传感器原理与应用:五种常用的传感器的原理和应用

2021/11/03 19:35 · 传感器知识资讯 ·  · 传感器原理与应用:五种常用的传感器的原理和应用已关闭评论
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传感器原理与应用:五种常用的传感器的原理和应用当今社会,传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。可以毫不夸张地说,从茫茫的太空,到浩瀚的海洋,以至各种复杂的工程系统,几乎每一个现代化项目,都离不开各种各样的传感器。今天带大家来全面了解传感器!一

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传感器原理与应用:五种常用的传感器的原理和应用

  当今社会,传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。可以毫不夸张地说,从茫茫的太空,到浩瀚的海洋,以至各种复杂的工程系统,几乎每一个现代化项目,都离不开各种各样的传感器。今天带大家来全面了解传感器!
  一、传感器定义
  传感器是复杂的设备,经常被用来检测和响应电信号或光信号。传感器将物理参数(例如:温度、血压、湿度、速度等)转换成可以用电测量的信号。我们可以先来解释一下温度的例子,玻璃温度计中的水银使液体膨胀和收缩,从而将测量到的温度转换为可被校准玻璃管上的观察者读取的温度。
  二、传感器选择标准
  在选择传感器时,必须考虑某些特性,具体如下:
  1.准确性
  2.环境条件——通常对温度/湿度有限制
  3.范围——传感器的测量极限
  4.校准——对于大多数测量设备而言必不可少,因为读数会随时间变化
  5.分辨率——传感器检测到的最小增量
  6.费用
  7.重复性——在相同环境下重复测量变化的读数
三、传感器分类标准
  传感器分为以下标准:
  1.主要输入数量(被测量者)
  2.转导原理(利用物理和化学作用)
  3.材料与技术
  4.财产
  5.应用程序
  转导原理是有效方法所遵循的基本标准。通常,材料和技术标准由开发工程小组选择。
根据属性分类如下:
  ·温度传感器——热敏电阻、热电偶、RTD、IC等。
  ·压力传感器——光纤、真空、弹性液体压力计、LVDT、电子。
  ·流量传感器——电磁、压差、位置位移、热质量等。
  ·液位传感器——压差、超声波射频、雷达、热位移等。
  ·接近和位移传感器——LVDT、光电、电容、磁、超声波。
  ·生物传感器——共振镜、电化学、表面等离子体共振、光寻址电位测量。
  ·图像——电荷耦合器件、CMOS
  ·气体和化学传感器——半导体、红外、电导、电化学。
  ·加速度传感器——陀螺仪、加速度计。
  ·其他——湿度、湿度传感器、速度传感器、质量、倾斜传感器、力、粘度。
  来自生物传感器组的表面等离子体共振和光可寻址电位是基于光学技术的新型传感器。与电荷耦合器件相比,CMOS图像传感器的分辨率较低,CMOS具有体积小、价格便宜、功耗低的优点,因此可以更好地替代电荷耦合器件。加速度计由于在未来的应用中(如飞机、汽车等)以及在视频游戏、玩具等领域中的重要作用而被独立分组。磁强计是测量磁通强度B(以特斯拉或As/m2为单位)的传感器。
根据传感器的电源或能量供应要求进行分类:
  ·有源传感器–需要电源的传感器称为有源传感器。示例:激光雷达(光探测和测距)、光电导单元。
  ·无源传感器–不需要电源的传感器称为无源传感器。例如:辐射计、胶片摄影。
根据应用分类如下:
  ·工业过程控制、测量和自动化
  ·非工业用途-飞机、医疗产品、汽车、消费电子产品、其他类型的传感器。
