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bernstein電容式傳感器主要作用與特性
bernstein電容式傳感器主要作用與特性
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主要作用
人們為了從外界獲取信息，必須借助于感覺器官。
而單靠人們自身的感覺器官，在研究自然現象和規律以及生產活動中它們的功能就遠遠不夠了。為適應這種情況，就需要傳感器。因此可以說，傳感器是人類五官的延長，又稱之為電五官。
新技術革命的到來，世界開始進入信息時代。在利用信息的過程中，首先要解決的就是要獲取準確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產領域中信息的主要途徑與手段。
在現代工業生產尤其是自動化生產過程中，要用各種傳感器來監視和控制生產過程中的各個參數，使設備工作在正常狀態或佳狀態，并使產品達到好的質量。因此可以說，沒有眾多的優良的傳感器，現代化生產也就失去了基礎。
在基礎學科研究中，傳感器更具有突出的地位。現代科學技術的發展，進入了許多新領域：例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙，微觀上要觀察小到fm的粒子世界，縱向上要觀察長達數十萬年的天體演化，短到s的瞬間反應。此外，還出現了對深化物質認識、開拓新能源、新材料等具有重要作用的各種技術研究，如超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、*磁場、超弱磁場等等。顯然，要獲取大量人類感官無法直接獲取的信息，沒有相適應的傳感器是不可能的。許多基礎科學研究的障礙，首先就在于對象信息的獲取存在困難，而一些新機理和高靈敏度的檢測傳感器的出現，往往會導致該領域內的突破。一些傳感器的發展，往往是一些邊緣學科開發的。
傳感器早已滲透到諸如工業生產、宇宙開發、海洋探測、環境保護、資源調查、醫學診斷、生物工程、甚至文物保護等等極其之泛的領域。可以毫不夸張地說，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復雜的工程系統，幾乎每一個現代化項目，都離不開各種各樣的傳感器。
由此可見，傳感器技術在發展經濟、推動社會進步方面的重要作用，是十分明顯的。世界各國都十分重視這一領域的發展。相信不久的將來，傳感器技術將會出現一個飛躍，達到與其重要地位相稱的新水平。
主要特性：
傳感器動態
所謂動態特性，是指傳感器在輸入變化時，它的輸出的特性。在實際工作中，傳感器的動態特性常用它對某些標準輸入信號的響應來表示。這是因為傳感器對標準輸入信號的響應容易用實驗方法求得，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系，往往知道了前者就能推定后者。常用的標準輸入信號有階躍信號和正弦信號兩種，所以傳感器的動態特性也常用階躍響應和頻率響應來表示。
線性度
通常情況下，傳感器的實際靜態特性輸出是條曲線而非直線。在實際工作中，為使儀表具有均勻刻度的讀數，常用一條擬合直線近似地代表實際的特性曲線、線性度（非線性誤差）就是這個近似程度的一個性能指標。
擬合直線的選取有多種方法。如將零輸入和滿量程輸出點相連的理論直線作為擬合直線；或將與特性曲線上各點偏差的平方和為小的理論直線作為擬合直線，此擬合直線稱為小二乘法擬合直線。
靈敏度
靈敏度是指傳感器在穩態工作情下輸出量變化△y對輸入量變化△x的比值。
它是輸出一輸入特性曲線的斜率。如果傳感器的輸出和輸入之間顯線性關系，則靈敏度S是一個常數。否則，它將隨輸入量的變化而變化。
靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比。例如，某位移傳感器，在位移變化1mm時，輸出電壓變化為200mV，則其靈敏度應表示為200mV/mm。
當傳感器的輸出、輸入量的量綱相同時，靈敏度可理解為放大倍數。
提高靈敏度，可得到較高的測量精度。但靈敏度愈高，測量范圍愈窄，穩定性也往往愈差。
分辨率
分辨率是指傳感器可感受到的被測量的小變化的能力。也就是說，如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。當輸入變化值未超過某一數值時，傳感器的輸出不會發生變化，即傳感器對此輸入量的變化是分辨不出來的。只有當輸入量的變化超過分辨率時，其輸出才會發生變化。
通常傳感器在滿量程范圍內各點的分辨率并不相同，因此常用滿量程中能使輸出量產生階躍變化的輸入量中的大變化值作為衡量分辨率的指標。上述指標若用滿量程的百分比表示，則稱為分辨率。分辨率與傳感器的穩定性有負相相關性。
上海興拓機械，總部位于中國的經濟中心上海，交通環境四通八達，經常程度十分發達。公司從事自動化機械設備和電線電纜、發電機、傳感器等設備的貿易已經超過了十年。
在貿易中主要做，機械自動化和器械設備貿易。公司從業十多年以來，一直走在行業的前端，提倡更好的服務于客戶和為了客戶尋求更好的進口商品。
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常見種類
激光
利用激光技術進行測量的傳感器。
它由激光器、激光檢測器和測量電路組成。激光傳感器是新型測量儀表，它的優點是能實現無接觸遠距離測量，速度快，精度高，量程大，抗光、電干擾能力強等。
激光傳感器工作時，先由激光發射二極管對準目標發射激光脈沖。經目標反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到傳感器接收器，被光學系統接收后成像到雪崩光電二極管上。雪崩光電二極管是一種內部具有放大功能的光學傳感器，因此它能檢測極其微弱的光信號，并將其轉化為相應的電信號。
利用激光的高方向性、高單色性和高亮度等特點可實現無接觸遠距離測量。激光傳感器常用于長度（ZLS-Px）、距離（LDM4x）、振動（ZLDS10X）、速度（LDM30x）、方位等物理量的測量，還可用于探傷和大氣污染物的監測等。
霍爾
霍爾傳感器是根據霍爾效應制作的一種磁場傳感器，廣泛地應用于工業自動化技術、檢測技術及信息處理等方面?；魻栃茄芯堪雽w材料性能的基本方法。通過霍爾效應實驗測定的霍爾系數，能夠判斷半導體材料的導電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數。
霍爾傳感器分為線性型霍爾傳感器和開關型霍爾傳感器兩種。
1、線性型霍爾傳感器由霍爾元件、線性放大器和射極跟隨器組成，它輸出模擬量。
2、開關型霍爾傳感器由穩壓器、霍爾元件、差分放大器，斯密特觸發器和輸出級組成，它輸出數字量。
霍爾電壓隨磁場強度的變化而變化，磁場越強，電壓越高，磁場越弱，電壓越低?；魻栯妷褐岛苄?，通常只有幾個毫伏，但經集成電路中的放大器放大，就能使該電壓放大到足以輸出較強的信號。若使霍爾集成電路起傳感作用，需要用機械的方法來改變磁場強度。下圖所示的方法是用一個轉動的葉輪作為控制磁通量的開關，當葉輪葉片處于磁鐵和霍爾集成電路之間的氣隙中時，磁場偏離集成片，霍爾電壓消失。這樣，霍爾集成電路的輸出電壓的變化，就能表示出葉輪驅動軸的某一位置，利用這一工作原理，可將霍爾集成電路片用作用點火正時傳感器。霍爾效應傳感器屬于被動型傳感器，它要有外加電源才能工作，這一特點使它能檢測轉速低的運轉情況。
主要分類：
按測量目
物理型傳感器是利用被測量物質的某些物理性質發生明顯變化的特性制成的。
化學型傳感器是利用能把化學物質的成分、濃度等化學量轉化成電學量的敏感元件制成的。
