Klassifikasie van sensors en hul doel

2024 Outeur: Aaron Duncan | [email protected]. Laas verander: 2023-12-16 03:31

Sensors is komplekse toestelle wat dikwels gebruik word om elektriese of optiese seine op te spoor en daarop te reageer. Die toestel skakel 'n fisiese parameter (temperatuur, bloeddruk, humiditeit, spoed) om in 'n sein wat deur die toestel gemeet kan word.

Klassifikasie van sensors in hierdie geval kan anders wees. Daar is verskeie basiese parameters vir die verspreiding van meettoestelle, wat verder bespreek sal word. Basies is hierdie skeiding te wyte aan die optrede van verskeie kragte.

Dit is maklik om te verduidelik deur temperatuurmeting as 'n voorbeeld te gebruik. Kwik in 'n glastermometer sit uit en druk die vloeistof saam om die gemete temperatuur om te skakel, wat deur 'n waarnemer uit 'n gekalibreerde glasbuis gelees kan word.

Seleksiekriteria

Daar is sekere kenmerke om in ag te neem wanneer 'n sensor geklassifiseer word. Hulle is hieronder gelys:

1. Akkuraatheid.
2. Omgewingstoestande – sensors het gewoonlik beperkings in temperatuur, humiditeit.
3. Reikwydte – limietsensormetings.
4. Kalibrasie - vereis vir die meeste meetinstrumente aangesien lesings oor tyd verander.
5. Koste.
6. Herhaalbaarheid - Veranderlike lesings word herhaaldelik in dieselfde omgewing gemeet.

Verspreiding volgens kategorie

Sensorklassifikasies word in die volgende kategorieë verdeel:

1. Primêre invoergetal parameters.
2. Beginsels van transduksie (met behulp van fisiese en chemiese effekte).
3. Materiaal en tegnologie.
4. Bestemming.

Die beginsel van transduksie is 'n fundamentele kriterium wat gevolg word vir effektiewe inligting-insameling. Tipies word logistieke kriteria deur die ontwikkelingspan gekies.

Klassifikasie van sensors gebaseer op eienskappe word soos volg versprei:

1. Temperatuur: termistors, termokoppels, weerstandstermometers, mikrokringe.
2. druk: optiese vesel, vakuum, buigsame vloeistofmeters, LVDT, elektronies.
3. Vloei: elektromagneties, differensiële druk, posisionele verplasing, termiese massa.
4. Vlaksensors: differensiële druk, ultrasoniese radiofrekwensie, radar, termiese verplasing.
5. Nabyheid en verplasing: LVDT, fotovoltaïes, kapasitief, magneties, ultrasonies.
6. Biosensors: resonante spieël, elektrochemies, oppervlak plasmon resonansie, lig-adresseerbare potensiometries.
7. Beeld: CCD, CMOS.
8. Gas en chemie: halfgeleier, infrarooi, geleiding, elektrochemies.
9. Versnelling: gyroskope, versnellingsmeters.
10. Ander: humiditeitsensor, spoedsensor, massa, kantelsensor, krag, viskositeit.

Dit is 'n groot groep onderafdelings. Dit is opmerklik dat met die ontdekking van nuwe tegnologie, die afdelings voortdurend aangevul word.

Toewysing van sensorklassifikasie gebaseer op gebruiksrigting:

1. Beheer, meting en outomatisering van die produksieproses.
2. Nie-industriële gebruik: lugvaart, mediese toestelle, motors, verbruikerselektronika.

Sensore kan volgens kragvereistes geklassifiseer word:

1. Aktiewe sensor – toestelle wat krag benodig. Byvoorbeeld, LiDAR (ligbespeuring en afstandmeter), fotogeleidende sel.
2. Passive sensor – sensors wat nie krag benodig nie. Byvoorbeeld, radiometers, filmfotografie.

Hierdie twee afdelings sluit alle toestelle in wat aan die wetenskap bekend is.

In huidige toepassings kan die toewysing van sensorklassifikasie soos volg gegroepeer word:

1. Versnellingsmeters - gebaseer op mikro-elektromeganiese sensortegnologie. Hulle word gebruik om pasiënte wat pasaangeërs aanskakel, te monitor. en voertuigdinamika.
2. Biosensors - gebaseer op elektrochemiese tegnologie. Word gebruik om kos, mediese toestelle, water te toets en gevaarlike biologiese patogene op te spoor.
3. Beeldsensors – gebaseer op CMOS-tegnologie. Hulle word gebruik in verbruikerselektronika, biometrie, verkeersmoniteringverkeer en sekuriteit, sowel as rekenaarbeelde.
4. Bewegingsverklikkers - gebaseer op infrarooi-, ultrasoniese en mikrogolf-/radartegnologieë. Word gebruik in videospeletjies en simulasies, ligaktivering en sekuriteitsbespeuring.

