德國IFM傳感器IN5225
生物傳感器的概念

傳感器（圖11）
傳感器（圖11）
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)換能器有機結(jié)合的一門交叉學(xué)科，是發(fā)展生物技術(shù)*的一種*的檢測方法與監(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的信號轉(zhuǎn)換為電信號的物

德國IFM傳感器IN5225

德國IFM傳感器IN5225

生物傳感器的概念

傳感器（圖11）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)換能器有機結(jié)合的一門交叉學(xué)科，是發(fā)展生物技術(shù)*的一種*的檢測方法與監(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的信號轉(zhuǎn)換為電信號的物理或化學(xué)換能器（傳感器），二者組合在一起，用現(xiàn)代微電子和自動化儀表技術(shù)進行生物信號的再加工，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)。

生物傳感器的原理

待測物質(zhì)經(jīng)擴散作用進入生物活性材料，經(jīng)分子識別，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，再經(jīng)二次儀表放大并輸出，便可知道待測物濃度。

生物傳感器的分類

按照其感受器中所采用的生命物質(zhì)分類，可分為：微生物傳感器、免疫傳感器、組織傳感器、細胞傳感器、酶傳感器、DNA傳感器等等。

按照傳感器器件檢測的原理分類，可分為：熱敏生物傳感器、場效應(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)相互作用的類型分類，可分為親和型和代謝型兩種。

視覺

工作原理：

傳感器（圖12）視覺傳感器是指：具有從一整幅圖像捕獲光線的數(shù)發(fā)千計像素的能力，圖像的清晰和細膩程度常用分辨率來衡量，以像素數(shù)量表示。

視覺傳感器具有從一整幅圖像捕獲光線的數(shù)以千計的像素。圖像的清晰和細膩程度通常用分辨率來衡量，以像素數(shù)量表示。

在捕獲圖像之后，視覺傳感器將其與內(nèi)存中存儲的基準圖像進行比較，以做出分析。例如，若視覺傳感器被設(shè)定為辨別正確地插有八顆螺栓的機器部件，則傳感器知道應(yīng)該拒收只有七顆螺栓的部件，或者螺栓未對準的部件。此外，無論該機器部件位于視場中的哪個位置，無論該部件是否在360度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，視覺傳感器都能做出判斷。

應(yīng)用領(lǐng)域：

視覺傳感器的低成本和易用性已吸引機器設(shè)計師和工藝工程師將其集成入各類曾經(jīng)依賴人工、多個光電傳感器，或根本不檢驗的應(yīng)用。視覺傳感器的工業(yè)應(yīng)用包括檢驗、計量、測量、定向、瑕疵檢測和分撿。以下只是一些應(yīng)用范例：

在汽車組裝廠，檢驗由機器人涂抹到車門邊框的膠珠是否連續(xù)，是否有正確的寬度；

在瓶裝廠，校驗瓶蓋是否正確密封、裝灌液位是否正確，以及在封蓋之前沒有異物掉入瓶中；

在包裝生產(chǎn)線，確保在正確的位置粘貼正確的包裝標簽；

在藥品包裝生產(chǎn)線，檢驗阿斯匹林藥片的泡罩式包裝中是否有破損或缺失的藥片；

在金屬沖壓公司，以每分鐘逾150片的速度檢驗沖壓部件，比人工檢驗快13倍以上。

位移

傳感器（圖13）位移傳感器又稱為線性傳感器，把位移轉(zhuǎn)換為電量的傳感器。位移傳感器是一種屬于金屬感應(yīng)的線性器件，傳感器的作用是把各種被測物理量轉(zhuǎn)換為電量它分為電感式位移傳感器，電容式位移傳感器，光電式位移傳感器，聲波式位移傳感器，霍爾式位移傳感器。

在這種轉(zhuǎn)換過程中有許多物理量（例如壓力、流量、加速度等）常常需要先變換為位移，然后再將位移變換成電量。因此位移傳感器是一類重要的基本傳感器。在生產(chǎn)過程中，位移的測量一般分為測量實物尺寸和機械位移兩種。機械位移包括線位移和角位移。按被測變量變換的形式不同，位移傳感器可分為模擬式和數(shù)字式兩種。模擬式又可分為物性型（如自發(fā)電式）和結(jié)構(gòu)型兩種。常用位移傳感器以模擬式結(jié)構(gòu)型居多，包括電位器式位移傳感器、 電感式位移傳感器、自整角機、電容式位移傳感器、電渦流式位移傳感器、霍爾式位移傳感器等。數(shù)字式位移傳感器的一個重要優(yōu)點是便于將信號直接送入計算機系統(tǒng)。這種傳感器發(fā)展迅速，應(yīng)用日益廣泛。

