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傳感器
傳感器(英文名稱(chēng):transducer/sensor)是一種檢測(cè)裝置,能感受到被測(cè)量的信息,并能將感受到的信息,按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出,以滿(mǎn)足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。
傳感器的特點(diǎn)包括:微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器的存在和發(fā)展,讓物體有了觸覺(jué)、味覺(jué)和嗅覺(jué)等感官,讓物體慢慢變得活了起來(lái)。通常根據(jù)其基本感知功能分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線(xiàn)敏感元件、色敏元件和味敏元件等類(lèi)。主要作用
人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息,必須借助于感覺(jué)器官。
傳感器匯總圖片精選(6張)
而單靠人們自身的感覺(jué)器官,在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動(dòng)中它們的功能就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。為適應(yīng)這種情況,就需要傳感器。因此可以說(shuō),傳感器是人類(lèi)五官的延長(zhǎng),又稱(chēng)之為電五官。
新技術(shù)革命的到來(lái),世界開(kāi)始進(jìn)入信息時(shí)代。在利用信息的過(guò)程中,首先要解決的就是要獲取準(zhǔn)確可靠的信息,而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。
在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中,要用各種傳感器來(lái)監(jiān)視和控制生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)參數(shù),使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或狀態(tài),并使產(chǎn)品達(dá)到好的質(zhì)量。因此可以說(shuō),沒(méi)有眾多的優(yōu)良的傳感器,現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ)。
在基礎(chǔ)學(xué)科研究中,傳感器更具有突出的地位。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,進(jìn)入了許多新領(lǐng)域:例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙,微觀上要觀察小到fm的粒子世界,縱向上要觀察長(zhǎng)達(dá)數(shù)十萬(wàn)年的天體演化,短到 s的瞬間反應(yīng)。此外,還出現(xiàn)了對(duì)深化物質(zhì)認(rèn)識(shí)、開(kāi)拓新能源、新材料等具有重要作用的各種技術(shù)研究,如超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、*磁場(chǎng)、超弱磁場(chǎng)等等。顯然,要獲取大量人類(lèi)感官無(wú)法直接獲取的信息,沒(méi)有相適應(yīng)的傳感器是不可能的。許多基礎(chǔ)科學(xué)研究的障礙,首先就在于對(duì)象信息的獲取存在困難,而一些新機(jī)理和高靈敏度的檢測(cè)傳感器的出現(xiàn),往往會(huì)導(dǎo)致該領(lǐng)域內(nèi)的突破。一些傳感器的發(fā)展,往往是一些邊緣學(xué)科開(kāi)發(fā)的。
傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開(kāi)發(fā)、海洋探測(cè)、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護(hù)等等極其之泛的領(lǐng)域。可以毫不夸張地說(shuō),從茫茫的太空,到浩瀚的海洋,以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng),幾乎每一個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目,都離不開(kāi)各種各樣的傳感器。
由此可見(jiàn),傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步方面的重要作用,是十分明顯的。世界各國(guó)都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。相信不久的將來(lái),傳感器技術(shù)將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)飛躍,達(dá)到與其重要地位相稱(chēng)的新水平。
主要特點(diǎn)
傳感器的特點(diǎn)包括:微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化,它不僅促進(jìn)了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造和更新?lián)Q代,而且還可能建立新型工業(yè),從而成為21世紀(jì)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。微型化是建立在微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)基礎(chǔ)上的,已成功應(yīng)用在硅器件上做成硅壓力傳感器。
傳感器的組成
傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、變換電路和輔助電源四部分組成,如圖1 所示。
圖1 傳感器的組成
敏感元件直接感受被測(cè)量,并輸出與被測(cè)量有確定關(guān)系的物理量信號(hào);轉(zhuǎn)換元件將敏感元件輸出的物理量信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào);變換電路負(fù)責(zé)對(duì)轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號(hào)進(jìn)行放大調(diào)制;轉(zhuǎn)換元件和變換電路一般還需要輔助電源供電。
主要功能
常將傳感器的功能與人類(lèi)5大感覺(jué)器官相比擬:
光敏傳感器——視覺(jué)
聲敏傳感器——聽(tīng)覺(jué)
氣敏傳感器——嗅覺(jué)
化學(xué)傳感器——味覺(jué)
壓敏、溫敏、
傳感器(圖1)
流體傳感器——觸覺(jué)
敏感元件的分類(lèi):
物理類(lèi),基于力、熱、光、電、磁和聲等物理效應(yīng)。
化學(xué)類(lèi),基于化學(xué)反應(yīng)的原理。
生物類(lèi),基于酶、抗體、和激素等分子識(shí)別功能。
通常據(jù)其基本感知功能可分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線(xiàn)敏感元件、色敏元件和味敏元件等類(lèi)(還有人曾將敏感元件分46類(lèi))。
常見(jiàn)種類(lèi)
電阻式
電阻式傳感器是將被測(cè)量,如位移、形變、力、加速度、濕度、溫度等這些物理量轉(zhuǎn)換式成電阻值這樣的一種器件。主要有電阻應(yīng)變式、壓阻式、熱電阻、熱敏、氣敏、濕敏等電阻式傳感器件。
變頻功率
變頻功率傳感器通過(guò)對(duì)輸入的電壓、電流信號(hào)進(jìn)行交流采樣,再將采樣
變頻功率傳感器(3張)
值通過(guò)電纜、光纖等傳輸系統(tǒng)與數(shù)字量輸入二次儀表相連,數(shù)字量輸入二次儀表對(duì)電壓、電流的采樣值進(jìn)行運(yùn)算,可以獲取電壓有效值、電流有效值、基波電壓、基波電流、諧波電壓、諧波電流、有功功率、基波功率、諧波功率等參數(shù)。
稱(chēng)重
稱(chēng)重傳感器是一種能夠?qū)⒅亓D(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的力→電轉(zhuǎn)換裝置,是電子衡器的一個(gè)關(guān)鍵部件。
能夠?qū)崿F(xiàn)力→電轉(zhuǎn)換的傳感器有多種,常見(jiàn)的有電阻應(yīng)變式、電磁力式和電容式等。電磁力式主要用于電子天平,電容式用于部分電子吊秤,而絕大多數(shù)衡器產(chǎn)品所用的還是電阻應(yīng)變式稱(chēng)重傳感器。電阻應(yīng)變式稱(chēng)重傳感器結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單,準(zhǔn)確度高,適用面廣,且能夠在相對(duì)比較差的環(huán)境下使用。因此電阻應(yīng)變式稱(chēng)重傳感器在衡器中得到了廣泛地運(yùn)用。
電阻應(yīng)變式
傳感器中的電阻應(yīng)變片具有金屬的應(yīng)變效應(yīng),即在外力作用下產(chǎn)生機(jī)械形變,從而使電阻值隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。電阻應(yīng)變片主要有金屬和半導(dǎo)體兩類(lèi),金屬應(yīng)變片有金屬絲式、箔式、薄膜式之分。半導(dǎo)體應(yīng)變片具有靈敏度高(通常是絲式、箔式的幾十倍)、橫向效應(yīng)小等優(yōu)點(diǎn)。
壓阻式
