传感器(朱磊)

1、传感器报告指导老师：魏秀琨组长：朱磊组员：张玉良、朱梓祺、李昕泽、刘宁瑜班级：运输10101.地磁传感器：1.1基本原理：“地磁传感器”的工作原理是当驾驶员将车辆停在车位上，“地磁传感器”将自动感应车辆的停车时间，将时间传送到中继站进行计费，市民直接用银行卡在POS机上缴费。同时利用该设备摄像功能，不交费的车辆进行拍照，并将这些车辆信息录入有关网站，对逃费车辆采取一定措施。1.2优点：一.安装、维修方便，不必封闭车道、对路面破坏小，当在检测点吊架或侧面安装时不用破坏路面,维修时只需检查地磁传感器即可；检测点不易遭到破坏，不受路面移动影响；二地磁传感器是利用地球磁场在铁磁物体通过时的变化来检测，

2、所以它不受气候的影响；三通过对灵敏度的设置可以识别铁磁性物体的大小，可以大致判断出车辆的类型；四对非铁磁性物体没有反应，因此可以有效地减少误检。1.3功能： 地磁传感器的功能是相当强大的：当驾驶员把车辆停在车位上，地磁传感器能自动感应车辆的到来并开始计时；待车辆要离开时，传感器会自动把停车时间传送到中继站进行计费。因此，解决停车收费效率低下，曾经是地磁传感器的优势之一。停车场路边竖立着3个类似天线的装置来接收、传导传感器的信息，据介绍，这3个感应装置能够覆盖整个停车点的占地区域。美国PNI磁传感器就是应用在停车场里的一个磁传感器1。现在，随着磁传感器的的发展，越来越多的领域用到磁传感器了。从防

3、、航空航天到国民经济各个部门，从医疗卫生到日常生活的诸多方面，都用到了这种磁传感器。1.4应用：地磁传感器可用于检测车辆的存在和车型识别。利用车辆通过道路时对地球磁场的影响来完成车辆检测的传感器与目前常用的地磁线圈（又称地感线圈）检测器相比，具有安装尺寸小、灵敏度高、施工量小、使用寿命长，对路面的破坏小（有线安装只需要在路面开一条5毫米宽的缝，无线安装只需要在路面打一个直径55 毫米深150毫米的洞，当在检测点吊架或侧面安装时不用破坏路面）等优点，在智能交通系统的信息采集中必将起到非常重要的作用。2.激光传感器2.1基本原理：激光传感器工作时，先由激光发射二极管对准目标发射激光脉冲。经目标反射

4、后激光向各方向散射。部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器，因此它能检测极其微弱的光信号，并将其转化为相应的电信号。 常见的是激光测距传感器，它通过记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间，即可测定目标距离。激光传感器必须极其精确地测定传输时间，因为光速太快。例如，光速约为3´108m/s，要想使分辨率达到1mm，则传输时间测距传感器的电子电路必须能分辨出以下极短的时间：0.001m¸(3´108m/s)=3ps要分辨出3ps的时间，这是对电子技术提

5、出的过高要求，实现起来造价太高。但是如今的激光测距传感器巧妙地避开了这一障碍，利用一种简单的统计学原理，即平均法则实现了1mm的分辨率，并且能保证响应速度。2.2优点：能实现无接触远距离测量，速度快，精度高，量程大，抗光、电干扰能力强2.3应用：车辆宽高的超限检测采用激光传感器进行快速测量，利用PC工控机和可视化编程软件VB的网络内核与传感器进行数据的实时传输及处理，同时还设计了界面友好的上位机控制软件。现场试验数据表明，该系统实时性好、测量精-度高，具有一定的实用价值。5高速公路收费站用于高速公路收费站，以进行车辆的计数及安全保护。马来西亚Teras公司就已将上百套BEA激光传感器应用于其手

