各種傳感器的應用實例
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各種傳感器的應用實例,傳感器的運用在我們的生活中是非常常見的,傳感器的種類也相對較多,適用範圍也比較光,不同的傳感器在功能上也有差異,以下各種傳感器的應用實例。
一、傳感器定義
能感受規定的被測量並按照一定的規律(數學函數法則)轉換成可用信號的器件或裝置,通常由敏感元件和轉換元件組成的設備即傳感器。傳感器將物理參數(例如:溫度、血壓、溼度、速度等)轉換成可以用電測量的信號。我們可以先來解釋一下溫度的例子,玻璃溫度計中的水銀使液體膨脹和收縮,從而將測量到的溫度轉換爲可被校準玻璃管上的觀察者讀取的溫度。
二、傳感器選型原則
在選擇傳感器時,必須考慮某些特性,具體如下:
1、精度——傳感器的精度只要滿足整個測量系統的精度要求就可以,不必過高,通常精度越高,其價格越昂貴。
2、線型範圍——輸入與輸出成正比的範圍
3、測量環境——一般對溫度/溼度量有要求
4、校準——對於大多數測量設備而言必不可少,因爲讀數會隨時間變化
5、穩定性——傳感器使用一段時間後,其性能保持不變的能力稱爲穩定性。
三、傳感器主要分類
傳感器分爲以下標準:
1、主要輸入數量(被測量者),也稱按用途,分爲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、射線輻射傳感器、熱敏傳感器等。
2、測量目(利用物理和化學作用)
物理型傳感器是利用被測量物質的某些物理性質發生明顯變化的特性製成的。化學型傳感器是利用能把化學物質的成分、濃度等化學量轉化成電學量的敏感元件製成的。生物型傳感器是利用各種生物或生物物質的特性做成的,用以檢測與識別生物體內化學成分的傳感器。
3、製造工藝
4、按原理
振動傳感器、溼敏傳感器、磁敏傳感器、氣敏傳感器、真空度傳感器、生物傳感器等。
5、輸出信號
模擬傳感器:將被測量的非電學量轉換成模擬電信號。
數字傳感器:將被測量的非電學量轉換成數字輸出信號(包括直接和間接轉換)。
膺數字傳感器:將被測量的信號量轉換成頻率信號或短週期信號的輸出(包括直接或間接轉換)。
開關傳感器:當一個被測量的信號達到某個特定的閾值時,傳感器相應地輸出一個設定的低電平或高電平信號。
四、五種常用的傳感器
一些常用的傳感器及其原理和應用說明如下:
(一)溫度傳感器
該設備從源頭收集有關溫度的信息,並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,會隨着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:
·接觸式傳感器——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。例如溫度計。
·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,但由於天然透明性,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)熱電偶——它們由兩根電線(每根均爲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。由於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。
(ii)電阻溫度檢測器(RTD)——這是一種熱電阻,其製造目的是隨着溫度的變化改變電阻,它們比任何其他溫度檢測設備都貴。
(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。
(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。
(三)紫外線傳感器
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。一種被稱爲聚晶金剛石的活性材料正被用於可靠的紫外傳感,紫外線傳感器可以發現環境暴露在紫外線輻射下的情況。
(四)觸摸傳感器
觸摸傳感器根據觸摸位置充當可變電阻器。觸摸傳感器由以下部件組成:全導電物質,如銅、絕緣間隔材料,如泡沫或塑料、部分導電材料。
(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。由於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。
五、先進的傳感器技術
傳感器技術在製造領域有着廣泛的應用。先進技術如下:
