工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域“電五官”與工業(yè)傳感器

傳感器在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中幾乎是必不可少的，尤其是在自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中。它是機(jī)械系統(tǒng)和設(shè)備控制系統(tǒng)之間的紐帶。機(jī)械系統(tǒng)通過(guò)傳感器將運(yùn)動(dòng)參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)通過(guò)傳感器反饋的信號(hào)和數(shù)據(jù)發(fā)出指令驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)。它的重要性不言而喻。

傳感器是人類(lèi)五官的延伸，又稱(chēng)之為--電五官。設(shè)備控制系統(tǒng)需要它來(lái)確定機(jī)構(gòu)的位置、產(chǎn)品的有無(wú)、產(chǎn)品的精度等重要參數(shù)，以監(jiān)控設(shè)備的使用狀態(tài)和產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程。具體來(lái)說(shuō)，工業(yè)生產(chǎn)者需要使用各種傳感器來(lái)監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程中的各種參數(shù)，使設(shè)備處于正常狀態(tài)，如果出現(xiàn)問(wèn)題，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)。本文主要梳理了工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域常見(jiàn)的五種工業(yè)傳感器。

第一，光電傳感器

光電傳感器是一種將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置。其工作原理是基于光電效應(yīng)。光電效應(yīng)是指當(dāng)光照射在某些物質(zhì)上時(shí)，物質(zhì)的電子吸收光子的能量而發(fā)生相應(yīng)的電效應(yīng)的現(xiàn)象。根據(jù)光電效應(yīng)的不同現(xiàn)象，光電效應(yīng)可以分為三類(lèi)：外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)和光伏效應(yīng)。器件包括光電池、光電倍增管、光敏電阻、光電二極管、光電晶體管、光電池等。

光電傳感器具有分辨率高、響應(yīng)時(shí)間短、探測(cè)距離長(zhǎng)、對(duì)被測(cè)物體限制少等特點(diǎn)。特別是可以實(shí)現(xiàn)辨色。由被檢測(cè)物體形成的光的反射率和吸收率根據(jù)投射光的波長(zhǎng)和被檢測(cè)物體的顏色的組合而不同。使用該屬性，可以檢測(cè)被檢測(cè)對(duì)象的顏色。目前油液傳感器部分功能也是使用光電原理來(lái)監(jiān)測(cè)各種油液，廣泛運(yùn)用于風(fēng)電、煤礦、鋼鐵、船舶等等大型設(shè)備上在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用。

第二，接近傳感器

接近傳感器可用于非接觸傳感和檢測(cè)，因此不會(huì)磨損或傷害被檢測(cè)物體，也不會(huì)有火花或噪音。因?yàn)槭菬o(wú)接觸輸出方式，所以使用壽命長(zhǎng)，對(duì)觸點(diǎn)壽命幾乎沒(méi)有影響。接近傳感器與其他檢測(cè)方法的不同之處在于，它適用于水-油環(huán)境，并且在檢測(cè)過(guò)程中幾乎不受被檢測(cè)對(duì)象的污漬和水油的影響。

其中，接近傳感器本身只能近距離、無(wú)接觸地探測(cè)金屬物體。測(cè)距彈桿裝置最大的特點(diǎn)是可以過(guò)載觸點(diǎn)的感應(yīng)范圍。彈簧加載的活塞、探針和按鈕一般用于接觸產(chǎn)品，然后檢查產(chǎn)品是否到位，定位是否準(zhǔn)確，并驗(yàn)證被測(cè)產(chǎn)品。

第三，光纖傳感器

光纖傳感器的發(fā)展始于1977年。這項(xiàng)技術(shù)一問(wèn)世，就引起了極大的興趣。目前，光纖傳感器發(fā)展迅速。由于光纖本身是電介質(zhì)，敏感元件也可以由電介質(zhì)材料制成，因此光纖傳感器具有良好的電絕緣性，光纖的表面能承受80 kV/20 cm的電壓，特別適用于測(cè)試高壓供電系統(tǒng)和大容量電機(jī)，可用于高壓、電噪聲、高溫、腐蝕或其他惡劣環(huán)境，與光纖遙測(cè)技術(shù)具有內(nèi)在的兼容性。

利用光纖可以形成多種傳感器，因此有人稱(chēng)光纖傳感器為通用傳感器。它可以測(cè)量許多物理量，可用于軍事、商業(yè)、民用、醫(yī)療、工業(yè)控制等領(lǐng)域。需要明確的是，傳統(tǒng)傳感器是基于機(jī)電測(cè)量，而光纖傳感器是基于光學(xué)測(cè)量。

四.位移傳感器

位移傳感器是將物體的運(yùn)動(dòng)位移轉(zhuǎn)化為可測(cè)量的電量的裝置。通常用于轉(zhuǎn)換變形、振動(dòng)、位移、位置、大小等物理量。不便于定量檢測(cè)和處理的電量轉(zhuǎn)換成易于定量檢測(cè)和便于信息傳輸和處理的電量

旋轉(zhuǎn)霍爾效應(yīng)傳感器一般不使用任何運(yùn)動(dòng)部件。這種基于半導(dǎo)體的傳感器將霍爾效應(yīng)傳感器元件與電路相結(jié)合，提供對(duì)應(yīng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)變化的模擬輸出信號(hào)。有兩種輸出選項(xiàng)可供選擇，即模擬或脈寬調(diào)制(PWM)。

其中，線(xiàn)性霍爾效應(yīng)傳感器測(cè)量磁場(chǎng)的線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)而不是旋轉(zhuǎn)。據(jù)報(bào)道，傳感器可以被編程為設(shè)定的輸出電壓，該電壓與給定的行駛距離成比例。截至目前，霍爾傳感器的相關(guān)技術(shù)仍在不斷完善的過(guò)程中，可編程霍爾傳感器、智能霍爾元件和微型霍爾傳感器將具有良好的市場(chǎng)前景。

總結(jié)：

隨著新技術(shù)革命的到來(lái)，世界開(kāi)始進(jìn)入信息時(shí)代。在利用信息的過(guò)程中，首先要解決的是獲取準(zhǔn)確可靠的信息，而傳感器是自然界和生產(chǎn)領(lǐng)域獲取信息的主要途徑和手段。

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，特別是在自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，要用各種傳感器對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的各種參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，使設(shè)備能在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)下工作，產(chǎn)品能達(dá)到最佳質(zhì)量。因此，可以說(shuō)，沒(méi)有無(wú)數(shù)優(yōu)秀的傳感器，現(xiàn)代生產(chǎn)就會(huì)失去基礎(chǔ)。

傳感器的特點(diǎn)是小型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化和網(wǎng)絡(luò)化。它們不僅促進(jìn)了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，還可能建立新的產(chǎn)業(yè)，從而成為21世紀(jì)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。

未來(lái)幾年，隨著智能制造的加速，智能傳感、監(jiān)控、生產(chǎn)、監(jiān)控系統(tǒng)、技術(shù)和設(shè)備的市場(chǎng)需求有望進(jìn)一步上升。其中，不同類(lèi)型的傳感器將安裝在常見(jiàn)的汽車(chē)電子、通信電子、消費(fèi)電子和專(zhuān)用電子設(shè)備中。

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