6、动和自动收费站系统。激光传感器采用飞行时间（TOF）测量原理，可在检测区域内形成4个平面，以对车辆进行检测，同时，该产品还具有防追尾、车辆安全保护等功能。激光传感器较之传统光幕具有灵敏度高、精确性高、安装方便、性价比高、稳定性强等优势。3.温度传感器3.1基本原理：金属膨胀原理设计的传感器金属在环境温度变化后会产生一个相应的延伸，因此传感器可以以不同方式对这种反应进行信号转换。双金属片式传感器双金属片由两片不同膨胀系数的金属贴在一起而组成，随着温度变化，材料A比另外一种金属膨胀程度要高，引起金属片弯曲。弯曲的曲率可以转换成一个输出信号。双金属杆和金属管传感器随着温度升高，金属管（材料A）长度增

7、加，而不膨胀钢杆（金属B）的长度并不增加，这样由于位置的改变，金属管的线性膨胀就可以进行传递。反过来，这种线性膨胀可以转换成一个输出信号。液体和气体的变形曲线设计的传感器在温度变化时，液体和气体同样会相应产生体积的变化。多种类型的结构可以把这种膨胀的变化转换成位置的变化，这样产生位置的变化输出（电位计、感应偏差、挡流板等等）。热电偶传感器热电偶由两个不同材料的金属线组成，在末端焊接在一起。对这个连接点加热，在它们不加热的部位就会出现电位差。这个电位差的数值与不加热部位测量点的温度有关，和这两种导体的材质有关。这种现象可以在很宽的温度范围内出现，如果精确测量这个电位差，再测出不加热部位的环境温度

8、，就可以准确知道加热点的温度。由于它必须有两种不同材质的导体，所以称之为热电偶。不同材质做出的热电偶使用于不同的温度范围，它们的灵敏度也各不相同。热电偶的灵敏度是指加热点温度变化1时，输出电位差的变化量。对于大多数金属材料支撑的热电偶而言，这个数值大约在540微伏/之间。1热电偶传感器有自己的优点和缺陷，它灵敏度比较低，容易受到环境干扰信号的影响，也容易受到前置放大器温度漂移的影响，因此不适合测量微小的温度变化。由于热电偶温度传感器的灵敏度与材料的粗细无关，用非常细的材料也能够做成温度传感器。也由于制作热电偶的金属材料具有很好的延展性，这种细微的测温元件有极高的响应速度，可以测量快速变化的过程

9、。3.2优点：价格便宜使用方便。3.3缺点：测温范围小，精度一般。.3.4应用： 在交通运输系统中较多用于温度警报器，一般安装在车厢，当有火灾时发生警报。4.速度传感器：4.1基本原理：在自动化技术中，旋转运动速度测量较多，而且直线运动速度也经常通过旋转速度间接测量。目前广泛使用的速度传感器是直流测速发电机，可以将旋转速度转变成电信号。测速机要求输出电压与转速间保持线性关系，并要求输出电压陡度大，时间及温度稳定性好。测速机一般可分为直流式和交流式两种。旋转式速度传感器与运动物体直接接触。当运动物体与旋转式速度传感器接触时，摩擦力带动传感器的滚轮转动。装在滚轮上的转动脉冲传感器，发送出一连串的脉

10、冲。每个脉冲代表着一定的距离值，从而就能测出线速度。电磁感应式，在转动的轴上安装齿轮，外侧是电磁线圈，转动是由于轮齿间隙通过，得到方波变化的电压，再推算出转速。旋转式速度传感器与运动物体无直接接触，叶轮的叶片边缘贴有反射膜，流体流动时带动叶轮旋转，叶轮每转动一周光纤传输反光一次，产生一个电脉冲信号。可由检测到的脉冲数，计算出速度。4.2优点：传感器的输出信号为脉冲信号，其稳定性比较好，不易受外部噪声干扰，对测量电路无特殊要求。.结构比较简单，成本低，性能稳定可靠。功能齐全的微机芯片，使运算变换系数易于获得，故目前速度传感器应用极为普遍。4.3应用：速度传感器将应用于汽车检测市场。现代汽车上一般

