日本KEYENCE傳感器GV-21P
1基本定義編輯
傳感器
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國家標準GB7665-87對傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測量件并按照一定的規(guī)律（數(shù)學函數(shù)法則）轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成"。

中國物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟認為，傳感器的存在和發(fā)展，讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等感官，讓物體慢慢變得活了起來。"

“傳感器"在新韋式大詞典中定義為：“從一個系統(tǒng)接受功率，通

日本KEYENCE傳感器GV-21P

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1基本定義

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傳感器國家標準GB7665-87對傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測量件并按照一定的規(guī)律(數(shù)學函數(shù)法則)轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。

中國物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟認為，傳感器的存在和發(fā)展，讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等感官，讓物體慢慢變得活了起來。”

“傳感器”在新韋式大詞典中定義為：“從一個系統(tǒng)接受功率，通常以另一種形式將功率送到第二個系統(tǒng)中的器件”。^[1]

2主要作用

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傳感器匯總圖片精選(6)人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息，必須借助于感覺器官。而單靠人們自身的感覺器官，在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動中它們的功能就遠遠不夠了。為適應這種情況，就需要傳感器。因此可以說，傳感器是人類五官的延長，又稱之為電五官。

新技術(shù)革命的到來，世界開始進入信息時代。在利用信息的過程中，首先要解決的就是要獲取準確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領域中信息的主要途徑與手段。

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動化生產(chǎn)過程中，要用各種傳和控制生產(chǎn)過程中的各個參數(shù)，使設備工作在正常狀態(tài)或狀態(tài)，并使產(chǎn)品達到的質(zhì)量。因此可以說，沒有眾多的優(yōu)良的傳感器，現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎。

在基礎學科研究中，傳感器更具有突出的地位。現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展，進入了許多新領域：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fm的粒子世界，縱向上要觀察長達數(shù)十萬年的天體演化，短到 s的瞬間反應。此外，還出現(xiàn)了對深化物質(zhì)認識、開拓新能源、新材料等具有重要作用的各種技術(shù)研究，如高溫、低溫、高壓、高真空、一定磁場、弱磁場等等。顯然，要獲取大量人類感官無法直接獲取的信息，沒有相適應的傳感器是不可能的。許多基礎科學研究的障礙，首先就在于對象信息的獲取存在困難，而一些新機理和高靈敏度的檢測傳感器的出現(xiàn)，往往會導致該領域內(nèi)的突破。一些傳感器的發(fā)展，往往是一些邊緣學科開發(fā)的。

傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測、環(huán)境保護、資源調(diào)查、醫(yī)學診斷、生物工程、甚至文物保護等等極其之泛的領域。可以毫不夸張地說，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個現(xiàn)代化項目，都離不開各種各樣的傳感器。

由此可見，傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟、推動社會進步方面的重要作用，是十分明顯的。世界各國都十分重視這一領域的發(fā)展。相信不久的將來，傳感器技術(shù)將會出現(xiàn)一個飛躍，達到與其重要地位相稱的新水平。

3主要特點

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傳感器傳感器的特點包括：微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡化，它不僅促進了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造和更新?lián)Q代，而且還可能建立新型工業(yè)，從而成為21世紀新的經(jīng)濟增長點。微型化是建立在微電子機械系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)基礎上的，已成功應用在硅器件上做成硅壓力傳感器。

4組成介紹

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傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、變換電路和輔助電源四部分組成，如圖1 所示。

圖1 傳感器的組成

敏感元件直接感受被測量，并輸出與被測量有確定關系的物理量信號；轉(zhuǎn)換元件將敏感元件輸出的物理量信號轉(zhuǎn)換為電信號；變換電路負責對轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號進行放大調(diào)制；轉(zhuǎn)換元件和變換電路一般還需要輔助電源供電。

5主要功能

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常將傳感器的功能與人類5大感覺器官相比擬：

光敏傳感器——視覺

聲敏傳感器——聽覺

氣敏傳感器——嗅覺

化學傳感器——味覺

傳感器（圖1）壓敏、溫敏、流體傳感器——觸覺

敏感元件的分類：

物理類，基于力、熱、光、電、磁和聲等物理效應。

化學類，基于化學反應的原理。

生物類，基于酶、抗體、和激素等分子識別功能。

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、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等類（還有人曾將敏感元件分46類）。

