非标自动化常用传感器介绍

目录

一、常用传感器分类

二、接近传感器介绍

三、光电传感器介绍

四、光纤传感器介绍

一、常用传感器分类

定义：

一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息按一定规律变换为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

定义：

微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。

分类：

a)根据输入物理量可分为：位移传感器、压力传感器、速度传感器、温度传感器及气敏传感器等；

b)根据工作原理可分为：电阻式、电感式、电容式及电势式等；

c)根据输出信号的性质可分为：仿真式和数字式传感器；

d)根据能量转换原理可分为：有源传感器和无源传感器；有源传感器将非电量转换为电量，如电动势、电荷式传感器；无源传感器无能量转换，只是将被测非电量转换为电参数的量，如电阻式、电感式及电容式传感器。

二、接近传感器

定义：

指代替限位开关等接触式检测方式，以无需接触检测对象进行检测为目的的传感器的总称。能将检测对象的移动信息和存在信息转换为电气信号。

特点：

使用寿命长、使用环境广、工作可靠、重复定位精度高、无机械磨损、无火花、无噪音、抗震能力强等特点

术语：

选型：

对于不同的材质的检测体和不同的检测距离，应选用不同类型的接近传感器，以使其在系统中具有高的性能价格比。为此在选型中应遵循以下原则：

1.当检测体为金属材料时：

应选用高频振荡型接近传感器，该类型接近传感器对铁镍、A3钢类检测体检测最灵敏；对铝、黄铜和不锈钢类检测体的检测灵敏度就低。

金屬種類與檢測距離的關係

2. 当检测体为非金属材料时：

应选用电容型接近传感器，如木材、纸张、塑料、玻璃和水等。

3. 金属体和非金属要进行远距离检测和控制时：

应选用光电型接近传感器或超声波型接近传感器。

4. 当检测体金属但灵敏度要求不高时：

可选用价格低廉的磁性接近传感器或霍尔式接近传感器。

选型的要素：

① 检测类型：放大器内藏型、放大器分离型；

② 外形：圆形、方形、凹槽型；

③ 检测距离：以mm为单位；

④ 检测物体：铁、钢、铜、铝、塑料、水、纸等；

⑤ 工作电源：直流、交流、交直流通用；

⑥ 输出形态：常开（NO）、常闭（NC）；

⑦ 输出方式：两线式、三线式（NPN、PNP）；

⑧ 屏蔽、非屏蔽；

⑨ 导线引出型、接插件式、接插件中继式；

⑩ 应答频率：一秒钟能检测几个物体。

在ATM取款机监控中的应用

人体接近传感器是一种用于检测人体接近的控制器件，可准确探知附近人物的靠近，是目前作为报警和状态检测的最佳选择。它的传感部分对附近人物移动有很高的检测灵敏度，且对周围环境的声音信号抑制，具有很强的抗干扰能力。内部采用微电路芯片作程控处理，具有较高探测灵敏度和触发可靠性，探测与控制两部分合二为一，守候功耗低，开关信号输出，直接触发报警录像。

在自动包装机械中的应用

接近传感器内部的能量产生交变磁场的线圈，当被检测铁磁物处于该环境下时，便会因电磁感应原理作用而在内部形成涡电流；当涡电流所产生的磁场足够大时便会反过来改变接近传感器原有电路参数，从而产生信号输出。因此，利用接近传感器能识别附近一定范围是否存在含磁性或者易磁化的物质。在一些自动包装过程中，如巧克力金属箔纸包装，通过接近传感器对磁性物质存在性的检测，可以判断是否出现包装错误或工序遗漏的不合格产品，进而提高包装质量。

在机器人手夹持器中的应用

由于接近传感器能够感应距离和位置的变化，所以，也是机器人手夹持器中，测量开合情况的常用传感器件，它利用磁场的变化与被测金属部件的相对位置关系来进行测量。

传感器被安装在夹持器的其中一个夹钳上，在夹取物体时，接近传感器能够通过感应磁场的大小变化而判断两者（夹钳）距离的远近；从而可与设定值进行比较，调节手夹持器开度的大小，避免抓空或损坏物件。

二、光电传感器

定义：

光电传感器一般由光源、光学通路和光电组件三部分组成。 把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电组件进一步将光信号转换成电信号。

特点：

利用光的各种性质，检测物体的有无和表面状态的变化等，具有非接触、响应快、性能可靠等特点。

光电效应原理

光电组件是光电传感器中最重要的组成部分，它的核心工作原理是不同类型的光电效应。根据波粒二象性，光是由光速运动的光子所组成，当物体受到光线照射时，其内部的电子吸收了光子的能量后改变状态，自身的电性质也会发生改变，这样的现象称为光电效应。

