《傳感器的概述》word版

1、. 傳感器概述與電子天平 班級： 機電0902 姓名： 孫乾超 學(xué)號： 0930070131 成績： 指導(dǎo)老師： 衛(wèi)吉良 2020年 06 月 日 一 傳感器概述傳感器的定義傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為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(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器的作用 信息技術(shù)已成為當(dāng)今全球性的戰(zhàn)略技術(shù)，作為各種信息的感知、采集、轉(zhuǎn)換、傳輸和處理的功能器件傳感器已成為各個應(yīng)用領(lǐng)域，特別是自動檢測、自動控制系統(tǒng)中不可缺少的核心部件。 諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測、環(huán)

2、境保護、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護等等極其之廣泛的領(lǐng)域?？梢院敛豢鋸埖卣f，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)，幾乎每一個現(xiàn)代化項目，都離不開各種各樣的傳感器。 由此可見，傳感器在發(fā)展經(jīng)濟、推動社會進步方面的重要作用，是十分明顯的。世界各國都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。相信不久的將來，傳感器技術(shù)將會出現(xiàn)一個飛躍，達到與其重要地位相稱的新水平。傳感器的原理傳感器工作原理的分類物理傳感器應(yīng)用的是物理效應(yīng)，如壓電效應(yīng)，磁致伸縮現(xiàn)象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)。被測信號量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號?；瘜W(xué)傳感器包括那些以化學(xué)吸附、電化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器，被測

3、信號量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號。向傳感器提供±15V電源，激磁電路中的晶體振蕩器產(chǎn)生400Hz的方波，經(jīng)過TDA2030功率放大器即產(chǎn)生交流激磁功率電源，通過能源環(huán)形變壓器T1從靜止的初級線圈傳遞至旋轉(zhuǎn)的次級線圈，得到的交流電源通過軸上的整流濾波電路得到±5V的直流電源，該電源做運算放大器AD822的工作電源；由基準電源AD589與雙運放AD822組成的高精度穩(wěn)壓電源產(chǎn)生±4.5V的精密直流電源，該電源既作為電橋電源，又作為放大器及V/F轉(zhuǎn)換器的工作電源。當(dāng)彈性軸受扭時，應(yīng)變橋檢測得到的mV級的應(yīng)變信號通過儀表放大器AD620放大成1.5v±1v的強信

4、號，再通過V/F轉(zhuǎn)換器LM131變換成頻率信號，通過信號環(huán)形變壓器T2從旋轉(zhuǎn)的初級線圈傳遞至靜止次級線圈，再經(jīng)過外殼上的信號處理電路濾波、整形即可得到與彈性軸承受的扭矩成正比的頻率信號，該信號為TTL電平,既可提供給專用二次儀表或頻率計顯示也可直接送計算機處理。由于該旋轉(zhuǎn)變壓器動-靜環(huán)之間只有零點幾毫米的間隙，加之傳感器軸上部分都密封在金屬外殼之內(nèi)，形成有效的屏蔽，因此具有很強的抗干擾能力。有些傳感器既不能劃分到物理類，也不能劃分為化學(xué)類。大多數(shù)傳感器是以物理原理為基礎(chǔ)運作的?；瘜W(xué)傳感器技術(shù)問題較多，例如可靠性問題，規(guī)模生產(chǎn)的可能性，價格問題等，解決了這類難題，化學(xué)傳感器的應(yīng)用將會有巨大增長。

5、傳感器的應(yīng)用常見的： 1.自動門，利用人體的紅外微波來開關(guān)門 2.煙霧報警器，利用煙敏電阻來測量煙霧濃度，從而達到報警目的 3.手機，數(shù)碼相機的照相機，利用光學(xué)傳感器來捕獲圖象 4.電子稱，利用力學(xué)傳感器（導(dǎo)體應(yīng)變片技術(shù)）來測量物體對應(yīng)變片的壓力，從而達到測量重量目的 5.水位報警，溫度報警，濕度報警，光學(xué)報警等都是 智能傳感器已廣泛應(yīng)用于航天、航空、國防、科技和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等各個領(lǐng)域中。例如,它在機器人領(lǐng)域中有著廣闊應(yīng)用前景,智能傳感器使機器人具有類人的五官和大腦功能,可感知各種現(xiàn)象,完成各種動作。在工業(yè)生產(chǎn)中,利用傳統(tǒng)的傳感器無法對某些產(chǎn)品質(zhì)量指標(例如,黏度、硬度、表面光潔度、成分、顏色及