  根据当前和未来的应用前景中,传感器可分为以下几类:
  ·加速计——它们基于微电子机械传感器技术。它们用于病人监测,包括配速器和车辆动态系统。
  ·生物传感器——它们基于电化学技术。它们用于食品测试、医疗设备、水测试和生物战剂检测。
  ·图像传感器——它们基于CMOS技术。它们被用于消费电子、生物测定、交通和安全监视以及个人电脑成像。
  ·运动探测器——基于红外线、超声波和微波/雷达技术。它们被用于电子游戏和模拟,光激活和安全检测。
四、五种常用的传感器类型
  一些常用的传感器及其原理和应用说明如下:
(一)、温度传感器
  该设备从源头收集有关温度的信息,并转换成其他设备或人可以理解的形式。温度传感器的最佳例证是玻璃水银温度计,会随着温度的变化而膨胀和收缩。外部温度是温度测量的来源,观察者观察汞的位置以测量温度。温度传感器有两种基本类型:
  ·接触式传感器——这种类型的传感器需要与被感测对象或介质直接物理接触。它们可以在在很大的温度范围内监控固体、液体和气体的温度。
  ·非接触式传感器——这种类型的传感器不需要与被检测的物体或介质发生任何物理接触。它们监控非反射性固体和液体,但由于天然透明性,因此对气体无用。这些传感器使用普朗克定律测量温度。该定律处理从热源辐射的热量以测量温度。
  不同类型温度传感器的工作原理及实例
  (i)热电偶——它们由两根电线(每根均为不同的均匀合金或金属)组成,通过在一端的连接形成测量接头,该测量接头对被测元件开放。电线的另一端端接到测量设备,在此形成参考结。由于两个结点的温度不同,电流流过电路,测量得到的毫伏来确定结点的温度。热电偶示意图如下。
  (ii)电阻温度检测器(RTD)——这是一种热电阻,其制造目的是随着温度的变化改变电阻,它们比任何其他温度检测设备都贵。电阻式温度探测器示意图如下。
  (iii)热敏电阻——它们是另一种电阻,电阻的大变化与温度的小变化成正比。
(二)、红外传感器
  该设备发射或检测红外辐射以感知环境中的特定相位。一般来说,热辐射是由红外光谱中的所有物体发出的,红外传感器检测到这种人眼看不见的辐射。
优势
  ·易于连接
  ·市场上现货供应
缺点
  ·受到周围噪音干扰,如辐射、环境光等。
工作原理
  其基本思想是利用红外发光二极管向物体发射红外光。同一类型的另一个红外二极管将用于探测物体反射波。红外Led传感器工作原理简图如下所示。
  当红外接收器受到红外光照射时,导线上会产生电压差。由于产生的电压很小,很难被检测到,因此使用运算放大器(运放)来准确地检测低电压。
  测量物体与接收传感器的距离:红外传感器组件的电特性可用于测量物体的距离,当红外接收器受到光照时,导线上会产生电位差。
应用
  ·热成像-根据黑体辐射定律,可以使用热成像来观察有或没有可见光的环境。
  ·加热-红外线可用于烹饪和加热食物,它们能把飞机机翼上的冰带走。它们广泛应用于印刷印染、塑料成型、塑料焊接等工业领域。
  ·光谱学-这项技术通过分析组成键来识别分子,这项技术利用光辐射来研究有机化合物。
  ·气象-当气象卫星配备有扫描辐射计时,可以计算云层高度、陆地和地表温度。
  ·光生物调节-用于癌症患者的化疗,这是用来治疗抗疱疹病毒。
  ·气候学-监测大气和地球之间的能量交换。
  ·通信——红外线激光为光纤通信提供光。这些辐射也用于手机和计算机外围设备之间的短程通信。
(三)、紫外线传感器
  这些传感器测量入射紫外线的强度或功率。这种电磁辐射的波长比x射线长,但仍比可见光短。一种被称为聚晶金刚石的活性材料正被用于可靠的紫外传感,紫外线传感器可以发现环境暴露在紫外线辐射下的情况。
选择紫外线传感器的标准
  ·紫外传感器可以检测到的波长范围(纳米)
