涡流检测仪的工作原理(常见传感器基础知识归纳（中篇）)

Posted 2023-06-01

篇首语：人往大处看，鸟往高处飞。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了涡流检测仪的工作原理(常见传感器基础知识归纳（中篇）)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

涡流检测仪的工作原理(常见传感器基础知识归纳（中篇）)

一、　陀螺仪传感器

陀螺仪传感器是一个简单易用的基于自由空间移动和手势的定位和控制系统，它原本是运用到直升机模型上，现已被广泛运用于手机等移动便携设备。

陀螺仪的原理就是，一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时，是不会改变的。人们根据这个道理，用它来保持方向。然后用多种方法读取轴所指示的方向，并自动将数据信号传给控制系统。我们骑自行车其实也是利用了这个原理。轮子转得越快越不容易倒，因为车轴有一股保持水平的力量。现代陀螺仪是可以精确地确定运动物体的方位的仪器，它在现代航空，航海，航天和国防工业中广泛使用的一种惯性导航仪器。

　陀螺仪传感器特性

　　首先陀螺仪传感器最主要的特性是它的稳定性和进动性。

　　我们可以从儿童玩的陀螺中发现高速旋转的陀螺可以竖直不倒而保持与地面垂直，这就反映出陀螺运动时候的稳定性。研究陀螺仪运动特性的理论是绕定点运动刚体动力学的一个分支，它以物体的惯性为基础，研究旋转物体的动力学特性。可以说陀螺仪传感器是一个简单易用的基于自由空间移动和手势的定位和控制系统。

　　陀螺仪传感器的应用

　　1、国防工业

　　陀螺仪传感器原本是运用到直升机模型上的，而它已经被广泛运用于手机这类移动便携设备上，不仅仅如此现代陀螺仪是一种能够精确地确定运动物体的方位的仪器，所以陀螺仪传感器是现代航空，航海，航天和国防工业应用中的必不可少的控制装置。陀螺仪传感器是法国的物理学家莱昂·傅科在研究地球自转时命名的，到如今一直是航空和航海上航行姿态及速率等最方便实用的参考仪表。

　　2、开门报警器

　　陀螺仪传感器新的应用：测量开门的角度，当门被打开一个角度后，发出报警声，或者结合GPRS模块发送短信以提醒门被打开了。另外，陀螺仪传感器集成了加速度传感器的功能，当门被打开的瞬间，将产生一定的加速度值，陀螺仪传感器将会测量到这个加速度值，达到预设的门槛值后，将发出报警声，或者结合GPRS模块发送短信以提醒门被打开了。报警器内还可以集成雷达感应测量功能，主要有人进入房间内移动时就会被雷达测量到。双重保险提醒防盗，可靠性高，误报率低，非常适合重要场合的防盗报警。

二、电涡流式传感器

电涡流式传感器的结构非常简单，线圈主要选用电阻率小的材料，一般采用多股漆包铜线或银线绕制而成，杠架材料要求损耗小、电性能较好和热膨胀系数小。

而光电开关传感器的工作原理与电涡流式传感器的工作原理不同，当电涡流线圈与金属板的距离X减小时，电涡流线圈的等效电感L减小，流过电涡线圈的电流I增大。

根据法拉第定律，当传感器线圈通以正弦交变电流I时，线圈周围空间必须产生正弦交变磁场H1，使置于此磁场中的金属导体中感应电涡流I2，I2又产生新的交变磁场H2。根据愣次定律，H2的作用将反抗原磁场H1，导致传感器线圈的等效阻抗发生变化。由上可知，线圈阻抗的变化完全取决于被测金属导体的电涡流效应，而电涡流效应既与被测体的电导率、磁导率以及几何开关有关，又与线圈几何参数、线圈中激磁电流频率有关，还与线圈与导体间的距离有关。因此，传感器线圈受电涡流影响时的等效阻抗Z的函数关系为Z=F，如果保持上式中其他参数不变，而使其中一个参数随被测量的变化而改变，传感器线圈阻抗Z就仅仅是这个参数的单值函数。通过与传感器配用的测量电路测出阻抗Z的变化量，即可实现对被测量的测量。

