传感器有哪些类型?
(1)电阻型
电阻传感器是将测量的位移、变形、力、加速度、湿度、温度等物理量转换成电阻值的器件。主要有电阻应变式、压阻式、热电阻、热敏、气敏、湿敏等电阻传感器件。
(2)变频电源
变频功率传感器通过交流电对输入的电压和电流信号进行采样,然后将采样值通过电缆、光纤等传输系统与数字输入二次仪表相连。数字输入二次仪表计算电压、电流的采样值,可获得电压有效值、电流有效值、基波电压、基波电流、谐波电压、谐波电流、有功功率、基波功率、谐波功率等参数。
(3)称重
称重传感器是将重力转化为电信号的力电转换装置,是电子衡器的关键部件。
实现力电转换的传感器有很多种,如电阻应变式、电磁力式和电容式。电磁力式主要用于电子天平,电容式用于部分电子吊秤,大部分衡器使用电阻应变式称重传感器。本发明具有结构简单、精度高、应用广泛的优点,可在相对恶劣的环境中使用。因此,电阻应变式称重传感器在称重仪器中得到了广泛的应用。
(4)电阻应变型
传感器中的电阻应变片具有金属的应变效应,即在外力作用下产生机械变形,使电阻值随之变化。电阻应变计有两种:金属和半导体。金属应变片分为丝式、箔式和膜式。半导体应变片具有灵敏度高(通常是丝和箔的几十倍)、横向效应小等优点。
(5)压阻式
压阻式传感器是根据半导体材料的压阻效应,在半导体材料衬底上制作扩散电阻的器件。它的衬底可以直接用作测量传感器,扩散电阻以桥的形式连接在衬底中。当基板受到外力变形时,电阻值会发生变化,电桥会产生相应的不平衡输出。
用作压阻传感器的衬底(或膜片)主要是硅晶片和锗晶片。以硅片为敏感材料的硅压阻传感器越来越受到人们的关注,尤其是用于测量压力和速度的固态压阻传感器应用最为广泛。
(6)热阻
热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度升高而增大的特性。热电阻大多由纯金属材料制成。目前,铂和铜是应用最广泛的材料。此外,镍、锰和铑等材料已被用于制造热电阻。
热电阻传感器主要是利用电阻值随温度变化的特性来测量温度以及与温度相关的参数。这种传感器适用于温度检测精度较高的场合。广泛使用的热电阻材料有铂、铜、镍等。它们具有电阻温度系数大、线性度好、性能稳定、温度范围宽、易于加工等特点。用于测量-200℃ ~+500℃范围内的温度。
热电阻传感器的分类:
1,NTC热电阻传感器:
这种传感器是负温度系数传感器,即传感器的电阻随着温度的升高而降低。
2.PTC热电阻传感器:
这种传感器是正温度系数传感器,即传感器电阻随着温度的升高而增大。
(7)激光
使用激光技术测量的传感器。它由激光器、激光探测器和测量电路组成。激光传感器是一种新型的测量仪器,具有非接触式远距离测量、速度快、精度高、测量范围大、抗光电干扰能力强等优点。
激光传感器工作时,激光发射二极管对准目标发射激光脉冲。激光被目标反射后向四面八方散射。部分散射光返回到传感器接收器,并在被光学系统接收后成像在雪崩光电二极管上。雪崩光电二极管是一种具有内部放大功能的光学传感器,因此可以探测到极其微弱的光信号,并将其转换成相应的电信号。
利用激光的高方向性、高单色性和高亮度的特点,可以实现非接触式的远距离测量。激光传感器常用于测量长度(ZLS-Px)、距离(LDM4x)、振动(ZLDS10X)、速度(LDM30x)、方位等物理量,也可用于探伤和空气污染物的监测。
(8)大厅
霍尔传感器是一种基于霍尔效应的磁场传感器,广泛应用于工业自动化技术、检测技术和信息处理领域。霍尔效应是研究半导体材料性质的基本方法。霍尔效应实验测得的霍尔系数可以用来判断半导体材料的导电类型、载流子浓度、载流子迁移率等重要参数。
霍尔传感器分为线性霍尔传感器和开关霍尔传感器。
1,线性霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成,输出模拟量。
2.开关型霍尔传感器由电压调节器、霍尔元件、差分放大器、施密特触发器和输出级组成,输出数字量。