  ·工作温度
  ·准确度
  ·重量
  ·功率范围
工作原理
  紫外线传感器接收一种类型的能量信号,并传输不同类型的能量信号。
  为了观察和记录这些输出信号,它们被导向电表。为了生成图形和报告,输出信号被传输到模数转换器(ADC),然后再通过软件传输到计算机。
示例包括:
  ·紫外线光电管是一种辐射敏感的传感器,用于监测紫外线空气处理、紫外线水处理和太阳辐射。
  ·光传感器测量入射光的强度。
  ·紫外光谱传感器是用于科学摄影的电荷耦合器件(CCD)。
  ·紫外线探测器。
  ·杀菌紫外线探测器。
  ·光稳定性传感器。
应用
  ·测量紫外线光谱中晒伤皮肤的部分
  ·药房
  ·汽车
  ·机器人学
  ·溶剂处理和染色工艺的印染工业
  ·化学品生产、储存和运输用化学工业
(四)、触摸传感器
  触摸传感器根据触摸位置充当可变电阻器。触摸传感器作为可变电阻工作的图。
  触摸传感器由以下部件组成:
  ·全导电物质,如铜
  ·绝缘间隔材料,如泡沫或塑料
  ·部分导电材料
原理与工作
  部分导电材料反对电流的流动。线性位置传感器的主要原理是,当电流必须通过的材料长度越长时,电流流就越相反。因此,材料的电阻通过改变其与完全导电材料接触的位置而变化。
  通常,软件与触摸传感器相连。在这种情况下,内存是由软件提供的。当传感器被关闭时,他们可以记忆“最后一次接触的位置”。一旦传感器被激活,他们就能记住“第一次接触位置”,并理解与之相关的所有值。这个动作类似于移动鼠标并将其定位在鼠标垫的另一端,以便将光标移动到屏幕的远端。
应用
  触摸传感器具有成本效益高、经久耐用的特点,被广泛应用于
  ·商业——医疗、销售、健身和游戏
  ·电器-烤箱、洗衣机/烘干机、洗碗机、冰箱
  ·运输-驾驶舱制造和车辆制造商之间的简化控制
  ·液位传感器
  ·工业自动化-位置和液位传感,自动化应用中的人工触摸控制
  ·消费电子产品-在各种消费产品中提供新的感觉和控制水平
(五)、接近传感器
  接近传感器检测几乎没有任何接触点的物体的存在。由于传感器与被测物体之间没有接触,且缺少机械零件,因此这些传感器的使用寿命长,可靠性高。不同类型的接近传感器有感应式接近传感器、电容式接近传感器、超声波接近传感器、光电传感器、霍尔效应传感器等。
工作原理
  接近传感器发射电磁或静电场或电磁辐射束(如红外线),并等待返回信号或场中的变化,被感测的物体称为接近传感器的目标。
  感应式接近传感器-它们有一个振荡器作为输入,通过接近导电介质来改变损耗电阻。这些传感器是首选的金属目标。
  电容式接近传感器-它们转换检测电极和接地电极两侧的静电电容变化。这是通过以振荡频率的变化接近附近的物体而发生的。为了检测附近的目标,将振荡频率转换为直流电压,并与预定阈值进行比较。这些传感器是塑料目标的首选。
应用
  ·在自动化工程中用于定义过程工程设备、生产系统和自动化设备的运行状态
  ·在窗口中使用,当窗口打开时会激活警报
  ·用于机械振动监测计算轴与支承轴承的距离差
五、原则
  不同的定义被批准用于区分传感器和传感器。传感器可以被定义为一种元件,用一种形式的能量来感知,以产生相同或另一种形式的能量的变体。传感器利用转换原理将被测物转换成所需的输出。
  根据所获得和产生的信号,原理可分为以下几类,即电、机械、热、化学、辐射和磁。
  以超声波传感器为例。
  超声波传感器用于检测物体的存在。它通过从设备头部发射超声波,然后从相关物体接收反射的超声波信号来实现。这有助于探测物体的位置、存在和移动。
  由于超声波传感器依靠声音而不是光来检测,它被广泛应用于测量水位、医疗扫描程序和汽车工业。超声波利用其反射传感器可以探测透明物体,如透明薄膜、玻璃瓶、塑料瓶和平板玻璃。