壓阻式傳感器是根據(jù)半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)在半導(dǎo)體材料的基片上經(jīng)擴(kuò)散電阻而制成的器件。其基片可直接作為測(cè)量傳感元件,擴(kuò)散電阻在基片內(nèi)接成電橋形式。當(dāng)基片受到外力作用而產(chǎn)生形變時(shí),各電阻值將發(fā)生變化,電橋就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的不平衡輸出。
用作壓阻式傳感器的基片(或稱(chēng)膜片)材料主要為硅片和鍺片,硅片為敏感材料而制成的硅壓阻傳感器越來(lái)越受到人們的重視,尤其是以測(cè)量壓力和速度的固態(tài)壓阻式傳感器應(yīng)用zui為普遍。
熱電阻
熱電阻測(cè)溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量的。
傳感器(圖6)
熱電阻大都由純金屬材料制成,目前應(yīng)用zui多的是鉑和銅,此外,已開(kāi)始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。
熱電阻傳感器主要是利用電阻值隨溫度變化而變化這一特性來(lái)測(cè)量溫度及與溫度有關(guān)的參數(shù)。在溫度檢測(cè)精度要求比較高的場(chǎng)合,這種傳感器比較適用。較為廣泛的熱電阻材料為鉑、銅、鎳等,它們具有電阻溫度系數(shù)大、線(xiàn)性好、性能穩(wěn)定、使用溫度范圍寬、加工容易等特點(diǎn)。用于測(cè)量-200℃~+500℃范圍內(nèi)的溫度。
熱電阻傳感器分類(lèi):
1、NTC熱電阻傳感器:
該類(lèi)傳感器為負(fù)溫度系數(shù)傳感器,即傳感器阻值隨溫度的升高而減小。
2、PTC熱電阻傳感器:
該類(lèi)傳感器為正溫度系數(shù)傳感器,即傳感器阻值隨溫度的升高而增大。
激光
利用激光技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的傳感器。
傳感器(圖7)
它由激光器、激光檢測(cè)器和測(cè)量電路組成。激光傳感器是新型測(cè)量?jī)x表,它的優(yōu)點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸遠(yuǎn)距離測(cè)量,速度快,精度高,量程大,抗光、電*力強(qiáng)等。
激光傳感器工作時(shí),先由激光發(fā)射二極管對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射激光脈沖。經(jīng)目標(biāo)反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到傳感器接收器,被光學(xué)系統(tǒng)接收后成像到雪崩光電二極管上。雪崩光電二極管是一種內(nèi)部具有放大功能的光學(xué)傳感器,因此它能檢測(cè)極其微弱的光信號(hào),并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)。
利用激光的高方向性、高單色性和高亮度等特點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸遠(yuǎn)距離測(cè)量。激光傳感器常用于長(zhǎng)度(ZLS-Px)、距離(LDM4x)、振動(dòng)(ZLDS10X)、速度(LDM30x)、方位等物理量的測(cè)量,還可用于探傷和大氣污染物的監(jiān)測(cè)等。
霍爾
霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場(chǎng)傳感器,
傳感器(圖8)
廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)及信息處理等方面。霍爾效應(yīng)是研究半導(dǎo)體材料性能的基本方法。通過(guò)霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的霍爾系數(shù),能夠判斷半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類(lèi)型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數(shù)。
霍爾傳感器分為線(xiàn)性型霍爾傳感器和開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器兩種。
1、線(xiàn)性型霍爾傳感器由霍爾元件、線(xiàn)性放大器和射極跟隨器組成,它輸出模擬量。
2、開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器由穩(wěn)壓器、霍爾元件、差分放大器,斯密特觸發(fā)器和輸出級(jí)組成,它輸出數(shù)字量。
霍爾電壓隨磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化而變化,磁場(chǎng)越強(qiáng),電壓越高,磁場(chǎng)越弱,電壓越低。霍爾電壓值很小,通常只有幾個(gè)毫伏,但經(jīng)集成電路中的放大器放大,就能使該電壓放大到足以輸出較強(qiáng)的信號(hào)。若使霍爾集成電路起傳感作用,需要用機(jī)械的方法來(lái)改變磁場(chǎng)強(qiáng)度。下圖所示的方法是用一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪作為控制磁通量的開(kāi)關(guān),當(dāng)葉輪葉片處于磁鐵和霍爾集成電路之間的氣隙中時(shí),磁場(chǎng)偏離集成片,霍爾電壓消失。這樣,霍爾集成電路的輸出電壓的變化,就能表示出葉輪驅(qū)動(dòng)軸的某一位置,利用這一工作原理,可將霍爾集成電路片用作用點(diǎn)火正時(shí)傳感器。霍爾效應(yīng)傳感器屬于被動(dòng)型傳感器,它要有外加電源才能工作,這一特點(diǎn)使它能檢測(cè)轉(zhuǎn)速低的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。
溫度
1、室溫管溫傳感器:室溫傳感器用于測(cè)量室內(nèi)和室外的環(huán)境溫度,
傳感器(圖9)
管溫傳感器用于測(cè)量蒸發(fā)器和冷凝器的管壁溫度。室溫傳感器和管溫傳感器的形狀不同,但溫度特性基本*。按溫度特性劃分,美的使用的室溫管溫傳感器有二種類(lèi)型:1.常數(shù)B值為4100K±3%,基準(zhǔn)電阻為25℃對(duì)應(yīng)電阻10KΩ±3%。在0℃和55℃對(duì)應(yīng)電阻公差約為±7%;而0℃以下及55℃以上,對(duì)于不同的供應(yīng)商,電阻公差會(huì)有一定的差別。溫度越高,阻值越小;溫度越低,阻值越大。離25℃越遠(yuǎn),對(duì)應(yīng)電阻公差范圍越大。
2、排氣溫度傳感器:排氣溫度傳感器用于測(cè)量壓縮機(jī)頂部的排氣溫度,常數(shù)B值為3950K±3%,基準(zhǔn)電阻為90℃對(duì)應(yīng)電阻5KΩ±3%。
3、模塊溫度傳感器:模塊溫度傳感器用于測(cè)量變頻模塊(IGBT或IPM)的溫度,用的感溫頭的型號(hào)是602F-3500F,基準(zhǔn)電阻為25℃對(duì)應(yīng)電阻6KΩ±1%。幾個(gè)典型溫度的對(duì)應(yīng)阻值分別是:-10℃→(25.897~28.623)KΩ;0℃→(16.3248~17.7164)KΩ;50℃→(2.3262~2.5153)KΩ;90℃→(0.6671~0.7565)KΩ。
溫度傳感器的種類(lèi)很多,經(jīng)常使用的有熱電阻:PT100、PT1000、Cu50、Cu100;熱電偶:B、E、J、K、S等。溫度傳感器不但種類(lèi)繁多,而且組合形式多樣,應(yīng)根據(jù)不同的場(chǎng)所選用合適的產(chǎn)品。
測(cè)溫原理:根據(jù)電阻阻值、熱電偶的電勢(shì)隨溫度不同發(fā)生有規(guī)律的變化的原理,我們可以得到所需要測(cè)量的溫度值。
無(wú)線(xiàn)溫度
無(wú)線(xiàn)溫度傳感器將控制對(duì)象的溫度參數(shù)變成電信號(hào),并對(duì)接收終端發(fā)送無(wú)線(xiàn)信號(hào),對(duì)系統(tǒng)實(shí)行檢測(cè)、調(diào)節(jié)和控制。可直接安裝在一般工業(yè)熱電阻、熱電偶的接線(xiàn)盒內(nèi),與現(xiàn)場(chǎng)傳感元件構(gòu)成一體化結(jié)構(gòu)。通常和無(wú)線(xiàn)中繼、接收終端、通信串口、電子計(jì)算機(jī)等配套使用,這樣不僅節(jié)省了補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)和電纜,而且減少了信號(hào)傳遞失真和干擾,從而獲的了高精度的測(cè)量結(jié)果。
無(wú)線(xiàn)溫度傳感器廣泛應(yīng)用于化工、冶金、石油、電力、水處理、制藥、食品等自動(dòng)化行業(yè)。例如:高壓電纜上的溫度采集;水下等惡劣環(huán)境的溫度采集;運(yùn)動(dòng)物體上的溫度采集;不易連線(xiàn)通過(guò)的空間傳輸傳感器數(shù)據(jù);單純?yōu)榻档筒季€(xiàn)成本選用的數(shù)據(jù)采集方案;沒(méi)有交流電源的工作場(chǎng)合的數(shù)據(jù)測(cè)量;便攜式非固定場(chǎng)所數(shù)據(jù)測(cè)量。
智能
智能傳感器的功能是通過(guò)模擬人的感官和大腦的協(xié)調(diào)動(dòng)作,
傳感器(圖10)
結(jié)合*以來(lái)測(cè)試技術(shù)的研究和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)而提出來(lái)的。是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的智能單元,它的出現(xiàn)對(duì)原來(lái)硬件性能苛刻要求有所減輕,而靠軟件幫助可以使傳感器的性能大幅度提高。