生物型傳感器是利用各種生物或生物物質的特性做成的，用以檢測與識別生物體內化學成分的傳感器。
按其構成
基本型傳感器：是一種基本的單個變換裝置。
組合型傳感器：是由不同單個變換裝置組合而構成的傳感器。
應用型傳感器：是基本型傳感器或組合型傳感器與其他機構組合而構成的傳感器。
按作用形式
按作用形式可分為主動型和被動型傳感器。
主動型傳感器又有作用型和反作用型，此種傳感器對被測對象能發出一定探測信號，能檢測探測信號在被測對象中所產生的變化，或者由探測信號在被測對象中產生某種效應而形成信號。檢測探測信號變化方式的稱為作用型，檢測產生響應而形成信號方式的稱為反作用型。雷達與無線電頻率范圍探測器是作用型實例，而光聲效應分析裝置與激光分析器是反作用型實例。
被動型傳感器只是接收被測對象本身產生的信號，如紅外輻射溫度計、紅外攝像裝置等。
常用術語：
激勵
為使傳感器正常工作而施加的外部能量（電壓或電流）。
大激勵
在市內條件下，能夠施加到傳感器上的激勵電壓或電流的大值。
輸入阻抗
在輸出端短路時，傳感器輸入端測得的阻抗。
輸出
有傳感器產生的與外加被測量成函數關系的電量。
輸出阻抗
在輸入端短路時，傳感器輸出端測得的阻抗。
零點輸出
在室內條件下，所加被測量為零時傳感器的輸出。
滯后
在規定的范圍內，當被測量值增加和減少時，輸出中出現的大差值。
遲后
輸出信號變化相對于輸入信號變化的時間延遲。
漂移
在一定的時間間隔內，傳感器輸出中有與被測量無關的不需要的變化量。
電容式傳感器
電容式接近開關檢測的導電和非導電材料，可以是固體或液體狀態。他們服務的目的是監測容器產品狀態，檢查灌裝和包裝系統內容以及檢測，定位，監控和計數物體，例如順序控制系統，傳送帶。
把被測的機械量，如位移、壓力等轉換為電容量變化的傳感器。它的敏感部分就是具有可變參數的電容器。其常用的形式是由兩個平行電極組成、極間以空氣為介質的電容器(見圖)。若忽略邊緣效應，平板電容器的電容為εS/d，式中ε為極間介質的介電常數，S為兩極板互相覆蓋的有效面積，d為兩電極之間的距離。d、s、ε三個參數中任一個的變化都將引起電容量變化，并可用于測量。因此電容式傳感器可分為極距變化型、面積變化型、介質變化型三類。極距變化型一般用來測量微小的線位移或由于力、壓力、振動等引起的極距變化(見電容式壓力傳感器)。面積變化型一般用于測量角位移或較大的線位移。介質變化型常用于物位測量和各種介質的溫度、密度、濕度的測定。
原理
電容式傳感器也常常被人們稱為電容式物位計，電容式物位計的電容檢測元件是根據圓筒形電容器原理進行工作的，電容器由兩個絕緣的同軸圓柱極板內電極和外電極組成，在兩筒之間充以介電常數為e的電解質時，兩圓筒間的電容量為C=2∏eL/lnD/d，式中L為兩筒相互重合部分的長度;D為外筒電極的直徑;d為內筒電極的直徑;e為中間介質的電介常數。在實際測量中D、d、e是基本不變的，故測得C即可知道液位的高低，這也是電容式傳感器具有使用方便，結構簡單和靈敏度高，價格便宜等特點的原因之一。
技術說明
電容式接近開關的功能是評估操作頭對開關感應面電場施加的影響。電容器是由一個位于感應面之后的傳感器電極和一個接地操作頭組成的，它的電容量隨著物體的接近程度而隨之增加。電容的增強取決于操作頭的電導率、介電常數、質量、表面積和它到傳感器電極的距離。電容式限位開關配備了RC振
動器，它的增益系數在前述電容器發生電容量上升，而導致振蕩時，隨之增加。
在限位開關中，振蕩所需電容量由內置電位計對振蕩器反饋測量得到。
響應靈敏度，即給定操作頭的感應距離，可以通過這種方式進行調整。振蕩器向評估電路輸出信號，觸發開關放大器。
與接近的導電材料發生響應時，觸發物體和傳感器感應面之間形成了電容板。
電容的改變量和隨之實現的感應距離將會變得很大。
當與接近的不導電材料ε＞1發生響應時，只有介電常數發生有效改變。電容增加量小于導電材料的增加量。產生的感應距離也小。