工作
  超声波的运动因介质的形状和类型而异。例如,超声波在均匀介质中直线运动,并在不同介质之间的边界处反射和传回。人体在空气中会引起相当大的反射,而且很容易被发现。
  最好通过了解以下内容来解释超声波的传播:
  一、多重反射
  当波在传感器和检测对象之间被多次反射时,会发生多次反射。
  二、限制区
  最小感应距离和最大感应距离可调。这叫做极限区。
  三、未探测区
  未检测区域是传感器头表面与检测距离调整产生的最小检测距离之间的间隔。下图所示。
  未检测区域是靠近传感器的区域,由于传感器头部配置和混响,无法进行检测。由于传感器和物体之间的多次反射,检测可能发生在不确定区域。
应用
  传感器用于多种应用,如:
  ·冲击检测
  ·机器监控应用程序
  ·车辆动力学
  ·低功耗应用
  ·结构动力学
  ·医疗航天
  ·核仪器
  ·作为手机“触摸键盘”中的压力传感器
  ·接触灯座时变亮或变暗的灯
  ·电梯中的触控按钮
六、先进的传感器技术
  传感器技术在制造领域有着广泛的应用。先进技术如下:
  一、条形码识别——市场上销售的产品有一个通用产品代码(UPC),它是一个12位代码。其中五个数字代表制造商,另外五个数字代表产品。前六位数字用代码表示为亮条和暗条。第一位表示数字系统的类型,第二位表示奇偶性表示读数的准确性。剩下的六位数字用暗线和暗线表示,与前六位数字的顺序相反。条形码如下图所示。
  条形码阅读器可以管理不同的条形码标准,即使不知道标准代码。条形码的缺点是,如果条形码被油脂或污垢遮盖,条形码扫描仪将无法读取。
  二、转发器——在汽车部分,在许多情况下使用射频设备。转发器隐藏在钥匙的塑料头内,任何人都看不见。钥匙插入点火锁芯。当你转动钥匙时,电脑会向收发器发送一个无线电信号。在应答器对信号做出响应之前,计算机不会让发动机点火。这些转发器由无线电信号供电。
  三、制造部件的电磁识别——这类似于条形码技术,数据可以在磁条上编码。使用磁条技术,即使代码隐藏在油脂或污垢中,也可以读取数据。
  四、表面声波——此过程类似于射频识别。在这里,部件识别由雷达类型信号触发,并且与RF系统相比,被远距离传输。
  五、光学字符识别——这是一种自动识别技术,使用字母数字字符作为信息源。在美国,邮件处理中心使用光学字符识别。它们也用于视觉系统和语音识别系统。
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传感器原理与应用:传感器原理与应用答案

简介:
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传感器原理与应用:传感器原理与应用(第3版)

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传感器原理与应用(第3版)
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《传感器原理与应用(第3版)》是2015年电子工业出版社出版的图书,作者是孟立凡、蓝金辉。
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书 名
传感器原理与应用(第3版)
作 者
孟立凡、蓝金辉
出版社
电子工业出版社
出版时间
2015年03月
页 数
324 页
定 价
39.80 元
开 本
16 开
ISBN
千字数
518
版 次
01-01
丛书名
电气工程、自动化专业规划教材
目录
1
内容简介
2
目录
传感器原理与应用(第3版)内容简介
