传感器的原理?

admin 泰里仪器网 2024-11-21 12:40 0 阅读

一、传感器的原理?

文章采自【洋奕电子】

http://www.gzyangyi.cn/link_detail.php?SID=1&VID=37

传感器有很多种,有称重的,位移的,湿温度的,气体的,所以这样说很笼统。我这里就以称重传感器说一下吧:

随着技术的进步,由称重传感器制作的电子衡器已广泛地应用到各行各业,实现了对物料的快速、准确的称量,特别是随着微处理机的出现,工业生产过程自动化程度化的不断提高,称重传感器已成为过程控制中的一种必需的装置,从以前不能称重的大型罐、料斗等重量计测以及吊车秤、汽车秤等计测控制,到混合分配多种原料的配料系统、生产工艺中的自动检测和粉粒体进料量控制等,都应用了称重传感器,目前,称重传感器几乎运用到了所有的称重领域。

高速定量分装系统

本系统由微机控制称重传感器的称重和比较,并输出控制信号,执行定值称量,控制外部给料系统的运转,实行自动称量和快速分装的任务。

系统采用MCS-51单片机和V/F电压频率变换器等电子器件,其硬件电路框图如图1所示,用8031作为中央处理器,BCD拔码盘作为定值设定输入器,物料装在料斗里,其重量使传感器弹性体发生变形,输出与重量成正比的电信号,传感器输出信号经放大器放大后,输入V/F转换器进行A/D转换,转换成的频率信号直接送入8031微处理器中,其数字量由微机进行处理。微机一方面把物重的瞬时数字量送入显示电路,显示出瞬时物重,另一方面则进行称重比较,开启和关闭加料口、放料于箱中等一系列的称重定值控制。

图1 原理框图

在整个定值分装控制系统中,称重传感器是影响电子秤测量精度的关键部件,选用GYL-3应变式称重测力传感器。四片电阻应变片构成全桥桥路,在所加桥压U不变的情况下,传感器输出信号与作用在传感器上的重力和供桥桥压成正比,而且,供桥桥压U的变化直接影响电子称的测量精度,所以要求桥压很稳定。毫伏级的传感器输出经放大后,变成了0-10V的电压信号输出,送入V/F变换器进行A/D转换,其输出端输出的频率信号加到单片机8031定时器1的计数、输入端T1上。在微机内部由定时器0作计数定时,定时器0的定时时间由要求的A/D转换分辩率设定。

定时器1的计数值反映了测量电压大小即物料的重量。在显示的同时,计算机还根据设定值与测量值进行定值判断。测量值与给定值进行比较,取差值提供PID运算,当重量不足,则继续送料和显示测量值。一旦重量相等或大于给定值,控制接口输出控制信号,控制外部给料设备停止送料,显示测量终值,然后发出回答令,表示该袋装料结束,可进行下袋的装料称重。

图2所示为自动称重和装料装置。每个装料的箱子或袋子沿传送带运动,直到装有料的电子称下面,传送带停止运动,电磁线圈2通电,电子称料斗翻转,使料全部倒入箱子或袋子中,当料倒完,传送带马达再次通电,将装满料的箱子或袋子移出,并保护传送带继续运行,直到下一次空袋或空箱切断光电传感器的光源,与此同时,电子称料箱复位,电磁线圈1通电,漏斗给电子秤自动加料,重量由微机控制,当电子秤中的料与给定值相等时,电磁线圈1断电,弹簧力使漏斗门关上。装料系统开始下一个装料的循环。当漏斗中的料和传送带上的箱子足够多时,这个过程可以持续不断地进行下去。必要时,操作人员可以随时停止传送带,通过拔码盘输入不同的给定值,然后再启动,即可改变箱或袋中的重量。

图2 自动称重和装料装置

本系统选用不同的传感器,改变称重范围,则可以用到水泥、食糖、面粉加工等行业的自动包装中。

二、倾角传感器的基本原理是什么?倾角传感器的基本原理是什么?

倾角传感器,是运用惯性原理,理论基础就是牛顿第二定律,根据基本的物理原理,在一个系统内部,速度是无法测量的,但却可以测量其加速度。如果初速度已知,就可以通过积分计算出线速度,进而可以计算出直线位移。所以它其实是运用惯性原理的一种加速度传感器。由于倾角传感器有着精度高,监测准确,预警及时的特点,适用于各种应用环境,基本不受外界影响,操作简单,使用方便,故被广泛用于各种测量角度的应用中。

今天,我们一起来看看倾角传感器都应用在哪些场景中?