Sensortipes

Daar is ook 'n hoofgroep. Dit is in ses hoofareas verdeel:

1. Temperature.
2. Infrarooi.
3. Ultraviolet.
4. Sensor.
5. Benadering, beweging.
6. Ulklank.

Elke groep kan onderafdelings insluit, as die tegnologie selfs gedeeltelik as deel van 'n spesifieke toestel gebruik word.

1. Temperatuursensors

Dit is een van die hoofgroepe. Die klassifikasie van temperatuursensors verenig alle toestelle wat die vermoë het om parameters te evalueer gebaseer op die verhitting of verkoeling van 'n spesifieke tipe stof of materiaal.

Hierdie toestel versamel temperatuurinligting vanaf 'n bron en sit dit om in 'n vorm wat ander toerusting of mense kan verstaan. Die beste illustrasie van 'n temperatuursensor is kwik in 'n glastermometer. Kwik in glas brei uit en trek saam met veranderinge in temperatuur. Die buitetemperatuur is die beginelement vir die meting van die aanwyser. Die posisie van die kwik word deur die kyker waargeneem om die parameter te meet. Daar is twee hooftipes temperatuursensors:

1. Kontaksensors. Hierdie tipe toestel vereis direkte fisiese kontak met die voorwerp of draer. Hulle is in beheertemperatuur van vaste stowwe, vloeistowwe en gasse oor 'n wye temperatuurreeks.
2. Nabyheidsensors. Hierdie tipe sensor vereis geen fisiese kontak met die gemete voorwerp of medium nie. Hulle beheer nie-reflekterende vaste stowwe en vloeistowwe, maar is nutteloos vir gasse as gevolg van hul natuurlike deursigtigheid. Hierdie instrumente gebruik Planck se wet om temperatuur te meet. Hierdie wet het betrekking op die hitte wat deur die bron vrygestel word om die maatstaf te meet.

Werk met verskeie toestelle

Die beginsel van werking en klassifikasie van temperatuursensors word verdeel in die gebruik van tegnologie in ander soorte toerusting. Dit kan paneelborde in 'n motor en spesiale produksie-eenhede in 'n industriële winkel wees.

1. Termokoppel - modules word gemaak van twee drade (elk - van verskillende homogene legerings of metale), wat 'n meetoorgang vorm deur aan die een kant te verbind. Hierdie meeteenheid is oop vir die bestudeerde elemente. Die ander punt van die draad eindig met 'n meettoestel waar 'n verwysingsaansluiting gevorm word. Stroom vloei deur die stroombaan omdat die temperature van die twee aansluitings verskil. Die resulterende millivoltspanning word gemeet om die temperatuur by die aansluiting te bepaal.
2. Weerstandtemperatuurdetektors (RTD's) is tipes termistors wat gemaak word om elektriese weerstand te meet as temperatuurveranderinge. Hulle is duurder as enige ander temperatuurbespeuringstoestelle.
3. Termistors. Hulle is 'n ander tipe termiese weerstand waarin 'n grootverandering in weerstand is eweredig aan 'n klein verandering in temperatuur.

2. IR-sensor

Hierdie toestel straal of bespeur infrarooi straling om 'n spesifieke fase in die omgewing op te spoor. As 'n reël word termiese straling deur alle voorwerpe in die infrarooi spektrum uitgestraal. Hierdie sensor bespeur die tipe bron wat nie vir die menslike oog sigbaar is nie.

Die basiese idee is om infrarooi LED's te gebruik om liggolwe na 'n voorwerp oor te dra. Nog 'n IR-diode van dieselfde tipe moet gebruik word om die gereflekteerde golf vanaf die voorwerp op te spoor.

Bedryfsbeginsel

Klassifikasie van sensors in die outomatiseringstelsel in hierdie rigting is algemeen. Dit is te danke aan die feit dat die tegnologie dit moontlik maak om bykomende gereedskap te gebruik vir die assessering van eksterne parameters. Wanneer 'n infrarooi ontvanger aan infrarooi lig blootgestel word, ontwikkel 'n spanningsverskil oor die drade. Die elektriese eienskappe van die IR-sensorkomponente kan gebruik word om die afstand na 'n voorwerp te meet. Wanneer 'n infrarooi ontvanger aan lig blootgestel word, vind 'n potensiaalverskil oor die drade plaas.

