非接触式物位传感器的种类及其特点介绍.docx

非接触式物位传感器的种类及其特点介绍目录1 -序言12 .超声波物位传感器23 .电容式物位传感器24 .分离式光电物位传感器25 .激光物位传感器26,磁电感物位传感器37.感应式物位传感器31 .序言非接触式传感器一般指三维空间跟踪定位器，能实时地检测活动着的物体在六个自由度上相对于某个固定物体的数值，即在X、Y、Z坐标上的位置值，以及围绕X、Y、Z轴的旋转值。这些传感器的开发需要较少的维护，因为企业的固定部件用于扫描。特定环境传感器中使用的技术在很大程度上取决于监测参数或条件（如温度、压力、振动、位置等）。非接触式物位传感器是非接触式传感器众多种类中的一种，下面简单介绍非接触式物位传感器的种类及其特点。非接触式物位传感器的种类有电容式物位传感器、超声波物位传感器和分离式光电物位传感器三种。它们共同发展特点是不受液体的颜色、腐蚀性、压力、密度等影响，因为这些传感器技术不能直接导致与液体接触，所以它们更卫生，容器需要数据清洗、充液等。非接触式物位传感器具有高精度、高速度、能够测量精度高、速度快且复杂形状的被测物体等特点，广泛用于各种工业生产、检测和科研领域中，成为现代自动化生产和科研探测的重要工具之一。非接触式物位传感器是一种能够实现物体物位或形变测量的传感器，与接触式物位传感器相比，它不需要接触被测物体，因此可以实现高精度和高速度测量。常见的非接触式物位传感器有以下几种：2 .超声波物位传感器超声波物位传感器根据声波反射原理检测物位。最大的优点是它可以实时检测物位的变化，这对于其他两个非接触式物位传感器来说是不可能的。由于传感器可以将水位转换为数据，用户可以实时清楚地知道剩余水量。超声波物位传感器的精度可达±2mm,精度高，能够非常准确地检测物位。3 .电容式物位传感器利用金属板、电介质和电极三者组成的电容形成感应电路，测量物体距离电极板的物位，从而实现对物体物位的测量。电容式物位传感器测量范围较广,可以用于小物位、大物位以及非常规形状的被测物体的测量。电容式物位传感器因其体积小、价格低廉，主要应用于家用电器领域。如果电容式物位传感器安装在阀体上，容器可以随意移动。例如，电容式的物位传感器能够检测芳香疗法机的低物位。当传感器检测到香薰机的瓶中只剩下20毫升香精时，它会发出信号提醒。设备收到信号后，打开蜂鸣器报警或点亮提醒。然后用户可以取下瓶子添加液体，或者直接用新的瓶子替换另一个瓶子。4 .分离式光电物位传感器分离式光电物位传感器具有所有光电器件的特性，耐高温、高压、腐蚀，物位控制精度高，可将物位控制在±lmm以内。分离式物位传感器也采用树脂密封胶处理，内部无活动部件，可靠性高。分离式光电物位传感器因其体积小、精度高、可靠性高等优点，也广泛应用于家用电器、医疗行业等领域。5 .激光物位传感器利用激光发射器和接收器，通过测量激光光束反射或散射回来的光信号的时间差或相位差，实现对物体物位的精确测量。激光物位传感器精度高、测量速度快、不受被测物体面积和形状的限制，广泛应用于机器人、检测仪器、生产自动化等领域。激光物位传感器是利用激光技术进行测量的传感器。它由激光器、激光检测器和测量电路组成。激光传感器是新型测量仪表。能够精确非接触测量被测物体的位置、物位等变化。可以测量物位、厚度、振动、距离、直径等精密的几何测量。激光有直线度好的优良特性，同样激光物位传感器相对于我们已知的超声波传感器有更高的精度。但是，激光的产生装置相对比较复杂且体积较大，因此会对激光物位传感器的应用范围要求较苛刻。6 .磁电感物位传感器利用磁电感受元件，测量磁场随距离变化时感应的电信号大小，从而实现对物体物位的测量。磁电感物位传感器具有高灵敏度、良好的线性性和重复性,常用于微物位、振动和形变测量等领域。磁传感器通常是指将磁场的大小和变化转换成电信号。磁场，以地球磁场（地磁）或磁石为例的磁场是我们熟悉但不可见的现象。将不可见的磁场转化为电信号，以及转化为可见效应的磁传感器一直以来都是研究的主题。从几十年前使用电磁感应效应的传感器，到如今涉及磁场电效应、磁阻效应、约瑟夫森效应和其他物理现象的应用。7 .感应式物位传感器利用变压器等电磁感应元件，将变化的磁场转换为电信号，从而实现对物体物位的测量。感应式物位传感器具有高度的精度和稳定性，广泛应用于冶金、航空、自动化控制等领域。感应式传感器被广泛用于测量位置或速度，特别是在恶劣的环境中。然而,对许多工程师来说，感应传感器的术语和技术可能令人困惑，本文解释了各种类型和操作原理，以及它们的优缺点。Indu c Proximity Snso<SecondaryPrimarySecondaryVaha t>l Inductanc. S«nso«Iinsr Varibk Dff*<ntM >ilunf感应式位置传感器和速度传感器有各种各样的形状、大小和设计。所有的感应传感器都可以说是根据变压器原理工作的，它们都使用基于交流电流的物理现象。