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  • 传感器

    传感器(英文名称:transducer/sensor)是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器的特点包括:微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。它是实现自动检测和自动控制的首要环节

    编辑摘要

    基本信息 编辑信息模块

    中文名: 传感器 英文名: transducer/sensor
    特点: 微型化、数字化、智能化等 性质: 检测装置
    环节: 实现自动检测和自动控制

    目录

    产品定义/传感器 编辑

    传感器是一种物理装置或生物器官,能够探测、感受外界的信号、物理条件(如光、热、湿度)或化学组成(如烟雾),并将探知的信息传递给其他装置或器官。国家标准GB7665-87对传感器下的定义是:“能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成”。这里所说的“可用输出信号”是指便于加工处理、便于传输利用的信号。现在电信号是最易于处理和便于传输的信号。传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将检测感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。

    产品特点/传感器 编辑

    传感器的特点包括:微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化,它不仅促进了传统产业的改造和更新换代,而且还可能建立新型工业,从而成为21世纪新的经济增长点。微型化是建立在微电子机械系统(MEMS)技术基础上的,已成功应用在硅器件上做成硅压力传感器。[1]

    工作原理/传感器 编辑

    传感器原理图传感器原理图
    传感器工作原理的分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,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。向传感器提供±15V电源 ,激磁电路 中的晶体振荡器 产生400Hz的方波,经过tda2030功率 放大器即产生交流激磁功率电源,通过能源环形变压器T1从静止的初级线圈传递至旋转的次级线圈 ,得到的交流电源通过轴上的整流滤波电路 得到±5V的直流电源,该电源做运算放大器AD822的工作电源;由基准电源AD589与双运放AD822组成的高精度稳压电源产生±4.5V的精密直流电源,该电源既作为电桥 电源,又作为放大器及V/F转换器的工作电源。当弹性轴受扭时,应变桥检测得到的mV级的应变信号通过仪表放大器AD620放大成1.5v±1v的强信号,再通过V/F转换器LM131变换成频率信号 ,通过信号环形变压器T2从旋转的初级线圈传递至静止次级线圈,再经过外壳上的信号处理电路滤波、整形即可得到与弹性轴承受的扭矩成正比的频率信号,该信号为TTL电平 ,既可提供给专用二次仪表 或频率计显示也可直接送计算机 处理。由于该旋转变压器 动--静环之间只有零点几毫米的间隙,加之传感器轴上部分都密封在金属外壳之内,形成有效的屏蔽,因此具有很强的抗干扰能力。有些传感器既不能划分到物理 类,也不能划分为化学 类。大多数传感器是以物理原理为基础运作的。化学传感器技术问题较多,例如可靠性问题,规模生产的可能性,价格问题等,解决了这类难题,化学传感器的应用将会有巨大增长。 

    组成介绍/传感器 编辑

    一般说来,可以把传感器看作由敏感元件(有时又称为预变换器)和变换元件(有时又称为变换器)两部分组成。
    敏感元件:能完成预变换的器件。

    变换器:能将感受到的非电量变换为电量。

    性能指标/传感器 编辑

    传感器传感器

    静态特性是指对静态的输入信号,传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。因为这时输入量和输

    出量都和时间无关,所以它们之间的关系,即传感器的静态特性 可用一个不含时间变量的代数方程,或以输入量作横坐标,把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。表征传感器静态特性的主要参数有:线性度、灵敏度、分辨力和迟滞等。
    动态特性 ,是指传感器在输入变化时,它的输出的特性。在实际工作中,传感器的动态特性常用它对某些标准输入信号的响应来表示。这是因为传感器对标准输入信号的响应容易用实验方法求得,并且它对标准输入信号的响应与它对任意输入信号的响应之间存在一定的关系,往往知道了前者就能推定后者。最常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种,所以传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率 响应来表示。

    线性度:通常情况下,传感器的实际静态特性输出是条曲线而非直线。在实际工作中,为使仪表具有均匀刻度的读数,常用一条拟合直线近似地代表实际的特性曲线、线性度(非线性误差)就是这个近似程度的一个性能指标。拟合直线的选取有多种方法。如将零输入和满量程输出点相连的理论直线作为拟合直线;或将与特性曲线上各点偏差的平方和为最小的理论直线作为拟合直线,此拟合直线称为最小二乘法拟合直线。

    迟滞特性:表征传感器在正向(输入量增大)和反向(输入量减小)行程间输出-输入特性曲线不一致的程度,通常用这两条曲线之间的最大差值△MAX与满量程输出F·S的百分比表示。迟滞可由传感器内部元件存在能量的吸收造成。

    输出信号/传感器 编辑

    数字传感器数字传感器
    拟信号:是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号。 或在一段连续的时间间隔内,其代表信息的特征量可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号,其信号的幅度,或频率,或相位随时间作连续变化,如目前广播的声音信号,或图像信号等。 

    数字信号:指幅度的取值是离散的,幅值表示被限制在有限个数值之内。二进制码就是一种数字信号。二进制码受噪声的影响小,易于有数字电路进行处理,所以得到了广泛的应用。平时我们总会把传感器信号分为模拟信号和数字信号。但除了一些简单分类,了解其它分类对我们还是很有帮助的。

    增量码信号:是指被测量值与传感器输出信号的变化周期数成正比,即输出量值的大小由信号变化的周期数的增量决定。一般光栅位移传感器、磁栅位移传感器、激光位移传感器等采用干涉法等测量位移时,传感器输出的信号为增量码信号。

    绝对码信号:是一种与被测对象的状态相对应的信号。如码盘,它的每一个角度方位对应于一组编码,这种编码称为绝对码。绝对码信号有很强的抗干扰能力,不管测量过程中发生什么情况,干扰过后,一种状态总是对应于一组确定的编码。

    开关信号:开关信号只有0和1两个状态,可视为绝对码只有一位编码时的特例。如行程开关、光电开关等传感器的输出就是开关信号。

    物件特点/传感器 编辑

    灵敏度

    灵敏度是指传感器在稳态工作情况下输出量变化△y对输入量变化△x的比值。
    它是输出一输入特性曲线的斜率。如果传感器的输出和输入之间显线性关系,则灵敏度 S是一个常数。否则,它将随输入量的变化而变化。
    灵敏度的量纲是输出、输入量的量纲之比。例如,某位移传感器,在位移变化1mm时,输出电压变化为200mV,则其灵敏度应表示为200mV/mm。
    当传感器的输出、输入量的量纲相同时,灵敏度可理解为放大倍数。提高灵敏度,可得到较高的测量精度 。但灵敏度愈高,测量范围愈窄,稳定性也往往愈差。

     

    分辨力

    传感器传感器

    分辨力是指传感器可能感受到的被测量的最小变化的能力。也就是说,如果输入量从某一非零值缓慢地变化。当输入变化值未超过某一数值时,传感器的输出不会发生变化,即传感器对此输入量的变化是分辨不出来的。只有当输入量的变化超过分辨力时,其输出才会发生变化。
    通常传感器在满量程范围内各点的分辨力并不相同,因此常用满量程中能使输出量产生阶跃变化的输入量中的最大变化值作为衡量分辨力的指标。上述指标若用满量程的百分比表示,则称为分辨率。分辨率与传感器的稳定性有负相相关性。

    产品作用/传感器 编辑

    人们为了从外界获取信息,必须借助于感觉器官。而单靠人们自身的感觉器官,在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。为适应这种情况,就需要传感器。因此可以说,传感器是人类五官的延长,又称之为电五官。 新技术革命的到来,世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中,首先要解决的就是要获取准确可靠的信息,而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。

    日本沃康VALCOM传感器日本沃康VALCOM传感器

    在现代工业生产尤其是自动化生产过程中,要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数,使设备工作在正常状态或最佳状态,并使产品达到最好的质量。因此可以说,没有众多的优良的传感器,现代化生产也就失去了基础。

    在基础学科研究中,传感器更具有突出的地位。现代科学技术的发展,进入了许多新领域:例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙,微观上要观察小到 cm的粒子世界,纵向上要观察长达数十万年的天体演化,短到 s的瞬间反应。此外,还出现了对深化物质认识、开拓新能源新材料等具有重要作用的各种极端技术研究,如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁砀等等。显然,要获取大量人类感官无法直接获取的信息,没有相适应的传感器是不可能的。许多基础科学研究的障碍,首先就在于对象信息的获取存在困难,而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现,往往会导致该领域内的突破。一些传感器的发展,往往是一些边缘学科开发的先驱。

