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德國(guó)原裝Sick傳感器技術(shù)大全
在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中,要用各種傳感器來(lái)監(jiān)視和控制生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)參數(shù),使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或*狀態(tài),并使產(chǎn)品達(dá)到的質(zhì)量。因此可以說(shuō),沒(méi)有眾多的優(yōu)良的傳感器,現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ)。
在基礎(chǔ)學(xué)科研究中,傳感器更具有突出的地位?,F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,進(jìn)首*首先進(jìn)入了許多新領(lǐng)域:例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙,微觀上要觀察小到 cm的粒子世界,縱向上要觀察長(zhǎng)達(dá)數(shù)十萬(wàn)年的天體演化,短到 s的瞬間反應(yīng)。此外,還出現(xiàn)了對(duì)深化物質(zhì)認(rèn)識(shí)、開(kāi)拓新能源、新材料等具有重要作用的各種技術(shù)研究,如超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、*磁場(chǎng)、超弱磁碭等等。顯然,要獲取大量人類(lèi)感官無(wú)法直接獲取的信息,沒(méi)有相適應(yīng)的傳感器是不可能的。許多基礎(chǔ)科學(xué)研究的障礙,首先就在于對(duì)象信息的獲取存在困難,而一些新機(jī)理和高靈敏度的檢測(cè)傳感器的出現(xiàn),往往會(huì)導(dǎo)致該領(lǐng)域內(nèi)的突破。一些傳感器的發(fā)展,往往是一些邊緣學(xué)科開(kāi)發(fā)的。
SICK施克傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開(kāi)發(fā)、海洋探測(cè)、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護(hù)等等極其之泛的領(lǐng)域??梢院敛豢鋸埖卣f(shuō),從茫茫的太空,到浩瀚的海洋,以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng),幾乎每一個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目,都離不開(kāi)各種各樣的傳感器。
由此可見(jiàn),傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步方面的重要作用,是十分明顯的。世界各國(guó)都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。相信不久的將來(lái),傳感器技術(shù)將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)飛躍,達(dá)到與其重要地位相稱(chēng)的新水平。
物理類(lèi),基于力、熱、光、電、磁和聲等物理效應(yīng)。②化學(xué)類(lèi),基于化學(xué)反應(yīng)的原理。③生物類(lèi),基于酶、抗體、和激素等分子識(shí)別功能。通常據(jù)其基本感知功能可分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線(xiàn)敏感元件、色敏元件和味敏元件等類(lèi)(還有人曾將傳感器分46類(lèi))。
可以用不同的觀點(diǎn)對(duì)傳感器進(jìn)預(yù)*要*預(yù)先進(jìn)要先進(jìn)行分類(lèi):它們的轉(zhuǎn)換原理(傳感器工作的基本物理或化學(xué)效應(yīng));它們的用途;它們的輸出信號(hào)類(lèi)型以及制作它們的材料和工藝等。
根據(jù)傳感器工作原理,可分為物理傳感器和化學(xué)傳感器二大類(lèi) :
SICK施克傳感器工作原理的分類(lèi)物理傳感器應(yīng)用的是物理效應(yīng),諸如壓電效應(yīng),磁致伸縮現(xiàn)象,離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)。被測(cè)信號(hào)量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
SICK施克傳感器包括那些以化學(xué)吸附、電化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器,被測(cè)信號(hào)量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
