流混合的電流、電壓信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量 , 經(jīng)隔離轉(zhuǎn)換成跟蹤輸入信號(hào)的、 有一定驅(qū)動(dòng)能力的、標(biāo)準(zhǔn)的輸出電壓信號(hào)。WB121具有交直流通用、高精度、高隔離、寬頻響、快響應(yīng)時(shí)間、低漂移、低功耗、寬溫度范圍等特點(diǎn) ; 能直接與計(jì)算機(jī)、可編程控制 器或其他數(shù)據(jù)采集器連接 , 用于各種快速反應(yīng)波形的隔離跟蹤測(cè)量 ; 特別是可以在模擬量 的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、變頻調(diào)速設(shè)備、可控硅控制設(shè)備及其他電氣設(shè)備中用作跟蹤測(cè)量。 WB121電量隔離傳感器主要分為兩類,

24、即WBV121電壓隔離傳感器和 WBI121電流隔離傳感 器。二者的工作原理 , 除輸入電路略有不同外 , 其他都相同。輸入電壓 Vin（ 或電流 Iin） 信 號(hào)送至輸入電路 ,后者將信號(hào)轉(zhuǎn)換成某種標(biāo)準(zhǔn)電壓 ,并賦予較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力 ;光電隔離電路 實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)的線性變換及隔離處理 ;輸出電路將信號(hào)進(jìn)一步放大 , 同時(shí)實(shí)現(xiàn)整個(gè)傳感器 的量程調(diào)節(jié),輸出是跟蹤輸入信號(hào)、具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力的標(biāo)準(zhǔn)化電壓 ,方便用戶使用。傳 感器內(nèi)部還配備了 DC/DC專換器,從輔助電源+E提取能量,供輸入電路使用。3 新型光電傳感器： 隨著全球制造業(yè)自動(dòng)化程度的提高，工業(yè)傳感器成為提高生產(chǎn)能力和增強(qiáng)安全的關(guān)鍵所在。工

25、業(yè)傳感器有各種尺寸、形狀和技術(shù)最常見的是 用電感、電容、光電、磁力、超聲波技術(shù)設(shè)計(jì)的傳感器。每一種技術(shù)各有其長(zhǎng)短，因此要 根據(jù)應(yīng)用的要求來(lái)確定采用哪一種傳感器。而光電式傳感器在檢測(cè)和控制中應(yīng)用非常廣泛。由光通量對(duì)光電元件的作用原理 不同所制成的光學(xué)測(cè)控系統(tǒng)是多種多樣的，按光電元件 （光學(xué)測(cè)控系統(tǒng) ） 輸出量性質(zhì)可分二 類，即模擬式光電傳感器和脈沖 （開關(guān)）式光電傳感器。為此本文著重介紹工控?fù)鞙y(cè)系統(tǒng)中 新型模擬式光電傳感器的組成與特點(diǎn)、使用及有關(guān)應(yīng)用舉例。光電式傳感器中必須采用一定的光學(xué)元件，并按照一些光學(xué)定律和原理構(gòu)成各種 各樣的波，光學(xué)元件有各種反射鏡和透鏡。有一些基本的光電傳感器檢測(cè)的是光

26、強(qiáng)的變化。一般地講，它檢測(cè)的是傳感器自己的光源發(fā)射出來(lái)的光線，或者檢測(cè)的并不是傳感器自己的光源發(fā)射出來(lái)的光線。光線的類型以及檢測(cè)的方法有很多種，不同的傳感器使用的光線和檢測(cè)方法是不同的。光電傳感器由光源（發(fā)光二極管）、接收器（光敏三極管）、放大器（或比較器）及信 號(hào)轉(zhuǎn)換器（或斯密特觸發(fā)器）充組成。光敏三極管對(duì)進(jìn)來(lái)的光線進(jìn)行分析，看看它是不是從 發(fā)光二極管產(chǎn)生的光，并且產(chǎn)生輸出信號(hào)，基本組成原理示意見圖1所示。其光源（發(fā)光二極管）還己乞包括振蕩器與供電源；光源與接收器（光敏三極管）是不共地，二者之間無(wú)電 的聯(lián)系以提高抗干擾；光源（發(fā)光器）與接收器可以一個(gè)機(jī)殼內(nèi)也可以分開。比混0光睹肖攝收矗寺用放