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本书为普通高等教育“十二五”规划教材,系统而全面地阐述了各类传感器的原理及应用,内容丰富,概念清楚,涉及面广。全书分三部分,共20章。第一部分为第1章、第2章,介绍传感器的一般特性、分析方法;第二部分为第3章至第17章,论述常见的、应用广泛的以及新型传感器,如电阻应变式、电容式、电感式、压电式、压阻式、光电式、磁敏式、固态图像、射线、微波、化学、光导纤维传感器、射频识别技术等,分析了它们的基本原理、静动态特性、测量电路和有关设计知识及应用;第三部分为第18章至第20章,主要介绍测量信号的调理、记录与显示和虚拟仪器开发。电子课件可从华信教育资源网免费下载。
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第1部分传感器的一般特性、分析方法第1章传感器概述1.1传感器的定义及分类1.1.1传感器的定义1.1.2传感器的分类1.2传感器的作用与地位1.3传感器技术的发展动向1.3.1发现新现象1.3.2开发新材料1.3.3 采用微细加工技术1.3.4传感器的智能化1.3.5仿生传感器思考题第2章传感器的特性及标定2.1传感器的静态特性2.1.1线性度2.1.2灵敏度2.1.3迟滞2.1.4重复性2.2传感器的动态特性2.2.1传感器动态特性的数学模型2.2.2算子符号法与传递函数2.2.3频率响应函数2.2.4动态响应特性2.3传感器的标定2.3.1传感器的静态特性标定2.3.2传感器的动态标定思考题第2部分常见传感器与新型传感器第3章传感器中的弹性敏感元件设计3.1弹性敏感元件的基本特性3.1.1弹性特性3.1.2弹性滞后3.1.3弹性后效3.1.4固有振动频率3.2弹性敏感元件的材料3.3弹性敏感元件的特性参数计算3.3.1弹性圆柱3.3.2悬臂梁3.3.3扭转棒3.3.4平膜片3.3.5波纹管3.3.6薄壁圆筒3.3.7双端固定梁3.4有限单元法简介3.4.1弹性力学3.4.2边界条件3.4.3最小势能原理3.4.4有限单元法第4章电阻应变式传感器4.1电阻应变片的工作原理(应变效应)4.2电阻应变片的结构、类型及参数4.2.1电阻应变片的基本结构4.2.2电阻应变片的种类及特点4.2.3金属应变片的参数4.2.4应变片的粘贴技术4.3应变片的动态响应特性4.3.1应变波的传播过程4.3.2应变片的极限工作频率估算4.4测量电路4.4.1直流电桥4.4.2交流电桥4.5电阻应变式传感器的温度误差及其补偿4.5.1温度误差及其产生原因4.5.2温度补偿方法4.6应变式传感器的结构设计及应用4.6.1应变式压力传感器4.6.2应变式加速度传感器思考题第5章电容式传感器5.1电容式传感器5.1.1基本工作原理5.1.2电容式传感器的线性及灵敏度5.2电容式传感器的输出电路及等效电路5.2.1电容式传感器的等效电路5.2.2电容式传感器的输出电路5.3影响电容传感器精度的因素及提高精度的措施5.3.1边缘效应的影响5.3.2寄生电容的影响5.3.3温度的影响5.4电容式传感器的应用5.4.1电容式压力传感器5.4.2电容式加速度传感器5.4.3电容式荷重传感器5.4.4振动、位移测量仪5.4.5电容测厚传感器5.4.6电容式液位传感器思考题第6章电感式传感器6.1电感式传感器工作原理、结构与特性6.1.1电感式传感器的工作原理和等效电路6.1.2电感式传感器的结构类型及特性6.1.3电感式传感器的测量电路6.2差动变压器式电感传感器6.2.1工作原理6.2.2差动变压器式传感器的特性6.3电涡流式传感器6.3.1电涡流式传感器的工作原理及特性6.3.2电涡流式传感器结构形式及特点6.3.3影响电涡流式传感器灵敏度的因素6.3.4测量电路6.4电感式传感器的应用