霍尔电压随磁场强度的变化而变化。磁场越强,电压越高,磁场越弱,电压越低。霍尔电压很小,通常只有几毫伏,但可以通过集成电路中的放大器放大,输出很强的信号。霍尔IC如果起到传感作用,就需要通过机械手段改变磁场强度。下图所示的方法是用一个旋转的叶轮作为开关来控制磁通量。当叶轮叶片位于磁体和霍尔ic之间的气隙中时,磁场偏离IC,霍尔电压消失。这样,霍尔集成电路输出电压的变化就可以指示叶轮驱动轴的某个位置。利用这种工作原理,霍尔集成电路芯片可以用作点火正时传感器。霍尔效应传感器是一种无源传感器,只能与外部电源一起工作,这使得检测低速运行成为可能。
(9)温度
1.室温管温度传感器:室温传感器用于测量室内外环境温度,管温度传感器用于测量蒸发器和冷凝器的管壁温度。室温传感器和管温传感器的形状不同,但温度特性基本相同。根据温度特性,美的使用的室温管温度传感器有两种:1。常数B值为4100k±3% %,参考电阻在25℃时为10Kω±3%。在0℃和55℃时,相应的电阻容差约为7%;但在0℃以下和55℃以上,不同供应商的电阻容差会有所不同。温度越高,电阻越小;温度越低,电阻越大。离25℃越远,对应电阻的耐受范围越大。
2.排气温度传感器:排气温度传感器用于测量压缩机顶部的排气温度,常数b为3950k±3%,90℃时参考电阻为5kω±3%。
3.模块温度传感器:模块温度传感器用于测量变频模块(IGBT或IPM)的温度。使用的温度传感器型号为602F-3500F,25℃时参考电阻为6kω1%。几种典型温度对应的电阻值为-10 ℃→( 25.897 ~ 28.623)kω;0 ℃→( 16.3248 ~ 17.7164)kω;50 ℃→( 2.3262 ~ 2.5153)kω;90 ℃→( 0.6671 ~ 0.7565)Kω.
温度传感器有很多种,包括热电阻:PT100,PT1000,Cu50,Cu 100;;热电偶:B、E、J、K、S等。温度传感器不仅种类繁多,而且组合多样。要根据不同的地方选择合适的产品。
测温原理:根据电阻的阻值和热电偶的电位随温度不同而有规律变化的原理,可以得到我们需要测量的温度值。
(10)无线温度
无线温度传感器将被控对象的温度参数转换成电信号,并向接收端发送无线信号,对系统进行检测、调节和控制。可直接安装在一般工业热电阻和热电偶的接线盒内,与现场传感元件形成一体化结构。通常与无线继电器、接收终端、通信串口、电子计算机等配套使用。,既节省了补偿导线和电缆,又减少了信号传输失真和干扰,从而获得高精度的测量结果。
无线温度传感器广泛应用于化工、冶金、石油、电力、水处理、制药、食品等自动化行业。例如:高压电缆上的温度采集;水下等恶劣环境下的温度采集;移动物体上的温度采集;在不易连接的空间传输传感器数据;为降低布线成本而选择的数据采集方案;无交流电源工作场所的数据测量;非固定场所的便携式数据测量。
(11)智力
智能传感器的功能是通过模拟人的感官和大脑的协调动作,结合长期的测试技术研究和实践经验提出的。它是一个相对独立的智能单元,它的出现降低了对原有硬件性能的苛刻要求,但传感器的性能可以在软件的帮助下大幅提升。
1、信息存储与传输——随着智能分布式控制系统的快速发展,要求智能单元具备通信功能,利用通信网络以数字形式进行双向通信,这也是智能传感器的关键标志之一。智能传感器可以通过测试数据传输或接收指令来实现各种功能。如增益设置、补偿参数设置、内部检测参数设置、测试数据输出等。
2.自补偿和计算功能——多年来,从事传感器研制的工程技术人员一直在为传感器的温漂和输出非线性做大量的补偿工作,但并没有从根本上解决问题。智能传感器的自补偿和计算功能为传感器的温度漂移和非线性补偿开辟了新的途径。这样就放松了对传感器加工精度的要求。只要传感器的重复性好,用微处理器通过软件计算测试信号,用多重拟合和差分计算的方法补偿漂移和非线性,可以得到更精确的测量结果。
3.自检、自校准和自诊断功能——普通传感器需要定期检查和校准,以保证其在正常使用中有足够的精度。这些任务通常需要将传感器从使用现场拆卸下来,并送到实验室或检验部门。在线测量传感器异常,不能及时诊断。通过使用智能传感器,这种情况得到了很大的改善。首先,自诊断功能在电源打开时执行自检,并进行诊断测试以确定元件是否有故障。其次,可以根据使用时间进行在线校正,微处理器利用存储在EPROM中的测量特性数据进行比对和校对。