Waar van toepassing:

1. Termografie: Volgens die wet van bestraling van voorwerpe is dit moontlik om die omgewing met of sonder sigbare lig waar te neem deur hierdie tegnologie te gebruik.
2. Verhitting: Infrarooi kan gebruik word om kos te kook en te herverhit. Hulle kan ys van vliegtuigvlerke verwyder. Omskakelaars is gewild in industriëlevelde soos drukwerk, plastiekgietwerk en polimeersweiswerk.
3. Spektroskopie: Hierdie tegniek word gebruik om molekules te identifiseer deur samestellende bindings te ontleed. Die tegnologie gebruik ligstraling om organiese verbindings te bestudeer.
4. Meteorologie: meet die hoogte van wolke, bereken die temperatuur van die aarde en die oppervlak is moontlik as meteorologiese satelliete toegerus is met skanderende radiometers.
5. Fotobiomodulasie: gebruik vir chemoterapie by kankerpasiënte. Boonop word die tegnologie gebruik om die herpesvirus te behandel.
6. Klimatologie: monitering van die uitruil van energie tussen die atmosfeer en die aarde.
7. Kommunikasie: 'n Infrarooi laser verskaf lig vir optiese vesel kommunikasie. Hierdie emissies word ook gebruik vir kortafstandkommunikasie tussen mobiele en rekenaarrandapparatuur.

3. UV-sensor

Hierdie sensors meet die intensiteit of krag van invallende ultravioletstraling. 'n Vorm van elektromagnetiese straling het 'n langer golflengte as X-strale, maar is steeds korter as sigbare straling.

'n Aktiewe materiaal bekend as polikristallyne diamant word gebruik om ultraviolet betroubaar te meet. Instrumente kan verskeie omgewingsimpakte opspoor.

Toestelkeusekriteria:

1. Gollengtereekse in nanometers (nm) wat deur ultravioletsensors opgespoor kan word.
2. Bedryfstemperatuur.
3. Akkuraatheid.
4. Gewig.
5. Reikwydtekrag.

Bedryfsbeginsel

'n Ultravioletsensor ontvang een tipe energiesein en stuur 'n ander soort sein. Om hierdie uitsetstrome waar te neem en op te teken, word dit na 'n elektriese meter gestuur. Om grafieke en verslae te skep, word die lesings oorgedra na 'n analoog-na-digitaal-omskakelaar (ADC) en dan na 'n rekenaar met sagteware.

Gebruik in die volgende toestelle:

1. UV-fotobuise is stralingsensitiewe sensors wat UV-lugbehandeling, UV-waterbehandeling en sonblootstelling monitor.
2. Ligsensors - meet die intensiteit van die invallende straal.
3. UV-spektrumsensors is ladinggekoppelde toestelle (CCD's) wat in laboratoriumbeelding gebruik word.
4. UV-ligverklikkers.
5. UV-kiemdodende detektors.
6. Fotostabiliteitsensors.

4. Raaksensor

Dit is nog 'n groot groep toestelle. Die klassifikasie van druksensors word gebruik om die eksterne parameters te assesseer wat verantwoordelik is vir die voorkoms van bykomende eienskappe onder die werking van 'n sekere voorwerp of stof.

Die raaksensor tree op soos 'n veranderlike resistor volgens waar dit gekoppel is.

Raaksensor bestaan uit:

1. 'n Ten volle geleidende materiaal soos koper.
2. Geïsoleerde tussenmateriaal soos skuim of plastiek.
3. Gedeeltelik geleidende materiaal.

Terselfdertyd is daar geen streng skeiding nie. Die klassifikasie van druksensors word vasgestel deur 'n spesifieke sensor te kies, wat die opkomende spanning binne of buite die voorwerp wat bestudeer word, evalueer.

Bedryfsbeginsel

Die gedeeltelik geleidende materiaal is teen die vloei van stroom. Die beginsel van die lineêre enkodeerder is dat die vloei van stroom as meer teenoorgesteld beskou word wanneer die lengte van die materiaal waardeur die stroom moet gaan langer is. Gevolglik verander die materiaal se weerstand deur die posisie te verander waarin dit met 'n ten volle geleidende voorwerp in aanraking kom.

Klassifikasie van outomatiseringsensors is geheel en al op die beskryfde beginsel gebaseer. Hier is bykomende hulpbronne betrokke in die vorm van spesiaal ontwikkelde sagteware. Tipies word sagteware met raaksensors geassosieer. Toestelle kan "laaste aanraking" onthou wanneer die sensor gedeaktiveer is. Hulle kan die "eerste aanraking" registreer sodra die sensor geaktiveer is en al die betekenisse wat daarmee geassosieer word, verstaan. Hierdie aksie is soortgelyk aan die beweging van 'n rekenaarmuis na die ander kant van die muismat om die wyser na die verste kant van die skerm te skuif.