11、都装有发动机控制、自动驾驶、ABS、TRC、自动锁车门、主动式悬架、导向系统、电子仪表等装置，这些装置都需要汽车车速信号。因此，测量车运行速度传感器的输出信号准确性和稳定性将对这些控制单元产生极大的影响。汽车速度传感器多采用霍尔式结构，霍尔速度传感器是一种基于霍尔效应的磁电传感器，具有对磁场敏感度高、输出信号稳定、频率响应高、抗电磁干扰能力强、结构简单、使用方便等特点。它主要是由特定磁极对数的永久磁铁（一般为4或8对）、霍尔元件、旋转机构及输入/输出插件等组成。其工作原理是当传感器的旋转机构在外驱动作用下旋转时，会带动永久磁铁旋转，穿过霍尔元件的磁场将产生周期性变化，引起霍尔元件输出电压变化，

12、通过后续电路处理形成稳定的脉冲电压信号，作为车速传感器的输出信号。霍尔结构的速度传感器主要电气技术参数包括：输出信号高电压、低电压、占空比、周期、上升时间、下降时间、周期脉冲数等，为了保证产品的性能可靠性，必须在出厂前对这些参数进行定量测试。集成化与智能化、高效自动测量、软件计算、图形或数表显示测试结果的测试系统越来越受到汽车速度传感器生产企业的青睐。常用的霍尔式车速传感器的性能测量而开发的一种综合检测装置。基于成本考虑，利用微处理器的高速计数器端口作为车速传感器的数据采集，利用软件控制实现对采集数据的计算和图形化显示处理。完成的检测装置具有测试精度高、数据通信可靠、图表化的良好用户界面、抗干

13、扰能力强、检测过程简单直观、系统开发成本低等优点，具有较好的推广市场，因此速度传感器将会在车辆速度检测上有巨大应用前景5.加速度传感器5.1工作原理：线加速度计的原理是惯性原理，也就是力的平衡，A(加速度)=F(惯力)/M(质量) 我们只需要测量F就可以了。怎么测量F？用电磁力去平衡这个力就可以了。就可以得到 F对应于电流的关系。只需要用实验去标定这个比例系数就行了当然中间的信号传输、放大、滤波就是电路的事了。多数加速度传感器是根据压电效应的原理来工作的。所谓的压电效应就是 "对于不存在对称中心的异极晶体加在晶体上的外力除了使晶体发生形变以外，还将改变晶

14、体的极化状态，在晶体内部建立电场，这种由于机械力作用使介质发生极化的现象称为正压电效应 "。一般加速度传感器就是利用了其内部的由于加速度造成的晶体变形这个特性。由于这个变形会产生电压，只要计算出产生电压和所施加的加速度之间的关系，就可以将加速度转化成电压输出。当然，还有很多其它方法来制作加速度传感器，比如压阻技术，电容效应，热气泡效应，光效应，但是其最基本的原理都是由于加速度产生某个介质产生变形，通过测量其变形量并用相关电路转化成电压输出。每种技术都有各自的机会和问题。5.2优点：压电加速度传感器特点：1.低阻抗输出，抗干扰，噪声小2.性能价格比高，安装方便，尤其适于多点测

15、量3.稳定可靠、抗潮湿、抗粉尘、抗有害气体电容式加速度传感器的特点：电容式加速度传感器具有测量精度高，输出稳定，温度漂移小等优点。而电容式加速度传感器实际上是变极距差动电容式位移传感器配接“m-k-c”系统构成的。其测量原理是利用惯性质量块在外加速度的作用下与被检测电极间的空隙发生改变从而引起等效电容的变化来测定加速度的5.3应用：加速度传感器可应用在控制，手柄振动和摇晃，仪器仪表，汽车制动启动检测，地震检测，报警系统，玩具，结构物、环境监视，工程测振、地质勘探、铁路、桥梁、大坝的振动测试与分析；鼠标，高层建筑结构动态特性和安全保卫振动侦察上。 6光电传感器6.1工作原理：光电传感器是通过把光

