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在現代工業(yè)生產尤其是自動化生產過程中,要用各種傳感器來監(jiān)視和控制生產過程中的各個參數,使設備工作在正常狀態(tài)或較佳狀態(tài),并使產品達到較好的質量。因此可以說,沒有眾多的優(yōu)良的傳感器,現代化生產也就失去了基礎。
在基礎學科研究中,傳感器更具有突出的地位。現代科學技術的發(fā)展,進入了許多新領域: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 cm的粒子世界,縱向上要觀察長達數十萬年的天體演化,短到 s的瞬間反應。此外,還出現了對深化物質認識、開拓新能源、新材料等具有重要作用的各種極端技術研究,如超高溫、超低溫、超高壓、較高真空、較強磁場、超弱磁碭等等。顯然,要獲取大量人類感官無法直接獲取的信息,沒有相適應的傳感器是不可能的。許多基礎科學研究的障礙,首先就在于對象信息的獲取存在困難,而一些新機理和高靈敏度的檢測傳感器的出現,往往會導致該領域內的突破。一些傳感器的發(fā)展,往往是一些邊緣學科開發(fā)的先驅。
七種常見的傳感器,你知道幾個?
傳感器(Sensor)是一種常見的卻又很重要的器件,它是感受規(guī)定的被測量的各種量并按一定規(guī)律將其轉換為有用信號的器件或裝置。對于傳感器來說,按照輸入的狀態(tài),輸入可以分成靜態(tài)量和動態(tài)量。我們可以根據在各個值的穩(wěn)定狀態(tài)下,輸出量和輸入量的關系得到傳感器的靜態(tài)特性。下面就由小編帶大家認識一下常用于生活中的七大傳感器。
1、物理傳感器:
物理傳感器是檢測物理量的傳感器。它是利用某些物理效應,把被測量的物理量轉化成為便于處理的能量形式的信號的裝置。其輸出的信號和輸入的信號有確定的關系。主要的物理傳感器有光電式傳感器、壓電傳感器、壓阻式傳感器、電磁式傳感器、熱電式傳感器、光導纖維傳感器等。作為例子,讓我們看看比較常用的光電式傳感器。這種傳感器把光信號轉換成為電信號,它直接檢測來自物體的輻射信息,也可以轉換其他物理量成為光信號。
2、光電傳感器:
光電傳感器是采用光電元件作為檢測元件的傳感器。。它首先把被測量的變化轉換成光信號的變化,然后借助光電元件進一步將光信號轉換成電信號。光電傳感器一般由光源、光學通路和光電元件三部分組成。
光電傳感器一般由處理通路和處理元件2 部分組成。其基本原理是以光電效應為基礎,把被測量的變化轉換成光信號的變化,然后借助光電元件進一步將非電信號轉換成電信號。光電效應是指用光照射某一物體,可以看作是一連串帶有一定能量為的光子轟擊在這個物體上,此時光子能量就傳遞給電子,并且是一個光子的全部能量一次性地被一個電子所吸收,電子得到光子傳遞的能量后其狀態(tài)就會發(fā)生變化,從而使受光照射的物體產生相應的電效應。
3、仿生傳感器:
仿生傳感器,是一種采用新的檢測原理的新型傳感器,它采用固定化的細胞、酶或者其他生物活性物質與換能器相配合組成傳感器。這種傳感器是近年來生物醫(yī)學和電子學、工程學相互滲透而發(fā)展起來的一種新型的信息技術。這種傳感器的特點是機能高、壽命長。在仿生傳感器中,比較常用的是生體模擬的傳感器。
仿生傳感器按照使用的介質可以分為:酶傳感器、微生物傳感器、細胞器傳感器、組織傳感器等。在圖中我們可以看到,仿生傳感器和生物學理論的方方面面都有密切的聯(lián)系,是生物學理論發(fā)展的直接成果。在生體模擬的傳感器中,尿素傳感器是最近開發(fā)出來的一種傳感器。