6.4.1电感式传感器的应用6.4.2电涡流式传感器的应用思考题第7章压电式传感器7.1压电式传感器的工作原理7.1.1压电效应7.1.2压电效应的物理解释7.2压电元件常用结构形式7.3压电元件的等效电路及测量电路7.3.1等效电路7.3.2测量电路7.4压电式加速度传感器7.4.1工作原理及特性7.4.2压电式加速度传感器的典型结构7.4.3压电式加速度传感器的应用7.5压电式压力传感器7.5.1压电式压力传感器的工作原理及结构7.5.2压电式压力传感器的结构及应用思考题第8章压阻式传感器8.1压阻式传感器的工作原理8.2晶向的表示方法8.3压阻系数8.4影响压阻系数的因素8.5压阻式传感器的结构与设计8.5.1压阻式压力传感器8.5.2压阻式加速度传感器8.6压阻式传感器的测量电路及补偿8.6.1恒压源供电8.6.2恒流源供电8.6.3减小在扩散工艺中的温度影响8.7压阻式传感器的应用思考题第9章热电式传感器9.1热电偶9.1.1热电偶的工作原理9.1.2常用热电偶9.2热电阻9.2.1热电阻的工作原理9.2.2常用热电阻9.2.3热电阻的结构和测量电路9.3热敏电阻9.3.1热敏电阻的工作原理9.3.2热敏电阻的伏安特性9.3.3热敏电阻的主要参数9.3.4热敏电阻的结构9.3.5热敏电阻的测量电路及应用9.4热释电型温度传感器9.5集成温度传感器思考题第10章光电式传感器10.1光电式传感器的工作原理及基本组成10.2光电式传感器中的敏感元件10.2.1外光电效应型光电元件10.2.2内光电效应型光电器件10.3光电式传感器的类型及设计10.3.1光电式传感器的类型10.3.2光电式传感器的计算10.4光电式传感器的应用思考题第11章固态图像传感器11.1电荷耦合图像传感器11.1.1CCD的基本工作原理11.1.2线阵与面阵CCD图像传感器11.1.3CCD图像传感器的特性参数11.2其他类型的图像传感器11.2.1电荷注入器件(CID)11.2.2MOS型固体图像传感器件11.2.3电荷引发器件(CPD)11.2.4叠层型固体传感器件11.3固态图像传感器的应用思考题第12章磁传感器12.1霍尔传感器12.1.1霍尔传感器的原理12.1.2霍尔元件的特性12.1.3测量电路12.1.4集成霍尔传感器12.1.5霍尔式传感器的应用12.2磁敏二极管和磁敏三极管12.2.1磁敏二极管和磁敏三极管的结构原理12.2.2磁敏二极管和磁敏三极管的性能指标12.2.3典型补偿电路12.2.4磁敏二极管和磁敏三极管的应用12.3磁通门磁力计12.3.1磁通门磁力计结构与工作原理12.3.2典型测量电路12.3.3磁通门应用12.4磁敏电阻传感器12.4.1磁阻效应原理12.4.2磁阻元件的主要特性12.4.3典型电路12.4.4应用12.5其他类型的磁传感器12.5.1韦根德磁敏器件12.5.2Z元件思考题第13章射线及微波检测传感器13.1核辐射传感器13.1.1核辐射检测的物理基础13.1.2核辐射传感器13.1.3核辐射检测技术的应用13.2超声检测13.2.1超声检测原理13.2.2压电式超声波换能器13.2.3超声波在检测技术中的应用13.3红外辐射传感器13.3.1红外辐射的基本定律13.3.2红外传感器的分类13.3.3红外辐射检测技术的应用13.4微波传感器13.4.1微波的基础知识13.4.2微波传感器13.4.3微波检测技术的应用思考题第14章光导纤维传感器14.1光纤的特性14.1.1光纤的结构和主要参数14.1.2光在普通光纤内的传输14.2光纤传感器分类14.2.1强度调制光纤传感器14.2.2相位调制光纤传感器14.2.3偏振态调制光纤传感器14.2.4分布式光纤传感器14.3光纤传感器的应用14.3.1光