根据电属性状态的不同变化，将光电效应分为以下三种：

1）外光电效应

在光线作用下使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应。

基于外光电效应的光电组件有光电管，光电倍增管等。

2）光电导效应

半导体内的电子吸收光子后不能跃出半导体，使物体的电导率发生变化，或产生光生电动势的现象称为内光电效应。内光电效应按其工作原理可分为光电导效应和光生伏特效应。基于光电导效应的光电组件有光敏电阻，光敏晶体管等。

3）光生伏特效应

在光线作用下，物体产生一定方向电动势的现象称为光生伏特效应。基于光生伏特效应的光电组件有光电池和光敏二极管、三极管等;

光电传感器的分类:

光电传感器按检测方式分为漫反射型、反射板型、对射型：

根据相应的检测方式有下列这些不同结构的光电传感器：

⑴槽型光电传感器

把一个光发射器和一个接收器面对面地装在一个槽的两侧的是槽形光电。发光器能发出红外光或可见光，在无阻情况下光接收器能收到光。但当被检测物体从槽中通过时，光被遮挡，光电开关便动作。输出一个开关控制信号，切断或接通负载电流，从而完成一次控制动作。槽形开关的检测距离因为受整体结构的限制一般只有几厘米。

⑵对射型光电传感器

若把发光器和收光器分离开，就可使检测距离加大。由一个发光器和一个收光器组成的光电开关就称为对射分离式光电开关，简称对射式光电开关。它的检测距离可达几米乃至几十米。使用时把发光器和收光器分别装在检测物通过路径的两侧，检测物通过时阻挡光路，收光器就动作输出一个开关控制信号。

⑶反光板型光电开关

把发光器和收光器装入同一个装置内，在它的前方装一块反光板，利用反射原理完成光电控制作用的称为反光板反射式(或反射镜反射式)光电开关。正常情况下，发光器发出的光被反光板反射回来被收光器收到;一旦光路被检测物挡住，收光器收不到光时，光电开关就动作，输出一个开关控制信号。

⑷扩散反射型光电开关

它的检测头里也装有一个发光器和一个收光器，但前方没有反光板。正常情况下发光器发出的光收光器是找不到的。当检测物通过时挡住了光，并把光部分反射回来，收光器就收到光信号，输出一个开关信号。

光电传感器的特点:

1、检测距离长

如果在对射型中保留10m以上的检测距离等，便能实现其他检测手段（磁性、超声波等）无法远距离检测。

2、对检测物体的限制少

由于以检测物体引起的遮光和反射为检测原理，所以不像接近传感器等将检测物体限定在金属，它可对玻璃、塑料、木材、液体等几乎所有物体进行检测。

3、响应时间短

光本身为高速，并且传感器的电路都由电子零件构成，所以不包含机械性工作时间，响应时间非常短。

4、分辨率高

能通过高级设计技术使投光光束集中在小光点，或通过构成特殊的受光光学系统，来实现高分辨率。也可进行微小物体的检测和高精度的位置检测。

5、可实现非接触的检测

可以无须机械性地接触检测物体实现检测，因此不会对检测物体和传感器造成损伤。因此，传感器能长期使用。

6、可实现颜色判别

通过检测物体形成的光的反射率和吸收率，根据被投光的光线波长和检测物体的颜色组合而有所差异；利用这种性质，可对检测物体的颜色进行检测。

7、便于调整

在投射可视光的类型中，投光光束是眼睛可见的，便于对检测物体的位置进行调整。

光电传感器的选型：

光电传感器使用前的选型需考虑下列因素：

检测物体

1、对射型（物体被测面尺寸）

2、回归反射型（物体被测面尺寸，光泽反射能力强弱）

3、扩散反射型（物体被测面尺寸，被测物体颜色）

检测方式

1、对射型（投光器+受光器），

2、回归反射型（反射板+投受光器），

3、扩散反射型（靠物体将投出的光线反射回受光器，固需要确认是否有背景物体）

输出形态

1、常开（NO） 2、常闭（NC）

检测距离

1、对射型（投光器到受光器的距离），

2、回归反射型（反射板到投受光器的距离），

3、扩散反射型（被测物体到投受光器的距离）

控制输出

1、晶体管输出（NPN低电平输出，PNP高电平输出） 2、继电器接点输出

工作电源

1、直流 2、交流 3、交直流通用

安装连接方式

1、导线引出型（默认导线长度1.2m）

2、 接插件型（配接插线需要确认直线性或L字型，导线长度）

其他功能

延时功能（E3JM）

在烟雾报警中的应用

烟雾报警器是用光电传感器作为核心部件，用来测量烟的浓度，它由红外发光二极管及光电三极管组成，但二者不在同一平面上(有一定角度)。

在无烟状态时，光电三极管接收不到红外线；当烟雾进入到感应室后，烟雾粒子会将部分光束散射到光电三极管上，当烟雾的浓度逐渐加大时，就会有更多的光束被散射到感应器上，当到达传感器的光束达到一定的程度，蜂鸣器就会发出报警信号。