壓力

壓力傳感器引是工業(yè)實踐中較為常用的一種傳感器，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、*、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業(yè)。

聲波測距離

聲波測距離傳感器采用聲波回波測距原理，運用精確的時差測量技術(shù)，檢測傳感器與目標物之間的距離，采用小角度，小盲區(qū)聲波傳感器，具有測量準確，無接觸，防水，防腐蝕，低成本等優(yōu)點，可應(yīng)于液位，物位檢測，*的液位，料位檢測方式，可保證在液面有泡沫或大的晃動，不易檢測到回波的情況下有穩(wěn)定的輸出，應(yīng)用行業(yè)：液位，物位，料位檢測，工業(yè)過程控制等。

24GHz雷達

RFbeam 24GHz雷達傳感器24GHz雷達傳感器采用高頻微波來測量物體運動速度、距離、運動方向、方位角度信息，采用平面微帶天線設(shè)計，具有體積小、質(zhì)量輕、靈敏度高、穩(wěn)定強等特點，廣泛運用于智能交通、工業(yè)控制、安防、體育運動、智能家居等行業(yè)。*2012年11月19日正式發(fā)布了《*關(guān)于發(fā)布24GHz頻段短距離車載雷達設(shè)備使用頻率的通知》（*無〔2012〕548號），明確提出24GHz頻段短距離車載雷達設(shè)備作為車載雷達設(shè)備的規(guī)范。^[3]