4、复合敏感功能——观察周围的自然现象,常见的信号如声、光、电、热、力、化学等。一般来说,测量敏感元件有两种方法:直接测量和间接测量。智能传感器具有复合功能,可以同时测量多种物理量和化学量,给出能全面反映物质运动规律的信息。
(12)光敏的
光敏传感器是最常见的传感器之一,它有很多种,主要包括:光电池、光电倍增管、光敏电阻、光电晶体管、太阳能电池、红外传感器、紫外传感器、光纤光电传感器、颜色传感器、CCD和CMOS图像传感器。其敏感波长在可见光波长附近,包括红外波长和紫外波长。光学传感器不仅仅局限于检测光,还可以作为检测元件组成其他传感器检测很多非电量,只要把这些非电量转换成光信号的变化。光学传感器是目前最丰富、应用最广泛的传感器之一,在自动控制和非电量测量技术中起着非常重要的作用。最简单的光敏传感器是光敏电阻,当光子撞击关节时会产生电流。
(十三)生物学
生物传感器是将生物活性物质(酶、蛋白质、DNA、抗体、抗原、生物膜等)有机结合起来的交叉学科。)与物理和化学传感器。是生物技术发展不可或缺的先进检测手段和监测手段,也是物质分子水平的快速、痕量分析方法。各种生物传感器具有如下相同的结构:它们包括一种或几种相关的生物活性材料(生物膜)和物理或化学换能器(传感器),这些换能器可以将生物活动所表达的信号转换成电信号。两者结合在一起,用现代微电子和自动化仪器技术对生物信号进行再处理,从而形成各种可用的生物传感器分析装置、仪器和系统。
生物传感器的原理:
待检测物质通过扩散进入生物活性材料,并经历分子识别和生物反应。产生的信息再由相应的物理或化学传感器转换成可量化、可处理的电信号,再由二次仪表放大输出,就可以知道待测物质的浓度。
生物传感器的分类:
根据其受体所使用的生命物质分类,可分为微生物传感器、免疫传感器、组织传感器、细胞传感器、酶传感器、DNA传感器等。
根据传感器器件检测原理可分为:热敏生物传感器、场效应管生物传感器、压电生物传感器、光学生物传感器、声通道生物传感器、酶电极生物传感器、介体生物传感器等。
根据生物敏感物质之间相互作用的类型,可分为亲和型和代谢型两种。
(14)愿景
视觉传感器是指从整个图像中捕捉数千个像素的光的能力。图像的清晰度和精细度通常用分辨率来衡量,用像素数来表示。
视觉传感器有数千个像素,可以捕捉整个图像中的光线。图像的清晰度和精细度通常用分辨率来衡量,用像素数来表示。
在捕获图像之后,视觉传感器将其与存储在存储器中的参考图像进行比较以进行分析。例如,如果视觉传感器被设置为区分正确插入八个螺栓的机器零件,则传感器知道只有七个螺栓的零件或螺栓未对准的零件应该被拒绝。此外,无论机器零件位于视野中的什么位置,无论零件是否在360度范围内旋转,视觉传感器都可以做出判断。
视觉传感器的低成本和易用性吸引了机器设计师和过程工程师将其集成到各种应用中,这些应用曾经依赖于人力、多个光电传感器或根本不需要检测。视觉传感器的工业应用包括检查、计量、测量、定位、缺陷检测和分类。以下只是一些应用示例:
在汽车装配厂,检查机器人涂到门框上的橡胶珠是否连续,宽度是否正确;
在装瓶厂,检查瓶盖是否封好,灌装量是否正确,封口前是否有异物落入瓶中;
在包装生产线上,确保在正确的位置贴上正确的包装标签;
在药品包装生产线,检查阿司匹林药片的泡罩包装是否有破损或缺片;
在金属冲压公司,冲压件的检验速度是每分钟150件以上,比人工检验快13倍以上。
(15)位移
位移传感器又称线性传感器,是将位移转换成电量。位移传感器是一种线性器件,属于金属感应。传感器的作用是将各种测量的物理量转换成电量。可分为电感式位移传感器、电容式位移传感器、光电式位移传感器、超声波位移传感器、霍尔位移传感器。
在这个转换过程中,许多物理量(如压力、流量、加速度等。)往往需要先转换成位移,再把位移转换成电。因此,位移传感器是一种重要的基础传感器。在生产过程中,位移的测量一般分为测量物理尺寸和机械位移。机械位移包括直线位移和角位移。根据被测变量变换形式的不同,位移传感器可分为模拟式和数字式。模拟型可分为物理型(如自发电型)和结构型两种。最常用的位移传感器都是模拟结构,包括电位器式位移传感器、电感式位移传感器、自整角机、电容式位移传感器、电涡流位移传感器、霍尔位移传感器等等。数字式位移传感器的一个重要优点是便于直接向计算机系统发送信号。这种传感器发展迅速,应用广泛。