27、丈分E&1光電傳豳 區(qū)畜組賤廉理-北唱倩穆器內(nèi)那強(qiáng)住楊）示施0.fll姒地耳越零比豐毎同一地.直昔的建耨比iS與接收郢堆進(jìn)右電的 麻離 林 嗷光牌與卄囂可屮棉也可l畑幵與其他傳感器技術(shù)相比，這種傳感器技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)。例如，光電傳感器的敏感 范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了電感、電容、磁力、超聲波傳感器的敏感范圍。此外，光電傳感器的體積 很小，而敏感范圍很寬，加上機(jī)殼有很多樣式，幾乎可以到處使用。最后，隨著技術(shù)的不 斷發(fā)展，光電傳感器在價(jià)錢方面可以同用其他技術(shù)制造的傳感器競(jìng)爭(zhēng)。4光電傳感器：光電傳感器是采用光電元件作為檢測(cè)元件的傳感器。 它首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信

28、號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光電 傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。 光電檢測(cè)方法具有精度高、反應(yīng)快、 非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測(cè)參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形式靈活多樣，因此，光電式傳感器在檢測(cè)和控制中應(yīng)用非常廣泛。光電傳感器的原理光電傳感器是指能夠?qū)⒖梢姽廪D(zhuǎn)換成某種電量的傳感器。光敏二極管是最常見的光傳感 器。光敏二極管的外型與一般二極管一樣，只是它的管殼上開有一個(gè)嵌著玻璃的窗口，以 便于光線射入，為增加受光面積，PN結(jié)的面積做得較大，光敏二極管工作在反向偏置的工 作狀態(tài)下，并與負(fù)載電阻相串聯(lián)，當(dāng)無(wú)光照時(shí)，它與普通二極管一樣，反向電流很?。╲ 卩A）,稱為光敏二極管的暗電流；當(dāng)有光照時(shí)，載流子

29、被激發(fā)，產(chǎn)生電子 -空穴，稱為光 電載流子。在外電場(chǎng)的作用下，光電載流子參于導(dǎo)電，形成比暗電流大得多的反向電流， 該反向電流稱為光電流。光電流的大小與光照強(qiáng)度成正比，于是在負(fù)載電阻上就能得到隨光照強(qiáng)度變化而變化的電信號(hào)。光敏三極管除了具有光敏二極管能將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的功能外，還有對(duì)電信號(hào)放大的 功能。光敏三級(jí)管的外型與一般三極管相差不大，一般光敏三極管只引出兩個(gè)極一一發(fā)射 極和集電極，基極不引出，管殼同樣開窗口，以便光線射入。為增大光照，基區(qū)面積做得 很大，發(fā)射區(qū)較小，入射光主要被基區(qū)吸收。工作時(shí)集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。在無(wú)光照 時(shí)管子流過(guò)的電流為暗電流lceo= （1 + B） Icbo

30、 （很?。?，比一般三極管的穿透電流還?。?當(dāng)有光照時(shí)，激發(fā)大量的電子-空穴對(duì)，使得基極產(chǎn)生的電流lb增大，此刻流過(guò)管子的電 流稱為光電流，集電極電流lc= （1 + B ） lb，可見光電三極管要比光電二極管具有更高的 靈敏度5PT100溫度傳感器：用模擬量擴(kuò)展模塊 EM235測(cè)量溫度和監(jiān)視指定溫限，在該模擬量模塊的一個(gè)輸入通道上連接PT100溫度傳感器（如果利用235的3個(gè)通道則可以監(jiān)視 3路溫度指）。為了把PT100的溫度變化的電阻轉(zhuǎn)換成電壓，模擬量 輸出作為恒電流源而使用，即輸出12.5mA恒電流（如果PT100不允許12.5的大電流則應(yīng)該作相應(yīng)的調(diào)整供給PT100傳感器。在這個(gè)電路中，

