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        信息化時代離開不了傳感器,應用領域非常廣泛

        2021-07-28 15:48:04來源:儀表網 閱讀量:841

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          【物流設備網 行業動態傳感器是一種檢測裝置,能感受到被測量的信息,并能將感受到的信息,按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。
         
          傳感器的主要特性指標有哪些?
         
          一、傳感器靜態
         
          傳感器的靜態特性是指對靜態的輸入信號,傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關系。因為這時輸入量和輸出量都和時間無關,所以它們之間的關系,即傳感器的靜態特性可用一個不含時間變量的代數方程,或以輸入量作橫坐標,把與其對應的輸出量作縱坐標而畫出的特性曲線來描述。表征傳感器靜態特性的主要參數有:線性度、靈敏度、遲滯、重復性、漂移等。
         
          (1)線性度:指傳感器輸出量與輸入量之間的實際關系曲線偏離擬合直線的程度。定義為在全量程范圍內實際特性曲線與擬合直線之間的最大偏差值與滿量程輸出值之比。
         
          (2)靈敏度:靈敏度是傳感器靜態特性的一個重要指標。其定義為輸出量的增量與引起該增量的相應輸入量增量之比。用S表示靈敏度。
         
          (3)遲滯:傳感器在輸入量由小到大(正行程)及輸入量由大到小(反行程)變化期間其輸入輸出特性曲線不重合的現象成為遲滯。對于同一大小的輸入信號,傳感器的正反行程輸出信號大小不相等,這個差值稱為遲滯差值。
         
          (4)重復性:重復性是指傳感器在輸入量按同一方向作全量程連續多次變化時,所得特性曲線不一致的程度。
         
          (5)漂移:傳感器的漂移是指在輸入量不變的情況下,傳感器輸出量隨著時間變化,此現象稱為漂移。產生漂移的原因有兩個方面:一是傳感器自身結構參數;二是周圍環境(如溫度、濕度等)。
         
          (6)分辨力:當傳感器的輸入從非零值緩慢增加時,在超過某一增量后輸出發生可觀測的變化,這個輸入增量稱傳感器的分辨力,即最小輸入增量。
         
          (7)閾值:當傳感器的輸入從零值開始緩慢增加時,在達到某一值后輸出發生可觀測的變化,這個輸入值稱傳感器的閾值電壓。
         
          二、傳感器動態
         
          所謂動態特性,是指傳感器在輸入變化時,它的輸出的特性。在實際工作中,傳感器的動態特性常用它對某些標準輸入信號的響應來表示。這是因為傳感器對標準輸入信號的響應容易用實驗方法求得,并且它對標準輸入信號的響應與它對任意輸入信號的響應之間存在一定的關系,往往知道了前者就能推定后者。常用的標準輸入信號有階躍信號和正弦信號兩種,所以傳感器的動態特性也常用階躍響應和頻率響應來表示。
         
          三、線性度
         
          通常情況下,傳感器的實際靜態特性輸出是條曲線而非直線。在實際工作中,為使儀表具有均勻刻度的讀數,常用一條擬合直線近似地代表實際的特性曲線、線性度(非線性誤差)就是這個近似程度的一個性能指標。
         
          擬合直線的選取有多種方法。如將零輸入和滿量程輸出點相連的理論直線作為擬合直線;或將與特性曲線上各點偏差的平方和為最小的理論直線作為擬合直線,此擬合直線稱為最小二乘法擬合直線。
         
          四、靈敏度
         
          靈敏度是指傳感器在穩態工作情況,下輸出量變化△y對輸入量變化△x的比值。它是輸出一輸入特性曲線的斜率。如果傳感器的輸出和輸入之間顯線性關系,則靈敏度S是一個常數。否則,它將隨輸入量的變化而變化。
         
          靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比。例如,某位移傳感器,在位移變化1mm時,輸出電壓變化為200mV,則其靈敏度應表示為200mV/mm。當傳感器的輸出、輸入量的量綱相同時,靈敏度可理解為放大倍數。提高靈敏度,可得到較高的測量精度。但靈敏度愈高,測量范圍愈窄,穩定性也往往愈差。
         
          五、分辨率
         
          分辨率是指傳感器可感受到的被測量的最小變化的能力。也就是說,如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。當輸入變化值未超過某一數值時,傳感器的輸出不會發生變化,即傳感器對此輸入量的變化是分辨不出來的。只有當輸入量的變化超過分辨率時,其輸出才會發生變化。
         
          通常傳感器在滿量程范圍內各點的分辨率并不相同,因此常用滿量程中能使輸出量產生階躍變化的輸入量中的最大變化值作為衡量分辨率的指標。上述指標若用滿量程的百分比表示,則稱為分辨率。分辨率與傳感器的穩定性有負相相關性。
         
          信息化的21世紀,離開不了傳感器,傳感器的應用領域非常的廣泛,電子計算機、生產自動化、現代信息、軍事、交通、化學、環保、能源、海洋開發、遙感、宇航等等。下面對一些常用的傳感器做簡單的介紹。
         
          1.傳感器與環境保護
         
          目前,地球的大氣污染、水質污濁及噪聲已嚴重地破壞了地球的生態平衡和我們賴以生存的環境,這一現狀已引起了世界各國的重視。為保護環境,利用傳感器制成的各種環境監測儀器正在發揮著積極的作用。
         
          中國現在的環境受到了極大的污染,主要是工業的發展造成了嚴重的污染。長江、黃河等水域都有不同程度的污染;空氣現在的空氣也不新鮮,特別是在有工業的地方,比如說PM2.5等超標;這些都是通過傳感器檢測出來的。
         