SICK施克傳感器既不能劃分到物理類(lèi),也不能劃分為化學(xué)類(lèi)。大多數(shù)傳感器是以物理原理為基礎(chǔ)運(yùn)作的?;瘜W(xué)傳感器技術(shù)問(wèn)題較多,例如可靠性問(wèn)題,規(guī)模生產(chǎn)的可能性,價(jià)格問(wèn)題等,解決了這類(lèi)難題,化學(xué)傳感器的應(yīng)用將會(huì)有巨大增長(zhǎng)。
在外界因素的作用下,所有材料都會(huì)作出相應(yīng)的、具有特征性的反應(yīng)。它們中的那些對(duì)外界作用zui敏感的材料,即那些具有功能特性的材料,被用來(lái)制作傳感器的敏感元件。從所應(yīng)用的材料觀點(diǎn)出發(fā)可將傳感器分成下列幾類(lèi):
按照其所用材料的類(lèi)別分
金屬 聚合物 陶瓷 混合物
按材料的物理性質(zhì)分 導(dǎo)體 絕緣體 半導(dǎo)體 磁性材料
按材料的晶體結(jié)構(gòu)分
單晶 多晶 非晶材料
與采用新材料緊密相關(guān)的傳感器開(kāi)發(fā)工作,可以歸納為下述三個(gè)方向:
在已知的材料中探索新的現(xiàn)象、效應(yīng)和反應(yīng),然后使它們能在傳感器技術(shù)中得到實(shí)際使用。
探索新的材料,應(yīng)用那些已知的現(xiàn)象、效應(yīng)和反應(yīng)來(lái)改進(jìn)傳感器技術(shù)。
在研究新型材料的基礎(chǔ)上探索新現(xiàn)象、新效應(yīng)和反應(yīng),并在傳感器技術(shù)中加以具體實(shí)施。
現(xiàn)代傳感器制造業(yè)的進(jìn)展取決于用于傳感器技術(shù)的新材料和敏感元件的開(kāi)發(fā)強(qiáng)度。傳感器開(kāi)發(fā)的基本趨勢(shì)是和半導(dǎo)體以及介質(zhì)材料的應(yīng)用密切關(guān)聯(lián)的。表1.2中給出了一些可用于傳感器技術(shù)的、能夠轉(zhuǎn)換能量形式的材料。
按照其制造工藝,可以將傳感器區(qū)分為:
SICK施克傳感器薄膜傳感器厚膜傳感器陶瓷傳感器
SICK施克傳感器是用標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)硅基半導(dǎo)體集成電路的工藝技術(shù)制造的。通常還將用于初步處理被測(cè)信號(hào)的部分電路也集成在同一芯片上。
SICK施克傳感器則是通過(guò)沉積在介質(zhì)襯底(基板)上的,相應(yīng)敏感材料的薄膜形成的。使用混合工藝時(shí),同樣可將部分電路制造在此基板上。
SICK施克傳感器是利用相應(yīng)材料的漿料,涂覆在陶瓷基片上制成的,基片通常是Al2O3制成的,然后進(jìn)預(yù)*要*預(yù)先進(jìn)要先進(jìn)行熱處理,使厚膜成形。
SICK施克傳感器采用標(biāo)準(zhǔn)的陶瓷工藝或其某種變種工藝(溶膠-凝膠等)生產(chǎn)。
完成適當(dāng)?shù)念A(yù)備性操作之后,已成形的元件在高溫中進(jìn)預(yù)*要*預(yù)先進(jìn)要先進(jìn)行燒結(jié)。厚膜和陶瓷傳感器這二種工藝之間有許多共同特性,在某些方面,可以認(rèn)為厚膜工藝是陶瓷工藝的一種變型。
每種工藝技術(shù)都有自己的優(yōu)點(diǎn)和不足。由于研究、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)所需的資本投首*首先進(jìn)入較低,以及傳感器參數(shù)的高穩(wěn)定性等原因,采用陶瓷和厚膜傳感器比較合理。
傳感器靜態(tài)特性
SICK施克傳感器的靜態(tài)特性是指對(duì)靜態(tài)的輸首*首先進(jìn)入信號(hào),傳感器的輸出量與輸首*首先進(jìn)入量之間所具有相互關(guān)系。因?yàn)檫@時(shí)輸首*首先進(jìn)入量和輸出量都和時(shí)間無(wú)關(guān),所以它們之間的關(guān)系,即傳感器的靜態(tài)特性可用一個(gè)不含時(shí)間變量的代數(shù)方程,或以輸首*首先進(jìn)入量作橫坐標(biāo),把與其對(duì)應(yīng)的輸出量作縱坐標(biāo)而畫(huà)出的特性曲線(xiàn)來(lái)描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有:線(xiàn)性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性、漂移等。
SICK施克傳感器輸出量與輸首*首先進(jìn)入量之間的實(shí)際關(guān)系曲線(xiàn)偏離擬合直線(xiàn)的程度。定義為在全量程范圍內(nèi)實(shí)際特性曲線(xiàn)與擬合直線(xiàn)之間的zui大偏差值與滿(mǎn)量程輸出值之比。
SICK施克傳感器靜態(tài)特性的一個(gè)重要指標(biāo)。其定義為輸出量的增量與引起該增量的相應(yīng)輸首*首先進(jìn)入量增量之比。用S表示靈敏度。
SICK施克傳感器在輸首*首先進(jìn)入量由小到大(正預(yù)*要*預(yù)先進(jìn)要先進(jìn)行程)及輸首*首先進(jìn)入量由大到?。ǚ搭A(yù)*要*預(yù)先進(jìn)要先進(jìn)行程)變化期間其輸首*首先進(jìn)入輸出特性曲線(xiàn)不重合的現(xiàn)象成為遲滯。對(duì)于同一大小的輸首*首先進(jìn)入信號(hào),傳感器的正反預(yù)*要*預(yù)先進(jìn)要先進(jìn)行程輸出信號(hào)大小不相等,這個(gè)差值稱(chēng)為遲滯差值。