    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。 

    可见,传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用,是十分明显的。世界各国都十分重视这一领域的发展。相信不久的将来,传感器技术将会出现一个飞跃,达到与其重要地位相称的新水平。

    过程检测/传感器 编辑

    对各种物理、化学变化,选择合适的方法、测量原理与装置,赋予定量或定性结果的过程称为检测。其中传感器在这个过程中始终扮演着最重要的角色,而这些检测变化量则称为过程参数。若检测过程和所获结果无人为因素,完全由装置自主完成,亦称为自动检测。传感器检测技术是现代化领域内极具发展前途的技术,在工业向前拓展中起到非常重要作用。

    机械制造行业中,通过传感器对加工机具若干静态、动态参数的检测与控制,可提高加工精度、产品质量和产量。石化、电力等许多行业,若不对生产过程中的温度、压力、密度、电流、电压以及流量进行传感器的自动检测,其生产过程将无法连续进行,轻者不能保证产品质量,重者发生事故。国防、航空航天事业,检测技术用得更多,而且传感器检测准确度要求更高。可以说,若干前沿检测原理和尖端技术的产生与发展,大都与国防、航空航天事业的需要密不可分。
    近年来,自动检测和控制理论以及计算机技术迅速发展,但传感器技术却未跟上.出现了信息和软技术功能发达、检测功能停滞不前的局面,使前沿理论和技术与基础检测技术之间的距离题来越大,其瓶颈效应将影响现代工业的持续发展。对此,许多国家已认识到这一点,并已投入大量人力、物力进行弥补,尽量缩小两者之间的差距。[2]

    家电应用/传感器 编辑

    在中国家电协会发布的《中国家用电器工业“十二五”发展规划的建议》中,将家电工业节能减排放在突出地位。首先发力的是空调行业,大家可以看见现在各个厂家都推出变频空调作为主打品牌,这是空调行业发展的一个趋势。

    在这股节能风暴中,传感器是必不可少的一个元器件,它作为家电控制系统的感知元件,重要性不言而喻。空调就是借助温度传感器[3] ,感知室内的环境温度,然后采取合适的控制方案。在传统空调中,温度传感器大多只需3根,现在的变频空调增增加到5至8根,冰行业也同样如此,都相应增加了传感器的数量,这就给传感器市场带来了新的商机。
    家用电器中常用的传感器主要有温度传感器、气体传感器、光传感器、超声波传感器和红外线传感器。家电传感器的正确选择和使用,不仅给生活带来便利,还可以避免火灾、损坏等意外事件的发生,很多传感器公司都在抢占这一新增市场。装有智能控制系统的现代传感器,同样扩展了家电厂家的市场和成就了它的品牌。象现在的变频空调,都成了居民的首选产品。在欧盟发布的最新节能减排规章中,发现利用新型传感器控制燃烧器,成为许多加热设备厂家升级产品的首选。其使用传感器监控燃烧也主要体现如下三种方法:
    第一,在煤气和空气混合燃烧前检测温度、流速和可燃气体成分,以计算器具的发热量和所需空气供应量。
    第二,检测可能反应区。离子数和一些无负载原子团的数目能够在反应发生时给出生成物数量。例如,如果知道氧气的体积分数,就可能推断出是该调整煤气还是空气的供应量。
    第三,燃烧状态通过检测废气中二氧化碳,一氧化碳和氮化气体数量然后确定。即选定探头变化和燃烧特性变化关系,进而建立一种可靠的控制系统。另外,在选择合适的传感器时,还需考虑以下几点:低成本,高可靠性,长期稳定和高灵敏度。
    此外,在家庭物联网中,也不可缺少各类传感器,这又是传感器厂家的另一片市场。家电行业成就了传感器市场的增长,传感器也推进了家电市场的繁荣,它们之间相互促进,共同发展。

    移动应用

    1.1系统的必要性
    随着计算机技术的发展和普及,计算机系统数量与日俱增,其配套的环境设备也日益增多,计算机房已成为各大单位的重要组成部分。机房的环境设备对温度、湿度以及安全性的要求也越来越严格,这是保证计算机系统能够正常运行的基本环境。一旦机房环境设备出现故障,就会影响到计算机系统的运行,对数据传输、存储及系统运行的可靠性构成威胁,如事故严重又不能及时处理,就可能损坏硬件设备,造成严重后果。对于像中国移动需要实时交换数据的单位机房,机房管理更为重要,一旦系统发生故障,造成的经济损失更是不可估量。目前许多机房的管理人员不得不采用24小时专人值班,定时巡查机房环境设备,这样不仅加重了管理人员的负担,而且更多的时候,不能及时排除故障,对事故发生的时间及责任也无科学的管理。
    1.2 设计依据
    计算机机房集中监控用户要求
    计算机站场地技术条件GB2887-89
    1.3设计原则
    系统选型高起点
    技术先进性:选用最专业的厂家产品 
    系统高可靠性:系统的硬件和软件均采用技术成熟的产品 
    系统运行管理方便:软件系统中文化,操作方便
    技术支持能力强:承建单位技术实力强,服务完善
    系统可扩展性能强:模块化结构有利于扩容与扩展
    投资少:系统选型具有高性能价格比 
    建设时间短:在较短的时间内完成系统的安装调试 
    1.4功能要求
    机房环境:机房温湿度
    图像监控:对机房现场进行图像间断式监控.与传输。
    集中监控:对以上内容通过计算机进行集中监控。
    2 机房监控系统组成 
    1#-5#机房的温湿度的监测和机房及服务器通道间的视频监控。
    2.2系统组成
    系统由数字温湿度传感器、工控机、显示器、大屏液晶显示仪、组态网络、协议转换模块、串口采集卡、监视器支架、工业电气配电箱、视频录像卡、彩色半球摄像机、操作台、视频分配器、视频插头、视频线、音箱和声卡及屏蔽线等组成。
    3 设计方案
    本着为用户建立一个安全、实用、先进的机房监控网络的原则,在以下部分我们将结合用户的实际情况,对设计方案加以论述。
    3.1监控系统结构
    系统分为二层:监控中心以及现场各种监控设备。
    监控中心:
    监控中心由工控机、显示器、操作台、大屏液晶显示仪、串口采集卡、监视器支架、协议转换模块、视频录像卡、视频插头、视频线、音箱和声卡等组成。监控中心将采集所有的实时数据、视频流和警内容,并统一对所有事件作出响应。
    监控主机与智能设备之间通过RS485/232或网络连接,采用主从方式通过通讯协议相互通讯,取得各设备的实时数据,便于对事件的即时响应。
    监控现场:
    数字温湿度传感器和彩色半球摄像机。
    3.2监控对象及内容
    根据用户要求,主要监控内容如下,以下将对各监控子系统分别进行介绍:
    3.2.1机房温湿度监控系统
    3.2.1.1概述:对于面积较大的机房,由于气流及设备分布的影响,温湿度值会有较大的区别,应根据主机房实际面积及服务器的实际摆放位置,确定加装温湿度传感器的数量,检测机房内的温度、湿度。

    通过传感器与主监控室的工控机的联动可以实现机房的温湿度同屏的实时显示、超过预定值时,系统将发出报警声音提醒现场管理人员;并且为了将来的拓展需要可以在软件内部预留出无线猫通讯接口,在硬件上预留出无线猫的卡槽,以方便将来需要实现短信报警功能。

    3.2.1.4 组态软件功能及界面介绍
    通过计算机对各个机房进行温湿度信号采集、显示、存储;
    每点温度或湿度超限音箱报警;(可设定包括温度上限,上上限,温度下限,下下限;湿度上限,上上限,湿度下限,湿度下下限等值);
    可显示每点温湿度历史曲线数据;
    可显示每点温湿度的实时记录曲线;
    可显示每点温湿度实时采样数据;(超限报警时,音箱声音报警同时,画面对应数据变色闪烁);
    可显示每点温湿度历史曲线数据;(可设定坐标系内需要显示点的温度或湿度的曲线,可设定每条曲线的颜色、粗细、时间轴长短、起始时间等);
    可生成每点温湿度数据组态报表,亦可自动转存成*.TXT文件包,放到指定共享文件夹中供局域网中其它计算机调用。