 PWS5610T-S
C15TR0TA0100 
XBF-DV04A
M7RA15G4Y
M7RX15G4YGA
1764-24BWA
2711-T6C16L1  
F331-DAI
TC670D
S200-M4C1-M20
MLC310R30-1050
MLC300T30-1050
MSI-TR1   
MP65G/65FT
BHI62ST-G2
TC-680D 
XTSC016BBTD
XT0B1P6BC1
XTCE007B10TD
E94AZCUS
EWL0071 
ESMD112L4TXA 
EN40-6C-V
A1510瑞典ALISENSOR
A1610瑞典ALISENSOR
PW-800 + PD-610d + PS-711  
SS40E2-L1-10 
INKX0514400A
INZA4630912T
RA/8100/M/200
RA/8100/M/800
HRTR 3B66-S-S8
133IB 
PSD5C-XXXX-X
MDS-D-SVJ3-20NA
HF204S-A48
A1508
A1509
A1510  
A1608      
A1609      
A1610
DMC10D4CV0000
HMCP150U4C
HMCP600L6W 
CP62.XXAGARKMX L=400mm
C305GA050200
C35TC0UA2300
09.F5.A1D-2BMA  
UBD090-2N
1FK7083-5AF71-1SA3
12.F5.A1D-3AHA
EGX100-MG 
AVP102-H
GM-SHYFB-RH   
S3Z-PR-5-B01-PD 
DEFEI 
RFS-400I-AC-S03-L2000
RFS-400I-AC-S01-L1000
MD280NT160G 
TH30-16015050L-K
HT8316G074 東方
S40-PR-2-M03-NH
PWS6800C-P
PSMO-25E1TH
05.F5.B1B-3B0A
09.F5.B1B-3A0A
15.F5.C1E-350A
EJA120A-EES5A-62DN/NF11
XRU2D24U
SGMSH-20ACA61
SGMAH-08AAA21
DG150U-3
8.5820.0H30.0100.5093.0015
MDS-D-SVJ3-20NA
PSKU-11OR25C
PIKU-11OR25C
VT3-W4TA
HE-2-QS-8  
JSP-180-10 
F32C DL80G4 TW-09.M4.C2D-CG23
F32C DL80G4 TW-09.M4.C2D
LLR04-1.6-1.3-WC3
ESV402N04TXBCC
DM6000 
SH-48R1 
K593-125
SGMJV-02ADE6S
P8S-GPFLX

 

電阻式

電阻式傳感器是將被測量，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。主要有電阻應變式、壓阻式、熱電阻、熱敏、氣敏、濕敏等電阻式傳感器件。

變頻功率

變頻功率傳感器(3)變頻功率傳感器通過對輸入的電壓、電流信號進行交流采樣，再將采樣值通過電纜、光纖等傳輸系統(tǒng)與數(shù)字量輸入二次儀表相連，數(shù)字量輸入二次儀表對電壓、電流的采樣值進行運算，可以獲取電壓有效值、電流有效值、基波電壓、基波電流、諧波電壓、諧波電流、有功功率、基波功率、諧波功率等參數(shù)。

稱重

稱重傳感器是一種能夠?qū)⒅亓D(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕牧?rarr;電轉(zhuǎn)換裝置，是電子衡器的一個關鍵部件。

能夠?qū)崿F(xiàn)力→電轉(zhuǎn)換的傳感器有多種，常見的有電阻應變式、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變式稱重傳感器。電阻應變式稱重傳感器結(jié)構(gòu)較簡單，準確度高，適用面廣，且能夠在相對比較差的環(huán)境下使用。因此電阻應變式稱重傳感器在衡器中得到了廣泛地運用。

電阻應變式

傳感器中的電阻應變片具有金屬的應變效應，即在外力作用下產(chǎn)生機械形變，從而使電阻值隨之發(fā)生相應的變化。電阻應變片主要有金屬和半導體兩類，金屬應變片有金屬絲式、箔式、薄膜式之分。半導體應變片具有靈敏度高（通常是絲式、箔式的幾十倍）、橫向效應小等優(yōu)點。

壓阻式

壓阻式傳感器是根據(jù)半導體材料的壓阻效應在半導體材料的基片上經(jīng)擴散電阻而制成的器件。其基片可直接作為測量傳感元件，擴散電阻在基片內(nèi)接成電橋形式。當基片受到外力作用而產(chǎn)生形變時，各電阻值將發(fā)生變化，電橋就會產(chǎn)生相應的不平衡輸出。

用作壓阻式傳感器的基片（或稱膜片）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越受到人們的重視，尤其是以測量壓力和速度的固態(tài)壓阻式傳感器應用較為普遍。

熱電阻

傳感器（圖6）熱電阻測溫是基于金屬導體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進行溫度測量的。熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應用多的是鉑和銅，此外，已開始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。

熱電阻傳感器主要是利用電阻值隨溫度變化而變化這一特性來測量溫度及與溫度有關的參數(shù)。在溫度檢測精度要求比較高的場合，這種傳感器比較適用。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、線性好、性能穩(wěn)定、使用溫度范圍寬、加工容易等特點。用于測量-200℃～+500℃范圍內(nèi)的溫度。