1、信息存儲(chǔ)和傳輸——隨著全智能集散控制系統(tǒng)(SmartDistributedSystem)的飛速發(fā)展,對(duì)智能單元要求具備通信功能,用通信網(wǎng)絡(luò)以數(shù)字形式進(jìn)行雙向通信,這也是智能傳感器關(guān)鍵標(biāo)志之一。智能傳感器通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸或接收指令來(lái)實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。如增益的設(shè)置、補(bǔ)償參數(shù)的設(shè)置、內(nèi)檢參數(shù)設(shè)置、測(cè)試數(shù)據(jù)輸出等。
2、自補(bǔ)償和計(jì)算功能——多年來(lái)從事傳感器研制的工程技術(shù)人員一直為傳感器的溫度漂移和輸出非線(xiàn)性作大量的補(bǔ)償工作,但都沒(méi)有從根本上解決問(wèn)題。而智能傳感器的自補(bǔ)償和計(jì)算功能為傳感器的溫度漂移和非線(xiàn)性補(bǔ)償開(kāi)辟了新的道路。這樣,放寬傳感器加工精密度要求,只要能保證傳感器的重復(fù)性好,利用微處理器對(duì)測(cè)試的信號(hào)通過(guò)軟件計(jì)算,采用多次擬合和差值計(jì)算方法對(duì)漂移和非線(xiàn)性進(jìn)行補(bǔ)償,從而能獲得較精確的測(cè)量結(jié)果壓力傳感器。
3、自檢、自校、自診斷功能——普通傳感器需要定期檢驗(yàn)和標(biāo)定,以保證它在正常使用時(shí)足夠的準(zhǔn)確度,這些工作一般要求將傳感器從使用現(xiàn)場(chǎng)拆卸送到實(shí)驗(yàn)室或檢驗(yàn)部門(mén)進(jìn)行。對(duì)于在線(xiàn)測(cè)量傳感器出現(xiàn)異常則不能及時(shí)診斷。采用智能傳感器情況則大有改觀,首先自診斷功能在電源接通時(shí)進(jìn)行自檢,診斷測(cè)試以確定組件有*。其次根據(jù)使用時(shí)間可以在線(xiàn)進(jìn)行校正,微處理器利用存在EPROM內(nèi)的計(jì)量特性數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比校對(duì)。
4、復(fù)合敏感功能——觀察周?chē)淖匀滑F(xiàn)象,常見(jiàn)的信號(hào)有聲、光、電、熱、力、化學(xué)等。敏感元件測(cè)量一般通過(guò)兩種方式:直接和間接的測(cè)量。而智能傳感器具有復(fù)合功能,能夠同時(shí)測(cè)量多種物理量和化學(xué)量,給出能夠較全面反映物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的信息。
光敏
光敏傳感器是zui常見(jiàn)的傳感器之一,它的種類(lèi)繁多,主要有:光電管、光電倍增管、光敏電阻、光敏三極管、太陽(yáng)能電池、紅外線(xiàn)傳感器、紫外線(xiàn)傳感器、光纖式光電傳感器、色彩傳感器、CCD和CMOS圖像傳感器等。它的敏感波長(zhǎng)在可見(jiàn)光波長(zhǎng)附近,包括紅外線(xiàn)波長(zhǎng)和紫外線(xiàn)波長(zhǎng)。光傳感器不只局限于對(duì)光的探測(cè),它還可以作為探測(cè)元件組成其他傳感器,對(duì)許多非電量進(jìn)行檢測(cè),只要將這些非電量轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的變化即可。光傳感器是目前產(chǎn)量zui多、應(yīng)用zui廣的傳感器之一,它在自動(dòng)控制和非電量電測(cè)技術(shù)引中占有非常重要的地位。zui簡(jiǎn)單的光敏傳感器 [2] 是光敏電阻,當(dāng)光子沖擊接合處就會(huì)產(chǎn)生電流。
生物
生物傳感器的概念
傳感器(圖11)
生物傳感器是用生物活性材料(酶、蛋白質(zhì)、DNA、抗體、抗原、生物膜等)與物理化學(xué)換能器有機(jī)結(jié)合的一門(mén)交叉學(xué)科,是發(fā)展生物技術(shù)*的一種*的檢測(cè)方法與監(jiān)控方法,也是物質(zhì)分子水平的快速、微量分析方法。各種生物傳感器有以下共同的結(jié)構(gòu):包括一種或數(shù)種相關(guān)生物活性材料(生物膜)及能把生物活性表達(dá)的信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的物理或化學(xué)換能器(傳感器),二者組合在一起,用現(xiàn)代微電子和自動(dòng)化儀表技術(shù)進(jìn)行生物信號(hào)的再加工,構(gòu)成各種可以使用的生物傳感器分析裝置、儀器和系統(tǒng)。
生物傳感器的原理
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。
生物傳感器的分類(lèi)
按照其感受器中所采用的生命物質(zhì)分類(lèi),可分為:微生物傳感器、免疫傳感器、組織傳感器、細(xì)胞傳感器、酶?jìng)鞲衅鳌NA傳感器等等。
按照傳感器器件檢測(cè)的原理分類(lèi),可分為:熱敏生物傳感器、場(chǎng)效應(yīng)管生物傳感器、壓電生物傳感器、光學(xué)生物傳感器、聲波道生物傳感器、酶電極生物傳感器、介體生物傳感器等。
按照生物敏感物質(zhì)相互作用的類(lèi)型分類(lèi),可分為親和型和代謝型兩種。
視覺(jué)
工作原理:
傳感器(圖12)
視覺(jué)傳感器是指:具有從一整幅圖像捕獲光線(xiàn)的數(shù)發(fā)千計(jì)像素的能力,圖像的清晰和細(xì)膩程度常用分辨率來(lái)衡量,以像素?cái)?shù)量表示。
視覺(jué)傳感器具有從一整幅圖像捕獲光線(xiàn)的數(shù)以千計(jì)的像素。圖像的清晰和細(xì)膩程度通常用分辨率來(lái)衡量,以像素?cái)?shù)量表示。
在捕獲圖像之后,視覺(jué)傳感器將其與內(nèi)存中存儲(chǔ)的基準(zhǔn)圖像進(jìn)行比較,以做出分析。例如,若視覺(jué)傳感器被設(shè)定為辨別正確地插有八顆螺栓的機(jī)器部件,則傳感器知道應(yīng)該拒收只有七顆螺栓的部件,或者螺栓未對(duì)準(zhǔn)的部件。此外,無(wú)論該機(jī)器部件位于視場(chǎng)中的哪個(gè)位置,無(wú)論該部件是否在360度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn),視覺(jué)傳感器都能做出判斷。
應(yīng)用領(lǐng)域:
視覺(jué)傳感器的低成本和易用性已吸引機(jī)器設(shè)計(jì)師和工藝工程師將其集成入各類(lèi)曾經(jīng)依賴(lài)人工、多個(gè)光電傳感器,或根本不檢驗(yàn)的應(yīng)用。視覺(jué)傳感器的工業(yè)應(yīng)用包括檢驗(yàn)、計(jì)量、測(cè)量、定向、瑕疵檢測(cè)和分撿。以下只是一些應(yīng)用范例:
在汽車(chē)組裝廠(chǎng),檢驗(yàn)由機(jī)器人涂抹到車(chē)門(mén)邊框的膠珠是否連續(xù),是否有正確的寬度;
在瓶裝廠(chǎng),校驗(yàn)瓶蓋是否正確密封、裝灌液位是否正確,以及在封蓋之前沒(méi)有異物掉入瓶中;
在包裝生產(chǎn)線(xiàn),確保在正確的位置粘貼正確的包裝標(biāo)簽;
在藥品包裝生產(chǎn)線(xiàn),檢驗(yàn)阿斯匹林藥片的泡罩式包裝中是否有破損或缺失的藥片;
在金屬?zèng)_壓公司,以每分鐘逾150片的速度檢驗(yàn)沖壓部件,比人工檢驗(yàn)快13倍以上。
位移
傳感器(圖13)
位移傳感器又稱(chēng)為線(xiàn)性傳感器,把位移轉(zhuǎn)換為電量的傳感器。位移傳感器是一種屬于金屬感應(yīng)的線(xiàn)性器件,傳感器的作用是把各種被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為電量它分為電感式位移傳感器,電容式位移傳感器,光電式位移傳感器,超聲波式位移傳感器,霍爾式位移傳感器。
在這種轉(zhuǎn)換過(guò)程中有許多物理量(例如壓力、流量、加速度等)常常需要先變換為位移,然后再將位移變換成電量。因此位移傳感器是一類(lèi)重要的基本傳感器。在生產(chǎn)過(guò)程中,位移的測(cè)量一般分為測(cè)量實(shí)物尺寸和機(jī)械位移兩種。機(jī)械位移包括線(xiàn)位移和角位移。按被測(cè)變量變換的形式不同,位移傳感器可分為模擬式和數(shù)字式兩種。模擬式又可分為物性型(如自發(fā)電式)和結(jié)構(gòu)型兩種。常用位移傳感器以模擬式結(jié)構(gòu)型居多,包括電位器式位移傳感器、 電感式位移傳感器、自整角機(jī)、電容式位移傳感器、電渦流式位移傳感器、霍爾式位移傳感器等。數(shù)字式位移傳感器的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是便于將信號(hào)直接送入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這種傳感器發(fā)展迅速,應(yīng)用日益廣泛。
壓力
壓力傳感器引是工業(yè)實(shí)踐中zui為常用的一種傳感器,其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境,涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、*、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等眾多行業(yè)。
超聲波測(cè)距離