1.桥梁安全监测由于长期受自然环境因素和劳损问题的影响,使得桥梁往往在安全性上可能是隐患重重。为避免因桥梁健康状况的原因而导致重大事故的发生,需要对桥梁进行精细的监测。

在桥梁健康监测系统中,包括有环境监测、变形监测、应力应变监测,以及桥面载荷监测等。而在这众多的待测量物理量中,利用倾角传感器来测量有关桥梁倾斜角度的微小变化,是必不可少的一项工作。一方面,倾角传感器通常会被布置于桥面和桥塔上,以分别用来测量桥梁在承受负载时的形变和评估桥梁结构的完整性和稳定性。

另一方面,桥塔是另一需要采用倾角传感器进行测量的地方,桥塔的倾斜值在一定程度上,反应了桥梁结构的完整性和稳定性是否受到影响,进而是否会危害到桥梁的安全状况

2.旋挖钻机作业旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械。主要适于砂土、粘性土、粉质土等土层施工,在灌注桩、连续墙、基础加固等多种地基基础施工中。在旋挖钻机工的重心位置是影响旋挖钻机稳定性的关键因素。影响旋挖钻机整机重心位置的因素很多,静态因素有底盘与水平面的夹角、变幅机构的位置、桅杆倾斜度、钻机各部件重量等;动态因素有加压力、提升力、回转速度等。在计算旋挖钻机中心时,以旋挖钻机回转中心为坐标原点,通过旋挖钻机下车、变幅动臂、桅杆上的倾角传感器,分别测出相应部件的倾斜度,由此计算出各部件的重心位置,再结合各部件的重量,就可以确定旋挖钻机的静态重心坐标。另外,液压钻机的钻头姿态决定钻进过程的成败,将倾角传感器装在钻头内部,实时检测钻头的姿态,或者在停机时测量。

3.高空作业监控在高空作业时,确保平台底平面始终保持水平状态,对高空作业人员的安全来说是非常重要的。此时,就需要利用倾角模块来对设备的倾斜角度进行实时精准的监测。比如,在高空作业车的平台底盘上安装倾角传感器,用来检测底盘的倾斜状态。一旦倾斜过大,倾角传感器会自动报警,预防倾翻。再比如,在剪叉式高空作业平台上会安装倾角开关,以对操作平台和整个设备进行自动化、高可靠性、实时的角度测量、控制和报警。除了上面的应用,倾角传感器还应用于农用翻斗车可为驾驶员在坡度道路上的安全行驶提供可靠数据;应用于板式传送机可直接对传送机当前倾斜角度进行测量,从而大大简化了安装过程;还应用在海上打桩船姿态监控中、船舶航行姿态测量、卫星通讯车姿态检测和汽车四轮定位等诸多场景中。

4.农业机械

农业机械是是农业现代化的一个重要衡量标准。农机设备的更新与新技术应用尤为显著。

农耕用地因为土质软,不平整等问题,市面上买的农机设备在土地上操作起来很困难,效率不高。针对这一难题,有农户安装配备了一套名为拖拉机组液压水平自动控制的系统。

当拖拉机安装上该系统后,设备可通过倾角传感器和位置传感器,可分别获得拖拉机和农具的即时水平信号,再通过控制多信息融合和逻辑控制策略,由电磁阀-油缸控制系统实现作业农具水平平衡自动调节。通过使用这台设备,在倾斜时仍能水平作业,大大提高了耕整效率。

5.顶管机械

顶管法施工常用机具是顶管机,它是一种用于管廊施工等大型地下挖掘工程的专业工具,目前广泛用于用于铁路,公路,涵洞,给排水地下顶管非开挖施工,铁路箱涵顶进施工及其它顶推工程中。比如,楼房建筑物平移,桥梁工程提升等。

在顶管机作业过程中,顶管机自动纠偏系通常会将多组纠偏千斤顶,放置在顶管机前后段之间。通过组合动作,控制顶管机的顶进方向。纠偏动作控制,是在地面操作室的操作台远程控制完成的。在自动纠偏系统的支持下,技术人员可在地面操作室,或通过手机下载App,随时查看顶进参数、顶进姿态控制情况、进度等,实时掌握最新信息。