19世纪30年代，迈克尔法拉第（MiChaeIFaraday）第一次观察到了这一点,当时他发现，第一个带电流的导体可以“诱导”电流在第二个导体中流动。法拉第的发现还提供了电动机、发电机，当然还有感应位置和速度传感器。这类传感器包括简单接近开关、可变电感传感器、可变磁阻传感器、同步、变压器、旋转和线性可变差动变压器（RVDTS&LVDT）。各种各样的接近传感器在简单的接近传感器（有时称为接近开关或PROX开关）中，设备提供电能，使交流电在线圈中流动（有时称为回路、线轴或绕组）。当导电或磁通目标，如钢盘，接近线圈，这会改变线圈的阻抗。当通过阈值时，这将充当目标存在的信号。接近传感器通常用于检测金属目标的简单存在或不存在，并且电气输出通常模拟开关。这些传感器在许多工业应用中得到了广泛的应用，传统开关中的电触点可能会出现问题，尤其是存在大量污垢或水的地方。下次你把你的车通过洗车时，你会看到很多感应式接近传感器。可变磁阻传感器可变电感和可变磁阻传感器通常产生与导电或磁通物体（通常是钢棒）相对于线圈的位移成比例的电信号。与接近传感器一样，线圈的阻抗随目标相对于交流电的线圈的位移而变化。这类装置通常用于测量气缸中活塞的位移，例如在气动或液压系统中。所述活塞可设置为通过所述线圈的外径。同步器同步器测量线圈之间的感应耦合，因为它们是相对于彼此移动的。它们通常是旋转的，需要与运动部件和固定部件（通常称为转子和定子）进行电气连接，它们可以提供极高的精度，并用于工业计量、雷达天线和望远镜。同步器是众所周知的昂贵，现在越来越少，已经被（无刷）解析器所取代。这是另一种形式的感应检测器，但电气连接仅限于定子上的绕组。1.VDTs>RVDTS和解析器1.VDTs、RVDTS和变压器测量线圈之间电感耦合的变化，通常称为一次绕组和二次绕组。一次绕组将能量耦合到二次绕组中，但耦合到每个二次绕组的能量比例随磁通目标的相对位移而变化。在LVDT中，这通常是一种通过绕组孔的金属棒。在RVDT或解析器中，通常是相对于安装在转子外围的绕组旋转的形状转子或磁极件。1.VDTs和RVDT的典型应用包括航空航天副翼、发动机和燃料系统控制中的液压伺服。变压器的典型应用包括无刷电机换向器。感应式传感器的一个显著优点是相关的信号处理电路不需要靠近感测线圈。这使得感测线圈位于恶劣的环境中，否则可能会排除其他传感技术，例如磁性或光学，因为它们需要相对精细的硅基电子器件来定位于感测点。应用感应式传感器在困难条件下运行可靠，有很长的历史记录。因此，它们往往是安全相关、安全关键或高可靠性应用的自动选择。这类应用在军事、航空航天、铁路和重工业部门十分普遍。这一稳固声誉的原因与基本物理和操作原则有关，它们一般独立于：动电触点温度湿度、水和凝结外来物质，如污垢、油脂、砂砾和沙子。优势和弱点由于基本操作元件缠绕线圈和金属部件的性质，大多数感应传感器都是非常坚固的。考虑到他们的良好声誉，一个显而易见的问题是：“为什么感应式传感器不被更频繁地使用？”原因是他们的耐用坚固既是优点也是弱点。感应式传感器往往准确、可靠和坚固，但也大、笨重。大量的材料和对精心绕制线圈的要求使得它们生产成本高昂，特别是需要精密绕制的高精度设备。除了简单的接近传感器外，对于许多主流、商业或工业应用来说，更复杂的感应传感器价格昂贵得令人望而却步。感应式传感器相对稀缺的另一个原因是，设计工程师很难对其进行详细说明。这是因为每个传感器通常需要单独指定和购买相关的交流产生电路和信号处理电路。这通常需要大量的模拟电子技术和知识。下一代设备然而，近年来，新一代的感应传感器己经进入市场，不仅在传统市场上，而且在工业、汽车、医疗、公用事业、科学、石油和天然气等领域都有着越来越大的声誉。新一代感应器采用与传统器件相同的基本物理原理，但采用印刷电路板和现代数字电子学，而不是笨重的变压器结构和模拟电子学。该方法具有良好的应用前景，包括二维和三维传感器、短掷(Vlmm)线性器件、曲线几何图形和高精度角度编码器等。印刷电路使用的传感器可以打印在薄的柔性基板上，这也可以消除对传统电缆和连接器的需求。这种方法的灵活性无论是从物理上还是从为原始设备制造商提供定制设计的能力，是这种新方法的一个主要优点。与传统的归纳技术一样，该方法在恶劣环境下提供了可靠和精确的测量方法。还有一些重要的优点：降低成本提高准确度减重 简化机械工程，例如消除轴承，密封和衬套。 紧凑的尺寸，特别是与传统的LVDTs相比的行程长度。 简化电气接口，通常是直流电源和绝对数字信号。图像显示了传统的150毫米行程LVDTs及其新一代替代品，这是为一家线性执行器制造商生产的。与“节食前”和“节食后”照片的相似之处是显而易见的。当考虑到新一代设备还包括相关的信号生成和处理电路（没有用传统的LVDTS显示）时，这一点得到了加强。作为比较，新装置提供： 精度提高10倍以上 体重节省95% 所占体积减少75% 节省50%成本 直接生成数字数据，从而消除了从模拟到数字转换的需要。