重復(fù)性:重復(fù)性是指?jìng)鞲衅髟谳斒?首先進(jìn)入量按同一方向作全量程連續(xù)多次變化時(shí),所得特性曲線(xiàn)不一致的程度。
漂移:傳感器的漂移是指在輸首*首先進(jìn)入量不變的情況下,傳感器輸出量隨著時(shí)間變化,次現(xiàn)象稱(chēng)為漂移。產(chǎn)生漂移的原因有兩個(gè)方面:一是傳感器自身結(jié)構(gòu)參數(shù);二是周?chē)h(huán)境(如溫度、濕度等)。
所謂動(dòng)態(tài)特性,是指?jìng)鞲衅髟谳斒?首先進(jìn)入變化時(shí),它的輸出的特性。在實(shí)際工作中,傳感器的動(dòng)態(tài)特性常用它對(duì)某些標(biāo)準(zhǔn)輸首*首先進(jìn)入信號(hào)的響應(yīng)來(lái)表示。這是因?yàn)閭鞲衅鲗?duì)標(biāo)準(zhǔn)輸首*首先進(jìn)入信號(hào)的響應(yīng)容易用實(shí)驗(yàn)方法求得,并且它對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輸首*首先進(jìn)入信號(hào)的響應(yīng)與它對(duì)任意輸首*首先進(jìn)入信號(hào)的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系,往往知道了前者就能推定后者。zui常用的標(biāo)準(zhǔn)輸首*首先進(jìn)入信號(hào)有階躍信號(hào)和正弦信號(hào)兩種,所以傳感器的動(dòng)態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來(lái)表示。
SICK施克傳感器的線(xiàn)性度
通常情況下,傳感器的實(shí)際靜態(tài)特性輸出是條曲線(xiàn)而非直線(xiàn)。在實(shí)際工作中,為使儀表具有均勻刻度的讀數(shù),常用一條擬合直線(xiàn)近似地代表實(shí)際的特性曲線(xiàn)、線(xiàn)性度(非線(xiàn)性誤差)就是這個(gè)近似程度的一個(gè)性能指標(biāo)。
擬合直線(xiàn)的選取有多種方法。如將零輸首*首先進(jìn)入和滿(mǎn)量程輸出點(diǎn)相連的理論直線(xiàn)作為擬合直線(xiàn);或?qū)⑴c特性曲線(xiàn)上各點(diǎn)偏差的平方和為zui小的理論直線(xiàn)作為擬合直線(xiàn),此擬合直線(xiàn)稱(chēng)為zui小二乘法擬合直線(xiàn)。
SICK施克傳感器的靈敏度
靈敏度是指?jìng)鞲衅髟诜€(wěn)態(tài)工作情況下輸出量變化△y對(duì)輸首*首先進(jìn)入量變化△x的比值。
它是輸出一輸首*首先進(jìn)入特性曲線(xiàn)的斜率。如果傳感器的輸出和輸首*首先進(jìn)入之間顯線(xiàn)性關(guān)系,則靈敏度S是一個(gè)常數(shù)。否則,它將隨輸首*首先進(jìn)入量的變化而變化。
靈敏度的量綱是輸出、輸首*首先進(jìn)入量的量綱之比。例如,某位移傳感器,在位移變化1mm時(shí),輸出電壓變化為200mV,則其靈敏度應(yīng)表示為200mV/mm。
SICK施克傳感器的輸出、輸首*首先進(jìn)入量的量綱相同時(shí),靈敏度可理解為放大倍數(shù)。
提高靈敏度,可得到較高的測(cè)量精度。但靈敏度愈高,測(cè)量范圍愈窄,穩(wěn)定性也往往愈差。
SICK施克傳感器的分辨力
SICK施克傳感器可能感受到的被測(cè)量的zui小變化的能力。也就是說(shuō),如果輸首*首先進(jìn)入量從某一非零值緩慢地變化。當(dāng)輸首*首先進(jìn)入變化值未超過(guò)某一數(shù)值時(shí),傳感器的輸出不會(huì)發(fā)生變化,即傳感器對(duì)此輸首*首先進(jìn)入量的變化是分辨不出來(lái)的。只有當(dāng)輸首*首先進(jìn)入量的變化超過(guò)分辨力時(shí),其輸出才會(huì)發(fā)生變化。
通常傳感器在滿(mǎn)量程范圍內(nèi)各點(diǎn)的分辨力并不相同,因此常用滿(mǎn)量程中能使輸出量產(chǎn)生階躍變化的輸首*首先進(jìn)入量中的zui大變化值作為衡量分辨力的指標(biāo)。上述指標(biāo)若用滿(mǎn)量程的百分比表示,則稱(chēng)為分辨率。分辨率與傳感器的穩(wěn)定性有負(fù)相相關(guān)性。
SICK施克傳感器是將被測(cè)量,如位移、形變、力、加速度、濕度、溫度等這些物理量轉(zhuǎn)換式成電阻值這樣的一種器件。主要有電阻應(yīng)變式、壓阻式、熱電阻、熱敏、氣敏、濕敏等電阻式傳感器件。
SICK施克傳感器是一種能夠?qū)⒅亓D(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的力--電轉(zhuǎn)換裝置,是電子衡器的一個(gè)關(guān)鍵部件。
能夠?qū)崿F(xiàn)力--電轉(zhuǎn)換的傳感器有多種,常見(jiàn)的有電阻應(yīng)變式、電磁力式和電容式等。電磁力式主要用于電子天平,電容式用于部分電子吊秤,而絕大多數(shù)衡器產(chǎn)品所用的還是電阻應(yīng)變式稱(chēng)重傳感器。電阻應(yīng)變式稱(chēng)重傳感器結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單,準(zhǔn)確度高,適用面廣,且能夠在相對(duì)比較差的環(huán)境下使用。因此電阻應(yīng)變式稱(chēng)重傳感器在衡器中得到了廣泛地運(yùn)用。
