传感器基本知识

关于传感器基本知识【反射式光电传感器介绍】

反射式光电传感器是将红外发光管和硅光敏三极管等，以相同的方向装在支架上。当红外线发光管通电发光时，光通过被照射物反射到硅光敏三极管窗口上，使硅光敏三极管导通，从而有一定大的电流输出，以此检测物体的有无。第2页,共34页，2024年2月25日，星期天【反射式光电传感器的应用举例】由于反射式光电传感器的反射光通量的多少取决于被测对象表面的性质和状态，因此它常被用来测量工件表面的粗糙程度，纸张的白度等。第3页,共34页，2024年2月25日，星期天一、条形码扫描笔扫描笔的结构如图所示，前方为光电读入头，当扫描笔头在条形码上移动时，若遇到黑色线条，发光二极管发出的光线将被黑线吸收，光敏三极管接受不到反射光，呈现高阻抗，处于截止状态；当遇到白色间隔时，发光二极管所发出的光线，被反射到光敏三极管，光敏三极管产生光电流而导通。整个条形码被扫描笔扫过之后，光敏三极管将条形码变成了一个个电脉冲信号，该信号经放大、整形后便形成了脉冲列，再经计算机处理后，完成对条形码信息的识读。

条形码扫描笔第4页,共34页，2024年2月25日，星期天【电涡流传感器原理】根据法拉第电磁感应定律，块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中做切割磁感线的运动时，导体将产生呈涡漩状的感应电流，这种现象称为电涡流效应。电涡流传感器就是利用这种效应，在其传感器内部存在线圈，当线圈中通以交变的电流时，就会产生交变的磁场，则在传感器前面的导体中就会产生电流，此电流又对传感器线圈产生影响。根据这个影响来得到导体的一些参数。第5页,共34页，2024年2月25日，星期天一：电涡流涂层厚度仪

【电涡流传感器应用】第6页,共34页，2024年2月25日，星期天电涡流涂层厚度仪原理第7页,共34页，2024年2月25日，星期天二、电涡流式通道安全检查门

安检门的内部设置有发射线圈和接收线圈。当有金属物体通过时，交变磁场就会在该金属导体表面产生电涡流，会在接收线圈中感应出电压，计算机根据感应电压的大小、相位来判定金属物体的大小。在安检门的侧面还安装一台“软x光”扫描仪，它对人体、胶卷无害，用软件处理的方法，可合成完整的光学图像。

第8页,共34页，2024年2月25日，星期天安检门演示当有金属物体穿越安检门时报警第9页,共34页，2024年2月25日，星期天三、电涡流表面探伤

手持式裂纹测量仪油管探伤第10页,共34页，2024年2月25日，星期天滚子涡流探伤机

滚子涡流探伤机是由计算机控制的轴承滚子表面微裂纹探伤的专用设备，可探出深30μm的表面微小裂纹。第11页,共34页，2024年2月25日，星期天手提式探伤仪外形

（参考厦门爱德华检测设备有限公司资料）第12页,共34页，2024年2月25日，星期天掌上型

电涡流

探伤仪第13页,共34页，2024年2月25日，星期天用掌上型电涡流探伤仪检测飞机裂纹第14页,共34页，2024年2月25日，星期天台式电涡流探伤仪第15页,共34页，2024年2月25日，星期天金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。