(十六)压力
压力传感器是工业实践中最常用的传感器,广泛应用于各种工业自动控制环境,涉及水利水电、铁路运输、智能建筑、生产自动控制、航空航天、军工、石油化工、油井、电力、船舶、机床、管道等诸多行业。
(17)超声波测距
超声波距离传感器采用超声波回波测距原理,利用精确的时差测量技术检测传感器与目标之间的距离,采用小角度、小盲区的超声波传感器,具有测量精确、非接触、防水、防腐、成本低等优点。,并可应用于液位和料位检测,独特的液位和料位检测方式,在液位上有泡沫或大幅晃动的情况下也能保证稳定输出,不易检测到回声,因此应用于工业。
(十八)24千兆赫雷达
24GHz雷达传感器利用高频微波测量物体的速度、距离、方向和方位角信息,采用平面微带天线设计,具有体积小、重量轻、灵敏度高、稳定性强等特点,广泛应用于智能交通、工控、安防、体育、智能家居等行业。工业和信息化部于20110.09正式发布《工业和信息化部关于发布24GHz频段近程车载雷达设备使用频率的通知》(工信部No[2065 438+02]548号),其中明确提出了24GHz频段近程车载雷达设备作为车载雷达设备的规范。
(XIX)集成温度
集成温度传感器通常由温度探头(热电偶或热电阻传感器)和双线固态电子单元组成。测温探头以固体模块的形式直接安装在接线盒内,形成一体化传感器。集成温度传感器一般分为热电阻和热电偶两种。
热电阻温度传感器由基准单元、R/V转换单元、线性电路、反接保护、限流保护和V/I转换单元组成。测温的热电阻信号经转换放大后,用线性电路补偿温度与电阻的非线性关系,由V/I转换电路输出一个与被测温度成线性关系的4 ~ 20 mA的恒流信号。
热电偶温度传感器一般由参考源、冷端补偿、放大单元、线性化处理、V/I转换、去耦处理、反接保护、限流保护等电路单元组成。热电偶产生的热电势经冷端补偿放大,再经线性电路消除热电势与温度的非线性误差,最后放大转换成4 ~ 20 mA电流输出信号。为了防止因热电偶断线导致温度控制失效而发生事故,传感器中还有断电保护电路。当热电偶损坏或连接不良时,传感器会输出最大值(28mA)使仪器切断电源。该集成温度传感器结构简单,节省引线,输出信号大,抗干扰能力强,线性度好,显示仪表简单,固体模块抗震防潮,反接保护和限流保护,运行可靠。集成温度传感器的输出是统一的4 ~ 20mA信号;它可与微机系统或其它常规仪器配合使用。也可根据用户要求制成防爆或防火计量器具。
(20)液位
1,浮球液位传感器
浮球式液位传感器由磁性浮球、测量导管、信号单元、电子单元、接线盒和安装件组成。
磁性浮球的比重一般小于0.5,可以浮在液面上方,并沿测量导管上下移动。导管内装有测量元件,可将被测液位信号在外磁场作用下转换成与液位变化成正比的电阻信号,并将电子单元转换成4 ~ 20mA或其他标准信号输出。传感器为模块化电路,具有耐酸、耐潮、耐冲击、耐腐蚀等优点。该电路包含恒流反馈电路和内部保护电路,可使最大输出电流不超过28mA,从而可靠地保护电源,防止二次仪表损坏。
2.浮动液位传感器
浮子式液位传感器是将磁性浮球变成浮标,根据阿基米德浮力原理设计而成。浮标式液位传感器采用微小金属薄膜应变传感技术来测量液位、边界或密度。工作时现场按键即可进行常规设置操作。
3.静压或液位传感器
该传感器基于静水压力的测量原理工作。一般选用硅压力传感器,将测得的压力转换成电信号,经放大电路放大,经补偿电路补偿,最终以4 ~ 20ma或0 ~ 10ma的电流模式输出。
(21)真空度
真空传感器采用先进的硅微机械加工技术生产,是以集成硅压阻传感器为传感器核心部件的绝对压力变送器。由于采用硅-硅直接键合或硅-Pax玻璃静电键合形成的真空参考压力腔,以及一系列无应力封装技术和精确温度补偿技术,具有稳定性好、精度高的突出优点,适用于各种场合的绝对压力测控。
