检测与传感器

电阻型（电位器，电阻应变片）
模拟型 电压，电流型（热电偶,Cds电池）
电感，电容型（可变电容）
计数型（二次型+计数型）
数字型 代码型（旋转编码器，磁尺）
二、传感器的基本特性
1. 传感器的静特性 传感器的静态特性是指当被测量处于稳定状态
下，传感器的输入与输出值之间的关系。传感器 静态特性的主要技术指标有：线性度、灵敏度、 迟滞和重复性等。
二、光电开关的结构和应用
光电开关可分为遮断型和反射型两大 类。遮断型光电开关的发射器和接收器相 对安放，轴线严格对准。当有物体在两者 中间通过时，红外光束被遮断，接收器接 收不到红外线而产生一个负脉冲信号。 遮断型光电开关的检测距离一般可达十几 米，对所有能遮断光线的物体均可检测。
光电开关外形
遮断型光电开关示意图 遮断报警
一、光电式开关工作原理
光电开关（光电传感器）是光电 接近开关的简称，它是利用被检测物对 光束的遮挡或反射，由同步回路选通电 路，从而检测物体有无的。物体不限于 金属，所有能反射光线的物体均可被检 测。光电开关将输入电流在发射器上转 换为光信号射出，接收器再根据接收到 的光线的强弱或有无对目标物体进行探 测。
2.1 概述
一、定义及分类：
1、定义：传感器是将力、温度、位移、速 度等量转换成电信号的元件。“传感器技 术是机电一体化的第一基础”
2、分类
物理传感器
按能量变换的功能分：
化学传感器
按输出的信号分：
非电量型
传感器 电量
有接点型(微动开关，接触开关，
二值型Байду номын сангаас
行程开关)
无接点型(光电开关，接近开关)
动态特性是指传感器测量动态信号时，输出对输 入的响应特性。传感器动态特性的性能指标可以 通过时域、频域以及试验分析的方法确定，其动 态特性参数如：最大超调量、上升时间、调整时 间、频率响应范围、临界频率等。
三、传感器的发展方向
1. 新型传感器的开发 鉴于传感器的工作机理是基于各种效应和定律，
由此启发人们进一步发现新现象、采用新原理、 开发新材料、采用新工艺，并以此研制出具有新 原理的新型物性型传感器，这是发展高性能、多 功能、低成本和小型化传感器的重要途径。总之， 传感器正经历着从以结构型为主转向以物性型为 主的过程。
遮断式光电开关原理
Re光ce发ive射r 器
光接收器
Object
被检测物体
遮断式光电开关 由相互分离且相对安 装的光发射器和光接 受器组成。当被检测 物体位于发射器和接 受器之间时，光线被 阻断，接受器接受不 到红外线而产生开关 信号。
光电开关在流水线上 的应用
定区域式光电开关 罐装高度检测
储送料器仓 咖啡罐
xFS x
二、传感器的基本特性
(4).重复性 传感器在同一条件下，被测输入量按同一方向作全
量程连续多次重复测量时，所得输出——输入曲线的 不一致程度，称重复性。重复性误差用满量程输出的 百分数表示，即
近似计算 γR Rm 100%
yFS
精确计算
R
2~3 yFS
yi y2 n 1
Rm2 R
三、传感器的发展方向
3. 传感器的智能化 “电五官”与“电脑”的相结合，就是传感器
的智能化。智能化传感器不仅具有信号检测、转 换功能，同时还具有记忆、存储、解析、统计处 理及自诊断、自校准、自适应等功能。如进一步 将传感器与计算机的这些功能集成于同一芯片上， 就成为智能传感器。
2.2 光电式传感器
三、传感器的发展方向
2. 传感器的集成化和多功能化 随着微电子学、微细加工技术和集成化工艺等
方面的发展，出现了多种集成化传感器。这类传 感器，或是同一功能的多个敏感元件排列成线性、 面型的阵列型传感器；或是多种不同功能的敏感 元件集成一体，成为可同时进行多种参数测量的 传感器；或是传感器与放大、运算、温度补偿等 电路集成一体具有多种功能——实现了横向和纵 向的多功能。
反射型光电开关
反射型光电开关分为两种情况： 反射镜反射型及被测物漫反射型 （简称散射型）。
反射镜反射型光电开关采用较为方便 的单侧安装方式，但需要调整反射镜的角 度以取得最佳的反射效果。反射镜通常使 用三角棱镜，它对安装角度的变化不太敏 感，有的还采用偏光镜，它能将光源发出 的光转变成偏振光（波动方向严格一致的 光）反射回去，提高抗干扰能力。
落料口
流水线运行方向
遮断式光电开关 （计数）
两 个柱形结 构相对而 立，每隔 数十毫米 安装一对 发光二极 管和光敏 接收管， 形成光幕， 当有物体 遮挡住光
光幕 接收器
光幕应用（续）
长度 测量
宽度 测量
高度 测量
三维尺寸 检测
光幕应用（续）
锻压机床的 安全区域设置 及入侵报警
光幕应用（续） 安全区示警
输出量的变化量与输入量的变化量之比，即
(3).迟滞
S0 y
x
传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行
程中，输出——输入特性曲线不重合的程度称为迟滞，
迟滞误差一般以满量程输出的百分数表示
H Hm 100%
yFS
迟滞特性一般由实验方法确定,如图2-8所示。
y y
FS
Hm
0
图2-8 迟滞特性
m1
y y
FS
0 xFS x
图2-9 重复特性
二、传感器的基本特性
5.分辨力 传感器能检测到的最小输入增量称分辨力，在输入
零点附近的分辨力称为阈值。
6.零漂 传感器在零输入状态下，输出值的变化称为零漂，
零漂可用相对误差表示，也可用绝对误差表示。
二、传感器的基本特性
2. 传感器的动态特性 传感器能测量动态信号的能力用动态特性表示。
反射型光电开关外形信号 指示
电源 指示
定区域反射式光电开关原理
检测距离
检测距离
定区域式光电 开关有一个非常确定 的检测区域，不经过 该区域的被测物体不 会引起光电开关产生 开关信号。
反射型光电开关及反射镜外形
三角反射镜
集发射、接收器 于一身
被测物漫反射型光电开关原理
(1).线性度 传感器的线性度是指传感器实际输出—输入特
性曲线与理论直线之间的最大偏差与输出满度值 之比，即
γL Δmax 100%
yFS
y
2
yFS
1
max
1—实 际 曲 线 2—理 想 曲 线
0
xFS
x
图2-7 传感器的线性度示意图
二、传感器的基本特性
(2).灵敏度 传感器的灵敏度是指传感器在稳定标准条件下，