一體化溫度

sgdv-12011a002000
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TC9000-S1
PFXGM4301TAD
MDBB63-125Z
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GLC230/24-7.5 GLC40-12 GLC40-24 GLC40A GLC40BGLCB01C GLCB01B 
GLCB03A1Y GLCB06A1Y無錫德為源自動化科技有限公司【BEDIA】 【ELCIS】 【FRIZLEN】 【HEMOMATIK】 【NOKEVAL】 【RADIO-ENERGIE】 【W(wǎng)EBER】 【W(wǎng)EIGEL】 【TWK】
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原廠* 傳感器 編碼器 流量計 閥泵 夾具 電機 檢測器 風扇 減速機 控制模塊、隔離放大器、變送器、逆變器、變頻器、總線模塊、電容、流量開關(guān)、接近開關(guān)、光柵尺、讀數(shù)頭、絕緣檢測儀、遠程報警器、分析儀、數(shù)據(jù)采集器、溫控儀、傳動軸、軸承、軸套、接頭、剎車片、伺服閥、泵、濾芯、密封圈、過濾器
6.134.012.850接近開關(guān)
6.134.012.850接近開關(guān)
6.134.012.850接近開關(guān)
Woerner        VPB-B/8/6/0/0/20/09/09/09/P    分配器
MRW        CCD camera glass (green), 0019    相機鏡片
SIEMENS        6DD1607-0CA1    總線模塊
Siba        2000304.16    感應(yīng)傳感器
Murr        Nr：7000-12001-6130150    接頭
ROFIN-LASAGLASERS        310720    燈座
SCHNEIDER        21363    電路保護器
heidenhai        336963-21    光柵尺
DELTA        SM 18-50    電源
SERTO        SO 40001-6,35；016.0010.063    接頭
SNR        DIV AXC 40ZGR14-L-600-794-0000-X-0    緊湊模塊
Murr        56001    總線模塊
Honsberg        TF1-050M015HS    溫度傳感器
Bauer Gear Motor GmbH        BS04-63U/D04LA4/SP/2068123-5    電機
SIEMENS        7ML5221-1AA17    液位計
Wilhelm Winkelmann        GNFZE 132/2/6.6 kW    直流電機
KUEBLER        6.907.0101.3A0    編碼器
Turck        PT010R-14-LI3-H1131 Nr:6831406    接近開關(guān)
STEINEL        ST7366.20.16x036    襯套
Hawe        PSVF A 2/300/7 SAE-5-A 2 H 160/160 A 300 B 300/EA/6 D SAE-A    多路閥
RIFOX        Typ WU-1101-ZR DN 25    自動補水閥
Schmidt        S22_HZP3R SCHMIDT Zahnstangenpresse Nr. 3 R    壓力機
RUD        VWBG 12(13)-M 42    吊環(huán)
Exsys        EX-1184-HMV    總線模塊
REBS        GEV-10-G1/4    單向閥
hydac        2600 R 003 BN4HC    濾芯
AEG        AM90S AA8 TH.CI.F(B) 230/400V 0.37KW 680/810MIN-0    電機
Turck        RKM52-1M Nr:6604710    帶接頭電纜
Baumer        FEDK 10P3101/KS35    對射光電傳感器
Block        PVSE 400/24-10A    電源
NANN        Artikel-Nr.: 007751036100    工件夾具
Bucher        QX22-006R    齒輪泵
M+W        D6211-FGB-BB-AV-99-0SA 80ln/min    流量計
FSG        PW70/A AN:1708Z03-064.001    電位計
ADDI-DATA GmbH        ST075    通信模塊
heidenhain        ID: 376846-EF    編碼器
Murr        7000-78091-0000000    帶接頭電纜
Burster Praezisionsmesstechnik GmbH & Co KG        9243-IP65    模塊
coax        5-VMK 10 DR NC - Artikel-Nr. 543286    閥門
Honsberg        HD1K-025GM040    流量開關(guān)
suco        0166-40904-1-036(set 15bar)    壓力開關(guān)
hydac        TFP104-000，904696，（TFP100）    溫度傳感器
hydac        EDS344-2-016-000+ZBE02+ZBM300    壓力開關(guān)
hydac        EDS 344-3-016-000    壓力開關(guān)
Vahle        235194 UE-MUN8/40-140-R-HSC-350(375)    導(dǎo)向器
Warmbier        7100.PGT120.CU    電場測量儀
KWilliam        P27000H1-S001    隔離模塊
STAHL        9170/20-10-11    開關(guān)
DNH        CAREEX-6T    防爆揚聲器
SIKO        IG07-3057    編碼器
SIEMENS        6DD1684-0GD0    電纜
COMSOFT        FNL DP/DPV1Master,NR.4000-7-G04-3    總線模塊
Honsberg        RT-020AK004TH    流量計
LOVATO        31LV2E220    模塊
WALTER MASCHINENBAU GmbH        92108273    連桿
Staubli        HPX12.7104/BMR/JV    接頭
Kraus & Naimer        CA10 D-Y567*01 FT2    控制開關(guān)
Ac-motoren        FCA 90 LC-4 2,2/2,65 kW    電機
KAMAT        7016112    球閥
Stoeber        R37-2097-NK-IE2-150-4;Ersatz für S/N: 2119134 (# 1041829)    帶電機減速機
B&R        0TB704.91    控制模塊
hydac        ZBM300    壓力傳感器附件
SCHUNK        DV-P07 403131    減壓閥
Ahlborn        FD821413U+OR8214T2+OR8214G1+ZA8214AK    壓力傳感器
SIEMENS        3RK1400-1CG00-0AA2    模塊
Rexroth        4WRAE10E60-2X/G24K31/A1V    減壓閥
FLEXA        5020.094.202    快速接頭
RHEINTACHO        SHN9.GK00.K6    光電開關(guān)
SIEMENS        3TK2826-2BB40    安全繼電器
SIEMENS        6DD1600-0BA2    CPU板

 

一體化溫度

一體化溫度傳感器一般由測溫探頭（熱電偶或熱電阻傳感器）和兩線制固體電子單元組成。采用固體模塊形式將測溫探頭直接安裝在接線盒內(nèi)，從而形成一體化的傳感器。一體化溫度傳感器一般分為熱電阻和熱電偶型兩種類型。

熱電阻溫度傳感器是由基準單元、R/V轉(zhuǎn)換單元、線性電路、反接保護、限流保護、V/I轉(zhuǎn)換單元等組成。測溫熱電阻信號轉(zhuǎn)換放大后，再由線性電路對溫度與電阻的非線性關(guān)系進行補償，經(jīng)V/I轉(zhuǎn)換電路后輸出一個與被測溫度成線性關(guān)系的4～20mA的恒流信號。

