多功能傳感器解決方案

　　多功能傳感器通常情況下一個(gè)傳感器只能用來(lái)探測一種物理量但在許多應用領(lǐng)域中為了能夠完美而準確地反映客觀(guān)事物和環(huán)境往往需要同時(shí)測量大量的物理量。

　　多功能傳感器簡(jiǎn)述：

　　由若干種敏感元件組成的多功能傳感器是一種體積小巧而多種功能兼備的新一代探測系統它可以借助于敏感元件中不同的物理結構或化學(xué)物質(zhì)及其各不相同的表征方式用單獨一個(gè)傳感器系統來(lái)同時(shí)實(shí)現多種傳感器的功能隨著(zhù)傳感器技術(shù)和微機技術(shù)的飛速發(fā)展在20世紀末就已經(jīng)可以生產(chǎn)出來(lái)將若干種敏感元件綜裝在同一種材料或單獨一塊芯片上的一體化多功能傳感器。
 

　　產(chǎn)品定義：

　　傳感器是一種物理裝置或生物器官，能夠探測、感受外界的信號、物理條件(如光、熱、濕度)或化學(xué)組成(如煙霧)，并將探知的信息傳遞給其他裝置或器官。國家標準GB7665-87對傳感器下的定義是：“能夠感受規定的被測量并按照一定的規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成”。這里所說(shuō)的“可用輸出信號”是指便于加工處理、便于傳輸利用的信號?，F在電信號是最易于處理和便于傳輸的信號。傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿(mǎn)足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現自動(dòng)檢測和自動(dòng)控制的首要環(huán)節。

　　工作原理：

　　傳感器工作原理的分類(lèi)物理傳感器應用的是物理效應，諸如壓電效應，磁致伸縮現象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應。被測信號量的微小變化都將轉換成電信號?；瘜W(xué)傳感器 包括那些以化學(xué)吸附、電化學(xué)反應 等現象為因果關(guān)系的傳感器，被測信號量的微小變化也將轉換成電信號。

　　向傳感器提供±15V電源，激磁電路中的晶體振蕩器 產(chǎn)生400Hz的方波，經(jīng)過(guò)tda2030功率 放大器即產(chǎn)生交流激磁功率電源，通過(guò)能源環(huán)形變壓器T1從靜止的初級線(xiàn)圈傳遞至旋轉的次級線(xiàn)圈，得到的交流電源通過(guò)軸上的整流濾波電路 得到±5V的直流電源，該電源做運算放大器AD822的工作電源;

　　由基準電源AD589與雙運放AD822組成的高精度穩壓電源產(chǎn)生±4.5V的精密直流電源，該電源既作為電橋電源，又作為放大器及V/F轉換器的工作電源。當彈性軸受扭時(shí)，應變橋檢測得到的mV級的應變信號通過(guò)儀表放大器AD620放大成1.5v±1v的強信號，再通過(guò)V/F轉換器LM131變換成頻率信號，通過(guò)信號環(huán)形變壓器T2從旋轉的初級線(xiàn)圈傳遞至靜止次級線(xiàn)圈，再經(jīng)過(guò)外殼上的信號處理電路濾波、整形即可得到與彈性軸承受的扭矩成正比的頻率信號，該信號為T(mén)TL電平 ,既可提供給專(zhuān)用二次儀表 或頻率計顯示也可直接送計算機 處理。

　　由于該旋轉變壓器動(dòng)--靜環(huán)之間只有零點(diǎn)幾毫米的間隙，加之傳感器軸上部分都密封在金屬外殼之內，形成有效的屏蔽，因此具有很強的抗干擾能力。有些傳感器既不能劃分到物理 類(lèi)，也不能劃分為化學(xué) 類(lèi)。大多數傳感器是以物理原理為基礎運作的?；瘜W(xué)傳感器技術(shù)問(wèn)題較多，例如可靠性問(wèn)題，規模生產(chǎn)的可能性，價(jià)格問(wèn)題等，解決了這類(lèi)難題，化學(xué)傳感器的應用將會(huì )有巨大增長(cháng)。

　　產(chǎn)品特點(diǎn)：

　　傳感器的特點(diǎn)包括：微型化、數字化、智能化、多功能化、系統化、網(wǎng)絡(luò )化，它不僅促進(jìn)了傳統產(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(cháng)點(diǎn)。微型化是建立在微電子機械系統(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。

　　主要結構：

　　主要的執行規則和結構模式

　　(1) 多功能傳感器系統由若干種各不相同的敏感元件組成可以用來(lái)同時(shí)測量多種參數譬如可以將一個(gè)溫度探測器和一個(gè)濕度探測器配置在一起制造成一種新的傳感器這種新的傳感器就能夠同時(shí)測量溫度和濕度

　　(2) 將若干種不同的敏感元件精巧地制作在單獨的一塊硅片中從而構成一種高度綜合化和小型化的多功能傳感器由于這些敏感元件是被綜裝在同一塊硅片中的它們無(wú)論何時(shí)都工作在同一種條件下所以很容易對系統誤差進(jìn)行補償和校正

　　(3) 借助于同一個(gè)傳感器的不同效應可以獲得不同的信息以線(xiàn)圈為例它所表現出來(lái)的電容和電感是各不相同的

　　(4) 在不同的激勵條件下同一個(gè)敏感元件將表現出來(lái)不同的特征而在電壓電流或溫度等激勵條件均不相同的情況下由若干種敏感元件組成的一個(gè)多功能傳感器的特征可想而知將會(huì )是多么的千差萬(wàn)別有時(shí)候簡(jiǎn)直就相當于是若干個(gè)不同的傳感器一樣其多功能特征可謂名副其實(shí)。
 