超聲波測(cè)距離傳感器采用超聲波回波測(cè)距原理,運(yùn)用精確的時(shí)差測(cè)量技術(shù),檢測(cè)傳感器與目標(biāo)物之間的距離,采用小角度,小盲區(qū)超聲波傳感器,具有測(cè)量準(zhǔn)確,無(wú)接觸,防水,防腐蝕,低成本等優(yōu)點(diǎn),可應(yīng)于液位,物位檢測(cè),*的液位,料位檢測(cè)方式,可保證在液面有泡沫或大的晃動(dòng),不易檢測(cè)到回波的情況下有穩(wěn)定的輸出,應(yīng)用行業(yè):液位,物位,料位檢測(cè),工業(yè)過(guò)程控制等。
24GHz雷達(dá)
24GHz雷達(dá)傳感器采用高頻微波來(lái)測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)速度、距離、運(yùn)動(dòng)
RFbeam 24GHz雷達(dá)傳感器
方向、方位角度信息,采用平面微帶天線(xiàn)設(shè)計(jì),具有體積小、質(zhì)量輕、靈敏度高、穩(wěn)定強(qiáng)等特點(diǎn),廣泛運(yùn)用于智能交通、工業(yè)控制、安防、體育運(yùn)動(dòng)、智能家居等行業(yè)。*2012年11月19日正式發(fā)布了《*關(guān)于發(fā)布24GHz頻段短距離車(chē)載雷達(dá)設(shè)備使用頻率的通知》(*無(wú)〔2012〕548號(hào)),明確提出24GHz頻段短距離車(chē)載雷達(dá)設(shè)備作為車(chē)載雷達(dá)設(shè)備的規(guī)范。 [3]
一體化溫度
一體化溫度傳感器一般由測(cè)溫探頭(熱電偶或熱電阻傳感器)和兩線(xiàn)制固體電子單元組成。采用固體模塊形式將測(cè)溫探頭直接安裝在接線(xiàn)盒內(nèi),從而形成一體化的傳感器。一體化溫度傳感器一般分為熱電阻和熱電偶型兩種類(lèi)型。
熱電阻溫度傳感器是由基準(zhǔn)單元、R/V轉(zhuǎn)換單元、線(xiàn)性電路、反接保護(hù)、限流保護(hù)、V/I轉(zhuǎn)換單元等組成。測(cè)溫?zé)犭娮栊盘?hào)轉(zhuǎn)換放大后,再由線(xiàn)性電路對(duì)溫度與電阻的非線(xiàn)性關(guān)系進(jìn)行補(bǔ)償,經(jīng)V/I轉(zhuǎn)換電路后輸出一個(gè)與被測(cè)溫度成線(xiàn)性關(guān)系的4~20mA的恒流信號(hào)。
熱電偶溫度傳感器一般由基準(zhǔn)源、冷端補(bǔ)償、放大單元、線(xiàn)性化處理、V/I轉(zhuǎn)換、斷偶處理、反接保護(hù)、限流保護(hù)等電路單元組成。它是將熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)經(jīng)冷端補(bǔ)償放大后,再帽由線(xiàn)性電路消除熱電勢(shì)與溫度的非線(xiàn)性誤差,zui后放大轉(zhuǎn)換為4~20mA電流輸出信號(hào)。為防止熱電偶測(cè)量中由于電偶斷絲而使控溫失效造成事故,傳感器中還設(shè)有斷電保護(hù)電路。當(dāng)熱電偶斷絲或接解不良時(shí),傳感器會(huì)輸出zui大值(28mA)以使儀表切斷電源。一體化溫度傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)省引線(xiàn)、輸出信號(hào)大、抗*力強(qiáng)、線(xiàn)性好、顯示儀表簡(jiǎn)單、固體模塊抗震防潮、有反接保護(hù)和限流保護(hù)、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。一體化溫度傳感器的輸出為統(tǒng)一的 4~20mA信號(hào);可與微機(jī)系統(tǒng)或其它常規(guī)儀表匹配使用。也可用戶(hù)要求做成防爆型或防火型測(cè)量?jī)x表。
液位
1、浮球式液位傳感器
浮球式液位傳感器由磁性浮球、測(cè)量導(dǎo)管、信號(hào)單元、電子單元、接線(xiàn)盒及安裝件組成。
一般磁性浮球的比重小于0.5,可漂于液面之上并沿測(cè)量導(dǎo)管上下移動(dòng)。導(dǎo)管內(nèi)裝有測(cè)量元件,它可以在外磁作用下將被測(cè)液位信號(hào)轉(zhuǎn)換成正比于液位變化的電阻信號(hào),并將電子單元轉(zhuǎn)換成4~20mA或其它標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。該傳感器為模塊電路,具有耐酸、防潮、防震、防腐蝕等優(yōu)點(diǎn),電路內(nèi)部含有恒流反饋電路和內(nèi)保護(hù)電路,可使輸出zui大電流不超過(guò)28mA,因而能夠可靠地保護(hù)電源并使二次儀表不被損壞。
2、浮簡(jiǎn)式液位傳感器
浮筒式液位傳感器是將磁性浮球改為浮筒,它是根據(jù)阿基米德浮力原理設(shè)計(jì)的。浮筒式液位傳感器是利用微小的金屬膜應(yīng)變傳感技術(shù)來(lái)測(cè)量液體的液位、界位或密度的。它在工作時(shí)可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)按鍵來(lái)進(jìn)行常規(guī)的設(shè)定操作。
3、靜壓或液位傳感器
該傳感器利用液體靜壓力的測(cè)量原理工作。它一般選用硅壓力測(cè)壓傳感器將測(cè)量到的壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào),再經(jīng)放大電路放大和補(bǔ)償電路補(bǔ)償,zui后以4~20mA或0~10mA電流方式輸出。
真空度
真空度傳感器,采用*的硅微機(jī)械加工技術(shù)生產(chǎn),以集成硅壓阻力敏元件作為傳感器的核心元件制成的壓力變送器,由于采用硅-硅直接鍵合或硅-派勒克斯玻璃靜電鍵合形成的真空參考?jí)毫η唬耙幌盗袩o(wú)應(yīng)力封裝技術(shù)及精密溫度補(bǔ)償技術(shù),因而具有穩(wěn)定性?xún)?yōu)良、精度高的突出優(yōu)點(diǎn),適用于各種情況下壓力的測(cè)量與控制。
特點(diǎn)及用途
采用低量程芯片真空絕壓封裝,產(chǎn)品具有高的過(guò)載能力。芯片采用真空充注硅油隔離,不銹鋼薄膜過(guò)渡傳遞壓力,具有優(yōu)良的介質(zhì)兼容性,適用于對(duì)316L不銹鋼*的絕大多數(shù)氣液體介質(zhì)真空壓力的測(cè)量。真空度傳染其應(yīng)用于各種工業(yè)環(huán)境的低真空測(cè)量與控制 [4] 。
電容式物位
電容式物位傳感器適用于工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行測(cè)量和控制生產(chǎn)過(guò)程,主要用作類(lèi)導(dǎo)電與非導(dǎo)電介質(zhì)的液體液位或粉粒狀固體料位的遠(yuǎn)距離連續(xù)測(cè)量和指示。
電容式液位傳感器由電容式傳感器與電子模塊電路組成,它以?xún)删€(xiàn)制4~20mA恒定電流輸出為基型,經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換,可以用三線(xiàn)或四線(xiàn)方式輸出,輸出信號(hào)形成為 1~5V、0~5V、0~10mA等標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。電容傳感器由絕緣電極和裝有測(cè)量介質(zhì)的圓柱形金屬容器組成。當(dāng)料位上升時(shí),因非導(dǎo)電物料的介電常數(shù)明顯小于空氣的介電常數(shù),所以電容量隨著物料高度的變化而變化。傳感器的模塊電路由基準(zhǔn)源、脈寬調(diào)制、轉(zhuǎn)換、恒流放大、反饋和限流等單元組成。采用脈寬調(diào)特原理進(jìn)行測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是頻率較低,對(duì)周?chē)漕l干擾、穩(wěn)定性好、線(xiàn)性好、無(wú)明顯溫度漂移等。
銻電極酸度
銻電極酸度傳感器是集 PH檢測(cè)、自動(dòng)清洗、電信號(hào)轉(zhuǎn)換為一體的工業(yè)在線(xiàn)分析儀表,它是由銻電極與參考電極組成的PH值測(cè)量系統(tǒng)。在被測(cè)酸性溶液中,由于銻電極表面會(huì)生成三氧化二銻氧化層,這樣在金屬銻面與三氧化二銻之間會(huì)形成電位差。該電位差的大小取決于三所氧化二銻的濃度,該濃度與被測(cè)酸性溶液中氫離子的適度相對(duì)應(yīng)。如果把銻、三氧化二銻和水溶液的適度都當(dāng)作1,其電極電位就可用能斯特公式計(jì)算出來(lái)。
銻電極酸度傳感器中的固體模塊電路由兩大部分組成。為了現(xiàn)場(chǎng)作用的安全起見(jiàn),電源部分采用交流24V為二次儀表供電。這一電源除為清洗電機(jī)提供驅(qū)動(dòng)電源外,還應(yīng)通過(guò)電流轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的直流電壓,以供變送電路使用。第二部分是測(cè)量傳感器電路,它把來(lái)自傳感器的基準(zhǔn)信號(hào)和PH酸度信號(hào)經(jīng)放大后送給斜率調(diào)整和定位調(diào)整電路,以使信號(hào)內(nèi)阻降低并可調(diào)節(jié)。將放大后的PH信號(hào)與溫度被償信號(hào)進(jìn)行迭加后再差進(jìn)轉(zhuǎn)換電路,zui后輸出與PH值相對(duì)應(yīng)的4~20mA恒流電流信號(hào)給二次儀表以完成顯示并控制PH值。
酸、堿、鹽
酸、堿、鹽濃度傳感器通過(guò)測(cè)量溶液電導(dǎo)值來(lái)確定濃度。它可以在線(xiàn)連續(xù)檢測(cè)工業(yè)過(guò)程中酸、堿、鹽在水溶液中的濃度含量。這種傳感器主要應(yīng)用于鍋爐給水處理、化工溶液的配制以及環(huán)保等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程。