 至于如何确认操作的正确性,则通过远程数据传输来实现。这些远程数据包括位移、倾角传感器的测量数据。比如纠偏量的控制,通过安放在纠偏千斤顶上的位移传感器来实现。

而顶管机的状态,包括水平倾斜、扭转等,则需要由安放在机头的倾角传感器设备来监测。因此,在行进工作中,顶管机要想保持其工作方向的稳定,就必须安装响应速度快、高精度、稳定性好的倾角传感器

在工业机械里无论是挖掘机、起重机、升降机、平地机。倾角传感器在这些重型机械设备中有着取足轻重的作用。不仅是保证里这些机械设备的角度范围在安全之内,同时还可以举到如果超出范围就报警,保护人身安全的作用。如在可伸缩机械手中倾角传感器是来测量驾驶室的姿态和吊杆倾角变化情况,保证驾驶安全。

三、信息传感器原理?

1、传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应,诸如压电效应,磁致伸缩现象,离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的微小变化都将转换成电信号。化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器,被测信号量的微小变化也将转换成电信号。

2、向传感器提供±15V电源,激磁电路中的晶体振荡器产生400Hz的方波,经过tda2030功率放大器即产生交流激磁功率电源,通过能源环形变压器T1从静止的初级线圈传递至旋转的次级线圈,得到的交流电源通过轴上的整流滤波电路得到±5V的直流电源,该电源做运算放大器AD822的工作电源;由基准电源AD589与双运放AD822组成的高精度稳压电源产生±4.5V的精密直流电源,该电源既作为电桥电源,又作为放大器及V/F转换器的工作电源。

四、色温传感器原理?

开尔文认为,假定某一纯黑物体,能够将落在其上的所有热量吸收,而没有损失,同时又能够将热量生成的能量全部以“光”的形式释放出来的话,它产生辐射最大强度的波长随温度变化而变化。例如,当黑体受到的热力相当于500—550℃时,就会变成暗红色(某红色波长的辐射强度最大),达到1050一1150℃时,就变成黄色……因而,光源的颜色成分是与该黑体所受的温度相对应的。色温通常用开尔文温度(K)来表示,而不是用摄氏温度单位。打铁过程中,黑色的铁在炉温中逐渐变成红色,这便是黑体理论的最好例子。通常我们所用灯泡内的钨丝就相当于这个黑体。色温计算法就是根据以上原理,用K来对应表示物体在特定温度辐射时最大波长的颜色。

根据这一原理,任何光线的色温是相当于上述黑体散发出同样颜色时所受到的“温度”。颜色实际上是一种心理物理上的作用,所有颜色印象的产生,是由于时断时续的光谱在眼睛上的反应,所以色温只是用来表示颜色的视觉印象

五、ppg传感器原理?

PPG传感器原理

当一定波长的光束照射到指端皮肤表面,每次心跳时,血管的收缩和扩张都会影响光的透射 (例如在透射PPG中,通过指尖的光线) 或是光的反射 (例如在反射PPG中,来自手腕表面附近的光线)。当光线透过皮肤组织然后再反射到光敏传感器时,光照会有一定的衰减。像肌肉、骨骼、静脉和其他连接组织对光的吸收是基本不变的 (前提是测量部位没有大幅度的运动),但是动脉会不同,由于动脉里有血液的脉动,那么对光的吸收自然也会有所变化。当我们把光转换成电信号时,正是由于动脉对光的吸收有变化而其他组织对光的吸收基本不变,得到的信号就可以分为直流DC信号和交流AC信号。提取其中的AC信号,就能反应出血液流动的特点。

六、tqs传感器原理?

tqs传感器是利用单晶硅的压阻效应而构成。

  采用单晶硅片为弹性元件,在单晶硅膜片上利用集成电路的工艺,在单晶硅的特定方向扩散一组等值电阻,并将电阻接成桥路,单晶硅片置于传感器腔内。

  当压力发生变化时,单晶硅产生应变,使直接扩散在上面的应变电阻产生与被测压力成比例的变化,再由桥式电路获得相应的电压输出信号。

七、频率传感器原理?