 

　　主要應用：

　　多功能傳感器無(wú)疑是當前傳感器技術(shù)發(fā)展中一個(gè)全新的研究方向日前有許多學(xué)者正在積極從事于該領(lǐng)域的研究工作如將某些類(lèi)型的傳感器進(jìn)行適當組合而使之成為新的傳感器如用來(lái)測量流體壓力和互異壓力的組合傳感器又如為了能夠以較高的靈敏度和較小的粒度同時(shí)探測多種信號微型數字式三端口傳感器可以同時(shí)采用熱敏元件光敏元件和磁敏元件這種組配方式的傳感器不但能夠輸出模擬信號而且還能夠輸出頻率信號和數字信號

　　各種類(lèi)型的仿生傳感器是較熱門(mén)的研究領(lǐng)域而且在感觸刺激以及視聽(tīng)辨別等方面已有最新研究成果問(wèn)世從實(shí)用的角度考慮多功能傳感器中應用較多的是各種類(lèi)型的多功能觸覺(jué)傳感器譬如人造皮膚觸覺(jué)傳感器就是其中之一這種傳感器系統由PVDF材料無(wú)觸點(diǎn)皮膚敏感系統以及具有壓力敏感傳導功能的橡膠觸覺(jué)傳感器等組成據悉美國MERRITT公司研制開(kāi)發(fā)的無(wú)觸點(diǎn)皮膚敏感系統獲得了較大的成功其無(wú)觸點(diǎn)超聲波傳感器紅外輻射引導傳感器薄膜式電容傳感器以及溫度氣體傳感器等在美國本土應用甚廣。

　　多功能壓力傳感器：

　　壓力傳感器在安全管理系統中實(shí)現側氣囊控制，空壓機側邊氣囊的控制有加速度傳感器和壓力傳感器兩種方案。權威數據表明，與加速度傳感器相比，壓力傳感器在檢測側邊撞擊的速度方面，比加速度傳感器快了將近3倍，而誤動(dòng)作的概率則更小。今天筆者著(zhù)重為大家講述壓力傳感器在空壓控制系統中的相關(guān)應用。

　　在空氣壓縮機控制系統中，采用空壓機后端出氣管道上安裝的壓力傳感器來(lái)控制空氣壓縮機的壓力?？諌簷C啟動(dòng)時(shí)，加載電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，加載氣缸不動(dòng)作，變頻器拖動(dòng)電機空載運行，一段時(shí)間(可有控制器任意設定，在此設置為10S)后，加載電磁閥打開(kāi)，空壓機帶載運行。當空氣壓縮機啟動(dòng)運行后，如果后端設備用氣量較大，儲氣罐和后端管路中壓縮氣壓力未達到壓力上限值，則控制器動(dòng)作加載閥，打開(kāi)進(jìn)氣口，電機負載運行，不斷地向后端管路產(chǎn)生壓縮氣。

　　性能指標：

　　靜態(tài)特性是指對靜態(tài)的輸入信號，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。因為這時(shí)輸入量和輸出量都和時(shí)間無(wú)關(guān)，所以它們之間的關(guān)系，即傳感器的靜態(tài)特性 可用一個(gè)不含時(shí)間變量的代數方程，或以輸入量作橫坐標，把與其對應的輸出量作縱坐標而畫(huà)出的特性曲線(xiàn)來(lái)描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數有：線(xiàn)性度、靈敏度、分辨力和遲滯等。

　　動(dòng)態(tài)特性是指傳感器在輸入變化時(shí)，它的輸出的特性。在實(shí)際工作中，傳感器的動(dòng)態(tài)特性常用它對某些標準輸入信號的響應來(lái)表示。這是因為傳感器對標準輸入信號的響應容易用實(shí)驗方法求得，并且它對標準輸入信號的響應與它對任意輸入信號的響應之間存在一定的關(guān)系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的標準輸入信號有階躍信號和正弦信號兩種，所以傳感器的動(dòng)態(tài)特性也常用階躍響應和頻率響應來(lái)表示。

　　線(xiàn)性度：通常情況下，傳感器的實(shí)際靜態(tài)特性輸出是條曲線(xiàn)而非直線(xiàn)。在實(shí)際工作中，為使儀表具有均勻刻度的讀數，常用一條擬合直線(xiàn)近似地代表實(shí)際的特性曲線(xiàn)、線(xiàn)性度(非線(xiàn)性誤差)就是這個(gè)近似程度的一個(gè)性能指標。擬合直線(xiàn)的選取有多種方法。如將零輸入和滿(mǎn)量程輸出點(diǎn)相連的理論直線(xiàn)作為擬合直線(xiàn);或將與特性曲線(xiàn)上各點(diǎn)偏差的平方和為最小的理論直線(xiàn)作為擬合直線(xiàn)，此擬合直線(xiàn)稱(chēng)為最小二乘法擬合直線(xiàn)。

　　遲滯特性：表征傳感器在正向(輸入量增大)和反向(輸入量減小)行程間輸出-輸入特性曲線(xiàn)不一致的程度，通常用這兩條曲線(xiàn)之間的最大差值△MAX與滿(mǎn)量程輸出F·S的百分比表示。遲滯可由傳感器內部元件存在能量的吸收造成。