酸、堿、鹽濃度傳感器的工作原理是:在一定的范圍內(nèi),酸堿溶液的濃度與其電導(dǎo)率的大小成比例。因而,只要測(cè)出溶液電導(dǎo)率的大小變可得知酸堿濃度的高低。當(dāng)被測(cè)溶液流入電導(dǎo)池時(shí),如果忽略電極極化和分布電容,則可以等效為一個(gè)純電阻。在有恒壓交變電流流過(guò)時(shí),其輸出電流與電導(dǎo)率成線(xiàn)性關(guān)系,而電導(dǎo)率又與溶液中酸、堿濃度成比例關(guān)系。因此只要測(cè)出溶液電流,便可算出酸、堿、鹽的濃度。
酸、堿、鹽濃度傳感器主要由電導(dǎo)池、電子模塊、顯示表頭和殼體組成。電子模塊電路則由激勵(lì)電源、電導(dǎo)池、電導(dǎo)放大器、相敏整流器、解調(diào)器、溫度補(bǔ)償、過(guò)載保護(hù)和電流轉(zhuǎn)換等單元組成。
電導(dǎo)
它是通過(guò)測(cè)量溶液的電導(dǎo)值來(lái)間接測(cè)量離子濃度的流程儀表(一體化傳感器),可在線(xiàn)連續(xù)檢測(cè)工業(yè)過(guò)程中水溶液的電導(dǎo)率。
由于電解質(zhì)溶液與金屬導(dǎo)體一樣的電的良導(dǎo)體,因此電流流過(guò)電解質(zhì)溶液時(shí)必有電阻作用,且符合歐姆定律。但液體的電阻溫度特性與金屬導(dǎo)體相反,具有負(fù)向溫度特性。為區(qū)別于金屬導(dǎo)體,電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力用電導(dǎo)(電阻的倒數(shù))或電導(dǎo)率(電阻率的倒數(shù))來(lái)表示。當(dāng)兩個(gè)互相絕緣的電極組成電導(dǎo)池時(shí),若在其中間放置待測(cè)溶液,并通以恒壓交變電流,就形成了電流回路。如果將電壓大小和電極尺寸固定,則回路電流與電導(dǎo)率就存在一定的函數(shù)關(guān)系。這樣,測(cè)了待測(cè)溶液中流過(guò)的電流,就能測(cè)出待測(cè)溶液的電導(dǎo)率。電導(dǎo)傳感器的結(jié)構(gòu)和電路與酸、堿、鹽濃度傳感器相同。 [5]
主要分類(lèi)
按用途
壓力敏和力敏傳感器、位置傳感器、液位傳感器、能耗傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、射線(xiàn)輻射傳感器、熱敏傳感器。
按原理
振動(dòng)傳感器、濕敏傳感器、磁敏傳感器、氣敏傳感器、真空度傳感器、生物傳感器等。
按輸出信號(hào)
模擬傳感器:將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)。
數(shù)字傳感器:將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號(hào)(包括直接和間接轉(zhuǎn)換)。
膺數(shù)字傳感器:將被測(cè)量的信號(hào)量轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)或短周期信號(hào)的輸出(包括直接或間接轉(zhuǎn)換)。
開(kāi)關(guān)傳感器:當(dāng)一個(gè)被測(cè)量的信號(hào)達(dá)到某個(gè)特定的閾值時(shí),傳感器相應(yīng)地輸出一個(gè)設(shè)定的低電平或高電平信號(hào)。
按其制造工藝
集成傳感器是用標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)硅基半導(dǎo)體集成電路的工藝技術(shù)制造的。
傳感器(圖3)
通常還將用于初步處理被測(cè)信號(hào)的部分電路也集成在同一芯片上。
薄膜傳感器則是通過(guò)沉積在介質(zhì)襯底(基板)上的,相應(yīng)敏感材料的薄膜形成的。使用混合工藝時(shí),同樣可將部分電路制造在此基板上。
厚膜傳感器是利用相應(yīng)材料的漿料,涂覆在陶瓷基片上制成的,基片通常是Al2O3制成的,然后進(jìn)行熱處理,使厚膜成形。
陶瓷傳感器采用標(biāo)準(zhǔn)的陶瓷工藝或其某種變種工藝(溶膠、凝膠等)生產(chǎn)。
完成適當(dāng)?shù)念A(yù)備性操作之后,已成形的元件在高溫中進(jìn)行燒結(jié)。厚膜和陶瓷傳感器這二種工藝之間有許多共同特性,在某些方面,可以認(rèn)為厚膜工藝是陶瓷工藝的一種變型。
每種工藝技術(shù)都有自己的優(yōu)點(diǎn)和不足。由于研究、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)所需的資本投入較低,以及傳感器參數(shù)的高穩(wěn)定性等原因,采用陶瓷和厚膜傳感器比較合理。
按測(cè)量目
物理型傳感器是利用被測(cè)量物質(zhì)的某些物理性質(zhì)發(fā)生明顯變化的特性制成的。
化學(xué)型傳感器是利用能把化學(xué)物質(zhì)的成分、濃度等化學(xué)量轉(zhuǎn)化成電學(xué)量的敏感元件制成的。
生物型傳感器是利用各種生物或生物物質(zhì)的特性做成的,用以檢測(cè)與識(shí)別生物體內(nèi)化學(xué)成分的傳感器。
按其構(gòu)成
基本型傳感器:是一種zui基本的單個(gè)變換裝置。
組合型傳感器:是由不同單個(gè)變換裝置組合而構(gòu)成的傳感器。
應(yīng)用型傳感器:是基本型傳感器或組合型傳感器與其他機(jī)構(gòu)組合而構(gòu)成的傳感器。
按作用形式
按作用形式可分為主動(dòng)型和被動(dòng)型傳感器。
主動(dòng)型傳感器又有作用型和反作用型,此種傳感器對(duì)被測(cè)對(duì)象能發(fā)出一定探測(cè)信號(hào),能檢測(cè)探測(cè)信號(hào)在被測(cè)對(duì)象中所產(chǎn)生的變化,或者由探測(cè)信號(hào)在被測(cè)對(duì)象中產(chǎn)生某種效應(yīng)而形成信號(hào)。檢測(cè)探測(cè)信號(hào)變化方式的稱(chēng)為作用型,檢測(cè)產(chǎn)生響應(yīng)而形成信號(hào)方式的稱(chēng)為反作用型。雷達(dá)與無(wú)線(xiàn)電頻率范圍探測(cè)器是作用型實(shí)例,而光聲效應(yīng)分析裝置與激光分析器是反作用型實(shí)例。
被動(dòng)型傳感器只是接收被測(cè)對(duì)象本身產(chǎn)生的信號(hào),如紅外輻射溫度計(jì)、紅外攝像裝置等。
主要特性
傳感器靜態(tài)
傳感器(圖4)
傳感器的靜態(tài)特性是指對(duì)靜態(tài)的輸入信號(hào),傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。因?yàn)檫@時(shí)輸入量和輸出量都和時(shí)間無(wú)關(guān),所以它們之間的關(guān)系,即傳感器的靜態(tài)特性可用一個(gè)不含時(shí)間變量的代數(shù)方程,或以輸入量作橫坐標(biāo),把與其對(duì)應(yīng)的輸出量作縱坐標(biāo)而畫(huà)出的特性曲線(xiàn)來(lái)描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有:線(xiàn)性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性、漂移等。
1. 線(xiàn)性度:指?jìng)鞲衅鬏敵隽颗c輸入量之間的實(shí)際關(guān)系曲線(xiàn)偏離擬合直線(xiàn)的程度。定義為在全量程范圍內(nèi)實(shí)際特性曲線(xiàn)與擬合直線(xiàn)之間的zui大偏差值與滿(mǎn)量程輸出值之比。
2. 靈敏度:靈敏度是傳感器靜態(tài)特性的一個(gè)重要指標(biāo)。其定義為輸出量的增量與引起該增量的相應(yīng)輸入量增量之比。用S表示靈敏度。
3. 遲滯:傳感器在輸入量由小到大(正行程)及輸入量由大到小(反行程)變化期間其輸入輸出特性曲線(xiàn)不重合的現(xiàn)象成為遲滯。對(duì)于同一大小的輸入信號(hào),傳感器的正反行程輸出信號(hào)大小不相等,這個(gè)差值稱(chēng)為遲滯差值。
4. 重復(fù)性:重復(fù)性是指?jìng)鞲衅髟谳斎肓堪赐环较蜃魅砍踢B續(xù)多次變化時(shí),所得特性曲線(xiàn)不*的程度。
5. 漂移:傳感器的漂移是指在輸入量不變的情況下,傳感器輸出量隨著時(shí)間變化,此現(xiàn)象稱(chēng)為漂移。產(chǎn)生漂移的原因有兩個(gè)方面:一是傳感器自身結(jié)構(gòu)參數(shù);二是周?chē)h(huán)境(如溫度、濕度等)。
6. 分辨力:當(dāng)傳感器的輸入從非零值緩慢增加時(shí),在超過(guò)某一增量后輸出發(fā)生可觀測(cè)的變化,這個(gè)輸入增量稱(chēng)傳感器的分辨力,即zui小輸入增量。
7. 閾值:當(dāng)傳感器的輸入從零值開(kāi)始緩慢增加時(shí),在達(dá)到某一值后輸出發(fā)生可觀測(cè)的變化,這個(gè)輸入值稱(chēng)傳感器的閾值電壓。
傳感器動(dòng)態(tài)
所謂動(dòng)態(tài)特性,是指?jìng)鞲衅髟谳斎胱兓瘯r(shí),它的輸出的特性。在實(shí)際工作中,傳感器的動(dòng)態(tài)特性常用它對(duì)某些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)來(lái)表示。這是因?yàn)閭鞲衅鲗?duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)容易用實(shí)驗(yàn)方法求得,并且它對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)與它對(duì)任意輸入信號(hào)的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系,往往知道了前者就能推定后者。zui常用的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)有階躍信號(hào)和正弦信號(hào)兩種,所以傳感器的動(dòng)態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來(lái)表示。
