温度、压力、速度、触摸、声、重力传感器原理及应用

发布时间:2017-10-03  发布者:利坤电子

  温度是测量物体冷热程度的物理量,温度是热力学系统热运动的能量,温度不是直接测量的,它是通过物体随温度变化的物理量来转换测量的。热电偶就是根据热电势变化来测量温度的;热阻是根据阻值变化来测量温度的,温度计是根据体积变化来测量温度的。温度传感器从传统的分立式温度传感器、模拟集成温度传感器/控制器到智能温度传感器三个发展阶段。智能温度传感器由温度传感器、信号处理器、存储器与接口电路等组成,有的温度传感器还带控制器(CPU)、多路选择器等。如今,新型智能温度传感器正从模拟量向数字量及网路化发展,以实现多功能、、总线系统化、高   性及性。温度变送器应用非常广泛如压缩机的出口温度、反应器的表面温度、电机的轴承温度、加热炉的炉膛温度等;有些电子产品还需对自身的温度进行检测,如空调、PLC、计算机、马达控制器,质量流量计、电磁流量计等。
  压力是垂直均匀作用在单位面积上的力即垂直力的大小。压力传感器的工作原理是被测介质直接作用于传感器(硅谐振、硅微电容、复合半导体、硅电容等),它将被测参数转换(硅梁的振动频率、静电容量、硅芯片电阻值、电容等)。压力传感器在军事、民用和工业等很多方面都有应用,压力传感器可用来测量静态压力和动态压力。压力传感器是在自动化系统及汽车中用的   多的传感器,在化工中主要用于罐顶压力,塔顶压力,压缩机出入口压力、管线的压力、润滑油压力、反应器床层压力、炉膛压力等,在汽车中主要用于检测气囊贮气压力、传感器系统流体压力、注入燃料压力、发动机机油压力、进气管道压力、空气过滤系统的流体压力等。
  速度是单位时间内位移的增量,速度传感器是能感受被测速度并将其转换成可用输出信号的传感器。速度分为线速度和角速度。测量线速度的为线速度传感器,它是用来测量直线运动的传感器,根据输出电压与被测物体运动速度成线性关系来测量线速度。线速度传感器被广泛应用于化工机械、仪器仪表、地质石油等方面的自动化控制与测量小模数齿轮或其它设备的转速,工作性能稳定的特点,线速度传感器输出方波信号,能够远距离传输。在机车的牵引控制、车轮滑动保护、列车控制和车门控制过程中都要设计到速度信号的采集问题。这个任务由许许多多的速度传感器来完成。测量角速度的为角速度传感器,用于测量旋转运动的角位移、角速度、角加速度等,早期测量角参数,多采用线加速度计与线位移传感器,再经过计算得出角参数,这种方法测量误差比较大。目前多采用陀螺仪原理测量角速度,陀螺仪常被称为角速度传感器。陀螺仪的设计和工作原理主要采用振动部件传感角速度,依赖相互正交的振动和转动引起科里奥利力。即静止时,驱动臂在水平方向振动,当发生旋转时,在科氏力的作用下驱动臂产生垂直运动,引起感应臂的运动,使感应臂产生与旋转角速度成正比的电势差。陀螺仪可以固定一个方向,像旋转的陀螺放在平面上,不论将平面如何倾斜,陀螺的中心轴是不变的。陀螺仪传感器是基于空间位移和手势定位的控制系统,具有定轴性和进动性两个重要特性。如陀螺传感器装在手机中就可以固定一个方向,手机移动但是方向保持不变。在射击游戏中,射击准心不变,然后通过移动手机位置来瞄准目标。转速传感器是测量旋转物体的转速并将其转换为电量输出。转速传感器根据信号可分为模拟和数字两种。模拟信号输出值是转速的线性函数,数字信号输出值是信号频率与转速成正比。由于在自动控制及自动化仪表中大量使用电机(如进/出料泵,空冷风机、压缩机的电机部分),所以转速传感器应用非常广并且种类很多,常用的转速传感器有磁电式、光电式、霍尔式、电容式等。应用案列:柴油机用的转速传感器就装在喷油泵的飞锤齿轮处,当柴油发动机的喷油泵工作时,传感器的齿轮旋转,因此在信号线圈中就会产生交流电压。交流电压的频率与发动机的转速成正比。
  在机电一体化操作台及手机上主要搭载的传感器有触摸传感器、声传感器、重力传感器等。电脑及手机触摸屏,在皮肤下面,人体组织中充满了传导电解质(一种有损电介质),这种电解质与电场相互作用,这种传感器即电容式触摸传感器;打电话时,把声音转换成电信号,这种传感器即声传感器;用电脑或者手机观看视频、或网络购物时,把手机从竖变为横着拿时,页面内容就自动反应过来,这就是重力传感器的应用。

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