三、物位传感器

雷达式物位传感器的工作原理雷达式物位传感器主要由天线、发射和接收装置、信号处理器、操作面板、显示等几部分组成。

工作原理：

（1）PULSE脉冲技术这种技术就是由雷达头发射一个脉冲信号，并测量从发出到接收回波的时间。这种技术根本上是一种模拟技术。

（2）FMCW，调频连续波技术这种技术不是测量时间。雷达发射连续变化的频率信号，雷达信号被液体表面反射后，天线接收回波。由于信号频率在改变，回波与信号发射瞬间的频率不同，该频率差正比于自雷达头到液面的距离。FMCW技术就是测量这种频率差，这是种数字技术。

（3）导波雷达导波雷达物位传感器运用TDR原理，TDR发生器产生-个沿导波杆向下传送的电磁脉冲波，当遇到比先前传导介质介电常数大的液体表面时，脉冲波会被反射。用速计时电路来计算脉冲波的传导时间，电磁脉冲波传输距离s=vt，从而达到液位测量。

四、机械传感器

　机械传感器具有许多测量原理，但是可以将机械变化以及应变或应力（例如压力，流速，振动，距离，速度，加速度和力）检测为电信号。例如，通过将压力转换为电信号来检测压力的压力传感器也称为压力变送器或压力传感器，但它被称为测量原理，例如应变仪型，半导体压阻型，电容型和硅共振型。感测原理是在与被测物接触的薄弹性膜片上形成诸如电阻元件或谐振器之类的传感器元件。它的传感器元件检测物理变化，例如由于接收到的压力而引起的位移和应力，如电阻，电容或频率等电学变化。

五、温度传感器

热传感器是检测被测物的温度，热量，热通量/容量和热导率的传感器。我们一生中最熟悉的热传感器类型是温度计，用于测量固体，液体和气体的温度。尽管存在各种类型的热传感器，并且它们根据应用范围具有检测能力，但它们主要是工业热电偶或热敏电阻。热电偶基于热电效应原理。热敏电阻是氧化物半导体，其电阻随温度变化而变化。

当外桶中注水时，由于外桶和温度的连接处处于密封状态，随着水位的升高气管中的压力逐渐增大，气管中的压力通过温度的气嘴对开关中的薄膜产生推力，当力量达到设定标注是与薄膜相连的顶针推动触点带产生形变，使触点吸合从而达到水位的控制作用。即在气压作用下，弹片接触向电脑板发出信号，进入洗涤状态，至此温度任务完成，若在洗涤过程中水位下降，弹片断开，向电脑板发出信号进行补水到设定水位。

若气密性不好则会造成气管中的压力与实际要求的产生偏差（偏小），导致实际水位偏高，当用户选择的是最高水位时由于注入的水过高时，水从外桶边缘溢处则产生进水不止故障;若温度的弹片被顶起后无法复位则会造成不脱水故障。

温度为24VDC供电，一路继电器开关量有源输出（24VDC），下水位传感器检测到无水，继电器开关就闭合，启动水泵抽水;直到上水位传感器检测到有水继电器开关才断开，水泵停止抽水。

液位控制开关可以配液位传感器探头FS-IR02，FS-IR12，FS-IR32A，FS-IR42三种。此三种传感器最大的区别在于安装类型不同。

所配液位传感器表面材料均采用PC和聚砜制作，使用于各种液位测量。以下液体除外强酸强碱性及其它腐蚀性液体不能使用;如：硫酸，盐酸，硝酸，KOH，NaOH等。

液位开关内部采用先进的电路设计与程序优化，可排除水垢、水汽、水珠等外部因为对测量精度与准确度的影响。当然平时也应多注意保养与清扫。

关于温度传感器有什么作用呢以及温度传感器种类有哪些的具体内容，今天小编就为大家分享到这里了，对此，小编还是要提醒大家的是温度传感器的作用有很多，但是对于我们不太了解温度以及温度传感器的朋友来说，可能就觉得没有什么作用了，但是小编要说的是我们了解温度传感器是有备无患，一旦需要的时候，我们就一目了然了。

六、电气传感器

　　电气传感器用于测量工艺流程中电气性能的变化。测量的典型电性能包括电压，电流，电场强度，电荷存在，电阻和电容。

温度传感器是最常用的传感器之一，在计算机，汽车，厨房电器，空调和家用恒温器等设备中，我们都能看见温度传感器的身影。

1、热敏电阻

热敏电阻（即，THERM人RESiStor的）是一种温度感测装置，其电阻是其温度的函数。

热敏电阻有两种类型：PTC（正温度系数）和NTC（负温度系数）。PTC热敏电阻的电阻随温度升高而增加。相反，NTC热敏电阻的电阻随温度升高而减小，这种类型的热敏电阻似乎是最常用的热敏电阻。