線(xiàn)性度
通常情況下,傳感器的實(shí)際靜態(tài)特性輸出是條曲線(xiàn)而非直線(xiàn)。在實(shí)際工作中,為使儀表具有均勻刻度的讀數(shù),常用一條擬合直線(xiàn)近似地代表實(shí)際的特性曲線(xiàn)、線(xiàn)性度(非線(xiàn)性誤差)就是這個(gè)近似程度的一個(gè)性能指標(biāo)。
擬合直線(xiàn)的選取有多種方法。如將零輸入和滿(mǎn)量程輸出點(diǎn)相連的理論直線(xiàn)作為擬合直線(xiàn);或?qū)⑴c特性曲線(xiàn)上各點(diǎn)偏差的平方和為zui小的理論直線(xiàn)作為擬合直線(xiàn),此擬合直線(xiàn)稱(chēng)為zui小二乘法擬合直線(xiàn)。
靈敏度
靈敏度是指?jìng)鞲衅髟诜€(wěn)態(tài)工作情況
傳感器(圖5)
下輸出量變化△y對(duì)輸入量變化△x的比值。
它是輸出一輸入特性曲線(xiàn)的斜率。如果傳感器的輸出和輸入之間顯線(xiàn)性關(guān)系,則靈敏度S是一個(gè)常數(shù)。否則,它將隨輸入量的變化而變化。
靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比。例如,某位移傳感器,在位移變化1mm時(shí),輸出電壓變化為200mV,則其靈敏度應(yīng)表示為200mV/mm。
當(dāng)傳感器的輸出、輸入量的量綱相同時(shí),靈敏度可理解為放大倍數(shù)。
提高靈敏度,可得到較高的測(cè)量精度。但靈敏度愈高,測(cè)量范圍愈窄,穩(wěn)定性也往往愈差。
分辨率
分辨率是指?jìng)鞲衅骺筛惺艿降谋粶y(cè)量的zui小變化的能力。也就是說(shuō),如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。當(dāng)輸入變化值未超過(guò)某一數(shù)值時(shí),傳感器的輸出不會(huì)發(fā)生變化,即傳感器對(duì)此輸入量的變化是分辨不出來(lái)的。只有當(dāng)輸入量的變化超過(guò)分辨率時(shí),其輸出才會(huì)發(fā)生變化。
通常傳感器在滿(mǎn)量程范圍內(nèi)各點(diǎn)的分辨率并不相同,因此常用滿(mǎn)量程中能使輸出量產(chǎn)生階躍變化的輸入量中的zui大變化值作為衡量分辨率的指標(biāo)。上述指標(biāo)若用滿(mǎn)量程的百分比表示,則稱(chēng)為分辨率。分辨率與傳感器的穩(wěn)定性有負(fù)相相關(guān)性。
選型原則
要進(jìn)行—個(gè)具體的測(cè)量工作,首先要考慮采用何種原理的傳感器,這需要分析多方面的因素之后才能確定。因?yàn)椋词故菧y(cè)量同一物理量,也有多種原理的傳感器可供選用,哪一種原理的傳感器更為合適,則需要根據(jù)被測(cè)量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問(wèn)題:量程的大小;被測(cè)位置對(duì)傳感器體積的要求;測(cè)量方式為接觸式還是非接觸式;信號(hào)的引出方法,有線(xiàn)或是非接觸測(cè)量;傳感器的來(lái)源,國(guó)產(chǎn)還是進(jìn)口,價(jià)格能否承受,還是自行研制。 [6]
在考慮上述問(wèn)題之后就能確定選用何種類(lèi)型的傳感器,然后再考慮傳感器的具體性能指標(biāo)。
靈敏度的選擇
通常,在傳感器的線(xiàn)性范圍內(nèi),希望傳感器的靈敏度越高越好。因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí),與被測(cè)量變化對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)的值才比較大,有利于信號(hào)處理。但要注意的是,傳感器的靈敏度高,與被測(cè)量無(wú)關(guān)的外界噪聲也容易混入,也會(huì)被放大系統(tǒng)放大,影響測(cè)量精度。因此,要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比,盡量減少?gòu)耐饨缫氲母蓴_信號(hào)。
傳感器的靈敏度是有方向性的。當(dāng)被測(cè)量是單向量,而且對(duì)其方向性要求較高,則應(yīng)選擇其它方向靈敏度小的傳感器;如果被測(cè)量是多維向量,則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。
頻率響應(yīng)特性
傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測(cè)量的頻率范圍,必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真。實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有—定延遲,希望延遲時(shí)間越短越好。
傳感器的頻率響應(yīng)越高,可測(cè)的信號(hào)頻率范圍就越寬。
在動(dòng)態(tài)測(cè)量中,應(yīng)根據(jù)信號(hào)的特點(diǎn)(穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機(jī)等)響應(yīng)特性,以免產(chǎn)生過(guò)大的誤差。
線(xiàn)性范圍
傳感器的線(xiàn)形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。以理論上講,在此范圍內(nèi),靈敏度保持定值。傳感器的線(xiàn)性范圍越寬,則其量程越大,并且能保證一定的測(cè)量精度。在選擇傳感器時(shí),當(dāng)傳感器的種類(lèi)確定以后首先要看其量程是否滿(mǎn)足要求。
但實(shí)際上,任何傳感器都不能保證的線(xiàn)性,其線(xiàn)性度也是相對(duì)的。當(dāng)所要求測(cè)量精度比較低時(shí),在一定的范圍內(nèi),可將非線(xiàn)性誤差較小的傳感器近似看作線(xiàn)性的,這會(huì)給測(cè)量帶來(lái)*的方便。
穩(wěn)定性
傳感器使用一段時(shí)間后,其性能保持不變的能力稱(chēng)為穩(wěn)定性。影響傳感器*穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外,主要是傳感器的使用環(huán)境。因此,要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性,傳感器必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。
在選擇傳感器之前,應(yīng)對(duì)其使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查,并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器,或采取適當(dāng)?shù)拇胧瑴p小環(huán)境的影響。
傳感器的穩(wěn)定性有定量指標(biāo),在超過(guò)使用期后,在使用前應(yīng)重新進(jìn)行標(biāo)定,以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。
在某些要求傳感器能*使用而又不能輕易更換或標(biāo)定的場(chǎng)合,所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴(yán)格,要能夠經(jīng)受住長(zhǎng)時(shí)間的考驗(yàn)。
精度
精度是傳感器的一個(gè)重要的性能指標(biāo),它是關(guān)系到整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高,其價(jià)格越昂貴,因此,傳感器的精度只要滿(mǎn)足整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的精度要求就可以,不必選得過(guò)高。這樣就可以在滿(mǎn)足同一測(cè)量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡(jiǎn)單的傳感器阿*空壓機(jī)配件。
如果測(cè)量目的是定性分析的,選用重復(fù)精度高的傳感器即可,不宜選用量值精度高的;如果是為了定量分析,必須獲得精確的測(cè)量值,就需選用精度等級(jí)能滿(mǎn)足要求的傳感器。
對(duì)某些特殊使用場(chǎng)合,無(wú)法選到合適的傳感器,則需自行設(shè)計(jì)制造傳感器。自制傳感器的性能應(yīng)滿(mǎn)足使用要求。 [6]
常用術(shù)語(yǔ)
1. 傳感器
能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。通常有敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。
1. 敏感元件是指?jìng)鞲衅髦心苤苯樱ɑ蝽憫?yīng))被測(cè)量的部分。
2. 轉(zhuǎn)換元件指?jìng)鞲衅髦心茌^敏感元件感受(或響應(yīng))的被測(cè)量轉(zhuǎn)換成是與傳輸和(或)測(cè)量的電信號(hào)部分。
3. 當(dāng)輸出為規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)時(shí),則稱(chēng)為變送器。
2. 測(cè)量范圍