一、條形碼識別——市場上銷售的產品有一個通用產品代碼(UPC),它是一個12位代碼。其中五個數字代表製造商,另外五個數字代表產品。前六位數字用代碼表示爲亮條和暗條。第一位表示數字系統的類型,第二位表示奇偶性表示讀數的準確性。剩下的六位數字用暗線和暗線表示,與前六位數字的順序相反。條形碼如下圖所示。
條形碼閱讀器可以管理不同的條形碼標準,即使不知道標準代碼。條形碼的缺點是,如果條形碼被油脂或污垢遮蓋,條形碼掃描儀將無法讀取。
二、轉發器——在汽車部分,在許多情況下使用射頻設備。轉發器隱藏在鑰匙的塑料頭內,任何人都看不見。鑰匙插入點火鎖芯。當你轉動鑰匙時,電腦會向收發器發送一個無線電信號。在應答器對信號做出響應之前,計算機不會讓發動機點火。這些轉發器由無線電信號供電。
三、製造部件的電磁識別——這類似於條形碼技術,數據可以在磁條上編碼。使用磁條技術,即使代碼隱藏在油脂或污垢中,也可以讀取數據。
四、表面聲波——此過程類似於射頻識別。在這裏,部件識別由雷達類型信號觸發,並且與RF系統相比,被遠距離傳輸。
五、光學字符識別——這是一種自動識別技術,使用字母數字字符作爲信息源。在美國,郵件處理中心使用光學字符識別。它們也用於視覺系統和語音識別系統。
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我們生活中傳感器的七大應用
傳感器是一種檢測裝置,能感受到被測量的信息,並能將檢測感受到的信息,按一定規律變換成爲電信號或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。
傳感器狹義的定義爲:能把外界非電信息轉換成電信號輸出的器件或裝置。傳感器的廣義定義:“凡是利用一定的物質(物理、化學、生物)法則、定理、定律、效應等進行能量轉換與信息轉換,並且輸出與輸入嚴格一一對應的器件或裝置均可稱爲傳感器”。
信息化的21世紀,離開不了傳感器,傳感器的應用領域非常的廣泛,電子計算機、生產自動化、現代信息、**、交通、化學、環保、能源、海洋開發、遙感、宇航等等。下面對一些常用的傳感器做簡單的介紹。
1、傳感器與環境保護
目前,地球的大氣污染、水質污濁及噪聲已嚴重地破壞了地球的生態平衡和我們賴以生存的環境,這一現狀已引起了世界各國的重視。爲保護環境,利用傳感器製成的各種環境監測儀器正在發揮着積極的作用。
中國現在的環境受到了極大的污染,主要是工業的發展造成了嚴重的污染。長江、黃河等水域都有不同程度的污染;空氣現在的空氣也不新鮮,特別是在有工業的地方,比如說PM2、5等超標;這些都是通過傳感器檢測出來的。
2、傳感器在機器人上的應用
目前,在勞動強度大或危險作業的場所,已逐步使用機器人取代人的工作。一些高速度、高精度的工作,由機器人來承擔也是非常合適的。但這些機器人多數是用來進行加工、組裝、檢驗等工作,屑於生產用的自動機械式的單能機器人。在這些機器人身上僅採用了檢測臂的位置和角度的傳感器。
要使機器人和人的功能更爲接近,以便從事要求更高的工作,要求機器人能有判斷能力,這就要給機器人安裝物體檢口傳感器,特別是視覺傳感器和觸覺傳感器,使機器人通過視覺對物體進行識別和檢測,通過觸覺對物體產生壓覺、力覺、滑動感覺和重量感覺。這類機器人被稱爲智能機器人,它不僅可以從事特殊的作業,而且一般的生產、事務和家務,全部可由智能機器人去處理,這是現在發展機器人的主要研究對象之一。
3、傳感器與家用電器
現代家用電器中普遍應用着傳感器。傳感器在電子爐竈、自動電飯鍋、吸塵器、空調器、電子熱水器、熱風取暖器、風乾器、報警器、電樊鬥、電風扇、遊戲機、電子驅蚊器、洗衣機、洗碗機、照像機、電冰箱、彩色及平板電視機、錄像機、錄音機、收音機、影碟機及家庭影院等方面得到了廣泛的應用。
隨着人們生活水平的'不斷提高,對提高家用電器產品的功能及自動化程度的要求極爲強烈。爲滿足這些要求,首先要使用能檢測模擬量的高精度傳感器,以獲取正確的控制信息,再由微型計算機進行控制,使用家用電器更加方便、安全、可靠,並減少能源消耗,爲更多的家庭創造一個舒適的生活環境。
目前,家庭自動化的藍圖正在設計之中,未來的家庭將由中央控制裝置的微型計算機,通過各種傳感器代替人監視家庭的各種狀態,並通過控制設備進行着各種控制。家庭自動化的主要內容包括:安全監視與報警、空調及照明控制、耗能控制、太陽光自動跟蹤、家務勞動自動化及人身健康管理等。家庭自動化的實現,可使人們有更多的時間用於學習、教育或休息娛樂。
4、傳感器與物聯網
物聯網是一個基於互聯網、傳統電信網等信息承載體,讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現互聯互通的網絡。它具有普通對象設備化、自治終端互聯化和普適服務智能化3個重要特徵。