16、强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。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。此外，光电开关的结构元件中还有发射板和光导纤维。6.2优点：检测距离长如果在对射型中保留10m以上的检测距离等，便能实现其他检测手段（磁性、超声波等）无法远距离检测。对检测物体的限制少由于以检测物体引起的

17、遮光和反射为检测原理，所以不象接近传感器等将检测物体限定在金属，它可对玻璃.塑料.木材.液体等几乎所有物体进行检测。响应时间短光本身为高速，并且传感器的电路都由电子零件构成，所以不包含机械性工作时间，响应时间非常短。分辨率高能通过高级设计技术使投光光束集中在小光点，或通过构成特殊的受光光学系统，来实现高分辨率。也可进行微小物体的检测和高精度的位置检测。可实现非接触的检测可以无须机械性地接触检测物体实现检测，因此不会对检测物体和传感器造成损伤。因此，传感器能长期使用。可实现颜色判别通过检测物体形成的光的反射率和吸收率根据被投光的光线波长和检测物体的颜色组合而有所差异。利用这种性质，可对检测物体的

18、颜色进行检测。便于调整在投射可视光的类型中，投光光束是眼睛可见的，便于对检测物体的位置进行调整。6.3应用：光电式烟雾报警器没有烟雾时，发光二极管发出的光线直线传播，光电三极管没有接收信号。没有输出，有烟雾时，发光二极管发出的光线被烟雾颗粒折射，使三极管接受到光线，有信号输出，发出报警。测量转速在电动机的旋转轴上涂上黑白两种颜色，转动时，反射光与不反射光交替出现，光电传感器相应地间断接收光的反射信号，并输出间断的电信号，再经放大器及整形电路放大整形输出方波信号，最后由电子数字显示器输出电机的转速。光电池在光电检测和自动控制方面的应用光电池作为光电探测使用时，其基本原理与光敏二极管相同，但它们的

19、基本结构和制造工艺不完全相同。由于光电池工作时不需要外加电压；光电转换效率高，光谱范围宽，频率特性好，噪声低等，它已广泛地用于光电读出、光电耦合、光栅测距、激光准直、电影还音、紫外光监视器和燃气轮机的熄火保护装置等。7.声音传感器：7.1工作原理：传感器内置一个对声音敏感的电容式驻极体话筒。声波使话筒内的驻极体薄膜振动，导致电容的变化，而产生与之对应变化的微小电压。这一电压随后被转化成0-5V的电压，经过A/D转换被数据采集器接受，并传送给计算机。7.2优点：该传感器体积小，重量轻。噪声传感器声频测量范围覆盖了人耳所能听到的全部频率，测量的声强能量范围满足国家噪声管理标准中的全部要求出。噪声传

20、感器为标准电压信号，便于与各类数据采集和测量控制系统组成精细的噪声测量系统，是环境监测、噪声定量分析、声源定位、噪声治理及声学研究的理想选择。7.3应用：利用声音传感器声波来确定密闭集装箱内的材料化学组成，以此加强港口的安全。 此外，声音传感器在汽车防盗及航空探测等方面都有涉及。声音传感器还能设立在道路旁，检测由于车辆引起的噪声，进行一些措施处理。8.光纤传感器：8.1工作原理：光纤传感器的基本工作原理是将来自光源的光经过光纤送入调制器，使待测参数与进入调制区的光相互作用后，导致光的光学性质（如光的强度、波长、频率、相位、偏正态等）发生变化，称为被调制的信号光，再过利用被测量对光的传输特性施加

21、的影响，完成测量。1.光纤的结构2.光纤的传光原理3.光纤传感器工作原理（1）功能型利用光纤本身的某种敏感特性或功能制成（2）传光型光纤仅仅起传输光的作用，它在光纤端面或中间加装其它敏感元件感受被测量的变化。1光纤传感器的测量原理有两种。（1）物性型光纤传感器原理，物性型光纤传感器是利用光纤对环境变化的敏感性，将输入物理量变换为调制的光信号。其工作原理基于光纤的光调制效应，即光纤在外界环境因素，如温度、压力、电场、磁场等等改变时，其传光特性，如相位与光强，会发生变化的现象。因此，如果能测出通过光纤的光相位、光强变化，就可以知道被测物理量的变化。这类传感器又被称为敏感元件型或功能型光纤传感器。激