傳感器中的電阻應(yīng)變片具有金屬的應(yīng)變效應(yīng),即在外力作用下產(chǎn)生機(jī)械形變,從而使電阻值隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。電阻應(yīng)變片主要有金屬和半導(dǎo)體兩類(lèi),金屬應(yīng)變片有金屬絲式、箔式、薄膜式之分。半導(dǎo)體應(yīng)變片具有靈敏度高(通常是絲式、箔式的幾十倍)、橫向效應(yīng)小等優(yōu)點(diǎn)。
壓阻式傳感器是根據(jù)半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)在半導(dǎo)體材料的基片上經(jīng)擴(kuò)散電阻而制成的器件。其基片可直接作為測(cè)量傳感元件,擴(kuò)散電阻在基片內(nèi)接成電橋形式。當(dāng)基片受到外力作用而產(chǎn)生形變時(shí),各電阻值將發(fā)生變化,電橋就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的不平衡輸出。
用作壓阻式傳感器的基片(或稱(chēng)膜片)材料主要為硅片和鍺片,硅片為敏感 材料而制成的硅壓阻傳感器越來(lái)越受到人們的重視,尤其是以測(cè)量壓力和速度的固態(tài)壓阻式傳感器應(yīng)用zui為普遍。
熱電阻測(cè)溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來(lái)進(jìn)預(yù)*要*預(yù)先進(jìn)要先進(jìn)行溫度測(cè)量的。熱電阻大都由純金屬材料制成,目前應(yīng)用zui多的是鉑和銅,此外,現(xiàn)在已開(kāi)始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。
SICK施克傳感器主要是利用電阻值隨溫度變化而變化這一特性來(lái)測(cè)量溫度及與溫度有關(guān)的參數(shù)。在溫度檢測(cè)精度要求比較高的場(chǎng)合,這種傳感器比較適用。目前較為廣泛的熱電阻材料為鉑、銅、鎳等,它們具有電阻溫度系數(shù)大、線(xiàn)性好、性能穩(wěn)定、使用溫度范圍寬、加工容易等特點(diǎn)。用于測(cè)量-200℃~+500℃范圍內(nèi)的溫度。
SICK施克傳感器用于測(cè)量室內(nèi)和室外的環(huán)境溫度,管溫傳感器用于測(cè)量蒸發(fā)器和冷凝器的管壁溫度。室溫傳感器和管溫傳感器的形狀不同,但溫度特性基本一致。按溫度特性劃分,目前美的使用的室溫管溫傳感器有二種類(lèi)型:1、常數(shù)B值為4100K±3%,基準(zhǔn)電阻為25℃對(duì)應(yīng)電阻10KΩ±3%。溫度越高,阻值越??;溫度越低,阻值越大。離25℃越遠(yuǎn),對(duì)應(yīng)電阻公差范圍越大;在0℃和55℃對(duì)應(yīng)電阻公差約為±7%;而0℃以下及55℃以上,對(duì)于不同的供應(yīng)商,電阻公差會(huì)有一定的差別。茲附“南韓新基”傳感器的溫度與電阻的對(duì)應(yīng)關(guān)系表(中間為標(biāo)稱(chēng)值,左右分別為zui小zui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。除個(gè)別老產(chǎn)品外,美的空調(diào)電控使用的室溫管溫傳感器均使用這種類(lèi)型的傳感器。常數(shù)B值為3470K±1%,基準(zhǔn)電阻為25℃對(duì)應(yīng)電阻5KΩ±1%。同樣,溫度越高,阻值越??;溫度越低,阻值越大。離25℃越遠(yuǎn),對(duì)應(yīng)電阻公差范圍越大。茲附“日本北陸”傳感器的溫度與電阻的對(duì)應(yīng)關(guān)系表(中間為標(biāo)稱(chēng)值,左右分別為zui小zui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。這種類(lèi)型的傳感器僅用于個(gè)別老產(chǎn)品,如RF7.5WB、T-KFR120C、KFC23GWY等。
SICK施克傳感器用于測(cè)量壓縮機(jī)頂部的排氣溫度,常數(shù)B值為3950K±3%,基準(zhǔn)電阻為90℃對(duì)應(yīng)電阻5KΩ±3%。茲附“日本芝蒲”傳感器的溫度與電阻的對(duì)應(yīng)關(guān)系表(中間為標(biāo)稱(chēng)值,左右分別為zui小zui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。
SICK施克傳感器:模塊溫度傳感器用于測(cè)量變頻模塊(IGBT或IPM)的溫度,目前用的感溫頭的型號(hào)是602F-3500F,基準(zhǔn)電阻為25℃對(duì)應(yīng)電阻6KΩ±1%。幾個(gè)典型溫度的對(duì)應(yīng)阻值分別是:-10℃→(25.897─28.623)KΩ;0℃→(16.3248─17.7164)KΩ;50℃→(2.3262─2.5153)KΩ;90℃→(0.6671─0.7565)KΩ。