    3.2.2.5系统功能

    通过计算机对各个机房进行视频信号采集、显示、存储;
    *实时进行监测,但如果采用混合码情况下,在无人进入静态情况下减少数据存储量,从而减小盘存储空间;
    *可同时显示每监控点画面;
    *可放大显示每一个监控点画面。
    总结:
    中国移动通讯业务支持系统部数据中心机房内运行着数百台电脑,以为客户和集团内部提供各类数据服务。
    机房内的温湿度环境必须保证计算机系统能够正常运行。一旦机房环境设备出现故障,就会影响到计算机系统的运行,对数据传输、存储及系统运行的可靠性构成威胁。
    针对中国移动机房的现场条件,北京九纯健科技发展有限公司为中国移动机房提供以上温湿度环境监控解决方案,对中国移动机房进行一系列监控。
    监控对象及内容
    数据中心各层机房的温湿度
    确保温湿度数据在控制的范围内
    超限报警,并采取相应措施进行调控

    国内发展/传感器 编辑

    《中国传感器制造行业发展前景与投资预测分析报告前瞻》数据显示,截至2013年底中国2000万元规模以上的传感器制造企业达到263家。但行业整体素质参差不齐,规模以上传感器企业数量以小型企业为主,占比近七成。同时,多数企业集中于低端产品的生产,以价格竞争为主,竞争较为激烈,而高端产品集中在龙头企业及外资企业之中。

    产品分类/传感器 编辑

    可以用不同的观点对传感器进行分类:它们的转换原理(传感器工作的基本物理或化学效应);它们的用途;它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。
    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:

    按照其用途,传感器可分类为:
    压力敏和力敏传感器、倾角传感器位置传感器 、液面传感器、能耗传感器 、速度传感器、热敏传感器、加速度传感器、射线辐射传感器、 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。
    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)。
    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。
    按照其制造工艺,可以将传感器区分为:集成传感器、薄传感器、厚膜传感器、陶瓷传感器。

    压力传感器的分类

    压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器,常常作为一种自动化控制的前端元件,因此其广泛应用于各种工业自控环境,包括石油化工、造纸、水处理、电力、船舶、机床和公用设备等行业。
    压力传感器的类型非常多,目前应用比较常见的包括压阻式压力传感器和压电式压力传感器两种。
    压阻式压力传感器
    压阻式压力传感器的工作原理是当压敏电阻受压后产生电阻变化,通过放大器放大并采用标准压力标定,即可进行压力检测。压阻式压力传感器的性能主要取决于压敏元件(即压敏电阻)、放大电路,以及生产中的标定和老化工艺。

    应变片
    在目前的压力传感器封装工艺中,通常可以将压阻式敏感芯体做得体积小巧、灵敏度高,而且稳定性好,并将压敏电阻以惠司通电桥形式与应变材料(通常为不锈钢)结合在一起,这样一来,就能确保压阻式压力传感器过载能力强和抗冲击压力强。
    该类传感器适合测量高量程范围的压力变化,尤其在1Mpa以上时,线性很好,精度也很高,并适合测量与应变材料兼容的各类介质。

    陶瓷压阻
    在结构上,该类传感器将压敏电阻以惠司通电桥形式与陶瓷烧结在一起。其过载能力较应变片类低一些,抗冲击压力较差,但灵敏度较高,适合测量50Kpa以上的高量程范围,而且耐腐蚀,温度范围也很宽。
    抗腐蚀的陶瓷压力传感器没有液体的传递,压力直接作用在陶瓷膜片的前表面,使膜片产生微小的形变,厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面,连接成一个惠斯通电桥(闭桥),由于压敏电阻的压阻效应,使电桥产生一个与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信号,可以和应变式传感器相兼容。 

    物联网无线温湿度传感器

    物联网无线温湿度传感器物联网无线温湿度传感器
    物联网无线温湿度传感器系列产品包含无线传感器终端、无线路由器和无线接收协调器,它具有通距离远、抗干扰能力强、组网灵活、性能可靠稳定等优点和特性一点对多点的数据传输;可组成星型网络结构。传感器终端需配合协调器和无线路由器组成传感器测量网络。协调器通过标准RS-232或485通信接口可与计算机、工控机、GPRS模块、3G模块、无线传感器网关等设备共同组成多点无线温湿度监控系统。

    应用场合:
    医药库房、食品库房、冷链物流车载系统、工业现场测量、办公室、超市、档案室、生产车间、仓库、机房、工地等测量的场合。
    产品特点:
    强大的组网功能。网内任意节点可自由选择最近路由器进行通讯,网络容量大,单个网络最大支持80个终端节点。
    支持多种方式接入因特网络,真正的无线物联网络传感器。
    轻松的应用方式。只需要对传感器、协调器、等信息进行简单设置,即可迅速完成配置并自动组网,实现数据自由传输。

    温湿度传感器 物联网无线数字温湿度传感器温湿度传感器 物联网无线数字温湿度传感器
    通讯距离远。实测距离800米/100mW,9600bps,小吸盘天线,空旷传输。
    穿透性好。能穿透3-5层楼板,能适应大部分环境需求。
    高性能锂电池供电。传感器电路超低功耗,超长待机时间,以最大功率发送数据,一分钟采集一次数据,一次充满电电池可连续工作一年以上。
    电池电路自带过充,过放保护电路,用户不用担心电池过充或过放电对电池造成损害。
    传感器终端设备内置天线体积小,方便用户安装。
    多频段可选。支持433/470/868/915MHz频段。
    支持在线配置协调器通讯波特率,传感器终端设备ID。

    传感器终端发射功率可8级调整,用户可根据实际情况降低终端发射功率以达到节省电能提高电池供电时间的目的。
    数据采集时间可任意调整(2s-60000s)。
    支持超高速通讯。多种通讯速率可选,接口通讯速度可达115200bps,空中传输速度可达128Kbps。
    可靠的通讯保证。硬件采用GFSK调制方式,软件使用高效前向纠错信道编码技术,误码率低至10-5。
    安装调试方便。自动路由,无需人工设置路径,真正做到即插即用的“傻瓜式”温湿度监控系统。
    一体式温湿度传感器系列
    一体式温湿度传感器系温湿度变送器采用进口数字温湿度敏感元件,其具有性能稳定、一致性好、数字信号输出抗干扰能力强等特点。
    温湿度变送器具有模拟电压或电流输出或数字通讯输出或继电器独立控制输出及内置蜂鸣器报警、LCD液晶背光显示等诸多功能,通过本产品就可以实现温湿度的测量与控制、通讯。
    主要特点:
    性能优异,测量精度高,适用于各种环境的温湿度测量
    标准化设计,外形美观、结构科学,墙面安装,拆装方便
    传感器安置于变送器外面,有利于提高测量精度和使用的便捷性
    提供两路标准模拟信号输出
    配有LCD液晶显示和标准RS-232或485通信接口,可以直接配接计算机(为用户省去了数字仪表和数据采集器)
    可选配温湿度报警输出(1-4路可选)
    典型应用:
    工业现场测控、暖通空调地、楼宇、机房、档案馆、温室大棚、超市、 生产车间、仓库、工地、温湿度监测、监控系统等各种温湿度测量、测控的场合。针对温湿度变送器开发了相应的监测、监控系统及配套软件。

    分体式温湿度系列

    温湿度传感器温湿度传感器
    高温型温湿度变送器是专门用于高温环境下的温湿度测量。产品采用耐高温型湿敏电阻作为测湿元件,配备先进的硬件电路和温度补偿处理技术,产品采用将传感器和变送器分体式设计,测量时将传感器探头置于测湿环境中,变送器部分置于常规环境中,传感器探头可在150℃环境下长期稳定工作。

    高温环境下的湿度测量对传感器的要求非常高,普通的传感器是不能在高达150℃高温环境下工作的,多数传感器在80℃以上都被会损坏。推出的高温型温湿度变送器在国内处于技术领先水平,解决了许多高温环境下湿度测量的难题。