22、光器的点光源光束扩散为平行波，经分光器分为两路，一为基准光路，另一为测量光路。外界参数(温度、压力、振动等)引起光纤长度的变化和相位的光相位变化，从而产生不同数量的干涉条纹，对它的模向移动进行计数，就可测量温度或压等。（2）结构型光纤传感器原理，结构型光纤传感器是由光检测元件(敏感元件)与光纤传输回路及测量电路所组成的测量系统。其中光纤仅作为光的传播媒质，所以又称为传光型或非功能型光纤传感器。8.2优点：一.灵敏度较高；二.几何形状具有多方面的适应性，可以制成任意形状的光纤传感器；三.可以制造传感各种不同物理信息（声、磁、温度、旋转等）的器件；四.可以用于高压、电气噪声、高温、腐蚀、或其它的恶

23、劣环境；五.而且具有与光纤遥测技术的内在相容性。光纤传感器的优点是与传统的各类传感器相比，光纤传感器用光作为敏感信息的载体，用光纤作为传递敏感信息的媒质，具有光纤及光学测量的特点，有一系列独特的优点。电绝缘性能好，抗电磁干扰能力强，非侵入性，高灵敏度，容易实现对被测信号的远距离监控，耐腐蚀，防爆，光路有可挠曲性，便于与计算机联接。传感器朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展，它能够在人达不到的地方（如高温区或者对人有害的地区，如核辐射区），起到人的耳目作用，而且还能超越人的生理界限，接收人的感官所感受不到的外界信息。8.3应用：绝缘子污秽、磁、声、压力、温度、加速度、陀螺、位移、液面

24、、转矩、光声、电流、光纤传感器可用于位移、震动、转动、压力、弯曲、应变、速度、加速度、电流、磁场、电压、湿度、温度、声场、流量、浓度、PH值和应变等物理量的测量。光纤传感器的应用范围很广，几乎涉及国民经济和国防上所有重要领域和人们的日常生活，尤其可以安全有效地在恶劣环境中使用，解决了许多行业多年来一直存在的技术难题，具有很大的市场需求。主要表现在以下几个方面的应用：城市建设中桥梁、大坝、油田等的干涉陀螺仪和光栅压力传感器的应用。光纤传感器可预埋在混凝土、碳纤维增强塑料及各种复合材料中，用于测试应力松弛、施工应力和动荷载应力，从而评估桥梁短期施工阶段和长期营运状态的结构性能。在电力系统，需要测定

25、温度、电流等参数，如对高压变压器和大型电机的定子、转子内的温度检测等，由于电类传感器易受电磁场的干扰，无法在这类场合中使用，只能用光纤传感器。分布式光纤温度传感器是近几年发展起来的一种用于实时测量空间温度场分布的高新技术，分布式光纤温度传感系统不仅具有普遍光纤传感器的优点，还具有对光纤沿线各点的温度的分布传感能力，利用这种特点我们可以连续实时测量光纤沿线几公里内各点温度，定位精度可达米的量级，测量精度可达1度的水平，非常适用大范围交点测温的应用场合。9.共聚物压电传感器9.1原理：压电传感器的工作原理是压电效应。所谓压电效应就是电介质在沿一定方向上受到外界力的作用而变形时，其内部便会产生极化现

26、象，同时在它的两个相对表面上出现了正负相的电荷。当外界力去掉后，它又会恢复到原来不带电的状态，这种现象称为正压电效应。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形。电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。根据电介质压电效应这一原理研制的传感器称为压电传感器。共聚物压电传感器应用于现交代交通，其基本原理是利用压电材料在受机械冲击或振动时产生电荷而进行工作的。简单的说，只要轮胎经过传感器时，就会发出一个采集信号。压电传感器检测经过传感器的轮胎，就能产生一个与施加到传感器上的压力成正比的模拟信号。 每当车辆的轮胎经过传感器