在允許誤差限內(nèi)被測(cè)量值的范圍。
3. 量程
測(cè)量范圍上限值和下限值的代數(shù)差。
4. 精確度
被測(cè)量的測(cè)量結(jié)果與真值間的*程度。
5. 重復(fù)性
在所有下述條件下,對(duì)同一被測(cè)的量進(jìn)行多次連續(xù)測(cè)量所得結(jié)果之間的符合程度:
o 相同測(cè)量方法
o 相同觀測(cè)者
o 相同測(cè)量?jī)x器
o 相同地點(diǎn)
o 相同使用條件
o 在短時(shí)期內(nèi)的重復(fù)。
分辨力
傳感器在規(guī)定測(cè)量范圍內(nèi)可能檢測(cè)出的被測(cè)量的zui小變化量。
閾值
能使傳感器輸出端產(chǎn)生可測(cè)變化量的被測(cè)量的zui小變化量。
零位
使輸出的值為zui小的狀態(tài),例如平衡狀態(tài)。
激勵(lì)
為使傳感器正常工作而施加的外部能量(電壓或電流)。
zui大激勵(lì)
在市內(nèi)條件下,能夠施加到傳感器上的激勵(lì)電壓或電流的zui大值。
輸入阻抗
在輸出端短路時(shí),傳感器輸入端測(cè)得的阻抗。
輸出
有傳感器產(chǎn)生的與外加被測(cè)量成函數(shù)關(guān)系的電量。
輸出阻抗
在輸入端短路時(shí),傳感器輸出端測(cè)得的阻抗。
零點(diǎn)輸出
在室內(nèi)條件下,所加被測(cè)量為零時(shí)傳感器的輸出。
滯后
在規(guī)定的范圍內(nèi),當(dāng)被測(cè)量值增加和減少時(shí),輸出中出現(xiàn)的zui大差值。
遲后
輸出信號(hào)變化相對(duì)于輸入信號(hào)變化的時(shí)間延遲。
漂移
在一定的時(shí)間間隔內(nèi),傳感器輸出中有與被測(cè)量無(wú)關(guān)的不需要的變化量。
零點(diǎn)漂移
在規(guī)定的時(shí)間間隔及室內(nèi)條件下零點(diǎn)輸出時(shí)的變化。
靈敏度
傳感器輸出量的增量與相應(yīng)的輸入量增量之比。
靈敏度漂移
由于靈敏度的變化而引起的校準(zhǔn)曲線(xiàn)斜率的變化。
熱靈敏度漂移
由于靈敏度的變化而引起的靈敏度漂移。
熱零點(diǎn)漂移
由于周?chē)鷾囟茸兓鸬牧泓c(diǎn)漂移。
線(xiàn)性度
校準(zhǔn)曲線(xiàn)與某一規(guī)定直線(xiàn)*的程度。
非線(xiàn)性度
校準(zhǔn)曲線(xiàn)與某一規(guī)定直線(xiàn)偏離的程度。
*穩(wěn)定性
傳感器在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)仍能保持不超過(guò)允許誤差的能力。
固有頻率
在無(wú)阻力時(shí),傳感器的自由(不加外力)振蕩頻率。
響應(yīng)
輸出時(shí)被測(cè)量變化的特性。
補(bǔ)償溫度范圍
使傳感器保持量程和規(guī)定極限內(nèi)的零平衡所補(bǔ)償?shù)臏囟确秶?br /> 蠕變
當(dāng)被測(cè)量機(jī)器多有環(huán)境條件保持恒定時(shí),在規(guī)定時(shí)間內(nèi)輸出量的變化。
絕緣電阻
如無(wú)其他規(guī)定,指在室溫條件下施加規(guī)定的直流電壓時(shí),從傳感器規(guī)定絕緣部分之間測(cè)得的電阻值。
環(huán)境影響
環(huán)境給傳感器造成的影響主要有以下幾個(gè)方面:
1. 高溫環(huán)境對(duì)傳感器造成涂覆材料熔化、焊點(diǎn)開(kāi)化、彈性體內(nèi)應(yīng)力發(fā)生結(jié)構(gòu)變化等問(wèn)題。對(duì)于高溫環(huán)境下工作的傳感器常采用耐高溫傳感器;另外,必須加有隔熱、水冷或氣冷等裝置。
2. 粉塵、潮濕對(duì)傳感器造成短路的影響。在此環(huán)境條件下應(yīng)選用密閉性很高的傳感器。不同的傳感器其密封的方式是不同的,其密閉性存在著很大差異。
常見(jiàn)的密封有密封膠充填或涂覆;橡膠墊機(jī)械緊固密封;焊接(氬弧焊、等離子束焊)和抽真空充氮密封。
從密封效果來(lái)看,焊接密封為佳,充填涂覆密封膠為zui差。對(duì)于室內(nèi)干凈、干燥環(huán)境下工作的傳感器,可選擇涂膠密封的傳感器,而對(duì)于一些在潮濕、粉塵性較高的環(huán)境下工作的傳感器,應(yīng)選擇膜片熱套密封或膜片焊接密封、抽真空充氮的傳感器。
3. 在腐蝕性較高的環(huán)境下,如潮濕、酸性對(duì)傳感器造成彈性體受損或產(chǎn)生短路等影響,應(yīng)選擇外表面進(jìn)行過(guò)噴塑或不銹鋼外罩,抗腐蝕性能好且密閉性好的傳感器。
4. 電磁場(chǎng)對(duì)傳感器輸出紊亂信號(hào)的影響。在此情況下,應(yīng)對(duì)傳感器的屏蔽性進(jìn)行嚴(yán)格檢查,看其是否具有良好的抗電磁能力。
5. 易燃、易爆不僅對(duì)傳感器造成*性的損害,而且還給其它設(shè)備和人身安全造成很大的威脅。因此,在易燃、易爆環(huán)境下工作的傳感器對(duì)防爆性能提出了更高的要求:在易燃、易爆環(huán)境下必須選用防爆傳感器,這種傳感器的密封外罩不僅要考慮其密閉性,還要考慮到防爆強(qiáng)度,以及電纜線(xiàn)引出頭的防水、防潮、防爆性等。
選擇使用
對(duì)傳感器數(shù)量和量程的選擇:
傳感器數(shù)量的選擇是根據(jù)電子衡器的用途、秤體需要支撐的點(diǎn)數(shù)(支撐點(diǎn)數(shù)應(yīng)根據(jù)使秤體幾何重心和實(shí)際重心重合的原則而確定)而定。一般來(lái)說(shuō),秤體有幾個(gè)支撐點(diǎn)就選用幾只傳感器,但是對(duì)于一些特殊的秤體如電子吊鉤秤就只能采用一個(gè)傳感器,一些機(jī)電結(jié)合秤就應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定選用傳感器的個(gè)數(shù)。
傳感器量程的選擇可依據(jù)秤的zui大稱(chēng)量值、選用傳感器的個(gè)數(shù)、秤體的自重、可能產(chǎn)生的zui大偏載及動(dòng)載等因素綜合評(píng)價(jià)來(lái)確定。一般來(lái)說(shuō),傳感器的量程越接近分配到每個(gè)傳感器的載荷,其稱(chēng)量的準(zhǔn)確度就越高。但在實(shí)際使用時(shí),由于加在傳感器上的載荷除被稱(chēng)物體外,還存在秤體自重、皮重、偏載及振動(dòng)沖擊等載荷,因此選用傳感器量程時(shí),要考慮諸多方面的因素,保證傳感器的安全和壽命。
傳感器量程的計(jì)算公式是在充分考慮到影響秤體的各個(gè)因素后,經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)而確定的。
公式如下:
• C=K-0K-1K-2K-3(Wmax+W)/N
• C—單個(gè)傳感器的額定量程
• W—秤體自重
• Wmax—被稱(chēng)物體凈重的zui大值
• N—秤體所采用支撐點(diǎn)的數(shù)量
• K-0—保險(xiǎn)系數(shù),一般取值在1.2~1.3之間
• K-1—沖擊系數(shù)
• K-2—秤體的重心偏移系數(shù)
• K-3—風(fēng)壓系數(shù)
根據(jù)經(jīng)驗(yàn),一般應(yīng)使傳感器工作在其30%~70%量程內(nèi),但對(duì)于一些在使用過(guò)程中存在較大沖擊力的衡器,如動(dòng)態(tài)軌道衡、動(dòng)態(tài)汽車(chē)衡、鋼材秤等,在選用傳感器時(shí),一般要擴(kuò)大其量程,使傳感器工作在其量程的20%~30%之內(nèi),使傳感器的稱(chēng)量?jī)?chǔ)備量增大,以保證傳感器的使用安全和壽命。
要考慮各種類(lèi)型傳感器的適用范圍:
傳感器的準(zhǔn)確度等級(jí)包括傳感器的非線(xiàn)形、蠕變、蠕變恢復(fù)、滯后、重復(fù)性、靈敏度等技術(shù)指標(biāo)。在選用傳感器的時(shí)候,不要單純追求高等級(jí)的傳感器,而既要考慮滿(mǎn)足電子秤的準(zhǔn)確度要求,又要考慮其成本。
對(duì)傳感器等級(jí)的選擇必須滿(mǎn)足下列兩個(gè)條件:
1. 滿(mǎn)足儀表輸入的要求。稱(chēng)重顯示儀表是對(duì)傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)放大、A/D轉(zhuǎn)換等處理之后顯示稱(chēng)量結(jié)果的。因此,傳感器的輸出信號(hào)必須大于或等于儀表要求的輸入信號(hào)大小,即將傳感器的輸出靈敏度代人傳感器和儀表的匹配公式,計(jì)算結(jié)果須大于或等于儀表要求的輸入靈敏度。
2. 滿(mǎn)足整臺(tái)電子秤準(zhǔn)確度的要求。一臺(tái)電子秤主要是由秤體、傳感器、儀表三部分組成,在對(duì)傳感器準(zhǔn)確度選擇的時(shí)候,應(yīng)使傳感器的準(zhǔn)確度略高于理論計(jì)算值,因?yàn)槔碚撏艿娇陀^條件的限制,如秤體的強(qiáng)度差一點(diǎn),儀表的性能不是很好、秤的工作環(huán)境比較惡劣等因素都直接影響到秤的準(zhǔn)確度要求,因此要從各方面提高要求,又要考慮經(jīng)濟(jì)效益,確保達(dá)到目的。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)
與傳感器相關(guān)的現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)
GB/T 14479-1993 傳感器圖用圖形符號(hào)
GB/T 15478-1995 壓力傳感器性能試驗(yàn)方法
GB/T 15768-1995 電容式濕敏元件與濕度傳感器總規(guī)范
GB/T 15865-1995 攝像機(jī)(PAL/SECAM/NTSC)測(cè)量方法第1部分:非廣播單傳感器攝像機(jī)
GB/T 13823.17-1996 振動(dòng)與沖擊傳感器的校準(zhǔn)方法聲靈敏度測(cè)試