纤温度传感器14.3.2光纤压力与振动传感器14.3.3光纤分光与光谱传感器14.3.4反射式光纤位移传感器14.3.5光纤图像传感器思考题第15章化学传感器15.1湿敏传感器15.1.1湿度概念15.1.2陶瓷湿度传感器15.1.3MgCr2O4系湿敏传感器15.1.4ZnO-Cr2O3系湿度传感器15.1.5M系列氧化铝湿度传感器15.2气敏传感器15.2.1概述15.2.2固态电解质气敏传感器15.2.3电位式气敏传感器15.2.4氧化物半导体气敏传感器第16章MEMS传感器16.1概述16.2MEMS传感器的特点及分类16.3MEMS加速度计16.3.1电容式加速度微传感器16.3.2压阻式加速度微传感器16.3.3扭摆式加速度微传感器16.3.4力平衡式加速度微传感器16.3.5隧道效应加速度微传感器16.4角速度微传感器16.4.1石英音叉振动MEMS陀螺仪16.4.2双框架角振动微机械陀螺仪16.4.3振动轮式微陀螺16.4.4振动棒式微陀螺仪16.5MEMS传感器的应用16.5.1在汽车工业中的应用16.5.2在航空航天工业中的应用16.5.3在生物医学方面的应用思考题第17章射频识别(RFID)技术17.1自动识别技术17.1.1条码识别技术17.1.2磁卡识别技术17.1.3IC卡识别技术17.1.4生物识别技术17.1.5射频识别技术17.2RFID相关的基础理论17.2.1RFID相关的电磁场基本理论17.2.2能量耦合和数据传输17.2.3数字调制与编码原理17.3RFID系统的分类与特点17.3.1RFID系统的分类17.3.2RFID系统的特点17.4RFID系统的组成和工作原理17.4.1RFID系统组成17.4.2RFID系统工作原理17.5RFID的关键技术17.5.1RFID软件中间件技术17.5.2安全与隐私保护技术17.5.3RFID防碰撞技术17.6RFID技术的应用17.6.1高速公路不停车收费(ETC)系统17.6.2RFID医院信息系统第3部分测量信号的调理、记录、显示及虚拟仪器开发第18章测量信号的调理18.1概述18.2调制与解调18.2.1幅值调制18.2.2幅值调制的解调18.3滤波18.3.1滤波器的一般特性18.3.2典型的滤波器电路18.4模/数转换技术18.4.1逐次逼近式模/数转换原理18.4.2增量调整型模/数转换原理18.5电压/电流/频率转换技术18.5.1电压/频率转换技术18.5.2电压/电流转换技术18.6电压和电流放大变换技术18.6.1同相放大器18.6.2反相放大器18.6.3差动放大器18.6.4仪用放大器18.7信号调理中的抗干扰18.7.1干扰类型18.7.2接地问题18.7.3隔离放大器第19章测量信号的采集与显示19.1数据采集技术19.1.1数据采集系统的主要功能19.1.2数据采集系统的结构及原理19.2数据的显示19.2.1LED数码管19.2.2LCD显示器第20章虚拟仪器20.1虚拟仪器概述20.2虚拟仪器的特点20.3虚拟仪器的体系结构20.3.1虚拟仪器的硬件系统20.3.2虚拟仪器的软件系统20.4LabVIEW软件概述20.5虚拟仪器应用实例20.5.1虚拟数字示波器的前面板20.5.2虚拟数字示波器的设计方案20.5.3设备选择20.5.4游标功能20.5.5测量功能20.5.6采集功能20.5.7滤波功能20.5.8帮助和打印20.5.9幅度和时基20.5.10文件保存与回放20.5.11数学功能20.5.12李萨如图功能20.5.13退出程序功能20.5.14前面板的装饰和程序框图的完善参考文献
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参考资料
1.