熱電偶溫度傳感器一般由基準源、冷端補償、放大單元、線性化處理、V/I轉(zhuǎn)換、斷偶處理、反接保護、限流保護等電路單元組成。它是將熱電偶產(chǎn)生的熱電勢經(jīng)冷端補償放大后，再帽由線性電路消除熱電勢與溫度的非線性誤差，后放大轉(zhuǎn)換為4～20mA電流輸出信號。為防止熱電偶測量中由于電偶斷絲而使控溫失效造成事故，傳感器中還設(shè)有斷電保護電路。當熱電偶斷絲或接解不良時，傳感器會輸出大值（28mA）以使儀表切斷電源。一體化溫度傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)省引線、輸出信號大、抗*力強、線性好、顯示儀表簡單、固體模塊抗震防潮、有反接保護和限流保護、工作可靠等優(yōu)點。一體化溫度傳感器的輸出為統(tǒng)一的 4～20mA信號；可與微機系統(tǒng)或其它常規(guī)儀表匹配使用。也可用戶要求做成防爆型或防火型測量儀表。

液位

1、浮球式液位傳感器

浮球式液位傳感器由磁性浮球、測量導(dǎo)管、信號單元、電子單元、接線盒及安裝件組成。

一般磁性浮球的比重小于0.5，可漂于液面之上并沿測量導(dǎo)管上下移動。導(dǎo)管內(nèi)裝有測量元件，它可以在外磁作用下將被測液位信號轉(zhuǎn)換成正比于液位變化的電阻信號，并將電子單元轉(zhuǎn)換成4～20mA或其它標準信號輸出。該傳感器為模塊電路，具有耐酸、防潮、防震、防腐蝕等優(yōu)點，電路內(nèi)部含有恒流反饋電路和內(nèi)保護電路，可使輸出大電流不過28mA，因而能夠可靠地保護電源并使二次儀表不被損壞。

2、浮簡式液位傳感器

浮筒式液位傳感器是將磁性浮球改為浮筒，它是根據(jù)阿基米德浮力原理設(shè)計的。浮筒式液位傳感器是利用微小的金屬膜應(yīng)變傳感技術(shù)來測量液體的液位、界位或密度的。它在工作時可以通過現(xiàn)場按鍵來進行常規(guī)的設(shè)定操作。

3、靜壓或液位傳感器

該傳感器利用液體靜壓力的測量原理工作。它一般選用硅壓力測壓傳感器將測量到的壓力轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)放大電路放大和補償電路補償，后以4～20mA或0～10mA電流方式輸出。

真空度

真空度傳感器，采用*的硅微機械加工技術(shù)生產(chǎn)，以集成硅壓阻力敏元件作為傳感器的核心元件制成的壓力變送器，由于采用硅-硅直接鍵合或硅-派勒克斯玻璃靜電鍵合形成的真空參考壓力腔，及一系列無應(yīng)力封裝技術(shù)及精密溫度補償技術(shù)，因而具有穩(wěn)定性優(yōu)良、精度高的突出優(yōu)點，適用于各種情況下壓力的測量與控制。

特點及用途

采用低量程芯片真空絕壓封裝，產(chǎn)品具有高的過載能力。芯片采用真空充注硅油隔離，不銹鋼薄膜過渡傳遞壓力，具有優(yōu)良的介質(zhì)兼容性，適用于對316L不銹鋼*的絕大多數(shù)氣液體介質(zhì)真空壓力的測量。真空度傳染其應(yīng)用于各種工業(yè)環(huán)境的低真空測量與控制^[4]。

電容式物位

電容式物位傳感器適用于工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)過程中進行測量和控制生產(chǎn)過程，主要用作類導(dǎo)電與非導(dǎo)電介質(zhì)的液體液位或粉粒狀固體料位的遠距離連續(xù)測量和指示。

電容式液位傳感器由電容式傳感器與電子模塊電路組成，它以兩線制4～20mA恒定電流輸出為基型，經(jīng)過轉(zhuǎn)換，可以用三線或四線方式輸出，輸出信號形成為 1～5V、0～5V、0～10mA等標準信號。電容傳感器由絕緣電極和裝有測量介質(zhì)的圓柱形金屬容器組成。當料位上升時，因非導(dǎo)電物料的介電常數(shù)明顯小于空氣的介電常數(shù)，所以電容量隨著物料高度的變化而變化。傳感器的模塊電路由基準源、脈寬調(diào)制、轉(zhuǎn)換、恒流放大、反饋和限流等單元組成。采用脈寬調(diào)特原理進行測量的優(yōu)點是頻率較低，對周圍元射頻干擾、穩(wěn)定性好、線性好、無明顯溫度漂移等。