6、味道等)進行快速直接測量并在線控制。而利用智能傳感器可直接測量與產(chǎn)品質(zhì)量指標有函數(shù)關(guān)系的生產(chǎn)過程中的某些量(如溫度、壓力、流量等)。Cygnus公司生產(chǎn)了一種"葡萄糖手表",其外觀像普通手表一樣,戴上它就能實現(xiàn)無疼、無血、連續(xù)的血糖測試。"葡萄糖手表"上有一塊涂著試劑的墊子,當(dāng)墊子與皮膚接觸時,葡萄糖分子就被吸附到墊子上,并與試劑發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生電流。傳感器測量該電流,經(jīng)處理器計算出與該電流對應(yīng)的血糖濃度,并以數(shù)字量顯示。傳感器的功能常將傳感器的功能與人類5大感覺器官相比擬： 光敏傳感器視覺 聲敏傳感器聽覺 氣敏傳感器嗅覺 化學(xué)傳感器味覺 壓敏、溫敏

7、、流體傳感器觸覺 敏感元件的分類： 物理類，基于力、熱、光、電、磁和聲等物理效應(yīng)。 化學(xué)類，基于化學(xué)反應(yīng)的原理。 生物類，基于酶、抗體、和激素等分子識別功能。 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、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類傳感器的分類可以用不同的觀點對傳感器進行分類：它們的轉(zhuǎn)換原理(傳感器工作的基本物理或化學(xué)效應(yīng))；它們的用途；它們的輸出信號類型以及制作它們的材料和工藝等。根據(jù)傳感器工作原理，可分為物理傳感器和化學(xué)傳感器二大類 ：傳感器工作原理的分類物理傳感器應(yīng)用的是物理效應(yīng)，諸如壓電效應(yīng)，磁致伸縮現(xiàn)象，離化、極化、熱

8、電、光電、磁電等效應(yīng)。被測信號量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號。 化學(xué)傳感器包括那些以化學(xué)吸附、電化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器，被測信號量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號。 有些傳感器既不能劃分到物理類，也不能劃分為化學(xué)類。大多數(shù)傳感器是以物理原理為基礎(chǔ)運作的?；瘜W(xué)傳感器技術(shù)問題較多，例如可靠性問題，規(guī)模生產(chǎn)的可能性，價格問題等，解決了這類難題，化學(xué)傳感器的應(yīng)用。1、傳感器按照其用途分類：壓力敏和力敏傳感器 位置傳感器液面?zhèn)鞲衅髂芎膫鞲衅魉俣葌鞲衅骷铀俣葌鞲衅魃渚€輻射傳感器熱敏傳感器24GHz雷達傳感器2、傳感器按照其原理分類： 振動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。3、

9、傳感器按照其輸出信號為標準分類：模擬傳感器將被測量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成模擬電信號。 數(shù)字傳感器將被測量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號(包括直接和間接轉(zhuǎn)換)。 膺數(shù)字傳感器將被測量的信號量轉(zhuǎn)換成頻率信號或短周期信號的輸出(包括直接或間接轉(zhuǎn)換)。 開關(guān)傳感器當(dāng)一個被測量的信號達到某個特定的閾值時，傳感器相應(yīng)地輸出一個設(shè)定的低電平或高電平信號。二、 電子天平結(jié)構(gòu) 1. 秤盤秤盤多為金屬材料制成 , 安裝在天平的傳感器上 , 是天平進行稱量的承受裝置。它具有一定的幾何形狀和厚度 , 以圓形和方形的居多。使用中應(yīng)注意衛(wèi)生清潔 , 更不要隨意掉換秤盤。2. 傳感器傳感器是電子天平的關(guān)鍵部件之一 , 由

10、外殼、磁鋼、極靴和線圈等組成 , 裝在秤盤的下方。它的精度很高也很靈敏。應(yīng)保持天平稱量室的清潔 , 切忌稱樣時撒落物品而影響傳感器的正常工作。3.位置檢測器位置檢測器是由高靈敏度的遠紅外發(fā)光管和對稱式光敏電池組成的。它的作用是將秤盤上的載荷轉(zhuǎn)變成電信號輸出。4. PID 調(diào)節(jié)器PID( 比例、積分、微分 ) 調(diào)節(jié)器的作用 , 就是保證傳感器快速而穩(wěn)定地工作。5.功率放大器其作用是將微弱的信號進行放大 , 以保證天平的精度和工作要求。6.低通濾波器它的作用是排除外界和某些電器元件產(chǎn)生的高頻信號的干擾 , 以保證傳感器的輸出為一恒定的直流電壓。7.模數(shù) (A/D) 轉(zhuǎn)換器它的優(yōu)點在于轉(zhuǎn)換精度高 ,