SICK施克傳感器的種類(lèi)很多,現(xiàn)在經(jīng)常使用的有熱電阻:PT100、PT1000、Cu50、Cu100;熱電偶:B、E、J、K、S等。溫度傳感器不但種類(lèi)繁多,而且組合形式多樣,應(yīng)根據(jù)不同的場(chǎng)所選用合適的產(chǎn)品。
測(cè)溫原理:根據(jù)電阻阻值、熱電偶的電勢(shì)隨溫度不同發(fā)生有規(guī)律的變化的原理,我們可以得到所需要測(cè)量的溫度值。
SICK施克傳感器是zui常見(jiàn)的傳感器之一,它的種類(lèi)繁多,主要有:光電管、光電倍增管、光敏電阻、光敏三極管、太陽(yáng)能電池、紅外線(xiàn)傳感器、紫外線(xiàn)傳感器、光纖式光電傳感器、色彩傳感器、CCD和CMOS圖像傳感器等。它的敏感波長(zhǎng)在可見(jiàn)光波長(zhǎng)附近,包括紅外線(xiàn)波長(zhǎng)和紫外線(xiàn)波長(zhǎng)。光傳感器不只局限于對(duì)光的探測(cè),它還可以作為探測(cè)元件組成其他傳感器,對(duì)許多非電量進(jìn)預(yù)*要*預(yù)先進(jìn)要先進(jìn)行檢測(cè),只要將這些非電量轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的變化即可。光傳感器是目前產(chǎn)量zui多、應(yīng)用zui廣的傳感器之一,它在自動(dòng)控制和非電量電測(cè)技術(shù)[3]中占有非常重要的地位。zui簡(jiǎn)單的光敏傳感器是光敏電阻,當(dāng)光子沖擊接合處就會(huì)產(chǎn)生電流。
濕度傳感器資訊
高分子電容式濕度傳感器通常都是在絕緣的基片諸如玻璃、陶瓷、硅等材料上,用絲網(wǎng)漏印或真空鍍膜工藝做出電極,再用浸漬或其它辦法將感濕膠涂覆在電極上做成電容元件。濕敏元件在不同相對(duì)濕度的大氣環(huán)境中,因感濕膜吸附水分子而使電容值呈現(xiàn)規(guī)律性變化,此即為濕度傳感器的基本機(jī)理。影響高分子電容型元件的溫度特性,除作為介質(zhì)的高分子聚合物的介質(zhì)常數(shù)ε及所吸附水分子的介電常數(shù)ε受溫度影響產(chǎn)生變化外,還有元件的幾何尺寸受熱膨脹系數(shù)影響而產(chǎn)生變化等因素。根據(jù)德拜理論的觀點(diǎn),液體的介電常數(shù)ε是一個(gè)與溫度和頻率有關(guān)的無(wú)量綱常數(shù)。水分子的ε在T=5℃時(shí)為78.36,在T=20℃時(shí)為79.63。有機(jī)物ε與溫度的關(guān)系因材料而異,且不*遵從正比關(guān)系。在某些溫區(qū)ε隨T呈上升趨勢(shì),某些溫區(qū)ε隨T增加而下降。多數(shù)文獻(xiàn)在對(duì)高分子濕敏電容元件感濕機(jī)理的分析中認(rèn)為:高分子聚合物具有較小的介電常數(shù),如聚酰亞胺在低濕時(shí)介電常數(shù)為3.0一3.8。而水分子介電常數(shù)是高分子ε的幾十倍。因此高分子介質(zhì)在吸濕后,由于水分子偶極距的存在,大大提高了吸水異質(zhì)層的介電常數(shù),這是多相介質(zhì)的復(fù)合介電常數(shù)具有加和性決定的。由于ε的變 化,使?jié)衩綦娙菰碾娙萘緾與相對(duì)濕度成正比。在設(shè)計(jì)和制作工藝中很難組到感濕特性全濕程線(xiàn)性。作為電容器,高分子介質(zhì)膜的厚度d和平板電容的效面積S也和溫度有關(guān)。溫度變化所引起的介質(zhì)幾何尺寸的變化將影響C值。高分子聚合物的平均脹系數(shù)可達(dá)到 的量級(jí)。例如硝酸纖維素的平均脹系數(shù)為108x10-5/℃。隨著溫度上升,介質(zhì)膜厚d增加,對(duì)C呈負(fù)貢獻(xiàn)值;但感濕膜的膨脹又使介質(zhì)對(duì)水的吸附量增加,即對(duì)C呈正值貢獻(xiàn)。可見(jiàn)濕敏電容的溫度特性受多種因素支配,在不同的濕度范圍溫漂不同;在不同的溫區(qū)呈不同的溫度系數(shù);不同的感濕材料溫度特性不同??傊?,高分子濕度傳感器的溫度系數(shù)并非常數(shù),而是個(gè)變量。所以通常傳感器生產(chǎn)廠(chǎng)家能在-10-60攝氏度范圍內(nèi)是傳感器線(xiàn)性化減小溫度對(duì)濕敏元件的影響。
比較的產(chǎn)品主要使用聚酰胺樹(shù)脂,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)概要為在硼硅玻璃或藍(lán)寶石襯底上真空蒸發(fā)制作金電極,再?lài)婂兏袧窠橘|(zhì)材料(如前所述)形式平整的感濕膜,再在薄膜上蒸發(fā)上金電極.濕敏元件的電容值與相對(duì)濕度成正比關(guān)系,線(xiàn)性度約±2%。雖然,測(cè)濕性能還算可以但其耐溫性、耐腐蝕性都不太理想,在工業(yè)領(lǐng)域使用,壽命、耐溫性和穩(wěn)定性、抗腐蝕能力都有待于進(jìn)一步提高。
陶瓷濕敏傳感器是近年來(lái)大力發(fā)展的一種新型傳感器。優(yōu)點(diǎn)在于能耐高溫,濕度滯后,響應(yīng)速度快,體積小,便于批量生產(chǎn),但由于多孔型材質(zhì),對(duì)塵埃影響很大,日常維護(hù)頻繁,時(shí)常需要電加熱加以清洗易影響產(chǎn)品質(zhì)量,易受濕度影響,在低濕高溫環(huán)境下線(xiàn)性度差,特別是使用壽命短,長(zhǎng)期可靠性差,是此類(lèi)濕敏傳感器迫切解決的問(wèn)題。