    和同类进口产品相比,高温型温湿度变送器是一款性价比非常高的经济实用性产品。高温型温湿度变送器自上市已有近10年历史,得到了广大用户欢迎,产品已广泛应用到各个行业,保守统计约有超过上万支的温湿度变送器工作在我国各种高温测湿现场,并以每年数千支的数量在快速增长。

    集成传感/传感器 编辑

    传感器集成传感器

    集成传感器: 是用标准的生产硅基半导体 集成电路的工艺技术制造的。通常还将用于初步处理被测信号 的部分电路 也集成在同一芯片上。薄膜传感器则是通过沉积在介质衬底(基板)上的,相应敏感材料的薄膜形成的。使用混合工艺时,同样可将部分电路制造在此基板上。

    厚膜传感器 :利用相应材料的浆料,涂覆在陶瓷基片上制成的,基片通常是Al2O3制成的,然后进行热处理,使厚膜成形。陶瓷传感器采用标准的陶瓷工艺 或其某种变种工艺(溶胶-凝胶等)生产。完成适当的预备性操作之后,已成形的元件在高温中进行烧结。厚膜和陶瓷传感器这二种工艺之间有许多共同特性,在某些方面,可以认为厚膜工艺是陶瓷工艺的一种变型。每种工艺技术都有自己的优点和不足。由于研究、开发和生产所需的资本 投入较低,以及传感器参数的高稳定性等原因,采用陶瓷和厚膜传感器比较合理。

    电阻传感/传感器 编辑

    电阻式传感器是将被测量,如位移、形变、力、加速度、湿度、温度等这些物理量转换式成电阻值这样的一种器件。主要有电阻应变式、压阻式、热电阻 、热敏、气敏、湿敏等电阻式传感器件。传感器中的电阻应变片具有金属的应变效应,即在外力作用下产生机械形变,从而使电阻值随之发生相应的变化。电阻应变片主要有金属 和半导体两类,金属应变片有金属丝式、箔式、薄膜式之分。半导体 应变片具有灵敏度高(通常是丝式、箔式的几十倍)、横向效应小等优点。

    压阻式传感器是根据半导体材料的压阻效应在半导体材料的基片上经扩散电阻而制成的器件。其基片可直接作为测量传感元件,扩散电阻在基片内接成电桥形式。当基片受到外力作用而产生形变时,各电阻值将发生变化,电桥就会产生相应的不平衡输出。用作压阻式传感器的基片(或称膜片)材料主要为硅片和锗片,硅片为敏感材料而制成的硅压阻传感器越来越受到人们的重视,尤其是以测量压力和速度的固态压阻式传感器应用最为普遍。热电阻传感器主要是利用电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。在温度检测精度要求比较高的场合,这种传感器比较适用。较为广泛的热电阻材料为铂、铜、镍等,它们具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点。用于测量-200℃~ 500℃范围内的温度。

    室温传感/传感器 编辑

    室温传感器室温传感器
    室温传感器用于测量室内和室外的环境温度 ,管温传感器用于测量蒸发器 和冷凝器的管壁温度。室温传感器和管温传感器的形状不同,但温度特性基本一致。按温度特性划分,美的使用的室温管温传感器有二种类型:1、常数B值为4100K±3%,基准电阻 为25℃对应电阻10KΩ±3%。温度越高,阻值越小;温度越低,阻值越大。离25℃越远,对应电阻公差范围越大;在0℃和55℃对应电阻公差约为±7%;而0℃以下及55℃以上,对于不同的供应商,电阻公差 会有一定的差别。兹附“南韩新基 ”传感器的温度与电阻的对应关系表(中间为标称值,左右分别为最小最大值):-10℃→(57.1821─62.2756─67.7617)KΩ;-5℃→(48.1378─46.5725─50.2355)KΩ;0℃→(32.8812─35.2024─37.6537)KΩ;5℃→(25.3095─26.8778─28.5176)KΩ;10℃→(19.6624─20.7184─21.8114)KΩ;15℃→(15.4099─16.1155─16.8383)KΩ;20℃→(12.1779─12.6431─13.1144)KΩ;30℃→(7.67922─7.97078─8.26595)KΩ;35℃→(6.12564─6.40021─6.68106)KΩ;40℃→(4.92171─5.17519─5.43683)KΩ;45℃→(3.98164─4.21263─4.45301)KΩ;50℃→(3.24228─3.45097─3.66978)KΩ;55℃→(2.65676─2.84421─3.04214)KΩ;60℃→(2.18999─2.35774─2.53605)KΩ。

    除个别老产品外,美的空调 电控使用的室温管温传感器均使用这种类型的传感器。常数B值为3470K±1%,基准电阻为25℃对应电阻5KΩ±1%。同样,温度越高,阻值越小;温度越低,阻值越大。离25℃越远,对应电阻公差范围越大。兹附“日本北陆”传感器的温度与电阻的对应关系表(中间为标称值,左右分别为最小最大值):-10℃→(22.1498─22.7155─23.2829)KΩ;0℃→(13.9408─14.2293─14.5224)KΩ;10℃→(9.0344─9.1810─9.3290)KΩ;20℃→(6.0125─6.0850─6.1579)KΩ;30℃→(4.0833─4.1323─4.1815)KΩ;40℃→(2.8246─2.8688─2.9134)KΩ;50℃→(1.9941─2.0321─2.0706)KΩ;60℃→(1.4343─1.4666─1.4994)KΩ。这种类型的传感器仅用于个别老产品,如RF7.5WB、T-KFR120C、KFC23GWY等。

    排气温度/传感器 编辑

    传感器传感器
    排气温度传感器用于测量压缩机 顶部的排气温度,常数B值为3950K±3%,基准电阻为90℃对应电阻5KΩ±3%。兹附“日本芝蒲 ”传感器的温度与电阻的对应关系表(中间为标称值,左右分别为最小最大值):-30℃→(823.3─997.1─1206)KΩ;-20℃→(456.9─542.7─644.2)KΩ;-10℃→(263.7─307.7─358.8)KΩ;0℃→(157.6─180.9─207.5)KΩ;10℃→(97.09─109.8─124.0)KΩ;20℃→(61.61─68.66─76.45)KΩ;25℃→(49.59─54.89─60.70)KΩ;30℃→(40.17─44.17─48.53)KΩ;40℃→(26.84─29.15─31.63)KΩ;50℃→(18.35─19.69─21.12)KΩ;60℃→(12.80─13.59─14.42)KΩ;70℃→(9.107─9.589─10.05)KΩ;80℃→(6.592─6.859─7.130)KΩ;100℃→(3.560─3.702─3.846)KΩ;110℃→(2.652─2.781─2.913)KΩ;120℃→(2.003─2.117─2.235)KΩ;130℃→(1.532─1.632─1.736)KΩ。

    湿度传感/传感器 编辑

    高分子电容式湿度传感器高分子电容式湿度传感器
    高分子电容式湿度传感器通常都是在绝缘的基片诸如玻璃、陶瓷 、硅等材料上,用丝网漏印或真空镀膜工艺做出电极,再用浸渍或其它办法将感湿胶涂覆在电极上做成电容元件。湿敏元件在不同相对湿度的大气环境中,因感湿膜吸附水分子而使电容值呈现规律性变化,此即为湿度传感器 的基本机理。影响高分子电容型元件的温度特性,除作为介质的高分子聚合物的介质常数ε及所吸附水分子的介电常数ε受温度影响产生变化外,还有元件的几何尺寸受热膨胀系数影响而产生变化等因素。根据德拜理论 的观点,液体的介电常数ε是一个与温度和频率有关的无量纲常数。水分子的ε在T=5℃时为78.36,在T=20℃时为79.63。有机物ε与温度的关系因材料而异,且不完全遵从正比关系。在某些温区ε随T呈上升趋势,某些温区ε随T增加而下降。多数文献在对高分子湿敏电容元件感湿机理的分析中认为:高分子聚合物具有较小的介电常数,如聚酰亚胺 在低湿时介电常数为3.0一3.8。而水分子介电常数是高分子ε的几十倍。因此高分子介质在吸湿后,由于水分子偶极距的存在,大大提高了吸水异质层的介电常数,这是多相介质 的复合介电常数具有加和性决定的。由于ε的变化,使湿敏电容元件的电容量C与相对湿度成正比。在设计和制作工艺中很难组到感湿特性全湿程线性。作为电容器 ,高分子介质膜的厚度d和平板电容的效面积S也和温度有关。温度变化所引起的介质几何尺寸的变化将影响C值。高分子聚合物的平均热线胀系数 可达到的量级。例如硝酸纤维素的平均热线胀系数为108x10-5/℃。随着温度上升,介质膜厚d增加,对C呈负贡献值;但感湿膜的膨胀又使介质对水的吸附量增加,即对C呈正值贡献。可见湿敏电容 的温度特性受多种因素支配,在不同的湿度范围温漂不同;在不同的温区呈不同的温度系数;不同的感湿材料温度特性不同。总之,高分子湿度传感器的温度系数并非常数,而是个变量。所以通常传感器生产厂家能在-10-60摄氏度范围内是传感器线性化减小温度对湿敏元件的影响。比较优质的产品主要使用聚酰胺树脂,产品 结构概要为在硼硅玻璃或蓝宝石衬底上真空 蒸发制作金电极,再喷镀感湿介质材料(如前所述)形式平整的感湿膜,再在薄膜上蒸发上金电极.湿敏元件的电容值与相对湿度成正比关系,线性度约±2%。虽然,测湿性能还算可以但其耐温性、耐腐蚀性都不太理想,在工业 领域使用,寿命、耐温性和稳定性、抗腐蚀能力 都有待于进一步提高。