11、 易于自動調(diào)零能有效地排除干擾 , 將輸入信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。8.微計算機它是電子天平的數(shù)據(jù)處理部件,它具有記憶、計算和查表等功能 。9. 顯示器現(xiàn)在的顯示器基本上有兩種 : 一種是數(shù)碼管的顯示器;另一種是液晶顯示器。它們的作用是將輸出的數(shù)字信號顯示在顯示屏幕上。10.機殼其作用是保護電子天平免受到灰塵等物質(zhì)的侵害 , 同時也是電子元件的基座等。11.氣泡平衡儀(水平儀)作用是便于工作中有效的判斷天平水平位置。12. 底腳電子天平的支撐部件 , 同時也是電子天平水平的調(diào)節(jié)部件 。電子天平的工作原理 當(dāng)電流流過放置于永久磁場兩極間的導(dǎo)體時，會產(chǎn)生電磁力與電流強度的大小成比例，測量電流強度就能得知

12、導(dǎo)體受力的情況，為此加上一些輔助裝置：能加放被稱物的秤盤，控制磁場中導(dǎo)體位置的位置器，在線路上加一個電流調(diào)節(jié)器及測量電流的儀器，這樣就成了一個簡單的天平。當(dāng)秤盤上沒有加放載荷時，電路中流過的電流正好使得處于同一水平位置的位置指示器的兩個指針保持不動（該位置稱為零位），此時測量儀器指示器的電流值與零位對應(yīng)，為天平的零點。當(dāng)在秤盤上加放被稱物后，稱量系統(tǒng)下降，稱量系統(tǒng)位置的變化清楚地顯示在位置指示器上。為了使位置指示器指針恢復(fù)到零位，可通過調(diào)節(jié)電流調(diào)節(jié)器，使電路中流入更多的電流，直到位置指示器的兩個指針又處于同一水平位置，這時測量儀器指示出了被稱物與空載天平的電流差，而該電流差與秤盤上的被稱物的質(zhì)

13、量成正比，將此電流差轉(zhuǎn)化為電壓，然后檢測電壓量，電子天平采用了電磁力補償平衡原理，實質(zhì)也是一種杠桿平衡，只是在杠桿的一端采用了電磁力。（1）當(dāng)天平處于空稱零位時，則產(chǎn)生的力矩M=m1×g×Ll、M右=F×L2，由于零位時天平達到平衡，則M左= M右。即m1 ×g× Ll= F×L2。（2）當(dāng)稱盤上加載稱物m2時，杠桿偏離零位，此時零位指示器有偏差信號產(chǎn)生，經(jīng)過放 大器和調(diào)節(jié)器等一系列轉(zhuǎn)換后，使線圈的電流I增大，電磁力矩右也將一起增大，杠桿回到原來平衡位置，即天平的零位，最終則使M左= M右 ，即m2 ×g×Ll=

14、F×L2 ，最后把電信號處理成為數(shù)字信號，數(shù)顯在顯示屏上。從而得出以下重要結(jié)論：在磁場中通過線圈的電流強度 I與被稱物體的質(zhì)量m成正比。電子天平的正確使用1、對電子天平安裝室的環(huán)境要求 (1)房間應(yīng)避免陽光直射，最好選擇陰面房間或采用遮光辦法。(2)應(yīng)遠離震源，如鐵路、公路、震動機等震動機械，無法避免時應(yīng)采取防震措施。(3)應(yīng)遠離熱源和高強電磁場等環(huán)境。(4)工作室內(nèi)溫度應(yīng)恒定，以20C左右為佳。(5)工作室內(nèi)的相對濕度應(yīng)在45%75%之間為最正確。(6)工作室內(nèi)應(yīng)清潔干凈，避免氣流的影響。(7)工作室內(nèi)應(yīng)無腐蝕性氣體的影響。(8)工作臺應(yīng)牢固可靠。2安裝電子天平前的清潔要求 (1)