27、时，传感器就会产生一个新的电子脉冲。压电传感器产生的信号很弱而输出阻抗很高，必须根据压电传感器的输出要求，将微弱的信号经过处理放大。9.2优缺点：可获取精确的、具体的数据，如精确的速度信号、触发信号和分类信息及长期反馈交通信息统计数据。工作频率宽(可从几十赫兹到几百兆赫)；灵敏度高、可靠性、稳定性强；结构简单、信噪比高；动态范围大；温度稳定性好(适应 -20+150 )；体积小、质量轻、结构坚固、使用寿命长等。9.3应用：共聚物压电传感器，在现交代交通中需要与其它硬件、软件设备相结合使用才能具备更完美的功能，通常情况下有电器控制系统，提供电源供电设备。摄像系统负责拍摄车辆运行状况。扩展系统负责

28、检测来自各子系统输送的信号。主要应用于违章拍照、车辆分类统计、车辆电子称重、交通信息采集和信息统计等。违章车辆拍照压电轴传感器可作为拍照违章车辆闯红灯时照相机的触发器。在十字交叉路口的停车线前，一般安装两个传感器，传感器与停车线的距离一般在两米。两条传感器之间隔在一米， 一般把传感器安装在地感线圈的上方，由前轮采集负责所有数据的采集，当有车辆通过时，压电传感器就会检测到经过传感器上的压力，一个新的电子脉冲信号就会产生。只要有车辆通过，就会产生一个新的电子脉冲信号，脉冲信号被发送到控制系统，经过车辆信号检测系统判断是否违章，经过图像采集、图像压缩、数据库处理等，将各种数据上传给分析系统， 进行分

29、析处理后，得到具有实际意义的车速信号、轴距信号、重量信号，然后进行分类统计处理。传感器与拍照控制器和红绿灯控制器相连，相当于一个触发器，当显示红灯信号时拍照控制器进行拍照。由电脑软件系统进行记录储存、分类，由交通管理部门，依据进行处罚。客户可以从终端随时调取违章图像进行核实确认，包括时间地点都有详细记录。10.霍尔效应旋转位置传感器10.1原理：使用磁场代替机械电刷或表盘，专用于测量运动部件的角位置。这种产品采用具有磁性偏置的霍尔效应集成电路 (IC) 来检测工作范围内的执行器转轴的旋转运动。原理是执行器转轴的旋转使得磁铁相对IC的位置发生改变，并导致磁通密度改变，这种改变最终被转换为线性输出

30、。10.2优缺点：霍尼韦尔的RTY系列霍尔效应旋转位置传感器的设计寿命是一千五百万次循环。具有更小的尺寸，因此开发人员可设计出尺寸更小的整体系统封装样式。而集成连接器传感器无需使用引线，因此更耐用。抗电磁干扰/电磁兼容。集成反极性保护。具有标准化的输入输出工作范围广。实际应用较为灵活。10.3应用：踏板位置传检测在一些重型或其他种类的车辆中，霍尔效应旋转位置传感器可用来代替油门拉索。比如，霍尼韦尔RTY系列霍尔效应旋转位置传感器可安装在踏板一侧，用来测量踏板被下压的幅度。随着驾驶者踩踏板的力增大，踏板下压的幅度也相应增大，向发动机输送的空气和燃料也就更多，车辆就会提速。当驾驶者松开踏板时，霍尔

31、效应旋转位置传感器会感应到踏板位置的变化，并向发动机发送信号来减少流过节流板的空气和汽油，车辆就会减速。拉索会产生过度拉伸或锈蚀等问题，潜在地增加了维护和再校准负担。使用传感器代替拉索将优化发动机控制系统的响应，从而减少了车辆排放、提高了可靠性、并防止车辆过重。总的来说，电子线控系统相比旧式的线缆连接系统更加安全也更加经济。客车和卡车的悬架位移/倾斜位置检测霍尔效应旋转位置传感器可用于客车或重型车辆的高度系统来感应悬架系统的位置变化。客车的倾斜系统可使其上部结构位置降低，方便乘客上车。霍尔效应旋转位置传感器可同时用在系统的操作端和执行端上：一个位置传感器用来检测操纵杆的位置，第二个传感器部署在