          2.傳感器在機器人上的應用
         
          目前,在勞動強度大或危險作業的場所,已逐步使用機器人取代人的工作。一些高速度、高精度的工作,由機器人來承擔也是非常合適的。但這些機器人多數是用來進行加工、組裝、檢驗等工作,屑于生產用的自動機械式的單能機器人。在這些機器人身上僅采用了檢測臂的位置和角度的傳感器。
         
          要使機器人和人的功能更為接近,以便從事更高級的工作,要求機器人能有判斷能力,這就要給機器人安裝物體檢口傳感器,特別是視覺傳感器和觸覺傳感器,使機器人通過視覺對物體進行識別和檢測,通過觸覺對物體產生壓覺、力覺、滑動感覺和重量感覺。這類機器人被稱為智能機器人,它不僅可以從事特殊的作業,而且一般的生產、事務和家務,全部可由智能機器人去處理,這是現在發展機器人的主要研究對象之一。
         
          3.傳感器與家用電器
         
          現代家用電器中普遍應用著傳感器。傳感器在電子爐灶、自動電飯鍋、吸塵器、空調器、電子熱水器、熱風取暖器、風干器、報警器、電樊斗、電風扇、游戲機、電子驅蚊器、洗衣機、洗碗機、照像機、電冰箱、彩色及平板電視機、錄像機、錄音機、收音機、影碟機及家庭影院等方面得到了廣泛的應用。
         
          隨著人們生活水平的不斷提高,對提高家用電器產品的功能及自動化程度的要求極為強烈。為滿足這些要求,首先要使用能檢測模擬量的高精度傳感器,以獲取正確的控制信息,再由微型計算機進行控制,使用家用電器更加方便、安全、可靠,并減少能源消耗,為更多的家庭創造一個舒適的生活環境。
         
          目前,家庭自動化的藍圖正在設計之中,未來的家庭將由中央控制裝置的微型計算機,通過各種傳感器代替人監視家庭的各種狀態,并通過控制設備進行著各種控制。家庭自動化的主要內容包括:安全監視與報警、空調及照明控制、耗能控制、太陽光自動跟蹤、家務勞動自動化及人身健康管理等。家庭自動化的實現,可使人們有更多的時間用于學習、教育或休息娛樂。
         
          4.傳感器與物聯網
         
          物聯網是一個基于互聯網、傳統電信網等信息承載體,讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現互聯互通的網絡。它具有普通對象設備化、自治終端互聯化和普適服務智能化3個重要特征。
         
          物聯網(Internet of Things)指的是將無處不在(Ubiquitous)的末端設備(Devices)和設施(Facilities),包括具備“內在智能”的傳感器、移動終端、工業系統、樓控系統、家庭智能設施、視頻監控系統等和“外在使能”(Enabled)的,如貼上RFID的各種資產(Assets)、攜帶無線終端的個人與車輛等“智能化物件或動物”或“智能塵埃”(Mote),通過各種無線/有線的長距離/短距離通訊網絡實現互聯互通(M2M)、應用大集成(Grand Integration)、以及基于云計算的SaaS營運等模式,提供安全可控乃至個性化的實時在線監測、定位追溯、報警聯動、調度指揮、預案管理、遠程控制、安全防范、遠程維保、在線升級、統計報表、決策支持、領導桌面(集中展示的Cockpit Dashboard)等管理和服務功能,實現對“萬物”的“高效、節能、安全、環保”的“管、控、營”一體化。簡單的講,物聯網是物與物、人與物之間的信息傳遞與控制,在物聯網應用中有三項關鍵技術其中就包括傳感器技術。
         
          5.傳感器在醫療及人體醫學上的應用
         
          隨著醫用電子學的發展,僅憑醫生的經驗和感覺進行診斷的時代將會結束。現在,應用醫用傳感器可以對人體的表面和內部溫度、血壓及腔內壓力、血液及呼吸流量、腫瘤、血液的分析、脈波及心音、心腦電波等進行高難度的診斷。顯然,傳感器對促進醫療技術的高度發展起著非常重要的作用。
         
          為增進全國人民的健廢水平,我國醫療制度的改革,將把醫療服務對象擴大到全民。以往的醫療工作僅局限于以治療疾病為中心,今后,醫療工作將在疾病的早期診斷、早期治療、遠距離診斷及人工器官的研制等廣泛的范圍內發揮作用,而傳感器在這些方面將會得到越來越多的應用。
         
          6.傳感器與遙感技術
         
          衛星遙感(satellite remote sensing)是航天遙感的組成部分,以人造地球衛星作為遙感平臺,主要利用衛星對地球和低層大氣進行光學和電子觀測。即從遠離地面的不同工作平臺上(如高塔、氣球、飛機、火箭、人造地球衛星、宇宙飛船、航天飛機等)通過傳感器,對地球表面的電磁波(輻射)信息進行探測,并經信息的傳輸、處理和判讀分析,對地球的資源與環境進行探測和監測的綜合性技術。
         
          在飛機及航天飛行器上裝用的傳感器是近紫外線、可見光、遠紅外線及微波等傳感器。在船舶上向水下觀測時多采用超聲波傳感器。例如,要探測一些礦產資源埋藏在什么地區,就可以利用人造衛星上的紅外接受傳感器從地面發出的紅外線的量進行測量,然后由人造衛星通過微波再發送到地面站,經地面站計算機處理,便可根據紅外線分布的差異判斷出埋有礦藏的地區。
         
          資料來源:OFweek工控網
         
          原標題:信息化時代離開不了傳感器,應用領域非常廣泛

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