值得注意的是，热敏电阻的电阻与其温度之间的关系是非常非线性的。

R25C是室温（25°C）下热敏电阻的标称电阻。该值通常在数据表中提供。

β（β）是开尔文中热敏电阻的材料常数。该值通常在数据表中提供。

T是热敏电阻的实际温度，单位为摄氏度。

但是，有两种简单的技术可用于线性化热敏电阻的行为，即电阻模式和电压模式。

电阻模式线性化

电阻模式线性化将普通电阻与热敏电阻并联。如果在室温下电阻的值与热敏电阻的值相同，则线性化区域将在室温左右对称。

电压模式线性化

电压模式线性化使热敏电阻与形成分压器电路的普通电阻器串联，该分压器电路必须连接到已知的，固定且稳定的电压基准VREF。

这种配置的作用是产生在整个温度范围内呈线性的输出电压。并且，类似于电阻模式线性化，如果电阻器的值等于室温下热敏电阻的电阻，则线性化区域将在室温附近对称。

2、热电偶

热电偶通常用于测量较高的温度和较大的温度范围。

热电偶的工作原理是任何受热梯度作用的导体都会产生一个小的电压，这种现象被称为Seebeck效应。产生的电压的大小取决于金属的类型。Seebeck效应的实际应用涉及两种异种金属，它们在一端相连，在另一端分开。可以通过非结端导线之间的电压来确定结点的温度。

因使用的金属材料不同，热电偶有多种类型。其中，合金组合已变得流行，并且所需的组合受包括成本，可用性，化学性质和稳定性等因素的驱动。不同的类型的金属组合，适用于不同的应用，用户通常根据所需的温度范围和灵敏度来选择它们。

3、电阻温度检测器（RTD）

电阻温度检测器，也称为电阻温度计。RTD与热敏电阻类似，因为它们的电阻会随温度变化。但是，RTD不需要像热敏电阻那样使用对温度变化敏感的特殊材料，而是使用绕制由陶瓷或玻璃制成的芯线的线圈。

RTD导线为纯材料，通常为铂，镍或铜，并且该材料具有精确的电阻-温度关系，用于确定测得的温度。

4、模拟温度计IC

替代在分压器电路中使用热敏电阻和固定值电阻器的替代方案是模拟低压温度传感器，例如AnalogDevices的TMP36。与热敏电阻相反，该模拟IC提供的输出电压几乎是线性的。在-40至+125°C的温度范围内，斜率为10mV/°C，精确至±2°C。

5、数字温度计IC

数字温度设备更加复杂，但它们可能非常准确。同样，它们可以简化您的总体设计，因为模数转换发生在温度计IC内部，而不是诸如微控制器之类的独立设备。例如，MaximIntegrated的DS18B20的精度为±0.5°C，温度范围为-55°C至+125°C。

而且，某些数字IC可以配置为从其数据线中收集能量，从而允许仅使用两条线（即数据/电源和地线）进行连接。

七、磁传感器

磁传感器检测磁场的变化和干扰，例如通量，强度和方向。旋转，角度，方向，存在和电流都可以被监控。磁传感器分为两类，即测量整个磁场的传感器和测量磁场矢量分量的传感器。向量分量是磁场的各个点。除了纯磁场测量外，应用程序还扩展到与电流，电力，电子设备和移动物体检测器结合使用的各种传感器。

　　电磁流量计的操作基于法拉第定律，该定律指出，当导电流体通过磁场时，它们会产生与流速成比例的电动势。根据弗莱明的右手定则，电动势是在垂直于流体运动和磁场方向的方向上产生的。

磁传感器分为三类：指南针、磁场感应器、位置传感器。

指南针：地球会产生磁场，如果你能测地球表面磁场就可以做指南针。

电流传感器：电流传感器也是磁场传感器。电流传感器可以用在家用电器、智能电网、电动车、风力发电等等。

位置传感器：如果一个磁体和磁传感器相互之间有位置变化，这个位置变化是线性的就是线性传感器，如果转动的就是转动传感器。

磁传感器选型

选择霍尔电流传感器的注意事项：

1、选择电流传感器时需要注意穿孔尺寸是否能够保证电线可以穿过传感器；

2、选择电流传感器时需要注意现场的应用环境是否有高温、低温、高潮湿、强震等特殊环境；

3、选择电流传感器时需要注意空间结构是否满足。