采用低量程芯片真空绝对压力封装,产品过载能力高。芯片采用硅油填充真空隔离,不锈钢膜过渡压力,具有优异的介质兼容性,适用于测量大多数气液介质的真空压力,对316L不锈钢无腐蚀。真空度影响适用于各种工业环境中的低真空测量和控制。
(22)电容水平
电容式液位传感器适用于工业企业对生产过程进行测量和控制,主要用于远距离连续测量和指示导电和非导电介质的液位或粉末固体液位。
电容式液位传感器由电容式传感器和电子模块电路组成。基于双线4 ~ 20 mA恒流输出。转换后可三线或四线输出,输出信号形成1 ~ 5V、0 ~ 5V、0 ~ 100 mA等标准信号。电容传感器由绝缘电极和装有测量介质的圆柱形金属容器组成。料位上升时,由于非导电材料的介电常数明显低于空气,电容随物料高度变化。传感器的模块电路由基准源、脉宽调制、转换、恒流放大、反馈和限流组成。利用脉宽调制原理进行测量的优点是频率低,对周围元件有射频干扰,稳定性好,线性度好,无明显温漂。
(二十三)锑电极的酸度
锑电极酸度传感器是集PH检测、自动清洗和电信号转换于一体的工业在线分析仪器。它是由锑电极和参比电极组成的PH测量系统。在待测的酸性溶液中,锑电极表面会形成一层三氧化二锑氧化层,使金属锑表面与三氧化二锑之间形成电位差。电势差取决于三氧化二锑的浓度,其对应于待测酸溶液中氢离子的适度。如果将适量的锑、三氧化二锑和水溶液都视为1,则可以用能斯特公式计算电极电位。
锑电极酸度传感器中的固体模块电路由两部分组成。为了现场操作的安全,供电部分采用交流24V为二次仪表供电。该电源不仅为清洁电机提供驱动电源,还应通过电流转换单元转换成相应的DC电压供传输电路使用。第二部分是测量传感器电路,将传感器传来的参比信号和酸碱度信号放大后送到斜率调整和定位调整电路,使信号的内阻减小和调整。放大的PH信号与温度补偿信号叠加,然后被发送到转换电路。最后将PH值对应的4 ~ 20mA恒流信号输出到二次仪表完成显示和控制PH值。
(24)酸、碱和盐
酸、碱、盐的浓度传感器通过测量溶液的电导率来确定浓度。它可以在线连续检测工业过程中水溶液中酸、碱和盐的浓度。这种传感器主要用于锅炉给水处理、化学溶液制备和环境保护等工业生产过程。
酸碱盐浓度传感器的工作原理是:在一定范围内,酸碱溶液的浓度与其电导率成正比。所以酸碱浓度只有通过测量溶液的电导率才能知道。当被测溶液流入特殊的电导池时,如果忽略电极极化和分布电容,可以等效为一个纯电阻。恒压交流电流动时,其输出电流与电导率成线性关系,电导率与溶液中酸碱的浓度成正比。所以只要测出溶液电流,就可以计算出酸、碱、盐的浓度。
酸碱盐浓度传感器主要由电导池、电子模块、显示仪表和外壳组成。电子模块电路由激励电源、电导池、电导放大器、相敏整流器、解调器、温度补偿、过载保护和电流转换组成。
(25)传导性
它是一种通过测量溶液的电导率值来间接测量离子浓度的过程仪表(集成传感器),可以在线连续检测工业过程中水溶液的电导率。
因为电解质溶液和金属导体一样是电的良导体,电流流过电解质溶液时必然有电阻,符合欧姆定律。而液体的阻温特性与金属导体相反,具有负温度特性。为了与金属导体相区别,电解质溶液的电导率用电导(电阻的倒数)或电导率(电阻率的倒数)来表示。当两个相互绝缘的电极组成一个电导池时,如果将待测溶液放在中间,通上恒压交流电,就形成了电流回路。如果电压和电极尺寸固定,回路电流和电导率之间存在一定的函数关系。这样,通过测量在待测溶液中流动的电流,可以测量待测溶液的电导率。电导率传感器的结构和电路与酸、碱、盐浓度传感器相同。
传感器(英文名:transducer/sensor)是一种能够感知被测信息的检测装置,能够将感知到的信息按照一定的规则转换成电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息传输、处理、存储、显示、记录和控制的要求。
主要特点:
传感器的特点包括小型化、数字化、智能化、多功能、系统化和网络化。它不仅促进传统产业的转型升级,还可能建立新的产业,从而成为21世纪新的经济增长点。小型化是基于MEMS技术,并已成功应用于硅器件制作硅压力传感器。