工业传感器揭秘18种传感器的工作原理及其在社会中的应用
导语:传感器是信息时代的关键产品,它们几乎无处不在,帮助我们从外界获取信息。由于人类的感觉器官无法满足研究自然现象和生产活动中获取信息的需求,因此我们需要传感器。可以说,传感器是人类五官的延伸,也被称为电五官。
在工业自动化和工控领域,传感器扮演着重要角色,是工业机器人的关键组成部分之一。它们实现了微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化和网络化,使物体拥有了触觉、味觉和嗅觉等感官,让物体变得更加“活”起来。
根据基本感知功能,我们将传感器分为十大类:热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、高温金属绝缘材料(HTCC)-温度/压力检测等十种类型。
随着新技术的发展,我们进入了信息时代。在利用这些信息时,首要任务就是获取准确可靠的数据,而传感器则是实现这一目标的手段。在现代工业生产中尤其是在自动化生产过程中,我们使用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数,这样设备就能保持正常工作状态或最佳状态,并确保产品质量达到最高水平。
因此,可以说没有高品质的传感器,现代工业生产就无法进行。这些特点包括微型化、大规模集成、高度精密,以及与软件结合以提供更好的性能。此外,还有新的产业正在建立,这些产业依赖于优良的传感技术,从而成为21世纪经济增长的一个新动力源泉。
以下是一些常见类型:
电阻式
电阻式传感器通过改变物理量转换为电阻值的一种方式工作。这类包括电阻应变式压力计、中性轴式加速度计以及环境监测设备中的气流速率探测仪等。
称重
称重转换通常涉及到力的变化,这些变化由电路中的抵抗值改变引起,以此来产生一个与所测量物体质量相关联的心理信号。
压阻式
这种类型基于半导体材料当受到压力的影响时,其电子迁移率会发生变化,从而导致对输入信号响应。
激光
激光检测技术通过发射激光脉冲并观察反射后的散射来确定距离或速度。
霍尔效应
霍尔效应是一个描述在强磁场下半导体材料产生恒定方向荷载流动效应的事实。这使得霍尔探头能够用作位置追踪系统或旋转陀螺仪。
生物
生物化学反应可以用作检测方法,如酶催 化反应速率增加对于特定化学品存在性的指示,或蛋白质-抗原结合事件用于诊断疾病标志物存在性。
温度
该分类涵盖了一系列用于测量温度范围内不同物理量之差异的小工具,如热电偶、二极管制冷剂泵控制单元以及环境监测站中的热流量分析仪。
8 接触式温度计
这些工具直接接触被测试对象以获得其表面温度读数,他们可能包含玻璃或者金属膜片,有助于扩展灵敏度范围至超低温区间如液氦附近温度或非常高温区域如火焰内部等场合
9 非接触式
这一子类别包含那些并不直接接触到被测试对象,但仍然能够捕捉其属性的小工具,比如红外线相机或者激光扫描仪,它们允许用户从远距离收集数据,无需实际接触任何地方
10 熱電偶 (Thermocouple)
熱電偶是一種廣泛應用的溫度傳遞裝置,由於它們具有寬廣溫度範圍且結構簡單,這使得它們成為工業環境中最常見的一種溫度測量儀表之一
11 熱敏電阻 (Thermistor)
热敏电阻是一种带有负温系数(即随着温度升高而降低)的半导体材质,当这种材质遇上较大的温差时,其对输入信号响应能力会显著提高,使得它适用于广泛应用的地方
12 加速度
加速度傳 感 器 可 能 是 一 個 固 定 或 運 動 的 物 體 中 的 敏 感 元 件,它們通過測試受動過程時發生的加速度來識別出動態狀況
13 压电
压电作用是一个描述在施加机械张力的同时,一块固态介质产生一定数量额定的静止内偏置载流子的现象。这使得压电晶格能够作为振动频率检测装置使用,以便跟踪结构上的损坏模式。