目前,雖然已經發(fā)展成功了許多仿生傳感器,但仿生傳感器的穩(wěn)定性、再現性和可批量生產性明顯不足,所以仿生傳感技術尚處于幼年期,因此,以后除繼續(xù)開發(fā)出新系列的仿生傳感器和完善現有的系列之外,生物活性膜的固定化技術和仿生傳感器的固態(tài)化值得進一步研究。
4、水質PH傳感器:
水質PH傳感器,通常由化學部分和信號傳輸部分構成。用來檢測被測物中氫離子濃度并轉換成相應的可用輸出信號的傳感器。pH傳感器可以對大型反應槽或制程管路中pH值測定;耐高溫、CIP清洗;電極長度有120、150、220、250、450mm等多種選擇。美國sensorex公司水質PH傳感器- S290C用于多種場合的pH值測量,比如:廢水污水場合pH值測量,電鍍廢水場合pH值測量,高溫場合pH值測量,發(fā)酵場合pH值測量,高壓場合pH值測量等多種場合pH值的測量。
5、電磁傳感器:
磁傳感器是最古老的傳感器,指南針是磁傳感器的最早的一種應用。但是作為現代的傳感器,為了便于信號處理,需要磁傳感器能將磁信號轉化成為電信號輸出。應用最早的是根據電磁感應原理制造的磁電式的傳感器。這種磁電式傳感器曾在工業(yè)控制領域作出了杰出的貢獻,但是到今天已經被以高性能磁敏感材料為主的新型磁傳感器所替代。
在今天所用的電磁效應的傳感器中,磁旋轉傳感器是重要的一種。磁旋轉傳感器主要由半導體磁阻元件、磁鐵、固定器、外殼等幾個部分組成。典型結構是將一對磁阻元件安裝在一個永磁體的刺激上,元件的輸入輸出端子接到固定器上,然后安裝在金屬盒中,再用工程塑料密封,形成密閉結構,這個結構就具有良好的可靠性。磁旋轉傳感器有許多半導體磁阻元件無法比擬一款電磁傳感器的外形的優(yōu)點。除了具備很高的靈敏度和很大的輸出信號外,而且有很強的轉速檢測范圍,這是由于電子技術發(fā)展的結果。另外,這種傳感器還能夠應用在很大的溫度范圍中,有很長的工作壽命、抗灰塵、水和油污的能力強,因此耐受各種環(huán)境條件及外部噪聲。所以,這種傳感器在工業(yè)應用中受到廣泛的重視。
6、磁光效應傳感器:
現代電測技術日趨成熟,由于具有精度高、便于微機相連實現自動實時處理等優(yōu)點,已經廣泛應用在電氣量和非電氣量的測量中。然而電測法容易受到干擾,在交流測量時,頻響不夠寬及對耐壓、絕緣方面有一定要求,在激光技術迅速發(fā)展的今天,已經能夠解決上述的問題。
磁光效應傳感器就是利用激光技術發(fā)展而成的高性能傳感器。激光,是本世紀六十年代初迅速發(fā)展起來的又一新技術,它的出現標志著人們掌握和利用光波進入了一個新的階段。由于以往普通光源單色度低,故很多重要的應用受到限制,而激光的出現,使無線電技術和光學技術突飛猛進、相互滲透、相互補充。現在,利用激光已經制成了許多傳感器,解決了許多以前不能解決的技術難題,使它適用于煤礦、石油等危險、易燃的場所。
7、壓力傳感器:
壓力傳感器是工業(yè)實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制造而成的,這樣的傳感器也稱為壓電傳感器。
觸碰傳感器的工作原理及應用
1、紅外線式觸摸屏