    湿敏传感/传感器 编辑

    陶瓷湿敏传感器是近年来大力发展的一种新型传感器。优点在于能耐高温,湿度滞后,响应速度快,体积小,便于批量生产,但由于多孔型材质,对尘埃影响很大,日常维护频繁,时常需要电加热加以清洗易影响产品质量,易受湿度影响,在低湿高温环境下线性度差,特别是使用寿命短,长期可靠性差,是此类湿敏传感器迫切解决的问题。当前在湿敏元件的开发和研究中,电阻式湿度传感器应当最适用于湿度控制领域,其代表产品氯化锂湿度传感器具有稳定性、耐温性和使用寿命长多项重要的优点,氯化锂湿敏传感器已有了五十年以上的生产和研究的历史,有着多种多样的产品型式和制作方法,都应用了氯化锂感湿液具备的各种优点尤其是稳定性最强。

    氯化锂湿敏器件属于电解质感湿性材料,在众多的感湿材料之中,首先被人们所注意并应用于制造湿敏器件,氯化锂电解质感湿液依据当量电导随着溶液浓度的增加而下降。电解质溶解于水中降低水面上的水蒸气压的原理而实现感湿。氯化锂湿敏器件的衬底结构分柱状和梳妆,以氯化锂聚乙烯醇涂覆为主要成份的感湿液和制作金质电极是氯化锂湿敏器件的三个组成部分。多年来产品制作不断改进提高,产品性能不断得到改善,氯化锂感湿传感器其特有的长期稳定性是其它感湿材料不可替代的,也是湿度传感器最重要的性能。在产品制作过程中,经过感湿混合液的配制和工艺上的严格控制是保持和发挥这一特性的关键。

    薄膜磁阻/传感器 编辑

    薄膜磁阻元件是一种新型的磁性传感器,具有灵敏度高、温度特性好、频率特性好等优点,其开发应用的潜力是巨大的,应用领域是相当广阔的。其中磁阻电流传感器是一种最新的应用,与霍尔电流传感器相比,具精度高、线性好、温度特性好、反应快、结构简单、体积特小、价格低廉等特点,是一种适应于各种领域、不可多得的新颖的电流传感器
    薄膜磁阻传感器特性
     1、在弱磁场下,与半导体磁敏元件相比有较高的灵敏度;
     2、具方向性,当外加磁场平行于薄膜时,器件灵敏度最大,而垂直于薄膜平面时,灵敏度最小。此特性可用来检测外加磁场大小和方向,如磁性编码器。
     3、饱和特性,磁阻元件阻值随外加磁场强度增大而增加,当外加磁场强度大于饱和磁场强度时,其阻值不再增加并达到饱和,利用该特性检测磁场方向的变化,如0PS导航系统、地磁场角度的变化等。
     4、具较宽工作频率特性和倍频特性
     5、宽工作温度范围、较低温度系数[4]
    薄膜磁阻电流传感器的电流输入检测端和信号输出端隔离,无任何电联系,具有灵敏度高、线性度优良、结构阉单、体积小、双列直括IC封装等特点。簿膜磁阻电流传感器特别适用于电度表、仪器仪表、充电器和UPS电源系统等电流检测和控制,具精度高、线性好、便于小型化。磁阻电流传感器,可用于大功率器件1GBT过载和短路的保护,具反应快,温度特性好等优点。

    压阻传感/传感器 编辑

    压阻式传感器是用集成电路工艺技术,在硅片上制造出四个等值的薄膜电阻,并组成电桥电路。当不受力作用时,电桥处于平衡状态,无电压输出;当受到力作用时,电桥失去平衡,输出与应力成正比的电压。压阻式传感器的工作原理与传统的半导体应变式传感器的工作原理一样,都是基于半导体材料的压阻效应。
    压阻系数
    半导体电阻的相对变化近似等于电阻率的相对变化,而电阻率的相对变化与应力成正比,二者的比例系数定义为压阻系数。由下式可得:        

    影响压阻系数的因素
    影响压阻系数的因素主要是扩散电阻 的表面杂质浓度和温度。
    固态压阻器件
    利用固体扩散技术,将P型杂质 扩散到一片N型硅 底层上,形成一层极薄的导电P型层,
    装上引线接点后,即形成扩散型半导体应变片。若在圆形硅膜片上扩散出四个P型电阻,构成惠斯登 电桥的四个臂,这样的敏感器件通常称为固态压阻器件 。
    测量电路
    压阻式传感器的输出信号一般较小,需要用电路进行放大。

    CCD传感器/传感器 编辑

    HTM2500湿度传感器HTM2500湿度传感器
    电荷藕合器件 〔ChargeCoupleDevices,简称CCD),是固态图像传感器 的敏感器件,与普通的MOS,TTL等电路一样,属于一种集成电路,但CCD具有光电转换、信号储存、转移(传输)、输出、处理以及电子快门等多种独特功能。图像传感器是利用光电器件 的光一电转换功能,将其感光面上的光像转换为与光像成相应比例关系的电信号“图像”的一种功能器件。

    固态图像传感器 是指在同一半导体衬底上布设的若干光敏单元与移位寄存器构成的集成化、功能化的光电器件。光敏单元简称为“像素”或“像点”,它们本身在空间上、电气 上是彼此独立的。固态图像传感器利用光敏单元的光电转换 功能将投射到光敏单元上的光学图像转换成电信号“图像”,即将光强的空间分布转换为与光强成比例的、大小不等的电荷 包空间分布。然后利用移位寄存器的功能将这些电荷包在时钟脉冲 控制下实现读取与输出,形成一系列幅值不等的时序脉冲序列。
    特点:具有体积小、失真小、灵敏度高、抗振动、耐潮湿、成本低。
    基本原理 :在一系列MOS电容器金属电极上,加以适当的脉冲电压 ,排斥掉半导体衬底内的多数载流子 ,形成“势阱”的运动,进而达到信号电荷(少数载流子)的转移。如果所转移的信号电荷是由光像照射产生的,则CCD具备图像传感器的功能;若所转移的电荷通过外界注入方式得到的,则CCD还可以具备延时、信号处理 、数据存储 以及逻辑运算 等功能。电荷偶合器件CCD的基本原理与金属一氧化物一硅(MOS)电容器的物理机理密切相关。