32、悬吊臂或悬吊臂连接装置上来检测车辆高度。精确的位置传感能保证车辆处于符合应用系统所要求的高度上，从而方便了上下车辆。大型载重拖车也同样可以使用霍尔效应旋转位置传感器来检测拖车车厢的高度，以优化入库流程。11.磁致伸缩位位移传感器11.1原理：磁致伸缩位移传感器，是利用磁致伸缩原理、通过两个不同磁场相交产生一个应变脉冲信号来准确地测量位置的。测量元件是一根波导管，波导管内的敏感元件由特殊的磁致伸缩材料制成的。测量过程是由传感器的电子室内产生电流脉冲，该电流脉冲在波导管内传输，从而在波导管外产生一个圆周磁场，当该磁场和套在波导管上作为位置变化的活动磁环产生的磁场相交时，由于磁致伸缩的作用，波导管内

33、会产生一个应变机械波脉冲信号，这个应变机械波脉冲信号以固定的声音速度传输，并很快被电子室所检测到。由于这个应变机械波脉冲信号在波导管内的传输时间和活动磁环与电子室之间的距离成正比，通过测量时间，就可以高度精确地确定这个距离。由于输出信号是一个真正的绝对值,而不是比例的或放大处理的信号,所以不存在信号漂移或变值的情况,更无需定期重标。11.2优缺点：由于作为确定位置的活动磁环和敏感元件并无直接接触，因此传感器可应用在极恶劣的工业环境中，不易受油渍、溶液、尘埃或其它污染的影响，IP防护等级在IP67以上。此外，传感器采用了高科技材料和先进的电子处理技术，因而它能应用在高温、高压和高振荡的环境中。传

34、感器输出信号为绝对位移值，即使电源中断、重接，数据也不会丢失，更无须重新归零。由于敏感元件是非接触的，就算不断重复检测，也不会对传感器造成任何磨损，可以大大地提高检测的可靠性和使用寿命。11.3应用：位移传感器在轨道交通中的应用是确保安全运输的一个十分重要的环节，如今位移传感器在交通轨道中的应用已十分广泛，这些应用是确保轨道交通安全运输的一项必不可少的保证。目前位移传感器在轨道交通运输中开展的应用主要在机车轨道制造，轨道捣固车，轨道交通门控系统，及铁轨测量水平仪器等。 12.称重传感器12.1原理：弹性体（弹性元件，敏感梁）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在它表面的电阻应变片（转换元件）也随同

35、产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化（增大或减小），再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成了将外力变换为电信号的过程。12.2优缺点：高阻抗，小功率，仅需很低的输入能量。可获得较大的变化量，从而具有较高的信噪比和系统稳定性。动态响应快，工作频率可达几兆赫，结构简单适应性强，可在高低温、强辐射等恶劣的环境下工作，应用较广。输出阻抗高，负载能力差，输出特性非线性，寄生电容影响大12.3应用：计重收费是车辆通过设置在收费站收费车道前端的动态称重装置、车辆分离装置、车型识别装置时，数据采集处理装置将采集到的相关信息传送至车道收费计算机，对通行车辆按轴重或总重的超

36、限情况确定适当收费标准的通行费征收方式。该系统应用到称重传感器，由于称重传感器的精准感知使得计重收费变得更加合理。车辆驶入收费车道，其轮轴依次压过铺设在车道路面中的高精度动态轴重仪、轮轴识别器，控制模块将信号传输至数据采集处理器，经过预设的综合动态数据处理程序，称重数据处理器将计算出每轴轴重、总轴重、总车重、轮胎类型(单双胎)等信息。安装在路侧的红外线车辆分离变频传感器可准确判别车辆是否完全通过。当车辆完全离开红外线光幕后，称重数据处理器将称重结果、车型判别结果等信息传输到车道收费计算机。车道收费计算机依据计重收费费率对车辆实行计重收费，并将车辆的载重信息和应交纳的金额显示在计重显示屏上。13