在条形码扫描笔中的应用

当扫描笔头在条形码上移动时，若遇到黑色线条，发光二极管的光线将被黑线吸收，光敏三极管接收不到反射光，呈高阻抗，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的基极，光敏三极管产生光电流而导通。整个条形码被扫描过之后，光敏三极管将条形码变形一个个电脉冲信号，该信 号经放大、整形后便形成脉冲列，再经计算机处理，完成对条形码信息的识别。

四、光纤传感器

定义：

光纤传感器由光源、入射光纤、出射光纤、光调制器、光探测器以及解调制器组成。其基本原理是将光源的光经入射光纤送人调制区，光在调制区内与外界被测参数相互作用，使光的光学性质(如强度、波长、频率、相位、偏正态等)发生变化而成为被调制的信号光，再经出射光纤送入光探测器、解调器而获得被测参数。

光纤传感器的分类

光纤传感器按结构类型可分两大类：一类是功能型（传感型）传感器；另一类是非功能性（传光型）传感器

功能型传感器

利用对外界信息具有敏感能力和检测能力的光纤(或特殊光纤)作为传感元件，对光纤内传输的光进行调制，使传输的光的强度、相位、频率或偏振态等特性发生变化，再通过被调制过的信号进行解调，从而得出被测信号。光纤在其中不仅是导光媒质，而且也是敏感元件，多采用多模光纤。

优点： 结构紧凑，灵敏度高。

缺点： 须用特殊光纤，成本高。

非功能型传感器

是利用其它敏感元件感受被测量的变化，光纤仅作为信息的传输介质，常采用单模光纤。光纤在其中仅起导光作用，光照在光纤型敏感元件上被测量调制。

优点： 无需特殊光纤及其他特殊技术，比较容易实现，成本低。

缺点： 灵敏度较低，实用化的大都是非功能型的光纤传感器。

光纤的结构

1.中央为芯子，高折射率的玻璃制成，直径只有几十微米；

2.芯子外面有包层，低折射率的玻璃或塑料制成，100-200微米；

3.最外层为涂敷层，亦称保护层，保证入射到光纤内的光波集中在芯子内传输。

光纤传感器的特点和优势

光纤传感器有极高的灵敏度和精度、固有的安全性好、抗电磁干扰、高绝缘强度、耐腐蚀、集传感与传输于一体、能与数字通信系统兼容等优点。概括如下：

(1)高灵敏度；

(2)轻细柔韧便于安装埋设；

(3)电绝缘性及化学稳定性； 光纤本身是一种高绝缘、化学性能稳定的物质，适用于电力系统及化学系统中需要高压隔离和易燃易爆等恶劣的环境中；

(4)良好的安全性； 光纤传感器是电无源的敏感组件，故应用于测量中时，不存在漏电及电击等安全隐患；

(5)抗电磁干扰； 一般情况下光波频率比电磁辐射频率高,因此光在光纤中传播不会受到电磁噪声的影响；

(6)可分布式测量；

(7)使用寿命长； 光纤的主要材料是石英玻璃，外裹高分子材料的包层，这使得它具有相对于金属传感器更大的耐久性；

(8)传输容量大； 以光纤为母线，用传输大容量的光纤代替笨重的

多芯水下电缆采集收纳各感知点的信息，并且通过复用技术，来实现对分布式的光纤传感器监测。

光纤传感器的应用

应用一

应用二

应用三

天孚通信：公司产品属于非标定制产品，会动态调整人员和产能，泰国工厂将根据客户需要逐步提升产能

金融界4月26日消息，有投资者在互动平台向天孚通信提问：一季度因人员等因素导致产能减少，二季度排除这些因素，且泰国新增产能，预计比一季度可以增加多少百分比的产能？

公司回答表示：公司多数产品属于非标定制产品，会根据客户订单的情况动态调整人员和产能；泰国工厂在投入初期，涉及客户审核，打样认证等工作，会根据客户需要逐步提升产能。

本文源自金融界AI电报

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