传感器在工业上的应用

1、2021/6/71 传感器在工业上的应用传感器在工业上的应用 传感器概述 传感器分类 传感器的应用实例 2021/6/72 传感器概述 传感器是光仪电系统的“感觉器官”，是测 量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可 供测量的信号。传感技术综合了物理、化学、生物、 电子和微电子、材料、精密机械、微细加工和实验 测量等方面的知识和技术。美、日、英、法、德和 独联体等国都把传感器技术列为国家重点开发的关 键技术之一。传感器的应用领域涉及机械制造、工 业过程控制、汽车电子产品、通信电子产品、消费 电子产品和专用设备等。就世界范围而言，传感器 市场上增长最快的是汽车市场的需求，占第二位的 是过程控

2、制市场，前景看好是通讯市场。 2021/6/73 传感器的分类 根据传感器工作原理，可分为物理传感器和化 学传感器二大类 ： 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，（铁磁体在被外磁场磁化时，其体 积和长度将发生变化的现象。 ）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。 2021/6/74 1.按照其用途，传感器可分类为： 压力敏和力敏传感器 位置传感器 液面传感器 能耗传感器 速度传感器 加速度传感器 射线 辐射传感器 热敏传感器

3、 2.按照其原理，传感器可分类为： 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 传感器等。 3.以其输出信号为标准可将传感器分为： 模拟传感器 将被测量的非电学量转换成模拟 电信号 数字传感器将被测量的非电学量转换成数字 输出信号(包括直接和间接转换) 2021/6/75 膺数字传感器将被测量的信号量转换成频率 信号或短周期信号的输出(包括直接或间接转换)。 开关传感器当一个被测量的信号达到某个特 定的阈值时，传感器相应地输出一个设定的低电平 或高电平信号。 在外界因素的作用下，所有材料都会作出相应的、 具有特征性的反应。它们中的那些对外界作用最敏 感的材料，即那些具有功能

4、特性的材料，被用来制 作传感器的敏感元件。从所应用的材料观点出发可 将传感器分成下列几类： (1)按照其所用材料的类别分 金属 聚合物 陶瓷 混合物 (2)按材料的物理性质分 导体 绝缘体 半 导体 磁性材料 (3)按材料的晶体结构分 单晶 多晶 非晶材料 2021/6/76 传感器的应用实例 1.温度传感器在数控机床上的应用 温度传感器是一种将温度高低转变成电阻值大 小或其它电信号的一种装置。常见的有以铂、铜为 主的热电阻传感器、以半导体材料为主的热敏电阻 传感器和热电偶传感器等。在数控机床上，温度传 感器用来检测温度从而进行温度补偿或过热保护。 在加工过程中，电动机的旋转、移动部件的移 动

5、、切削等都会产生热量，且温度分布不均匀，造 成温差，使数控机床产生热变形，影响零件加工精 度，为了避免温度产生的影响，可在数控机床上某 些部位装设温度传感器，感受温度信号并转换成电 信号送给数控系统，进行温度补偿。 2021/6/77 2. 霍尔传感器对刀具磨损的监控 霍尔传感器是利用霍尔现象制成的传感器。 将锗等半导体置于磁场中，在一个方向通以电流 时，则在垂直的方向上会出现电位差，这就是霍 尔现象。 刀具磨损到一定程度会影响到工件的尺寸精 度和表面粗糙度，因此，对刀具磨损要进行监控。 当刀具磨损时，机床主轴电动机负荷增大，电动 机的电流和电压也会变化，功率随之改变，功率 变化可通过霍尔传感

6、器检测。功率变化到一定程 度，数控系统发出报警信号，机车停止运转，此 时，应及时进行刀具调整或更换。 2021/6/78 霍尔传感器 2021/6/79 3.自动真空包装机 自动真空包装机中使用的传感器是电容型邻 近开关。 电容型邻近开关是利用物体中产生的静 电感应现象来检测物体是否存在的检测器。 它与一般邻近开关相比，有以下特点： 无论金属还是非金属，都能无接触的检测。 透过非金属壁和容器能检测内状物。 不被检测物表面状态(透明度、颜色、污染)的影 响。 2021/6/710 自动真空包装机 2021/6/711 4.超声波液位计 此液位计是根据传感器发射的超声波经被测 物体表面反射后，返回

7、到传感器所需的时间来测 量液位。其特征如下： a 能以非接触方式控制大范围的液位。 b 可用发光二极管阵列显示连续输出。 c 可用于灌内液位检测，也可以用于距离检测。 d 传感器具有防水防潮性能好。 2021/6/712 便携式液位计 2021/6/713 此液位计多用于工厂罐装液位的监测和控制， 通过和控制相连的继电器来设定混合液的液位， 按一定比率加以混合搅拌。同时还可以在判断通 过流水线的产品大小时进行计数。 2021/6/714 5.光电式带材跑偏检测器 （光电式传感器） 带材跑偏检测器用来检测带型材料在加工中偏 离正确位置的大小及方向，从而为纠偏控制电路 提供纠偏信号，主要用于印染、

8、送纸、胶片、磁 带生产过程中。 光电式带材跑偏检测器原理如图1所示。光源 发出的光线经过透镜1会聚为行光束，投向透镜2， 随后被会聚到光敏电阻上。在平行光束到达透镜2 的途中，有部分光线受到被测带材的遮挡，使传 到光敏电阻的光通量减少。 2021/6/715 图2 为测量电路简图。R1、R2是同型号的光敏电阻。R1 作为测量元件装在带材下方，R2用遮光罩罩住，起温度 补偿作用。当带材处于正确位置（中间位）时，由R1、 R2、R3、R4组成的电桥平衡，使放大器输出电压U0为0。 当带材左偏时，遮光面积减少，光敏电阻R1阻值减少， 电桥失去平衡。差动放大器将这一不平衡电压加以放大， 输出电压为负值，