37、.固体图像传感器13.1原理：采用感光元件作为影像捕获的基本手段，CCD感光元件的核心都是一个感光二极管，该二极管在接受光线照射之后能够产生输出电流，而电流的强度则与光照的强度对应。13.2优缺点：高解析度，高敏感度，动态范围广，具有良好的线性特性曲线和高光子转换效率，可以大面积感光，光谱响应广，能检测很宽波长范围的光，增加系统使用弹性，扩大系统应用领域；使用CCD感测器，其影像处理不会有失真的情形，使原物体资讯忠实地反应出来，体积小、重量轻，低秏电力不受强电磁场影响。电荷传输效率佳，可大批量生产，品质稳定，坚固，不易老化，使用方便及保养容易。13.3应用：在高速公路的重要地段及重要的道路交叉

38、口，将若干只 CCD图像传感器摄像安装在适当位置的云台上，通过自动或者人工的方法，交通管理人员随时可以根据 CCD图像传感器摄像 头送来的传真图像信息，及时了解各个方向的车辆流动情况，通过有效的方法正确疏导和控制车辆的行驶，甚至在车辆距监视点较远的情况下，也能通过加装在CCD图像传感器上的远距变焦镜头提前预知车流密度，再配合其他监测仪器，可对行驶车辆的众多动态参数进行检测。14. 视觉传感器14.1工作原理：视觉传感器具有从一整幅图像捕获光线的数以千计的像素。图像的清晰和细腻程度通常用分辨率来衡量，以像素数量表示。Banner 工程公司提供的部分视觉传感器能够捕获 130 万像素。因此，无论距

39、离目标数米或数厘米远，传感器都能“看到”十分细腻的目标图像。在捕获图像之后，视觉传感器将其与内存中存储的基准图像进行比较，以做出分析。例如，若视觉传感器被设定为辨别正确地插有八颗螺栓的机器部件，则传感器知道应该拒收只有七颗螺栓的部件，或者螺栓未对准的部件。此外，无论该机器部件位于视场中的哪个位置，无论该部件是否在 360 度范围内旋转，视觉传感器都能做出判断14.2优点：模式匹配快，尺度测量精度高。14.3 应用：视觉传感器的低成本和易用性已吸引机器设计师和工艺工程师将其集成入各类曾经依赖人工、多个光电传感器，或根本不检验的应用。视觉传感器的工业应用包括检验、计量、测量、定向、瑕疵检测和分捡。

40、以下只是一些应用范例：在汽车组装厂，检验由机器人涂抹到车门边框的胶珠是否连续，是否有正确的宽度。 在瓶装厂，校验瓶盖是否正确密封、装灌液位是否正确，以及在封盖之前没有异物掉入瓶中。在包装生产线，确保在正确的位置粘贴正确的包装标签。在药品包装生产线，检验阿斯匹林药片的泡罩式包装中是否有破损或缺失的药片。在金属冲压公司，以每分钟逾150片的速度检验冲压部件，比人工检验快13倍以上。15压差传感器15.1工作原理：传感器通过一定的设计结构或按规定安装，把压力前后相差的变化转换传感器内置压敏元件的变化，再把输出由压敏元件形变产生微弱信号进行处理调制或再通过模数转换和芯片运算处理，输出模拟信号或数字信号。15.2优点： 高性能价格比全不锈钢结构设计，体积小巧重量轻，安装方便性能稳定可靠 差压范围：010kPa.2MPa 耐静压高达20MPa15.3应用：用于测量汽车发动机尾气颗粒捕集器（DPF）前后通道的尾气压力差。为了达到排放标准的要求，通常的方法时在汽车尾气排放部分放置捕集器，捕集尾气中的微小颗粒。这种方法的缺陷是，废气排放通道会随着捕集到颗粒的积聚而被渐渐堵塞。清除这些