熱電阻傳感器分類：

1、NTC熱電阻傳感器：

該類傳感器為負溫度系數(shù)傳感器，即傳感器阻值隨溫度的升高而減小。

2、PTC熱電阻傳感器：

該類傳感器為正溫度系數(shù)傳感器，即傳感器阻值隨溫度的升高而增大。

激光

傳感器（圖7）利用激光技術(shù)進行測量的傳感器。它由激光器、激光檢測器和測量電路組成。激光傳感器是新型測量儀表，它的優(yōu)點是能實現(xiàn)無接觸遠距離測量，速度快，精度高，量程大，抗光、電*力強等。

激光傳感器工作時，先由激光發(fā)射二極管對準目標發(fā)射激光脈沖。經(jīng)目標反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到傳感器接收器，被光學系統(tǒng)接收后成像到雪崩光電二極管上。雪崩光電二極管是一種內(nèi)部具有放大功能的光學傳感器，因此它能檢測極其微弱的光信號，并將其轉(zhuǎn)化為相應的電信號。

利用激光的高方向性、高單色性和高亮度等特點可實現(xiàn)無接觸遠距離測量。激光傳感器常用于長度（ZLS-Px）、距離（LDM4x）、振動（ZLDS10X）、速度（LDM30x）、方位等物理量的測量，還可用于探傷和大氣污染物的監(jiān)測等。

霍爾

傳感器（圖8）霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應制作的一種磁場傳感器，廣泛地應用于工業(yè)自動化技術(shù)、檢測技術(shù)及信息處理等方面。霍爾效應是研究半導體材料性能的基本方法。通過霍爾效應實驗測定的霍爾系數(shù)，能夠判斷半導體材料的導電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數(shù)。

霍爾傳感器分為線性型霍爾傳感器和開關型霍爾傳感器兩種。

1、線性型霍爾傳感器由霍爾元件、線性放大器和射極跟隨器組成，它輸出模擬量。

2、開關型霍爾傳感器由穩(wěn)壓器、霍爾元件、差分放大器，斯密特觸發(fā)器和輸出級組成，它輸出數(shù)字量。

霍爾電壓隨磁場強度的變化而變化，磁場越強，電壓越高，磁場越弱，電壓越低?；魻栯妷褐岛苄。ǔＶ挥袔讉€毫伏，但經(jīng)集成電路中的放大器放大，就能使該電壓放大到足以輸出較強的信號。若使霍爾集成電路起傳感作用，需要用機械的方法來改變磁場強度。下圖所示的方法是用一個轉(zhuǎn)動的葉輪作為控制磁通量的開關，當葉輪葉片處于磁鐵和霍爾集成電路之間的氣隙中時，磁場偏離集成片，霍爾電壓消失。這樣，霍爾集成電路的輸出電壓的變化，就能表示出葉輪驅(qū)動軸的某一位置，利用這一工作原理，可將霍爾集成電路片用作用點火正時傳感器?；魻栃獋鞲衅鲗儆诒粍有蛡鞲衅鳎型饧与娫床拍芄ぷ?，這一特點使它能檢測轉(zhuǎn)速低的運轉(zhuǎn)情況。

溫度

傳感器（圖9）1、室溫管溫傳感器：室溫傳感器用于測量室內(nèi)和室外的環(huán)境溫度，管溫傳感器用于測量蒸發(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*。按溫度特性劃分，美的使用的室溫管溫傳感器有二種類型：1.常數(shù)B值為4100K±3%，基準電阻為25℃對應電阻10KΩ±3%。在0℃和55℃對應電阻公差約為±7%；而0℃以下及55℃以上，對于不同的供應商，電阻公差會有一定的差別。溫度越高，阻值越?。粶囟仍降?，阻值越大。離25℃越遠，對應電阻公差范圍越大。

2、排氣溫度傳感器：排氣溫度傳感器用于測量壓縮機頂部的排氣溫度，常數(shù)B值為3950K±3%,基準電阻為90℃對應電阻5KΩ±3%。

3、模塊溫度傳感器：模塊溫度傳感器用于測量變頻模塊（IGBT或IPM）的溫度，用的感溫頭的型號是602F-3500F，基準電阻為25℃對應電阻6KΩ±1%。幾個典型溫度的對應阻值分別是：-10℃→（25.897～28.623）KΩ；0℃→（16.3248～17.7164）KΩ；50℃→（2.3262～2.5153）KΩ；90℃→（0.6671～0.7565）KΩ。

溫度傳感器的種類很多，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繁多，而且組合形式多樣，應根據(jù)不同的場所選用合適的產(chǎn)品。

測溫原理：根據(jù)電阻阻值、熱電偶的電勢隨溫度不同發(fā)生有規(guī)律的變化的原理，我們可以得到所需要測量的溫度值。