    选用技巧/传感器 编辑

    1、传感器根据测量对象与测量环境确定传感器的类型
    要进行—个具体的测量工作,首先要考虑采用何种原理的传感器,这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为,即使是测量同一物理量,也有多种原理的传感器可供选用,哪一种原理的传感器更为合适,则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题:量程的大小;被测位置对传感器体积的要求;测量方式为接触式还是非接触式;信号的引出方法,有线或是非接触测量;传感器的来源,国产还是进口,价格能否承受,还是自行研制。
    在考虑上述问题之后就能确定选用何种类型的传感器,然后再考虑传感器的具体性能指标。
    2、传感器灵敏度的选择
    通常,在传感器的线性范围内,希望传感器的灵敏度越高越好。因为只有灵敏度高时,与被测量变化对应的输出信号的值才比较大,有利于信号处理。但要注意的是,传感器的灵敏度高,与被测量无关的外界噪声也容易混入,也会被放大系统放大,影响测量精度。因此,要求传感器本身应具有较高的信噪比,尽员减少从外界引入的厂扰信号。
    传感器的灵敏度是有方向性的。当被测量是单向量,而且对其方向性要求较高,则应选择其它方向灵敏度小的传感器;如果被测量是多维向量,则要求传感器的交叉灵敏度越小越好。
    3、传感器频率响应特性
    传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围,必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件,实际上传感器的响应总有—定延迟,希望延迟时间越短越好。
    传感器的频率响应高,可测的信号频率范围就宽,而由于受到结构特性的影响,机械系统的惯性较大,因有频率低的传感器可测信号的频率较低。
    在动态测量中,应根据信号的特点(稳态、瞬态、随机等)响应特性,以免产生过火的误差。
    4、传感器线性范围
    传感器的线形范围是指输出与输入成正比的范围。以理论上讲,在此范围内,灵敏度保持定值。传感器的线性范围越宽,则其量程越大,并且能保证一定的测量精度。在选择传感器时,当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求。
    但实际上,任何传感器都不能保证绝对的线性,其线性度也是相对的。当所要求测量精度比较低时,在一定的范围内,可将非线性误差较小的传感器近似看作线性的,这会给测量带来极大的方便。
    5、传感器稳定性
    传感器使用一段时间后,其性能保持不变化的能力称为稳定性。影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外,主要是传感器的使用环境。因此,要使传感器具有良好的稳定性,传感器必须要有较强的环境适应能力。
    在选择传感器之前,应对其使用环境进行调查,并根据具体的使用环境选择合适的传感器,或采取适当的措施,减小环境的影响。
    传感器的稳定性有定量指标,在超过使用期后,在使用前应重新进行标定,以确定传感器的性能是否发生变化。
    在某些要求传感器能长期使用而又不能轻易更换或标定的场合,所选用的传感器稳定性要求更严格,要能够经受住长时间的考验。
    6、传感器精度
    精度是传感器的一个重要的性能指标,它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。传感器的精度越高,其价格越昂贵,因此,传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以,不必选得过高。这样就可以在满足同一测量目的的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器。
    如果测量目的是定性分析的,选用重复精度高的传感器即可,不宜选用绝对量值精度高的;如果是为了定量分析,必须获得精确的测量值,就需选用精度等级能满足要求的传感器。
    对某些特殊使用场合,无法选到合适的传感器,则需自行设计制造传感器。自制传感器的性能应满足使用要求。[5]

    选用方法/传感器 编辑

    传感器千差万别,即便对于相同种类的测定量也可采用不同工作原理的传感器,因此,要根据需要选用最适宜的传感器。
    (1)测量条件
    如果误选传感器,就会降低系统的可靠性。为此,要从系统总体考虑,明确使用的目的以及采用传感器的必要性,绝对不要采用不适宜的传感器与不必要的传感器。测量条件列举如下,即测量目的,测量量的选定,测量的范围,输入信号的带宽,要求的精度,测量所需要的时间,过输入发生的频繁程度。
    (2)传感器的性能
    选用传感器时,要考虑传感器的下述性能,即精度,稳定性,响应速度,模拟信号或者数字信号,输出量及其电平,被测对象特性的影响,校准周期,过输入保护。
    (3)传感器的使用条件
    传感器的使用条件即为设置的场所,环境(湿度、温度、振动等),测量的时间,与显示器之间的信号传输距离,与外设的连接方式,供电电源容量。

    (4)对传感器数量和量程的选择

    传感器数量的选择是根据电子衡器的用途、秤体需要支撑的点数(支撑点数应根据使秤体几何重心和实际重心重合的原则而确定)而定。一般来说,秤体有几个支撑点就选用几只传感器,但是对于一些特殊的秤体如电子吊钩秤就只能采用一个传感器,一些机电结合秤就应根据实际情况来确定选用传感器的个数。   

    传感器量程的选择可依据秤的最大称量值、选用传感器的个数、秤体的自重、可能产生的最大偏载及动载等因素综合评价来确定。一般来说,传感器的量程越接近分配到每个传感器的载荷,其称量的准确度就越高。但在实际使用时,由于加在传感器上的载荷除被称物体外,还存在秤体自重、皮重、偏载及振动冲击等载荷,因此选用传感器量程时,要考虑诸多方面的因素,保证传感器的安全和寿命。 

    传感器量程的计算公式是在充分考虑到影响秤体的各个因素后,经过大量的实验而确定的。 

    公式如下:  

    C=K-0K-1K-2K-3(Wmax+W)/N  

    C—单个传感器的额定量程  

    W—秤体自重  

    Wmax—被称物体净重的最大值  

    N—秤体所采用支撑点的数量   

    K-0—保险系数,一般取值在1.2~1.3之间  

    K-1—冲击系数   

    K-2—秤体的重心偏移系数   K-3—风压系数 

    根据经验,一般应使传感器工作在其30%~70%量程内,但对于一些在使用过程中存在较大冲击力的衡器,如动态轨道衡、动态汽车衡、钢材秤等,在选用传感器时,一般要扩大其量程,使传感器工作在其量程的20%~30%之内,使传感器的称量储备量增大,以保证传感器的使用安全和寿命。  

    要考虑各种类型传感器的适用范围:  

    传感器的准确度等级包括传感器的非线形、蠕变、蠕变恢复、滞后、重复性、灵敏度等技术指标。在选用传感器的时候,不要单纯追求高等级的传感器,而既要考虑满足电子秤的准确度要求,又要考虑其成本。  

    对传感器等级的选择必须满足下列两个条件:   

    1、满足仪表输入的要求。称重显示仪表是对传感器的输出信号经过放大、A/D转换等处理之后显示称量结果的。因此,传感器的输出信号必须大于或等于仪表要求的输入信号大小,即将传感器的输出灵敏度代人传感器和仪表的匹配公式,计算结果须大于或等于仪表要求的输入灵敏度。  

    2、满足整台电子秤准确度的要求。一台电子秤主要是由秤体、传感器、仪表三部分组成,在对传感器准确度选择的时候,应使传感器的准确度略高于理论计算值,因为理论往往受到客观条件的限制,如秤体的强度差一点,仪表的性能不是很好、秤的工作环境比较恶劣等因素都直接影响到秤的准确度要求,因此要从各方面提高要求,又要考虑经济效益,确保达到目的。

    发展趋势/传感器 编辑

    一、利用新发现的现象、效应。传感器本来就是基于一系列效应制造出来的,目前应用的效应很多,比如压电效应、压阻效应等等,还有一些效应是我们未知的,等着我们去认识。
    二、采用高新技术。随着计算机、电子技术以及制造加工技术的发展,传感器也进入高速发展时期,这些技术都是开发和设计传感器的基础。高科技含量的传感器是未来产业化的一个方向。
    三、新材料的开发。传感器的感应元件、传感器保护的基础都是各种材料,随着人们对新材料性能的掌握,将大大促进传感器的发展。近年,广泛应用的材料有陶瓷、光纤、高分子有机材料等。
    四、不断提高传感器的性能。影响传感器的性能因素很多,有系统的,还有检测的。随着检测技术跟精密制造的发展,这方面也将得到大大提高。
    五、传感器应用的扩展。物联网的横空出世,传感器应用也在不断拓展。近些年,地震灾害、海啸灾害、食品危机不断,对研究人员来说,也是个挑战,开发出各种传感器检测这些现象的发生,及早预警。
    六、传感器的集成化和多功能化。以前的传感器一般只能检测一种物理量,一个系统光传感器就需要很口。现在,已经出现了多功能和集成化的传感器,比如温湿度和检测各种气体的集成传感器,这也将是以后发展的一个趋势。
    七、微型与低功耗化。有些精密仪器或设备,体积本身就小,还需要接上各种传感器进行感知和控制,这也对传感器提出了更高的要求。  