物聯網(Internet of Things)指的是將無處不在(Ubiquitous)的末端設備(Devices)和設施(Facilities),包括具備“內在智能”的傳感器、移動終端、工業系統、樓控系統、家庭智能設施、視頻監控系統等和“外在使能”(Enabled)的,如貼上RFID的各種資產(Assets)攜帶無線終端的個人與車輛等“智能化物件或動物”或“智能塵埃”(Mote)
通過各種無線/有線的長距離/短距離通訊網絡實現互聯互通(M2M)、應用大集成(Grand Integration)、以及基於雲計算的SaaS營運等模式,提供安全可控乃至個性化的實時在線監測、定位追溯、報警聯動、調度指揮、預案管理、遠程控制、安全防範、遠程維保、在線升級、統計報表、決策支持、領導桌面(集中展示的Cockpit Dashboard)等管理和服務功能
實現對“萬物”的“高效、節能、安全、環保”的“管、控、營”一體化。簡單的講,物聯網是物與物、人與物之間的信息傳遞與控制,在物聯網應用中有三項關鍵技術其中就包括傳感器技術。
5、傳感器在醫療及人體醫學上的應用
隨着醫用電子學的發展,僅憑醫生的經驗和感覺進行診斷的時代將會結束。現在,應用醫用傳感器可以對人體的表面和內部溫度、血壓及腔內壓力、血液及呼吸流量、腫瘤、血液的分析、脈波及心音、心腦電波等進行高難度的診斷。顯然,傳感器對促進醫療技術的高度發展起着非常重要的作用。
爲增進國家人民的健廢水平,我國醫療制度的改革,將把醫療服務對象擴大到全民。以往的醫療工作僅侷限於以****爲中心,今後,醫療工作將在**的早期診斷、早期**、遠距離診斷及人工器官的研製等廣泛的範圍內發揮作用,而傳感器在這些方面將會得到越來越多的應用。
6、傳感器與遙感技術
衛星遙感(satellite remote sensing)是航天遙感的組成部分,以人造地球衛星作爲遙感平臺,主要利用衛星對地球和低層大氣進行光學和電子觀測。即從遠離地面的不同工作平臺上(如高塔、氣球、飛機、火箭、人造地球衛星、宇宙飛船、航天飛機等)通過傳感器,對地球表面的電磁波(輻射)信息進行探測,並經信息的傳輸、處理和判讀分析,對地球的資源與環境進行探測和監測的綜合性技術。
在飛機及航天飛行器上裝用的傳感器是近紫外線、可見光、遠紅外線及微波等傳感器。在船舶上向水下觀測時多采用超聲波傳感器。例如,要探測一些礦產資源埋藏在什麼地區,就可以利用人造衛星上的紅外接受傳感器從地面發出的紅外線的量進行測量,然後由人造衛星通過微波再發送到地面站,經地面站計算機處理,便可根據紅外線分佈的差異判斷出埋有礦藏的地區。
7、傳感器在**上的應用
現在的戰場都是信息化戰場,而信息化是離不開傳感器的。**專家認爲:一個國家**傳感器製造技術水平的高低,決定了該國武器製造水平的高低,決定了該國武器自動化程度的高低,*終決定了該國武器性能的優劣。
當今,傳感器在**上的應用極爲廣泛,可以說無時不用、無處不用,大到星體、兩彈、飛機、艦船、坦克、火炮等裝備系統,小到單兵作戰武器;從參戰的武器系統到後勤保障;從**科學試驗到**裝備工程;
從戰場作戰到戰略、戰術指揮;從戰爭準備、戰略決策到戰爭實施,遍及整個作戰系統及戰爭的全過程,而且必將在未來的高技術戰爭中促使作戰的時域、空域和頻域更加擴大,更加影響和改變作戰的方式和效率,大幅度提高武器的威力和作戰指揮及戰場管理能力。
從上述看來,傳感器在我們生活中應用很廣泛,可以說是無處不在。
傳感器的檢測方法
關於傳感器的檢測方法主要有直接檢測、間接檢測和組合檢測三種方式。直接檢測直接檢測就是在使用傳感器儀表進行檢測時,對錶讀數不需要經過任何運作,就能直接表示檢測所需要的結果。比方說,用磁電式電流表檢測電路的電流,用彈簧管式壓力錶檢測鍋爐的壓力等這些都屬於直接檢測。
直接檢測的優點是檢測過程簡單而迅速,缺點是檢測精度不容易做到很高,這種檢測方法在工程上被廣泛採用。
間接檢測在有些檢測場合,被檢測無法或不便於直接撿測,這就硬求在使用傳感器進行檢測時,首先對與被測物理量有確定函數關係的幾個量進行檢測,然後將檢測值代入團數關係式,經過計算得到所需的結果,這種方法稱爲間接檢測。間接檢測比直接檢測所需要檢測的量要多,並且計算過程較爲複雜,引起誤茬的因素也較多。
但如果對誤差進行分析並選擇和確定優化的檢測方法,在比較理想的條件下進行間接檢測。檢測結果的精度不一定低,有時還可得到較高的檢測精度-間接檢測一般用於不方便直接檢測或者缺乏間接檢測手段的場合。
組合檢測在應用傳感器儀表進行檢測時,若被測物理量必須經過求解聯立方程組,才能得到最後結果。則稱這樣的檢測爲組合檢測,在進行組合檢查時,一般需要改變測試條件,才能獲得一組聯立方程所需要的數據。
組合檢測是一種特殊的精密檢測方法,操作手續較複雜,花費時間很長,一般適用於科學實驗或特殊場合。快速密封連接器選擇使用海億普機械的密封快速連接器,能更簡便,更快捷,更安全的進行測試連接。
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