在半导体薄片两端通以控制电流I，并在薄片的垂直方向施加磁感应强度为B的匀强磁场，则在垂直于电流和磁场的方向上，将产生电势差为UH的霍尔电压

【霍尔传感器原理】第16页,共34页，2024年2月25日，星期天一、检测磁场(数字高斯计）用霍尔线性器件作探头，测量6T～10T的交变和恒定磁场，已有许多商品仪器。HT20系列手持式数字高斯计/特斯拉计可用于测量直流磁场、交流磁场、辐射磁场等各类磁场的磁感应强度。该仪器可以随身携带，量程范围宽，操作方便，液晶显示清晰。电源为一节9V干电池，可连续使用20小时。应用范围永磁材料表面磁场、直流电机、扬声器、磁选机、永磁除铁器的工作磁场。第17页,共34页，2024年2月25日，星期天二、无损探伤霍尔无损探伤已在炮膛探伤、管道探伤，缆绳探伤，船体探伤以及材料检验等方面得到广泛应用。铁磁材料受到磁场激励时，因其导磁率高，磁阻小，磁力线都集中在材料内部。若材料均匀，磁力线分布也均匀。如果材料中有缺陷，如小孔、裂纹等，在缺陷处，磁力线会发生弯曲，使局部磁场发生畸变。用霍尔探头检出这种畸变，经过数据处理，可辨别出缺陷的位置，性质（孔或裂纹）和大小（如深度、宽度等）注：电涡流传感器与霍尔传感器在这方面应用的区别第18页,共34页，2024年2月25日，星期天铁磁材料裂纹检测NS第19页,共34页，2024年2月25日，星期天在霍尔器件背后偏置一块永久磁体，并将它们和相应的处理电路装在一个壳体内，做成一个探头，将霍尔器件的输入引线和处理电路的输出引线用电缆连接起来，构成霍尔接近传感器。霍尔线性接近传感器主要用于黑色金属的自控计数，黑色金属的厚度检测、距离检测、齿轮数齿、转速检测、测速调速、缺口传感、张力检测、棉条均匀检测、电磁量检测、角度检测等。三、霍尔接近传感器和接近开关霍尔接近传感器的外形图第20页,共34页，2024年2月25日，星期天当磁性物件移近霍尔开关时，开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化，由此识别附近有磁性物体存在，进而控制开关的通或断。这种接近开关的检测对象必须是磁性物体。霍尔接近开关主要用于各种自动控制装置，完成所需的位置控制，加工尺寸控制、自动计数、各种计数、各种流程的自动衔接、液位控制、转速检测等等。霍尔开关具有无触电、低功耗、长使用寿命、响应频率高等特点，内部采用环氧树脂封灌成一体化，所以能在各类恶劣环境下可靠的工作。这是最常用的霍尔开关，它的直径为12毫米，固定时只要在设备外壳上打一个12毫米的园孔就能轻松固定，长度约30毫米，背后有工作指示灯，当检测到物体时红色LED点亮，平时处于熄灭状态。第21页,共34页，2024年2月25日，星期天四、电流传感器

当电流流过导线时，将在导线周围产生磁场，磁场大小与流过导线的电流大小成正比，这一磁场可以通过软磁材料来聚集，然后用霍尔器件进行检测。既可测直流也可测交流。卡形电流计的结构

第22页,共34页，2024年2月25日，星期天五、霍尔液位传感器霍尔器件装在容器外面，永磁体支在浮子上，随着液位变化，作用到霍尔器件上的磁场的磁感应强度改变，从而可测得液位。第23页,共34页，2024年2月25日，星期天【色标传感器原理】色标传感器常用于检测特定色标或物体上的斑点，它是通过与非色标区相比较来实现色标检测，而不是直接测量颜色。色标传感器实际是一种反向装置，光源垂直于目标物体安装，而接收器与物体成锐角方向安装，让它只检测来自目标物体的散射光，从而避免传感器直接接收反射光，并且可使光束聚焦很窄。调节传感器灵敏度能改变检测出的色标范围，灵敏度较低时，能检测出白色物体。第24页,共34页，2024年2月25日，星期天第25页,共34页，2024年2月25日，星期天案例赏析：自主寻迹电动小车设计要求

：小车必须沿规定路线行驶，控制部分设计不能采用无线遥控，具体控制要求如下:

(1)电动车从起跑线出发，沿规定引导直线行驶到达B点。在“直道区”下沿引导线埋有1一3块宽度为15cm、长度不等的薄铁片。电动车在行驶中检测到薄铁片时需立即发出声光指示信息，并实时存储、显示在“直道区”检测到的薄铁片数目。电动车在“直道区”行驶过程中，存储并显示每个薄铁片(中心线)至起跑线间的距离;第26页,共34页，2024年2月25日，星期天(2)电动车到达B点以后进人“弯道区”，沿圆弧引导线到达C点。C点下埋有边长为15cm的正方形薄铁片，要求电动车到达C点检测到薄铁片后在C点处停车5秒，停车期间发出断续的声光信息;

(3)电动车在光源的引导下，通过障碍区进人停车区并到达车库。电动车必须在两个障碍物之间通过且不得与其接触;

(4)电动车完成上述任务后应立即停车。停车后，能准确显示电动车全程行驶时间。第27页,共34页，2024年2月25日，星期天第28页,共34页，2024年2月25日，星期天系统方案：将控制对象及检测目标划分为不同模块，即障碍物检测、路面铁片检测、路面轨迹检测、光源检测、速度路程检测等模块。针对不同模块的控制要求分别采用不同的设计方案实现。系统组成及原理框图如图1所示。其中色标传感器用来检测小车的运行轨迹，电涡流传感器用来检测路迹下薄铁片的数目，超声波传感器用来检测小车前进方向的障碍物，霍尔传感器用于检测小车行驶的速度及距离。第29页,共34页，2024年2月25日，星期天小车起始点车库第30页,共34页，2024年2月25日，星期天【路面黑线检测电路】

采用四个色标传感器组成检测电路。探测路面黑线的大致原理是:光线照射到路面并射，由于黑线和白纸的反射系数不同，根据接收到的反射光强弱判断是否沿黑线前进。第31页,共34页，2024年2月25日，星期天【路面下金属片检测电路】

在车底中部安装了一个电涡流传感器，将其检测面对准运行路面，当小车通过金属铁块时，传感器给出电平信号，送单片机Pl端口，通过对脉冲计数可知金属片数目。第32页,共34