    产品标准/传感器 编辑

    JB/T 7483-2005《半导体电阻应变式力传感器》 ;

    GB/T15478-1995《压力传感器性能试验方法》 ;
    AQ6203-2006《煤矿用低浓度载体催化式甲烷传感器》 ;
    MT/T648-97《煤矿用胶带跑偏传感器》 ;
    JB/T6172-2005《压力传感器系列型谱》 ;
    GB/T14048.15-2006《低压开关设备和控制设备》 ;
    JB/T9256-1999《电感位移传感器》 ;
    JB/T5537-2006《半导体压力传感器》 ;
    ASTME2415-2005《压电公路交通传感器的安装的标准实施规程》

    GBT8905-1996电气设备中六氟化硫气体检验导则

    GB-T15768-1995电容式湿敏元件与湿度传感器总规范

    JJF1076-2001湿度传感器校准规范

    GBT11605-2005湿度测量方法

    JJG204-1980气象用通风干湿表检定规程

    JJF1101-2003环境试验设备温度湿度校准规范

    JJG499-2004精密露点仪检定规程

    JJG500-2005电解法湿度仪检定规程。

    传感器内容的拓展

    数字传感器MPXY8020A与MSP430的接口设计[6]

    现状发展/传感器 编辑

    传感器和仪表元器件是仪器仪表与自动化系统最基础元器件之一。传感器和仪表元器件具有服务面广、品种繁多、需求量大等特点,其技术水平和产品质量的提高,将为我国制造业信息化奠定基础。

    现状与问题

    我国传感器和仪器仪表的技术和产品,经过发展,有了较大的提高。全国已经有1600多家企事业单位从事传感器和仪表元器件的研制、开发、生产。但与国外相比,我国传感器和仪表元器件的产品品种和质量水平,尚不能满足国内市场的需求,总体水平还处于国外上世纪90年代初期的水平。存在的主要问题有:
    (1)科技创新差,核心制造技术严重滞后于国外,拥有自主知识产权的产品少,品种不全,产品技术水平与国外相差15年左右。
    (2)投资强度偏低,科研设备和生产工艺装备落后,成果水平低,产品质量差。
    (3)科技与生产脱节,影响科研成果的转化,综合实力较低,产业发展后劲不足。

    战略目标

    到2020年,传感器及仪表元件领域应争取实现三大战略目标:
    ——以工业控制、汽车、通讯、环保为重点服务领域,以传感器、弹性元件、光学元件、专用电路为重点对象,发展具有自主知识产权的原创性技术和产品;
    ——以MEMS工艺为基础,以集成化、智能化和网络化技术为依托,加强制造工艺和新型传感器和仪表元器件的开发,使主导产品达到和接近国外同类产品的先进水平;
    ——以增加品种、提高质量和经济效益为主要目标,加速产业化,使国产传感器和仪表元器件的品种占有率达到70%~80%,高档产品达60%以上。

    发展重点

    传感器技术
    (1)MEMS工艺和新一代固态传感器微结构制造工艺:深反应离子刻蚀(DRIE)工艺或IGP工艺;封装工艺:如常温键合倒装焊接、无应力微薄结构封装、多芯片组装工艺;新型传感器:如用微硅电容传感器、微硅质量流量传感器、航空航天用动态传感器、微传感器,汽车专用压力、加速度传感器,环保用微化学传感器等。
    (2)集成工艺和多变量复合传感器微结构集成制造工艺;工业控制用多变量复合传感器,如:压力、静压、温度三变量传感器、气压、风力、温度、湿度四变量传感器,微硅复合应变压力传感器,陈列传感器。
    (3)智能化技术与智能传感器信号有线或无线探测、变换处理、逻辑判断、功能计算、双向通讯、自诊断等智能化技术;智能多变量传感器,智能电量传感器和各种智能传感器、变送器。
    (4)网络化技术和网络化传感器,使传感器具有工业化标准接口和协议功能。
    仪表元器件
    (1)弹性元件开发和完善新型成型工艺:电沉积成型工艺,焊接成型工艺;重点开发航空、航天用的低刚度、大位移、长寿命的微小型精密波纹管,高温高压阀用波纹管;研制波纹管高效成型工艺设备和性能检测仪器。
    (2)光学元件开发先进工艺:非球面光学元件设计、制造技术、光学多层测射镀膜技术和新型离子辅助镀膜技术。
    开发光纤通讯和数字成像用新型光学元件。如:微型变密度滤光片、超窄带滤光片,微透镜阵列、大面积偏振元件、非球面玻-塑混合透镜。
    (3)专用电路提高专用电路集成度和个性化服务的设计技术和制造工艺;
    应用软件固化技术,开发适合智能化、网络化传感器和仪表的信号变换、补偿、线性化、通讯、网络接口等专用电路。

    购买事项/传感器 编辑

    1、根据测量对象与测量环境确定传感器的类型
    要进行—个具体的测量工作,首先要考虑采用何种原理的传感器,这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为,即使是测量同一物理量,也有多种原理的传感器可供选用,哪一种原理的传感器更为合适,则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题:量程的大小;被测位置对传感器体积的要求;测量方式为接触式还是非接触式;信号的引出方法,有线或是非接触测量;传感器的来源,国产还是进口,价格能否承受,还是自行研制。
    在考虑上述问题之后就能确定选用何种类型的传感器,然后再考虑传感器的具体性能指标。
    2、灵敏度的选择
    通常,在传感器的线性范围内,希望传感器的灵敏度越高越好。因为只有灵敏度高时,与被测量变化对应的输出信号的值才比较大,有利于信号处理。但要注意的是,传感器的灵敏度高,与被测量无关的外界噪声也容易混入,也会被放大系统放大,影响测量精度。因此,要求传感器本身应具有较高的信噪比,尽量减少从外界引入的干扰信号。
    传感器的灵敏度是有方向性的。当被测量是单向量,而且对其方向性要求较高,则应选择其它方向灵敏度小的传感器;如果被测量是多维向量,则要求传感器的交叉灵敏度越小越好。
    3、精度
    精度是传感器的一个重要的性能指标,它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。传感器的精度越高,其价格越昂贵,因此,传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以,不必选得过高。这样就可以在满足同一测量目的的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器。
    如果测量目的是定性分析的,选用重复精度高的传感器即可,不宜选用绝对量值精度高的;如果是为了定量分析,必须获得精确的测量值,就需选用精度等级能满足要求的传感器。
    4、频率响应特性
    传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围,必须在允许频率范围内保持不失真。实际上传感器的响应总有—定延迟,希望延迟时间越短越好。
    传感器的频率响应越高,可测的信号频率范围就越宽。
    在动态测量中,应根据信号的特点(稳态、瞬态、随机等)响应特性,以免产生过大的误差。
    5、稳定性
    传感器使用一段时间后,其性能保持不变的能力称为稳定性。影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外,主要是传感器的使用环境。因此,要使传感器具有良好的稳定性,传感器必须要有较强的环境适应能力。
    在选择传感器之前,应对其使用环境进行调查,并根据具体的使用环境选择合适的传感器,或采取适当的措施,减小环境的影响。
    传感器的稳定性有定量指标,在超过使用期后,在使用前应重新进行标定,以确定传感器的性能是否发生变化。
    在某些要求传感器能长期使用而又不能轻易更换或标定的场合,所选用的传感器稳定性要求更严格,要能够经受住长时间的考验。
    6、线性范围
    传感器的线形范围是指输出与输入成正比的范围。以理论上讲,在此范围内,灵敏度保持定值。传感器的线性范围越宽,则其量程越大,并且能保证一定的测量精度。在选择传感器时,当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求。