紅外線觸摸屏原理很簡單,只是在顯示器上加上光點距架框,無需在屏幕表面加上涂層或接駁控制器。光點距架框的四邊排列了紅外線發(fā)射管及接收管,在屏幕表面形成一個紅外線網。用戶以手指觸摸屏幕某一點,便會擋住經過該位置的橫豎兩條紅外線,計算機便可即時算出觸摸點位置。紅外觸摸屏不受電流、電壓和靜電干擾,適宜某些惡劣的環(huán)境條件。其主要優(yōu)點是價格低廉、安裝方便、不需要卡或其它任何控制器,可以用在各檔次的計算機上。不過,由于只是在普通屏幕增加了框架,在使用過程中架框四周的紅外線發(fā)射管及接收管很容易損壞,且分辨率較低。
2、電容式觸摸屏
電容式觸摸屏的構造主要是在玻璃屏幕上鍍一層透明的薄膜體層,再在導體層外加上一塊保護玻璃,雙玻璃設計能徹底保護導體層及感應器。
3、電阻技術觸摸屏
觸摸屏的屏體部分是一塊與顯示器表面非常配合的多層復合薄膜,由一層玻璃或有機玻璃作為基層,表面涂有一層透明的導電層(OTI,氧化銦),上面再蓋有一層外表面硬化處理、光滑防刮的塑料層,它的內表面也涂有一層OTI,在兩層導電層之間有許多細小(小于千分之一英寸)的透明隔離點把它們隔開絕緣。當手指接觸屏幕,兩層OTI導電層出現一個接觸點,因其中一面導電層接通Y軸方向的5V均勻電壓場,使得偵測層的電壓由零變?yōu)榉橇悖刂破鱾蓽y到這個接通后,進行A/D轉換,并將得到的電壓值與5V相比,即可得觸摸點的Y軸坐標,同理得出X軸的坐標,這就是電阻技術觸摸屏共同的最基本原理。電阻屏根據引出線數多少,分為四線、五線等多線電阻觸摸屏。五線電阻觸摸屏的A面是導電玻璃而不是導電涂覆層,導電玻璃的工藝使其的壽命得到極大的提高,并且可以提高透光率。
4、表面聲波觸摸屏
表面聲波觸摸屏的觸摸屏部分可以是一塊平面、球面或是柱面的玻璃平板,安裝在CRT、LED、LCD或是等離子顯示器屏幕的前面。這塊玻璃平板只是一塊純粹的強化玻璃,區(qū)別于其它觸摸屏技術是沒有任何貼膜和覆蓋層。玻璃屏的左上角和右下角各固定了豎直和水平方向的超聲波發(fā)射換能器,右上角則固定了兩個相應的超聲波接收換能器。玻璃屏的四個周邊則刻有45°角由疏到密間隔非常精密的反射條紋。
發(fā)射換能器把控制器通過觸摸屏電纜送來的電信號轉化為聲波能量向左方表面?zhèn)鬟f,然后由玻璃板下邊的一組精密反射條紋把聲波能量反射成向上的均勻面?zhèn)鬟f,聲波能量經過屏體表面,再由上邊的反射條紋聚成向右的線傳播給X-軸的接收換能器,接收換能器將返回的表面聲波能量變?yōu)殡娦盘?。發(fā)射信號與接收信號波形在沒有觸摸的時候,接收信號的波形與參照波形完全一樣。當手指或其它能夠吸收或阻擋聲波能量的物體觸摸屏幕時,X軸途經手指部位向上走的聲波能量被部分吸收,反應在接收波形上即某一時刻位置上波形有一個衰減缺口。接收波形對應手指擋住部位信號衰減了一個缺口,計算缺口位置即得觸摸坐標,控制器分析到接收信號的衰減并由缺口的位置判定X坐標。之后Y軸同樣的過程判定出觸摸點的Y坐標。除了一般觸摸屏都能響應的X、Y坐標外,表面聲波觸摸屏還響應第三軸Z軸坐標,也就是能感知用戶觸摸壓力大小值。三軸一旦確定,控制器就把它們傳給主機。
表面聲波觸摸屏不受溫度、濕度等環(huán)境因素影響,分辨率極高,有極好的防刮性,壽命長(5000萬次無故障);透光率高(92%),能保持清晰透亮的圖像質量;沒有漂移,最適合公共場所使用。但表面感應系統(tǒng)的感應轉換器在長時間運作下,會因聲能所產生的壓力而受到損壞。一般羊毛或皮革手套都會接收部分聲波,對感應的準確度也受一定的影響。屏幕表面或接觸屏幕的手指如沾有水漬、油漬、污物或塵埃,也會影響其性能,甚至令系統(tǒng)停止運作。