銻電極酸度

銻電極酸度傳感器是集 PH檢測、自動清洗、電信號轉(zhuǎn)換為一體的工業(yè)在線分析儀表，它是由銻電極與參考電極組成的PH值測量系統(tǒng)。在被測酸性溶液中，由于銻電極表面會生成三氧化二銻氧化層，這樣在金屬銻面與三氧化二銻之間會形成電位差。該電位差的大小取決于三所氧化二銻的濃度，該濃度與被測酸性溶液中氫離子的適度相對應(yīng)。如果把銻、三氧化二銻和水溶液的適度都當作1，其電極電位就可用能斯特公式計算出來。

銻電極酸度傳感器中的固體模塊電路由兩大部分組成。為了現(xiàn)場作用的安全起見，電源部分采用交流24V為二次儀表供電。這一電源除為清洗電機提供驅(qū)動電源外，還應(yīng)通過電流轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的直流電壓，以供變送電路使用。第二部分是測量傳感器電路，它把來自傳感器的基準信號和PH酸度信號經(jīng)放大后送給斜率調(diào)整和定位調(diào)整電路，以使信號內(nèi)阻降低并可調(diào)節(jié)。將放大后的PH信號與溫度被償信號進行迭加后再差進轉(zhuǎn)換電路，后輸出與PH值相對應(yīng)的4～20mA恒流電流信號給二次儀表以完成顯示并控制PH值。

酸堿鹽

酸、堿、鹽濃度傳感器通過測量溶液電導(dǎo)值來確定濃度。它可以在線連續(xù)檢測工業(yè)過程中酸、堿、鹽在水溶液中的濃度含量。這種傳感器主要應(yīng)用于鍋爐給水處理、化工溶液的配制以及環(huán)保等工業(yè)生產(chǎn)過程。

酸、堿、鹽濃度傳感器的工作原理是：在一定的范圍內(nèi)，酸堿溶液的濃度與其電導(dǎo)率的大小成比例。因而，只要測出溶液電導(dǎo)率的大小變可得知酸堿濃度的高低。當被測溶液流入電導(dǎo)池時，如果忽略電極極化和分布電容，則可以等效為一個純電阻。在有恒壓交變電流流過時，其輸出電流與電導(dǎo)率成線性關(guān)系，而電導(dǎo)率又與溶液中酸、堿濃度成比例關(guān)系。因此只要測出溶液電流，便可算出酸、堿、鹽的濃度。

酸、堿、鹽濃度傳感器主要由電導(dǎo)池、電子模塊、顯示表頭和殼體組成。電子模塊電路則由激勵電源、電導(dǎo)池、電導(dǎo)放大器、相敏整流器、解調(diào)器、溫度補償、過載保護和電流轉(zhuǎn)換等單元組成。

電導(dǎo)

它是通過測量溶液的電導(dǎo)值來間接測量離子濃度的流程儀表（一體化傳感器），可在線連續(xù)檢測工業(yè)過程中水溶液的電導(dǎo)率。

由于電解質(zhì)溶液與金屬導(dǎo)體一樣的電的良導(dǎo)體，因此電流流過電解質(zhì)溶液時必有電阻作用，且符合歐姆定律。但液體的電阻溫度特性與金屬導(dǎo)體相反，具有負向溫度特性。為區(qū)別于金屬導(dǎo)體，電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力用電導(dǎo)（電阻的倒數(shù)）或電導(dǎo)率（電阻率的倒數(shù)）來表示。當兩個互相絕緣的電極組成電導(dǎo)池時，若在其中間放置待測溶液，并通以恒壓交變電流，就形成了電流回路。如果將電壓大小和電極尺寸固定，則回路電流與電導(dǎo)率就存在一定的函數(shù)關(guān)系。這樣，測了待測溶液中流過的電流，就能測出待測溶液的電導(dǎo)率。電導(dǎo)傳感器的結(jié)構(gòu)和電路與酸、堿、鹽濃度傳感器相同。^[5]