5. Nabyheidsensor

Moderne voertuie gebruik toenemend hierdie tegnologie. Die klassifikasie van elektriese sensors wat lig- en sensormodules gebruik, word gewild onder motorvervaardigers.

Nabyheidsensor bespeur die teenwoordigheid van voorwerpe wat amper sonder enige israakpunte. Aangesien daar geen kontak tussen die modules en die waargenome voorwerp is nie en geen meganiese onderdele is nie, het hierdie toestelle 'n lang dienslewe en hoë betroubaarheid.

Verskillende soorte nabyheidsensors:

1. Induktiewe nabyheidsensors.
2. Kapasitiewe nabyheidsensors.
3. Ultrasoniese nabyheidsensors.
4. Foto-elektriese sensors.
5. Saalsensors.

Bedryfsbeginsel

Die nabyheidsensor stuur 'n elektromagnetiese of elektrostatiese veld of 'n straal van elektromagnetiese straling (soos infrarooi) uit en wag vir 'n reaksiesein of veranderinge in die veld. Die voorwerp wat bespeur word, staan bekend as die teiken van die registrasiemodule.

Klassifikasie van sensors volgens die beginsel van werking en doel sal soos volg wees:

1. Induktiewe toestelle: daar is 'n ossillator by die inset wat die verliesweerstand verander na die nabyheid van 'n elektries geleidende medium. Hierdie toestelle word verkies vir metaalvoorwerpe.
2. Kapasitiewe nabyheidsensors: Dit skakel die verandering in elektrostatiese kapasitansie tussen die opsporingselektrodes en grond om. Dit vind plaas wanneer 'n nabygeleë voorwerp nader met 'n verandering in die ossillasiefrekwensie. Om 'n nabygeleë voorwerp op te spoor, word die ossillasiefrekwensie omgeskakel na 'n GS-spanning, wat vergelyk word met 'n voorafbepaalde drempel. Hierdie toebehore word verkies vir plastiekvoorwerpe.

Die klassifikasie van meettoerusting en sensors is nie beperk tot die bogenoemde beskrywing en parameters nie. Met die komsnuwe soorte meetinstrumente, neem die totale groep toe. Verskeie definisies is goedgekeur om tussen sensors en transduktors te onderskei. Sensors kan gedefinieer word as 'n element wat energie waarneem om 'n variant in dieselfde of 'n ander vorm van energie te produseer. Die sensor skakel die gemete waarde om in die verlangde uitsetsein deur die omskakelingsbeginsel te gebruik.

Gegrond op die ontvangde en geskepte seine, kan die beginsel in die volgende groepe verdeel word: elektries, meganies, termies, chemies, stralend en magneties.

6. Ultrasoniese sensors

Die ultrasoniese sensor word gebruik om die teenwoordigheid van 'n voorwerp op te spoor. Dit word bereik deur ultrasoniese golwe uit te stuur vanaf die kop van die toestel en dan die gereflekteerde ultrasoniese sein van die ooreenstemmende voorwerp te ontvang. Dit help om die posisie, teenwoordigheid en beweging van voorwerpe op te spoor.

Omdat ultrasoniese sensors op klank eerder as lig staatmaak vir opsporing, word hulle wyd gebruik in watervlakmeting, mediese skanderingsprosedures en in die motorbedryf. Ultrasoniese golwe kan onsigbare voorwerpe soos transparante, glasbottels, plastiekbottels en glasplaat met hul reflektiewe sensors opspoor.

Bedryfsbeginsel

Klassifikasie van induktiewe sensors is gebaseer op die omvang van hul gebruik. Hier is dit belangrik om die fisiese en chemiese eienskappe van voorwerpe in ag te neem. Die beweging van ultrasoniese golwe verskil na gelang van die vorm en tipe medium. Ultrasoniese golwe beweeg byvoorbeeld reguit deur 'n homogene medium en word weerkaats en teruggestuur na die grens tussen verskillende media. Die menslike liggaam in die lug veroorsaak aansienlike weerkaatsing en kan maklik opgespoor word.

Die tegnologie gebruik die volgende beginsels:

1. Multiorefleksie. Veelvuldige refleksie vind plaas wanneer golwe meer as een keer tussen die sensor en die teiken gereflekteer word.
2. Beperkingsone. Die minimum waarneemafstand en die maksimum waarneemafstand kan aangepas word. Dit word die limietsone genoem.
3. Opsporingsone. Dit is die interval tussen die oppervlak van die sensorkop en die minimum opsporingsafstand wat verkry word deur die skanderingsafstand aan te pas.

Toestelle wat met hierdie tegnologie toegerus is, kan verskeie soorte voorwerpe skandeer. Ultrasoniese bronne word aktief gebruik in die skepping van voertuie.