GB/T 18459-2001 傳感器主要靜態(tài)性能指標(biāo)計(jì)算方法
GB/T 18806-2002 電阻應(yīng)變式壓力傳感器總規(guī)范
GB/T 18858.2-2002 低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備控制器-設(shè)備接口(CDI) 第2部分:執(zhí)行器傳感器接口(AS-i)
GB/T 18901.1-2002 光纖傳感器第1部分:總規(guī)范
GB/T 19801-2005 無(wú)損檢測(cè)聲發(fā)射檢測(cè)聲發(fā)射傳感器的二級(jí)校準(zhǔn)
GB/T 7665-2005 傳感器通用術(shù)語(yǔ)
GB/T 7666-2005 傳感器命名法及代號(hào)
GB/T 11349.1-2006 振動(dòng)與沖擊機(jī)械導(dǎo)納的試驗(yàn)確定第1部分:基本定義與傳感器
GB/T 20521-2006 半導(dǎo)體器件第14-1部分: 半導(dǎo)體傳感器-總則和分類(lèi)
GB/T 14048.15-2006 低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第5-6部分:控制電路電器和開(kāi)關(guān)元件-接近傳感器和開(kāi)關(guān)放大器的DC接口(NAMUR)
GB/T 20522-2006 半導(dǎo)體器件第14-3部分: 半導(dǎo)體傳感器-壓力傳感器
GB/T 20485.11-2006 振動(dòng)與沖擊傳感器校準(zhǔn)方法第11部分:激光干涉法振動(dòng)校準(zhǔn)
GB/T 20339-2006 農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)和機(jī)械固定在拖拉機(jī)上的傳感器聯(lián)接裝置技術(shù)規(guī)范
GB/T 20485.21-2007 振動(dòng)與沖擊傳感器校準(zhǔn)方法第21部分:振動(dòng)比較法校準(zhǔn)
GB/T 20485.13-2007 振動(dòng)與沖擊傳感器校準(zhǔn)方法第13部分: 激光干涉法沖擊校準(zhǔn)
GB/T 13606-2007 土工試驗(yàn)儀器巖土工程儀器振弦式傳感器通用技術(shù)條件
GB/T 21529-2008 塑料薄膜和薄片水蒸氣透過(guò)率的測(cè)定電解傳感器法
GB/T 20485.1-2008 振動(dòng)與沖擊傳感器校準(zhǔn)方法第1部分: 基本概念
GB/T 20485.12-2008 振動(dòng)與沖擊傳感器校準(zhǔn)方法第12部分:互易法振動(dòng)校準(zhǔn)
GB/T 20485.22-2008 振動(dòng)與沖擊傳感器校準(zhǔn)方法第22部分:沖擊比較法校準(zhǔn)
GB/T 7551-2008 稱(chēng)重傳感器
GB 4793.2-2008 測(cè)量、控制和實(shí)驗(yàn)室用電氣設(shè)備的安全要求第2部分:電工測(cè)量和試驗(yàn)用手持和手操電流傳感器的特殊要求
GB/T 13823.20-2008 振動(dòng)與沖擊傳感器校準(zhǔn)方法加速度計(jì)諧振測(cè)試通用方法
GB/T 13823.19-2008 振動(dòng)與沖擊傳感器的校準(zhǔn)方法地球重力法校準(zhǔn)
GB/T 25110.1-2010 工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)與集成工業(yè)應(yīng)用中的分布式安裝第1部分:傳感器和執(zhí)行器
GB/T 20485.15-2010 振動(dòng)與沖擊傳感器校準(zhǔn)方法第15部分:激光干涉法角振動(dòng)校準(zhǔn)
GB/T 26807-2011 硅壓阻式動(dòng)態(tài)壓力傳感器
GB/T 20485.31-2011 振動(dòng)與沖擊傳感器的校準(zhǔn)方法第31部分:橫向振動(dòng)靈敏度測(cè)試
GB/T 13823.4-1992 振動(dòng)與沖擊傳感器的校準(zhǔn)方法磁靈敏度測(cè)試
GB/T 13823.5-1992 振動(dòng)與沖擊傳感器的校準(zhǔn)方法安裝力矩靈敏度測(cè)試
GB/T 13823.6-1992 振動(dòng)與沖擊傳感器的校準(zhǔn)方法基座應(yīng)變靈敏度測(cè)試
GB/T 13823.8-1994 振動(dòng)與沖擊傳感器的校準(zhǔn)方法橫向振動(dòng)靈敏度測(cè)試
GB/T 13823.9-1994 振動(dòng)與沖擊傳感器的校準(zhǔn)方法橫向沖擊靈敏度測(cè)試
GB/T 13823.12-1995 振動(dòng)與沖擊傳感器的校準(zhǔn)方法安裝在鋼塊上的無(wú)阻尼加速度計(jì)共振頻率測(cè)試
GB/T 13823.14-1995 振動(dòng)與沖擊傳感器的校準(zhǔn)方法離心機(jī)法一次校準(zhǔn)
GB/T 13823.15-1995 振動(dòng)與沖擊傳感器的校準(zhǔn)方法瞬變溫度靈敏度測(cè)試法
GB/T 13823.16-1995 振動(dòng)與沖擊傳感器的校準(zhǔn)方法溫度響應(yīng)比較測(cè)試法
GB/T 13866-1992 振動(dòng)與沖擊測(cè)量描述慣性式傳感器特性的規(guī)定
[7]
技術(shù)特點(diǎn)
中國(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)正處于由傳統(tǒng)型向新型傳感器發(fā)展的關(guān)鍵階段,它體現(xiàn)了新型傳感器向微型化、多功能化、數(shù)字化、智能化、系統(tǒng)化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的總趨勢(shì)。傳感器技術(shù)歷經(jīng)了多年的發(fā)展,其技術(shù)的發(fā)展大體可分三代:
*代是結(jié)構(gòu)型傳感器,它利用結(jié)構(gòu)參量變化來(lái)感受和轉(zhuǎn)化信號(hào)。
第二代是上70年代發(fā)展起來(lái)的固體型傳感器,這種傳感器由半導(dǎo)體、電介質(zhì)、磁性材料等固體元件構(gòu)成,是利用材料某些特性制成。如:利用熱電效應(yīng)、霍爾效應(yīng)、光敏效應(yīng),分別制成熱電偶傳感器、霍爾傳感器、光敏傳感器。
第三代傳感器是以后剛剛發(fā)展起來(lái)的智能型傳感器,是微型計(jì)算機(jī)技術(shù)與檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,使傳感器具有一定的人工智能。
傳感器技術(shù)及產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)
傳感器技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)可以歸納為:基礎(chǔ)、應(yīng)用兩頭依附;技術(shù)、投資兩個(gè)密集;產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)兩大分散。
基礎(chǔ)、應(yīng)用兩頭依附
基礎(chǔ)依附,是指?jìng)鞲衅骷夹g(shù)的發(fā)展依附于敏感機(jī)理、敏感材料、工藝設(shè)備和計(jì)測(cè)技術(shù)這四塊基石。敏感機(jī)理千差萬(wàn)別,敏感材料多種多樣,工藝設(shè)備各不相同,計(jì)測(cè)技術(shù)大相徑庭,沒(méi)有上述四塊基石的支撐,傳感器技術(shù)難以為繼。
應(yīng)用依附是指?jìng)鞲衅骷夹g(shù)基本上屬于應(yīng)用技術(shù),其市場(chǎng)開(kāi)發(fā)多依賴(lài)于檢測(cè)裝置和自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用,才能真正體現(xiàn)出它的高附加效益并形成現(xiàn)實(shí)市場(chǎng)。也即發(fā)展傳感器技術(shù)要以市場(chǎng)為導(dǎo)向,實(shí)行需求牽引。
技術(shù)、投資兩個(gè)密集
技術(shù)密集是指?jìng)鞲衅髟谘兄坪椭圃爝^(guò)程中技術(shù)的多樣性、邊緣性、綜合性和技藝性。它是多種高技術(shù)的集合產(chǎn)物。由于技術(shù)密集也自然要求人才密集。
投資密集是指研究開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)某一種傳感器產(chǎn)品要求一定的投資強(qiáng)度,尤其是在工程化研究以及建立規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)線(xiàn)時(shí),更要求較大的投資。
產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)兩大分散
產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的兩大分散是指?jìng)鞲衅鳟a(chǎn)品門(mén)類(lèi)品種繁多(共*類(lèi)、42小類(lèi)近6000個(gè)品種),其應(yīng)用滲透到各個(gè)產(chǎn)業(yè)部門(mén),它的發(fā)展既有各產(chǎn)業(yè)發(fā)展的推動(dòng)力,又強(qiáng)烈地依賴(lài)于各產(chǎn)業(yè)的支撐作用。只有按照市場(chǎng)需求,不斷調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu),才能實(shí)現(xiàn)傳感器產(chǎn)業(yè)的全面、協(xié)調(diào)、持續(xù)發(fā)展。
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