频率传感器是将输入频率转换成按线性输出的直流电流、电压并隔离的模拟信号的仪器。是电力系统、远程控制、自动化控制系统等必需的模拟量采集的输入部件。在电力、轻工、化工、纺织、印刷、机械、冶金、电信、交通、自控、电子计算机等领域有广泛的应用。可以精确测量低频、工频、高频等各种频率。

  特点:SMF频率变送器精度高,响应速度极快,测量频率范围可指定!

  1、国际标准电流电压信号输出,输出电流与负载无关,高过载能力,抗干扰能力强,适合于远距离传输

  2、超低频率和超高频率测量,快速响应

  3、准确度高(典型:0.1级),整个量程范围都有极高的线性度

  4、高集成度,结构简单,优良的温度特性和长期工作稳定性,使变送器免于定期校验

  5、可以和编程控制器(PLC)直接接口,高可靠性,长寿命

  6、用户可以选择各种尺寸和外型的产品

  7、最高的性能价格比,竞争力的价格,节省大量成本

  量程:45-50-55HZ(xx=45型);48-50-52(xx=00型);45-65HZ(xx=46型);55-65HZ(xx=56型);0-50HZ(xx=50型)等;其他频率范围,用户可以指定:0-xxHZ;或者xx-yyHZ  频率表:液晶显示,或者红色/绿色数码管显示频率(可选配件)。

八、花粉传感器原理?

花粉传感器通过光散射的方法,利用一个光发射器和两个光接收器对花粉进行检测,并用“散射光强度”和“偏振度”两个因素将花粉与其他颗粒区分开来。

利用这种能力,节点将能够检测空气中的颗粒物,并通过检测散射光强度和偏振度来区分雪松花粉和道路灰尘。

九、buhler传感器原理?

传感器的工作原理是通过敏感元件及转换元件把特定的被测信号,按一定规律转换成某种“可用信号”并输出,以满足信息的传输、处理、记录、显示和控制等要求。传感器按原理分包括:振动传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器、真空度传感器、生物传感器。传感器是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器的作用是把非电学量转换为电学量或电路的通断,实现很方便地进行测量、传输、处理和控制。

十、速度传感器原理?

首先加速度传感器的根据原理来分就有很多种。

大致可分为

压电加速度传感器、变电容加速度传感器以及压阻加速度传感器

。不同的原理的传感器有不同的使用场合。

压电加速度传感器的核心部件是压电陶瓷,通过各种形式结构进行组装,具有动态响应好,测量的频率范围宽(可测0.1~20000Hz的信号),线性度好等特点。

而变电容加速度传感器具有零频响应的特性,可以测量静态量,但其的量程有限且频率响应范围只能在较低频率的工作(一般不大于3000Hz)。

压阻传感器其本质是变电阻的传感器,电阻丝收到外力变形电阻发生变化,从而输出信号,其量程范围非常广,可用于大冲击、碰撞试验等场合,并且其体积可以做到非常小(应用半导体加工工艺,将机械结构蚀刻到半导体中)。

要想选取一个合适的加速度传感器使用,必须先理解加速度传感器的几个主要指标。

1.灵敏度:

通俗的讲就是传感器感知到外界加速度变化而产生的输出,一般为电荷输出或者电压模拟信号。理论上这个灵敏度越大越好,较高的灵敏度可以尽量使信噪比尽可能的高,从而减少外界的干扰,得到更准确的数据。但是受限于供电电源、频率响应要求以及不同原理加速度传感器的特性,灵敏度一般都不可能无限的大,原则在挑选传感器时,在满足其他你关注的性能时,灵敏度越大越好。

2.量程:

量程与灵敏度是息息相关的。以普通的IEPE压电加速度传感器举例,一般其工作需要保持一定的直流偏置电压,以保证其再整个量程范围内信号都不失真。举例来说,一款传感器的灵敏度是100mV/g,供电电压是18V~30V,其工作偏置电压13V,这样可以算出,理论上你的量程最大只能是50g,因为当你量程大于50g时,你的满量程电压输出大于5V,加上工作偏置电压13V,就有可能超过18V,从而导致失真。因此在选择灵敏度和量程时,要有取舍,这取决于你的测量场合。

3.频率响应:

这个好理解,这个指的就是传感器的可测频率范围。选择时根据实际使用的情况,判断所测物体的频率再哪个频段,从而选择合适范围的传感器。

今天先答到这,后续继续补充.....

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The End
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