當(dāng)前在濕敏元件的開(kāi)發(fā)和研究中,電阻式濕度傳感器應(yīng)當(dāng)zui適用于濕度控制領(lǐng)域,其代表產(chǎn)品氯化鋰濕度傳感器具有穩(wěn)定性、耐溫性和使用壽命長(zhǎng)多項(xiàng)重要的優(yōu)點(diǎn),氯化鋰濕敏傳感器已有了五十年以上的生產(chǎn)和研究的歷史,有著多種多樣的產(chǎn)品型式和制作方法,都應(yīng)用了氯化鋰感濕液具備的各種優(yōu)點(diǎn)尤其是。
氯化鋰濕敏器件屬于電解質(zhì)感濕性材料,在眾多的感濕材料之中,首先被人們所注意并應(yīng)用于制造濕敏器件,氯化鋰電解質(zhì)感濕液依據(jù)當(dāng)量電導(dǎo)隨著溶液濃度的增加而下降。電解質(zhì)溶解于水中降低水面上的水蒸氣壓的原理而實(shí)現(xiàn)感濕。
氯化鋰濕敏器件的襯底結(jié)構(gòu)分柱狀和梳妝,以氯化鋰聚乙烯醇涂覆為主要成份的感濕液和制作金質(zhì)電極是氯化鋰濕敏器件的三個(gè)組成部分。多年來(lái)產(chǎn)品制作不斷改進(jìn)提高,產(chǎn)品性能不斷得到改善,氯化鋰感濕傳感器其*的長(zhǎng)期穩(wěn)定性是其它感濕材料不可替代的,也是濕度傳感器zui重要的性能。在產(chǎn)品制作過(guò)程中,經(jīng)過(guò)感濕混合液的配制和工藝上的嚴(yán)格控制是保持和發(fā)揮這一特性的關(guān)鍵。
SICK施克傳感器的遲滯特性
遲滯特性表征傳感器在正向(輸首*首先進(jìn)入量增大)和反向(輸首*首先進(jìn)入量減?。╊A(yù)*要*預(yù)先進(jìn)要先進(jìn)行程間輸出-一輸首*首先進(jìn)入特性曲線(xiàn)不一致的程度,通常用這兩條曲線(xiàn)之間的zui大差值△MAX與滿(mǎn)量程輸出F·S的百分比表示。
遲滯可由傳感器內(nèi)部元件存在能量的吸收造成。
接口傳感器
魏德米勒傳感器/執(zhí)預(yù)*要*預(yù)先進(jìn)要先進(jìn)行器接口產(chǎn)品,可以通過(guò)加裝相應(yīng)的總線(xiàn)協(xié)議適配器,SAI產(chǎn)品可以直接連接到現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)??梢灾С諴rofibus-DP、CANopen、DeviceNet、Interbus和ASi現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議。
無(wú)源傳感器/執(zhí)預(yù)*要*預(yù)先進(jìn)要先進(jìn)行器接口產(chǎn)品(SAI)
防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP68,可直接安裝而無(wú)需防護(hù)。
節(jié)約安裝材料、時(shí)間、空間。
提供4、6、8路的分配器,每路有3針、4針和5針的結(jié)構(gòu)(提供一路和兩路信號(hào))。
有帶接線(xiàn)蓋型(標(biāo)準(zhǔn)型)和電纜預(yù)制型。
可另外提供金屬外殼的產(chǎn)品,適用于食品預(yù)*要*預(yù)先進(jìn)要先進(jìn)行業(yè)。
帶有信號(hào)和電源的指示。
有源傳感器/執(zhí)預(yù)*要*預(yù)先進(jìn)要先進(jìn)行器接口產(chǎn)品(SAI)
通過(guò)加裝相應(yīng)的總線(xiàn)協(xié)議適配器,SAI產(chǎn)品可以直接連接到現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)??梢灾С諴rofibus-DP、 CANopen、DeviceNet、Interbus和ASi現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議。
提供兩種防護(hù)等級(jí)的產(chǎn)品:IP67(總線(xiàn)連接方式為圓形接頭連接), IP68(總線(xiàn)連接方式為自裝配型)。
提供8DI、8DO、8DI/4DO、16DI、8DI/8DO五種輸首*首先進(jìn)入輸出的產(chǎn)品。
傳感器的發(fā)展趨勢(shì)
采用新原理、開(kāi)發(fā)新型傳感器;
大力開(kāi)發(fā)物性型傳感器(因?yàn)榭拷Y(jié)構(gòu)型有些滿(mǎn)足不了要求);
SICK施克傳感器的集成化;
SICK施克傳感器的多功能化;
SICK施克傳感器的智能化(Smart Sensor);
SICK施克傳感器的工作過(guò)程舉例