15、首先要用毛刷或鹿皮等除去浮土等物。(2)稱量室或靠近磁鋼處要用潮濕的綢布等除塵，不要讓塵土和臟物落人磁鋼中，以造成天平的故障。(3)用潮濕的絨布等將天平及部件擦拭干凈(不宜使用溶劑)。(4)用干凈的鹿皮或綢布等將天平及其部件擦拭干凈，確保天平的干凈。3安裝電子天平的主要步驟 (1)選擇合格的安裝室并有合格的安裝臺。(2)拆去電子天平外包裝，如木箱或紙箱，并將外包裝及防震物品收藏好，以備再用。(3)清點天平主機及零部件是否齊全，外觀是否良好。(4)對天平主機及零部件進行除塵和清潔工作。(5)安裝天平主機，并通過調(diào)整天平后底部的水平調(diào)整腳，將天平調(diào)整至水平狀態(tài)(可觀察天平稱量室內(nèi)的水平裝置)。(6

16、)將天平的秤圈、秤盤等活動部件安裝到位，有些秤盤需要旋轉(zhuǎn)才能固定好。(7)松開運輸固定螺絲或鍵鈕等止動裝置(有些電子天平?jīng)]有此裝置)。(8)將電子天平的外接電源選擇鍵鈕調(diào)至當(dāng)?shù)毓╇婋妷簷n上。(9)把外接電源、插銷插入外接電源插座內(nèi)，并打開電子天平的電源開關(guān)，觀察天平的顯示是否正常，如正常顯示就按說明書的要求進行預(yù)熱。4、操作電子天平的主要步驟(1)接通電源并預(yù)熱使天平處于備用狀態(tài)。(2)打開天平開關(guān)(按操縱桿或開關(guān)鍵)，使天平處于零位，否則按去皮鍵。(3)放上器皿，讀取數(shù)值并記錄，用手按去皮鍵清零，使天平重新顯示為零。(4)在器皿內(nèi)加人樣品至顯示所需重量時為止，記錄讀數(shù)，如有打印機可按打印鍵完

17、成。(5)將器皿連同樣品一起拿出。(6)按天平去皮鍵清零，以備再用。 *電子天平使用注意事頂 一、電子天平的心臟一重力電磁傳感器簧片(一般共有六一八片細而薄，極易受損，且天平的精度越高，其重力傳感簧片也越薄，所以在使用中應(yīng)特別注意加以保護，不要向天平上加載重量超過其稱量范圍的物體，絕不能用手壓稱盤或使天平跌落地下，以免損壞天平或使重力傳感器的性能發(fā)生變化，另外稱量一個物體以寺別是較重的物體一般不要超過30秒鐘搬動和運輸時應(yīng)將稱盤及其托盤取下來。 二、電子天平實際上是測量地球?qū)Τㄔ诜Q盤上的物體的引力即重力的儀器，而由于地球徑緯度的不同，各地的重力加速度(9-9. 8m2/s并不相同,在使用當(dāng)?shù)仄?/p>

18、稱量準確度取決于是否進行了正確的校正和校正砧碼的精度，假如您發(fā)現(xiàn)在廣州經(jīng)校正好的天平，在當(dāng)?shù)胤Q重有一定誤差，這并不表示天平有任何故障請按各型號電子天平說明書介紹的方法用計量部門認可的標準砧碼進行校正即可進行準確稱量。 三、電子天平的校正機構(gòu)一般分三大類: 全自動校正:內(nèi)合標準砧碼和電機伺服機構(gòu)，只需按一個功能鍵即可在數(shù)十秒鐘內(nèi)完成校正，一般新型的萬分之一克精度以上的電子天平均采用全自動校正機構(gòu); 半自動校正:內(nèi)裝標準砧碼但無伺服機構(gòu)，在進入校正程序后，需要手動加載和卸下校正碼; 手動校正:天平內(nèi)沒有標準砧碼和伺服機構(gòu)需要手動進入校正程序并外加標準砧碼進行校正一般精度較低的天平采用手動校正 四、電子天平是一臺對環(huán)境高度敏感的精密電子測量儀器，使用時應(yīng)小心操作，安裝臺面應(yīng)無明顯振動，不要敞在空調(diào)口，若這些條件不能滿足，應(yīng)采取一些改進措施如變更使用地點裝上防風(fēng)墨等同時注意要調(diào)整底角螺絲使水平指示器的氣泡居中。天平未調(diào)好水平也是產(chǎn)生稱量誤差的原因之一。心得與結(jié)論傳感器在現(xiàn)代信息技術(shù)中有著舉足輕重的地位，因此作為理工科專業(yè)的學(xué)生學(xué)