31、產(chǎn)生了5mV/C（攝氏度）線性輸入電壓.EM235把這個(gè)電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，程序周期地讀這些數(shù)字量，并將所讀 的這些數(shù)，利用下面的公式計(jì)算出溫度C:TC>=（溫度數(shù)字量-0C偏置量）/1C數(shù)字量溫度數(shù)字量=存儲(chǔ)在AIWx（x=0,2,4）中的值。0C偏置量=在0C測(cè)量出的數(shù)字量，該值為 40001C數(shù)字量二溫度每升高1C的數(shù)字量，-程序計(jì)算出帶一位十進(jìn)制小數(shù)點(diǎn)的溫度值，并把該值寫入信息 1所屬的變量單元中，信息 1為"Temperature=xxx.xC" 再用TD200顯示這些信息。在程序的初 始化階段中，用戶可以輸入高限和低限溫度。如果測(cè)量溫度超出所選范圍，那么TD

32、200溫度監(jiān)視器的第二行顯示警告信息.若測(cè)量溫度超過(guò)高限，那么TD200的第二行顯示信息2，即"Temperature>xxx.xC" 如果測(cè)量溫度低于溫度低限，那么TD200的第二行顯示信息3，即"Temperature硬件描述溫度傳感器：- PT100是鉑電阻溫度傳感器 ，它適用于測(cè)量-60C到+400C之間的溫 度。-計(jì)算PT100所需電流PT100在0C時(shí)電阻為100歐姆，隨著溫度的變化電 組成線性變化，大約是每攝氏度0.4歐姆，為了產(chǎn)生 5mV/C的電壓系數(shù)，需要提供12.5mA電流。由于模擬量輸出精度為10微安/數(shù)，為了得到5mA輸出電流所需的輸

33、出數(shù)必須為1250。因?yàn)锳QV數(shù)據(jù)字向右移 4位，因此輸出數(shù)必須乘以16。這樣，為了初始化模擬量輸出Io位12.5mA電流，在AQW（中必須設(shè)置20000輸出數(shù)。等式為：（32000/20mA*12.5mA=20000）6電量隔離傳感器：電量隔離傳感器/變送器是針對(duì)工程中的電量檢測(cè)（監(jiān)測(cè)），提 高系統(tǒng)的整體抗干擾能力，而研制開發(fā)的一種小體積、高性能的電信號(hào)量測(cè)部件或模塊。電量隔離傳感器/變送器可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的大電流、高電壓、功率、頻率、相角、電度等電 參量進(jìn)行隔離測(cè)量和變換，也可以對(duì)各種微弱信號(hào)（如各種橋路信號(hào)）進(jìn)行隔離放大和變 換，將其調(diào)理后，變換成符合國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)的電壓、電流、頻率等模擬信號(hào)或

34、變換成數(shù)字 量、開關(guān)量狀態(tài)等信號(hào)輸出。這些輸出信號(hào)可以和傳統(tǒng)的指針式儀表相接，也與現(xiàn)代的數(shù) 字式自控儀表、各種A/D轉(zhuǎn)換器以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)直接配接，從而可以形成一個(gè)組成高可靠 的工業(yè)檢測(cè)（監(jiān)測(cè)）或控制系統(tǒng)。由于電量隔離傳感器產(chǎn)品的被檢測(cè)對(duì)像主要是電流和電壓信號(hào)，所以下面主要介紹電 流和電壓信號(hào)的檢測(cè)原理。（1）交流信號(hào)檢測(cè)原理交流信號(hào)又分為交流電壓和電流信號(hào)。，圖1為交流電流信號(hào)的檢測(cè)原理框圖，圖2為 交流電壓信號(hào)的檢測(cè)原理框圖，由 CT和PT對(duì)信號(hào)進(jìn)行隔離，電流為穿孔輸入方式，電壓 為端子接線輸入方式。圖I交流屯流信號(hào)產(chǎn)器原理框圖圖2交流電壓信號(hào)產(chǎn)品原理框囹其中，CT為電流互感器，PT為電壓互