SICK施克傳感器提供±15V電源,激磁電路中的晶體振蕩器產(chǎn)生400Hz的方波,經(jīng)過(guò)TDA2030功率放大器即產(chǎn)生交流激磁功率電源,通過(guò)能源環(huán)形變壓器T1從靜止的初級(jí)線(xiàn)圈傳遞至旋轉(zhuǎn)的次級(jí)線(xiàn)圈,得到的交流電源通過(guò)軸上的整流濾波電路得到±5V的直流電源,該電源做運(yùn)算放大器AD822的工作電源;由基準(zhǔn)電源AD589與雙運(yùn)放AD822組成的高精度穩(wěn)壓電源產(chǎn)生±4.5V的精密直流電源,該電源既作為電橋電源,又作為放大器及V/F轉(zhuǎn)換器的工作電源。當(dāng)彈性軸受扭時(shí),應(yīng)變橋檢測(cè)得到的mV級(jí)的應(yīng)變信號(hào)通過(guò)儀表放大器AD620放大成1.5v±1v的強(qiáng)信號(hào),再通過(guò)V/F轉(zhuǎn)換器LM131變換成頻率信號(hào),通過(guò)信號(hào)環(huán)形變壓器T2從旋轉(zhuǎn)的初級(jí)線(xiàn)圈傳遞至靜止次級(jí)線(xiàn)圈,再經(jīng)過(guò)外殼上的信號(hào)處理電路濾波、整形即可得到與彈性軸承受的扭矩成正比的頻率信號(hào),該信號(hào)為T(mén)TL電平,既可提供給二次儀表或頻率計(jì)顯示也可直接送計(jì)算機(jī)處理。由于該旋轉(zhuǎn)變壓器動(dòng)--靜環(huán)之間只有零點(diǎn)幾毫米的間隙,加之傳感器軸上部分都密封在金屬外殼之內(nèi),形成有效的屏蔽,因此具有很強(qiáng)的抗干擾能力。
生物傳感器是用生物活性材料(酶、蛋白質(zhì)、DNA、抗體、抗原、生物膜等)與物理化學(xué)換能器有機(jī)結(jié)合的一門(mén)交叉學(xué)科,是發(fā)展生物技術(shù)*的一種*檢測(cè)方法與監(jiān)控方法,也是物質(zhì)分子水平的快速、微量分析方法。各種生物傳感器有以下共同的結(jié)構(gòu):包括一種或數(shù)種相關(guān)生物活性材料(生物膜)及能把生物活性表達(dá)的信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的物理或化學(xué)換能器(傳感器),二者組合在一起,用現(xiàn)代微電子和自動(dòng)化儀表技術(shù)進(jìn)預(yù)*要*預(yù)先進(jìn)要先進(jìn)行生物信號(hào)的再加工,構(gòu)成各種可以使用的生物傳感器分析裝置、儀器和系統(tǒng)。
待測(cè)物質(zhì)經(jīng)擴(kuò)散作用進(jìn)首*首先進(jìn)入生物活性材料,經(jīng)分子識(shí)別,發(fā)生生物學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生的信息繼而被相應(yīng)的物理或化學(xué)換能器轉(zhuǎn)變成可定量和可處理的電信號(hào),再經(jīng)二次儀表放大并輸出,便可知道待測(cè)物濃度。
其感受器中所采用的生命物質(zhì)分類(lèi),可分為:微生物傳感器、免疫傳感器、組織傳感器、細(xì)胞傳感器、酶?jìng)鞲衅鳌NA傳感器等等
SICK施克傳感器器件檢測(cè)的原理分類(lèi) ,可分為:熱敏生物傳感器、場(chǎng)效應(yīng)管生物傳感器、壓電生物傳感器、光學(xué)生物傳感器、聲波道生物傳感器、酶電極生物傳感器、介體生物傳感器等。
按照生物敏感物質(zhì)相互作用的類(lèi)型分類(lèi),可分為親和型和代謝型兩種。
UVA-1210是一個(gè)近紫外波光電傳感器,可見(jiàn)光范圍不響應(yīng),輸出電流與紫外指數(shù)呈線(xiàn)性關(guān)系。適用于手機(jī)、PDA、MP4等便攜式移動(dòng)產(chǎn)品測(cè)量紫外指數(shù),隨時(shí)提醒人們(特別是女士)紫外線(xiàn)的強(qiáng)度并注意防曬,也適用于紫外波段的檢測(cè)器、紫外線(xiàn)指數(shù)檢測(cè)器。
測(cè)量紫外指數(shù):手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、MP4、PDA、GPS等攜式移動(dòng)產(chǎn)品;
用于紫外檢測(cè)器:全部紫外線(xiàn)波段的檢測(cè)器、單UV-A波段檢測(cè)器、紫外線(xiàn)指數(shù)檢測(cè)器、紫外線(xiàn)殺菌燈輻照檢測(cè)器。
以下步驟:
1)以注塑方法,成型傳感器本體;
2)將帶有感應(yīng)頭的電路板安裝在傳感器本體上,并通過(guò)焊錫進(jìn)預(yù)*要*預(yù)先進(jìn)要先進(jìn)行焊接;
3)蓋上保護(hù)罩,通過(guò)卡扣及加密封膠工藝將感應(yīng)頭固定安裝在傳感器本體上。應(yīng)用本制造工藝,由于注塑過(guò)程和電路板安裝過(guò)程是分開(kāi)進(jìn)預(yù)*要*預(yù)先進(jìn)要先進(jìn)行的,因而避免了現(xiàn)有技術(shù)中,在注塑過(guò)程中因溫度高而損壞電路器件的現(xiàn)象。
由于材料科學(xué)的發(fā)展,一系列無(wú)機(jī)非金屬材料被用來(lái)制造傳感器,因?yàn)樗鼈兊囊恍┬再|(zhì),例如耐高溫性、抗腐蝕能力、耐磨損等,對(duì)傳感器具有實(shí)用價(jià)值。
陶瓷傳感器
SICK施克傳感器選用陶瓷材料是因?yàn)樘沾刹牧暇哂邢率鲂再|(zhì):
相對(duì)而言,通過(guò)控制它的成分和燒結(jié)條件等手段,陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)比較容易調(diào)節(jié)。微觀結(jié)構(gòu)對(duì)陶瓷的所有特性都有重大影響,包括它們的電學(xué)、磁性、光學(xué)、熱學(xué)和機(jī)械性能。
由于陶瓷材料的耐高溫和抗惡劣環(huán)境影響能力很強(qiáng),所以常常將它們用于高溫環(huán)境下的處理過(guò)程。
