接近傳感器基本概述和電流三線制接法

　　接近傳感器是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的一種器件。其工作原理基于光電效應(yīng)。光電效應(yīng)是指光照射在某些物質(zhì)上時(shí)，物質(zhì)的電子吸收光子的能量而發(fā)生了相應(yīng)的電效應(yīng)現(xiàn)象。根據(jù)光電效應(yīng)現(xiàn)象的不同將光電效應(yīng)分為三類：外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)及光生伏應(yīng)。光電器件有光電管、光電倍增管、光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光電池等。分析了光電器件的性能、特性曲線。

　　接近傳感器一般由處理通路和處理元件2 部分組成。其基本原理是以光電效應(yīng)為基礎(chǔ)，把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將非電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光電效應(yīng)是指用光照射某一物體，可以看作是一連串帶有一定能量為的光子轟擊在這個(gè)物體上，此時(shí)光子能量就傳遞給電子，并且是一個(gè)光子的全部能量一次性地被一個(gè)電子所吸收，電子得到光子傳遞的能量后其狀態(tài)就會(huì)發(fā)生變化，從而使受光照射的物體產(chǎn)生相應(yīng)的電效應(yīng)。

　　通常把光電效應(yīng)分為3 類：

　　（1 ）在光線作用下能使電子溢出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)，如光電管、光電倍增管等；

　?。? ）在光線作用下能使物體的電阻率改變的現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效應(yīng)，如光敏電阻、光敏晶體管等；

　?。? ）在光線作用下，物體產(chǎn)生一定方向電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為光生伏應(yīng)，如光電池等。

　　光電檢測(cè)方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測(cè)參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，形式靈活多樣，因此,光電式傳感器在檢測(cè)和控制中應(yīng)用非常廣泛。

　　接近傳感器是各種光電檢測(cè)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件，它是把光信號(hào)（可見及紫外鐳射光）轉(zhuǎn)變成為電信號(hào)的器件。

　　接近傳感器是以光電器件作為轉(zhuǎn)換元件的傳感器。它可用于檢測(cè)直接引起光量變化的非電物理量，如光強(qiáng)、光照度、輻射測(cè)溫、氣體成分分析等；也可用來檢測(cè)能轉(zhuǎn)換成光量變化的其他非電量，如零件直徑、表面粗糙度、應(yīng)變、位移、振動(dòng)、速度、加速度，以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識(shí)別等。光電式傳感器具有非接觸、響應(yīng)快、性能可靠等特點(diǎn)，因此在工業(yè)自動(dòng)化裝置和機(jī)器人中獲得廣泛應(yīng)用。新的光電器件不斷涌現(xiàn)，特別是CCD圖像傳感器的誕生，為光電傳感器的進(jìn)一步應(yīng)用開創(chuàng)了新的一頁。

　　由于結(jié)構(gòu)不同，壓力傳感器可以分為測(cè)定絕對(duì)壓力、對(duì)大氣的相對(duì)壓力和差壓。測(cè)定絕對(duì)壓力時(shí)，傳感器內(nèi)自身帶有真空參考?jí)?，所測(cè)壓力與大氣壓力無關(guān)，是相對(duì)于真空的壓力。對(duì)大氣的相對(duì)壓力是以大氣壓力為參考?jí)?，因此傳感器彈性膜一?cè)始終與大氣是連通的。由于大氣壓力與離地面的高度、四季中大氣中水汽含量的變化以及不同地點(diǎn)和組成大氣的各種氣體的含量的變化有關(guān)。因此，所測(cè)得的相對(duì)壓力便與上述因素有關(guān)。此外，還可從傳感器彈性膜兩側(cè)分別導(dǎo)人流體壓力，這樣能測(cè)定流體不同地點(diǎn)或流體間的差壓。針對(duì)不同用途應(yīng)選用不同結(jié)構(gòu)的壓力傳感器。

　　接近傳感器的壓力適用范圍是分級(jí)的。這是因?yàn)閴毫鞲衅鞯膹椥阅こ惺芰黧w壓力有一個(gè)限度。這就是通常所說的耐壓極限，超過此極限彈性膜便破裂了。一般來說，每一傳感器都有20 - 300 %的過壓能力。因此，產(chǎn)品說明書上的壓力最大量程為耐壓極限的30 - 80 %. 選用過高的壓力量程是不必要的。

　　壓力量程的選用應(yīng)主要考慮三個(gè)方面的因素：

　　接近傳感器的最大過壓能力、精度與壓力量程的關(guān)系和傳感器的價(jià)格與壓力量程的關(guān)系。

　　對(duì)于接近傳感器的最大過壓能力，傳感器承受靜壓力與動(dòng)壓力情況下是有很大區(qū)別的。后者往往會(huì)出現(xiàn)沖擊壓力，甚至沖擊波。沖擊壓力遠(yuǎn)高于靜壓力。如果選用的最大工作壓力量程是指靜壓力的話，傳感器在承受動(dòng)壓力時(shí)，應(yīng)選用較大的過壓能力。否則沖擊壓力很容易達(dá)到極限耐壓，使壓力傳感器受到破壞。

　　對(duì)于精度與壓力量程的關(guān)系。壓力傳感器的熱零點(diǎn)漂移和熱靈敏度漂移系數(shù)及非線性誤差是影響傳感器精度的重要指標(biāo)。對(duì)同一壓力傳感器來說，熱零點(diǎn)漂移系數(shù)隨工作壓力增加而減小，而熱靈敏度系數(shù)和非線性誤差隨工作壓力增加而增加。因此，工作壓力增加有利于減小熱零點(diǎn)漂移，而不利于熱靈敏度漂移和非線性誤差。熱零點(diǎn)漂移比較大時(shí)，提高工作壓力量程有利于提高壓力傳感器的精度。熱零點(diǎn)漂移比較小時(shí)，減小工作壓力量程有利于提高精度。對(duì)不同壓力量程的傳感器來說，靈敏度是不同的。低壓力量程傳感器的靈敏度高分辨率自然也高。

　　對(duì)于接近傳感器的價(jià)格與壓力量程的關(guān)系，一般來說，013 - 1MPa 的壓力傳感器的價(jià)格較便宜，011MPa以下或1MPa 以上的壓力傳感器價(jià)格比較貴。測(cè)定2- 3kPa 壓力時(shí)可選購10 - 50kPa 的壓力傳感器。特別是使用者自己設(shè)計(jì)和選用補(bǔ)償電路時(shí)，能使精度進(jìn)一步提高。這樣可以使成本大幅度降低。一般而言，質(zhì)量好的壓力傳感器，滿量程輸出都可以達(dá)到100mV/ 10V. 如果只用一半的壓力量程，則對(duì)應(yīng)的輸出便只有50mV/ 10V. 因此最大工作量程應(yīng)盡可能接近產(chǎn)品說明書上所標(biāo)明的該壓力傳感器的量程級(jí)。