35、感器，輸出一般為 05V或420mA(2)直流信號(hào)檢測(cè)原理信號(hào)處理 隔離放大輸出圖3直流信號(hào)產(chǎn)品原理框囹圖3為直流信號(hào)檢測(cè)原理框圖直流信號(hào)分為直流電壓和直流電流，直流電流一般是通過(guò)電阻取樣，直流電壓一般用 電阻降壓處理。由一個(gè)隔離電源向前置放大器供電 , 隔離原理常用的有兩種方案，一種是 采用線性光耦隔離技術(shù)，一種是采用調(diào)制解調(diào)技術(shù)。由上述原理框圖可以看出， 不論是交流信號(hào)還是直流信號(hào)， 輸入輸出都是完全隔離的， 一般，現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)都是大電流、高電壓或是微小信號(hào)，這樣電量隔離傳感器就可以把現(xiàn) 場(chǎng)信號(hào)與低壓數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)完全隔離，避免系統(tǒng)受到強(qiáng)信號(hào)的干擾，從而提高系統(tǒng)的可靠 性。7 GNC-M系列

36、非接觸式位移傳感器：傳感器內(nèi)部復(fù)雜的專用信號(hào)處理電路，使傳感器 不僅可以提供同步串行(SSI)、啟停脈沖(S 丁 ART/S丁 0尸)、模擬電壓或電流輸出等標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)接口，還可以提供“ DyMoS高速串行數(shù)據(jù)傳輸接口。"DyMoS接口不僅可以輸出位置數(shù)值，同時(shí)還可以輸出移動(dòng)速度數(shù) 值。脈沖輸出接口使得傳感器輸出信號(hào)具有更好的抗外部干擾性能。信 號(hào)處理電路被封裝在防護(hù)等級(jí) IP67 的鋁制外殼中，使傳感器有很好的防 污、防油、防潮等性能。采用非接觸式磁致伸縮測(cè)量技術(shù) NOVO丁 RICTIVE的位移傳感器， 在控制、定位和測(cè)量等應(yīng)用中，對(duì)位移和長(zhǎng)度可以進(jìn)行直接、精確和絕對(duì) 位置的測(cè)量。

37、移動(dòng)物體通過(guò)帶動(dòng)浮空的磁塊，來(lái)實(shí)現(xiàn)位移的測(cè)量。位置檢測(cè)磁塊 與波導(dǎo)桿之間通過(guò)磁場(chǎng)的移動(dòng)傳遞磁塊相對(duì)運(yùn)動(dòng)的信息，從而達(dá)到非接 觸測(cè)量的目的，因此，也使傳感器的安裝更為簡(jiǎn)單，沒(méi)有機(jī)械的接觸和 磨損，因此機(jī)械壽命可認(rèn)為是無(wú)限的，而磁塊的移動(dòng)速度也沒(méi)有限制。 該傳感器允許測(cè)量的最大行程為 4500毫米。GNC M系列傳感器所采用的測(cè)量原理、嚴(yán)格的設(shè)計(jì)和材料選擇，使得 該系列傳感器具有很低的溫度系數(shù)，測(cè)量的精度受溫度變化的影響非常小。同時(shí)，傳感器在機(jī)械結(jié)構(gòu)、材料、工藝方面的特殊設(shè)計(jì)，以及特殊 的測(cè)量技術(shù)，決定了該系列傳感器具有很好的抗震和抗沖擊性能。磁塊 側(cè)面非接觸式的安裝，節(jié)省了傳感器安裝的空間，同時(shí)，也能夠解決拉 桿式直線位移傳感器的泵效應(yīng)問(wèn)題。8 磁電轉(zhuǎn)速傳感器 : 該傳感器采用磁電感應(yīng)的原理來(lái)達(dá)到測(cè)速目的， 該傳感器輸 出信號(hào)大，無(wú)需要放大，抗干擾性能好，無(wú)需外接電源，可在煙霧、水氣、油氣、煤氣等 惡劣環(huán)境中使用。工作原理： 使用時(shí)應(yīng)在被測(cè)量轉(zhuǎn)速的軸上裝一齒輪，將傳感器安裝在 支架上，調(diào)整傳感器與齒輪頂之間隙為 1.2mm左右。當(dāng)軸帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，根據(jù)電磁感應(yīng) 的原理在傳感器內(nèi)部線圈的兩端產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)， 被測(cè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)一圈時(shí)就產(chǎn)生在 Z 個(gè)電壓 脈沖信號(hào)，根據(jù)下式：F = (n/60) x Z式中：F為頻率Hz/秒n為被測(cè)軸轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)/分Z 為齒輪