陶瓷主要是由價(jià)格便宜的材料制備而成的,這就是說(shuō)用它生產(chǎn)的傳感器價(jià)格也將比較低廉。
陶瓷的結(jié)構(gòu)特性是和下列因素密切相關(guān)的:晶粒(塊體),分隔相鄰晶粒的表面(晶粒間界),分隔晶粒表面和空間的界面,以及結(jié)構(gòu)中的孔隙。由于這些各不相同的特性,既可利用陶瓷塊體,也可利用陶瓷表面的性質(zhì)來(lái)制造傳感器。
有時(shí),無(wú)法嚴(yán)格地將某些陶瓷材料歸首*首先進(jìn)入任何上述類(lèi)型,因?yàn)閭鞲衅鞯墓ぷ魇腔诓恢挂环N的、而是多種特性的綜合效應(yīng)。表1.4示出了按照所利用的材料屬性進(jìn)預(yù)*要*預(yù)先進(jìn)要先進(jìn)行的陶瓷傳感器分類(lèi)。一類(lèi)是在其工作過(guò)程中利用陶瓷塊體性質(zhì)的陶瓷傳感器,這類(lèi)傳感器具有材料物理性質(zhì)的特征——介質(zhì),壓電體,磁性或半導(dǎo)體。在這些傳感器中已經(jīng)達(dá)到的材料特性水準(zhǔn)已接近單晶材料所具有的特性水準(zhǔn)。
2008年傳感器市場(chǎng)容量為506億美元,預(yù)計(jì)2010年傳感器市場(chǎng)可達(dá)600億美元以上。調(diào)查顯示,東歐、亞太區(qū)和加拿大成為傳感器市場(chǎng)增長(zhǎng)zui快的地區(qū),而美國(guó)、德國(guó)、日本依舊是傳感器市場(chǎng)分布zui大的地區(qū)。就世界范圍而言,傳感器市場(chǎng)上增長(zhǎng)zui快的依舊是汽車(chē)市場(chǎng),占第二位的是過(guò)程控制市場(chǎng),看好通訊市場(chǎng)前景。
傳感器市場(chǎng)比如壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、水平傳感器已表現(xiàn)出成熟市場(chǎng)的特征。流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器的市場(chǎng)規(guī)模zui大,分別占到整個(gè)傳感器市場(chǎng)的21%、19%和14%。傳感器市場(chǎng)的主要增長(zhǎng)來(lái)自于無(wú)線(xiàn)傳感器、MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystems,微機(jī)電系統(tǒng))傳感器、生物傳感器等新興傳感器。其中,無(wú)線(xiàn)傳感器在2007-2010年復(fù)合年增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)會(huì)超過(guò)25%。
目前,的傳感器市場(chǎng)在不斷變化的創(chuàng)新之中呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。有關(guān)專(zhuān)家指出,傳感器領(lǐng)域的主要技術(shù)將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上予以延伸和提高,各國(guó)將競(jìng)相加速新一代傳感器的開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化,競(jìng)爭(zhēng)也將日益激烈。新技術(shù)的發(fā)展將重新定義未來(lái)的傳感器市場(chǎng),比如無(wú)線(xiàn)傳感器、光纖傳感器、智能傳感器和金屬氧化傳感器等新型傳感器的出現(xiàn)與*的擴(kuò)大。
我們有很廣泛的商品信息網(wǎng)絡(luò),合作伙伴遍及世界各地,已經(jīng)成為歐美許多貿(mào)易商在中國(guó)的全權(quán)代理。我們?cè)?ldquo;創(chuàng)造*服務(wù)”的經(jīng)營(yíng)理念指導(dǎo)下,經(jīng)過(guò)全體員工的不懈努力,已經(jīng)取得了令人矚目的成績(jī)。我公司擁有一支業(yè)務(wù)精通,操作能力強(qiáng)的骨干隊(duì)伍。在為客人提供多種產(chǎn)品代購(gòu)方案的同時(shí),還可以為海外客戶(hù)開(kāi)拓中國(guó)市場(chǎng)提供專(zhuān)業(yè)化、個(gè)性化、全天候、的服務(wù)。
人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息,必須借助于感覺(jué)器官。而單靠人們自身的感覺(jué)器官,在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動(dòng)中它們的功能就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。為適應(yīng)這種情況,就需要傳感器。因此可以說(shuō),傳感器是人類(lèi)五官的延長(zhǎng),又稱(chēng)之為電五官。
新技術(shù)革命的到來(lái),世界開(kāi)始進(jìn)首*首先進(jìn)入信息時(shí)代。在利用信息的過(guò)程中,首先要解決的就是要獲取準(zhǔn)確可靠的信息,而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。