    研究应用/传感器 编辑

    随着科学技术的迅猛发展,非物理量的测试与控制技术,已越来越广泛地应用于航天、航空、交通运输、冶金、机械制造、石化、轻工、技术监督与测试等技术领域,而且也正逐步引入人们的日常生活中去。可以说,测试技术与自动控制水平的高低,是衡量一个国家科学技术现代化程度的重要标志。
    传感器技术是实现测试与自动控制的重要环节。在测试系统中,被作为一次仪表定位,其主要特征是能准确传递和检测出某一形态的信息,并将其转换成另一形态的信息。
    具体地说传感器是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受(或响应)与检出功能,并使之按照一定规律转换成与之对应的可输出信号的元器件或装置。如果没有传感器对被测的原始信息进行准确可靠的捕获和转换,一切准确的测试与控制都将无法实现,即使最现代化的电子计算机,没有准确的信息(或转换可靠的数据),不失真的输入,也将无法充分发挥其应有的作用。
    传感器种类及品种繁多,原理也各式各样。其中电阻应变式传感器是被广泛用于电子秤和各种新型机构的测力装置,其精度和范围度是根据需要来选定的过高的精度要求对某种使用也无太大意义,过宽的范围度也会使测量精度降低,而且会造成成本过高及增加工艺上的困难,因此,应根据测量对象的要求,恰当地选择精度和范围度是至关重要的。但无论何种条件、场合使用的传感器,均要求其性能稳定,数据可靠,经久耐用。为此,在研究高精度传感器的同时,必须重视可靠性和稳定性的研究。目前,包括床暗器的研究、设计、试制、生产检测与应用等诸项内容在内的传感器技术,已逐渐形成了一门相对独立的专门学科。
    一般情况下,由于传感器设置的场所并非理想,在温度、湿度、压力等效应的综合影响下,可引起传感器零点漂移和灵敏度的变化,已成为使用中的严重问题。虽然人们在制作传感器过程中,采取了温度补偿及密封防潮的措施,但它与应变片、粘帖胶本身的高兴能化、粘帖技术的精确和熟练、弹性体材料的选择及冷、热加工工艺的制定均有密切的关系,哪一方面都不能忽视,都需精心设计和制作。同时,还须注意传感器的安装方法,支撑结构的设置,如何克服横向力等问题。
    作为一次仪表的传感器通常由敏感元件与转换元件组成。
    转换元件就是精密的电桥。因此,测力秤重用电阻应变式传感器主要由弹性体、应变片、粘帖胶及各种补偿电阻构成。他的稳定性也必然是由这些元件的内、外因的综合作用所决定。本文就此问题进行探讨,谈些粗浅看法,与同行商榷。
    首先是弹性元件。弹性元件一般是由优质合金钢材及有色金属铝、铍青铜等加工成型,影响弹性体稳定性,主要是它经各种处理后的金相组织及残余应力。考虑到应力释放时的相互平衡关系及弹性体结构形式的约束,要想让残余应力释放,就要进行时效处理,这在实际中若采用自然时效法,则释放缓慢、周期长,常常是不可取的,需要人为缩短时间,一般要消除弹性体表面残余应力的方法是:做真空回火处理和疲劳式脉动处理及共振。这样可大幅度地降低残余应力,在短时间内完成通常的长时间的自然时效,使组织性能更为稳定。
    其次,是应变片和粘接胶。影响应变片稳定性的是箔材本身,制造应变片的电阻合金种类很多,其中以康铜合金使用最广,它有较好的稳定性,高的疲劳寿命及小的电阻温度系数,是理想的丝栅制造材料。此外,制造应变片过程中应消除不良影响而造成的不稳定性。如:丝栅与基底胶的粘接强度,应变片与弹性体间的粘帖强度,基底胶内应力的释放等等,都是不稳定因素。另外,应变片的粘帖,也是非常关键的要素之一,这一工作的好坏,直接影响胶的粘接质量,乃至测量精度,如果帖片不严格,技术不熟练,即使使用最好的应变片也无济于事。

    发展趋势/传感器 编辑

    传感器在日常生产工作中作用越来越明显,在人们的意识里,传感器被广泛应用于汽车、工业自动化、航天技术、军事工程、环境探测等领域,电力领域少有涉及。新型的传感器比如无线传感器、光纤传感器、智能传感器和金属氧化传感器在市场所占份额也越来越大,前瞻产业研究院发布的《2014-2018年中国真空传感器行业市场前瞻与投资规划分析报告》认为:未来传感器将主要向三大方向发展:微型化,智能化以及仿生化。

    (1)微型化
    微型传感器是基于半导体集成电路技术发展的MEMS(microelectro-mechanicalsystems微电子机械系统)技术,利用微机械加工技术将微米级的敏感组件、信号处理器、数据处理装置封装在一块芯片上,具有体积小、成本低、便于集成等明显优势,并可以提高系统测试精度。现在已经开始用基于MEMS技术的传感器来取代已有的产品。随着微电子加工技术特别是纳米加工技术的进一步发展,传感器技术还将从微型传感器进化到纳米传感器。微型传感器的研制和应用将越来越受到各个领域的青睐。

    (2)智能化
    智能化传感器是由一个或多个敏感元件、微处理器、外围控制及通讯电路、智能软件系统相结合的产物,它兼有监测、判断、信息处理等功能。与传统传感器相比,它具有很多特点。例如,它可以确定传感器工作状态,对测量资料进行修正,以便减少环境因素如温度、湿度引起的误差;它可以用软件解决硬件难以解决的问题;它可以完成资料计算与处理工作等。而且智能传感器的精度、量程覆盖范围、信噪比、智能水平、远程可维护性、准确度、稳定性、可靠性和互换性都远高于一般的传感器。

    (3)仿生化
    仿生传感器是通过对人的种种行为如视觉、听觉、感觉、嗅觉和思维等进行模拟,研制出的自动捕获信息、处理信息、模仿人类的行为装置,是近年来生物医学和电子学、工程学相互渗透发展起来的一种新型的信息技术。随着生物技术和其他技术的进一步发展,在不久的将来,模拟生体功能的仿生传感器将超过人类五官的能力,完善目前机器人的视觉、味觉、触觉和对目标物体进行操作的能力。我们将看到仿生传感器应用的广阔前景。[7]

    技术特点/传感器 编辑

    中国传感器产业正处于由传统型向新型传感器发展的关键阶段,它体现了新型传感器向微型化、多功能化、数字化、智能化、系统化和网络化发展的总趋势。传感器技术历经了多年的发展,其技术的发展大体可分三代:
    第一代是结构型传感器,它利用结构参量变化来感受和转化信号。
    第二代是上70年代发展起来的固体型传感器,这种传感器由半导体、电介质、磁性材料等固体元件构成,是利用材料某些特性制成。如:利用热电效应、霍尔效应、光敏效应,分别制成热电偶传感器、霍尔传感器、光敏传感器。
    第三代传感器是以后刚刚发展起来的智能型传感器,是微型计算机技术与检测技术相结合的产物,使传感器具有一定的人工智能。
    传感器技术及产业特点
    传感器技术及其产业的特点可以归纳为:基础、应用两头依附;技术、投资两个密集;产品、产业两大分散。
    基础、应用两头依附
    基础依附,是指传感器技术的发展依附于敏感机理、敏感材料、工艺设备和计测技术这四块基石。敏感机理千差万别,敏感材料多种多样,工艺设备各不相同,计测技术大相径庭,没有上述四块基石的支撑,传感器技术难以为继。
    应用依附是指传感器技术基本上属于应用技术,其市场开发多依赖于检测装置和自动控制系统的应用,才能真正体现出它的高附加效益并形成现实市场。也即发展传感器技术要以市场为导向,实行需求牵引。
    技术、投资两个密集
    技术密集是指传感器在研制和制造过程中技术的多样性、边缘性、综合性和技艺性。它是多种高技术的集合产物。由于技术密集也自然要求人才密集。
    投资密集是指研究开发和生产某一种传感器产品要求一定的投资强度,尤其是在工程化研究以及建立规模经济生产线时,更要求较大的投资。
    产品、产业两大分散
    产品结构和产业结构的两大分散是指传感器产品门类品种繁多(共10大类、42小类近6000个品种),其应用渗透到各个产业部门,它的发展既有各产业发展的推动力,又强烈地依赖于各产业的支撑作用。只有按照市场需求,不断调整产业结构和产品结构,才能实现传感器产业的全面、协调、持续发展[8]

    参考资料
    [1]^引用日期:2014-04-10
    [2]^引用日期:2014-02-21
    [3]^引用日期:2013-06-28
    [4]^引用日期:2013-08-01
    [5]^引用日期:2014-02-27
    [6]^引用日期:2013-01-11
    [7]^引用日期:2014-07-09
    [8]^引用日期:2015-02-12

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