五種常用的傳感器原理和應用

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五種常用的傳感器類型


一些常用的傳感器及其原理和應用說明如下：
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3 N- X2 V) p/ |) l  }( p$ c; j（一）溫度傳感器

　　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：

8 p" W& ]9 x+ X0 o2 k3 H/ M% u·接觸式傳感器
/ r) k! t9 K0 a" U) {4 j6 D2 h
2 Q1 B, |0 f; B+ `; o/ T; `2 h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

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。

　　不同類型溫度傳感器的工作原理及實例

% I" c/ `) P9 C　　（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。
( _2 `  g( ]2 }- o
　　（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。

4 p3 r9 D( {$ W　　（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。
% N. f" {6 A* o8 w+ s
+ e8 o7 p2 s8 p（二）紅外傳感器

　　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。

優勢
9 Q. r# @# \& J: q7 T& R- t
易于連接，市場上現貨供應
; `, E( c! H1 s  X1 Y0 L& O  V- w  h
3 n' v3 p: H/ B9 ^* O" Y) Z9 H缺點

; H* |: I$ f" B( v受到周圍噪音干擾，如輻射、環境光等。

5 @+ q% N& }& S6 ]. }9 y工作原理
& M* v( l8 L' R/ d' {, I' T$ s1 r/ u
　　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。

+ U; `; X/ C, `6 b6 t% @/ h0 Z& F　　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。

6 g6 F' a9 O0 X% n4 G　　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。
. C: R8 s  O! g- P! g5 {
2 @3 i8 y( Q6 |  m應用

; M7 ^. [* f5 D9 L2 U0 T) c
熱成像
3 G$ |( ?: _7 Y# O2 L( M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。
·加熱
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。
·光譜學
/ d( t# m9 U/ z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。
·氣象
8 D1 g+ F& [. I) ]" C4 |4 |. j3 H0 J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。
1 \# M7 e: y' a" [8 V1 ?·光生物調節
1 W; v3 e+ x! q' m8 M, m8 B7 V  `) d用于癌癥患者的化療，這是用來治療抗皰疹病毒。
·氣候學
監測大氣和地球之間的能量交換。
3 q* w6 ^2 g/ r  h# x·通信
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。


( g. h5 L* J7 \7 f* V. D( G（三）紫外線傳感器
- }* Z2 O# T2 w  k+ l" {7 u
　　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。
% ]1 D% B9 s" m+ v4 N$ W, i
選擇紫外線傳感器的標準
0 [0 i% _1 v# j0 S( o* ?& x7 W
' B. c4 i0 s4 Y( _( |: t/ a·紫外傳感器可以檢測到的波長范圍（納米）

·工作溫度

·準確度

·重量

·功率范圍

- u8 @$ ~) Z( H: O* D+ h工作原理
% Q0 [, ~9 ~! {
　　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# P9 W: E( o8 Q& ?% a　　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。

4 u7 o* \2 M4 o$ j/ s: n示例包括：

- E" L) v& q5 O% F9 ~·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。

·光傳感器測量入射光的強度。
* B' X0 U% Q7 `1 s2 U" M
·紫外光譜傳感器是用于科學攝影的電荷耦合器件（CCD）。

8 W1 m% ?8 Y$ ]4 ~·紫外線探測器。
- p  e" K2 i  H* e
·殺菌紫外線探測器。
7 V" b) n" r. |- t2 ]4 e! P3 _* G
·光穩定性傳感器。
" L; ]: l  t+ k7 {' l8 r
6 b, l/ e) J- ?6 A/ E$ D應用
2 l0 e: }5 B# K/ }
·測量紫外線光譜中曬傷皮膚的部分

' v7 n6 |* w# X# R: y; j! z* o( W, z& I·藥房

! }! ], Z2 O6 p5 O7 {* l, K& h·汽車

" q; l% m# o+ l# h; ^# W! ?' ]·機器人學

·溶劑處理和染色工藝的印染工業

* h* K0 t) o! `/ f" X·化學品生產、儲存和運輸用化學工業
; H1 d1 |- \0 f& q7 }: |
0 D( \1 g8 ]8 {& y（四）觸摸傳感器
3 V( d4 v+ K4 A, k9 j) ?
　　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。

2 \4 N: {, W$ \4 _+ f' D: |- u$ w　　觸摸傳感器由以下部件組成：

·全導電物質，如銅
; P! k6 M) B+ a! B
- `$ ?$ {" K6 M0 K9 {, M2 ^& n·絕緣間隔材料，如泡沫或塑料
& N; n* H8 y# V2 I" n0 B% m
! z/ C) v6 C' o7 x1 d·部分導電材料
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( y8 |; V. e; E" t6 A原理與工作

　　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。

% s  z) M  `+ K% k　　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。
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& _, \; S0 b( y% w1 |) |應用

　　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
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·商業——醫療、銷售、健身和游戲

; ~+ b# l) u. `$ o9 d% a·電器-烤箱、洗衣機/烘干機、洗碗機、冰箱
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·運輸-駕駛艙制造和車輛制造商之間的簡化控制
& Y# |3 P3 G# t! K
- P+ @! ~" C  k9 K3 H+ {·液位傳感器

·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
+ s, g+ {1 w+ v" {8 R
（五）接近傳感器

　　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。

% v" l  p+ q# F7 Y工作原理
) t. S" v9 y1 |' F1 Q
　　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。
+ \) \; ~4 Z  U6 \* Q
! `( \0 m& {! y) L4 x- c, Z　　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。

/ ?: b) _/ D2 w0 E- U　　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。
4 s6 ^2 m* L. k$ A
; M, ]5 P* K% p) D( b) t/ B! j應用
0 R/ p5 k2 r1 e# n1 b
·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
3 U6 T1 `8 L5 Q) v
2 P1 C% I2 F( D  H) R0 B* \2 n" n2 x·在窗口中使用，當窗口打開時會激活警報

·用于機械振動監測計算軸與支承軸承的距離差
+ Q" q4 _0 w+ p/ w

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春曉19901009

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