传感器原理与应用(第3版)
.电子工业出版社.2017-12-07[引用日期2017-12-07]

传感器原理与应用:杭州肥牛科技牵头起草餐饮油烟排放在线监测系统技术规范团体标准

光电传感器是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件,它是把光信号(红外、可见及紫外光辐射)转变成为电信号的器件。它可用于检测直接引起光量变化的非电量,如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等;也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量,如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度,以及物体的形状、工作状态的识别等。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。
光电传感器的组成
光电传感器在一般情况下,有三部分构成,它们分为:发送器、接收器和检测电路。
发送器对准目标发射光束,发射的光束一般来源于半导体光源,发光二极管(LED)、激光二极管及红外发射二极管。光束不间断地发射,或者改变脉冲宽度。接收器有光电二极管、光电三极管、光电池组成。在接收器的前面,装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面是检测电路,它能滤出有效信号和应用该信号。
光电传感器工作原理
光电元件是光电传感器中最重要的组成部分,它的核心工作原理是不同类型的光电效应。根据波粒二象性,光是由光速运动的光子所组成, 当物体受到光线照射时,其内部的电子吸收了光子的能量后改变状态,自身的电性质也会发生改变,这样的现象称为光电效应。
根据电属性状态的不同变化,将光电效应分为以下四种:
1)外光电效应
在光线作用下使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应。基于外光电效应的光电元件有光电管,光电倍增管等。
2)光电导效应
半导体内的电子吸收光子后不能跃出半导体,使物体的电导率发生变化,或产生光生电动势的现象称为内光电效应。内光电效应按其工作原理可分为光电导效应和光生伏特效应。基于光电导效应的光电元件有光敏电阻,光敏晶体管等。
3)光生伏特效应
在光线作用下,物体产生一定方向电动势的现象称为光生伏特效应。基于光生伏特效应的光电元件有光电池和光敏二极管、三极管等。
4)热释电现象:
热电材料受红外光等照射时,若其表面温度上升或下降,则该表面产生电荷的现象。
光电传感器的应用案例
1、应用于激光武器
由于光电传感器对红外辐射,或可见光,或对二者都特别灵敏,因而就更加容易成为激光攻击的目标。此外,电子系统及传感器本身还极易受到激光产生的热噪声和电磁噪声的干扰而无法正常工作。战场上的激光武器攻击光电传感器的方式主要有以下几种:用适当能量的激光束将传感器“致盲”,使其无法探测或继续跟踪已经探测到的目标。或者,如果传感器正在导引武器飞向目标,则致盲将使其失去目标。综上所述,由于传感器在战场上发挥的作用越来越重要,同时又很容易遭受激光攻击,它们已成为低能激光武器的首选目标。
2、应用于自动抄表系统
随着微电子技术、传感器技术、计算机技术及现代通讯技术的发展,可以利用光电传感器来研制自动抄表系统。电能表的铝盘受电涡流和磁场的作用下产生的转矩驱动而旋转。采用光电传感器则可将铝盘的转数转换成脉冲数。如:在旋转的光亮的铝盘上局部涂黑,再配以反射式光电发射接收对管,则当铝盘旋转时,在局部涂黑处便产生脉冲,并可将铝盘的转数采样转换为相应的脉冲数,并经光电耦合隔离电路,送至CPU的T0端口进行计数处理。采用光电耦合隔离器可有效地防止干扰信号进入微机。再结合其它传输方式便可以形成自动抄表系统。
3、应用于监控烟尘污染
光电传感器是一种小型电子设备,它可以检测出其接收到的光强的变化,通过把光强度的变化转换成电信号的变化实现控制功能。由于光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点,因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛应用,而我们可以利用光电传感器的特性来检测烟尘的情况,因而光电传感器输出信号的强弱便可反映烟道浊度的变化。杭州肥牛科技的餐饮油烟在线监测设备的监测原理正是基于此。
光电传感器以其强大的功能和广泛的应用领域,在生活中起着至关重要的作用,我们平时在生活中也可以多加留意就会发现光电传感器的身影。
转自来源:传感器专家网
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