用來檢測媒質例如：
固體：
木頭
陶瓷
玻璃
紙堆
塑料
石頭
橡膠
冰
有色金屬
金屬
土豆
粉
染料
洗滌劑
沙
水泥
肥料
鹽
糖
面粉
咖啡
產品優勢
交流和直流版本傳感器
感應距離/靈敏度，帶側電位計可調節
全封裝版本，保護等級IP65
堅固的金屬和塑料外殼
帶聚四氟乙烯前蓋的金屬版本
連接器或電纜版本
溫度范圍從-25°C 到 +70°C
防短路版本
設計布局
感應距離從15 mm 到 30 mm
電纜/連接器版本
10 – 60 V DC or 20-250 V AC
PNP / NPN 或者AC版本
常開/常閉版本
功能和操作電壓指示器
常用性能指標
感應距離
名義感應距離是特定且根據DIN EN60947-5-2/98標準在工廠完成設定的。當相應尺寸的導電材料接近傳感器時，感應距離可以達到大值。
在不導電材料接近時，待檢測材料的介電常數ε是關鍵因素。根據應用場合的不同，特定感應距離隨著特定因素改變而變化，該因素和介電常數有關。這些
表格內的數值僅表示響應靈敏度的期望大小，觸發物體的特定性能（直徑、厚度、濕度等）和環境條件（接地）對應距離影響也很大。在大多數情況下可以通過調整內置電位計，以實現適應特定場合的目的。
應用說明
電容式接近開關的一個特別的應用領域，是從外部檢測非金屬容器內的液位高度。優點：無需在容器上開孔，就能檢測產品液位。待檢測的介質不需要與
限位開關接觸。實現檢測的先決條件是待檢測材料的介電常數和質量遠遠大于容器的值。接近開關的響應靈敏度必須通過內置電位計降低，直至對介質有響應而對容器壁不響應的程度。
一般數據表：
圖：
產品優勢
交流和直流版本傳感器
帶可編程輸出，PNP/NPNandNO/NC的M32
帶繼電器輸出和計時器版本的M32
可調節的電位器感應距離/靈敏度
全封裝版本，保護等級IP65
堅固的金屬外殼
帶聚四氟乙烯前蓋的金屬版本
連接器或電纜版本
溫度范圍從-25°C到+70°C
防短路版本
設計布局
感應距離從10mm到30mm
電纜/連接器版本
10–60VDCor20-250VAC
PNP/NPN或者AC版本，繼電器輸出
常開/常閉版本
功能和操作電壓指示器
標準目標：
標準目標指的是厚度為1mm，由FE360制成的方形板。
實際感應距離（Sr）：
實際感應距離在開關頻率：開關頻率按照EN60947-5-2標額定電壓和23℃＋/－5℃的外界溫度下準測得。邊長為“a”的標準目標安裝在
測量得到。它的大小必須在名義感應距一塊以“2a”為間隔，施加小影響力離大小的90%－110%之間。圓盤上，然后在名義感應距離一半的位置經
過接近開關進行測試。當啟動或關閉時間低于50微秒時，開關頻率達到大值。對于交有效感應距離（Su）：有效感應距離是在流接近開關來說，開關頻率在啟動和關閉時允許溫度和電壓范圍內測得的距離。間等于電源頻率的半波長時。
它的大小應在實際感應距離的80%－120%之間。
保證感應距離（Sa）：
（工作感應距離）：
它是可以在溫度、電壓以及公差變化影響下有效使用的距離。它的大小在名義感應距離的0%到72之間。
方形目標側邊長度“a”表示由感應面所確定的圓的直徑。它的邊長取感應面直徑和三倍名義感應距離中的較大值。
目標必須接地以保證相當的感應距離。
長方形電容式接近開關的感應距離由接地目標測量得到，其中接地目標的大小與限位開關感應面大小一致。
感應距離：感應距離可以改變輸出級的狀態，它可以影響物體和感應面之間的距離。
應用說明
電容式接近開關的一個特別的應用領域，是從外部檢測非金屬容器內的液位高度。優點：無需在容器上開孔，就能檢測產品液位。待檢測的介質不需要與
限位開關接觸。實現檢測的先決條件是待檢測材料的介電常數和質量遠遠大于容器的值。接近開關的響應靈敏度必須通過內置電位計降低，直至對介質有響應而對容器壁不響應的程度。
bernstein電容式傳感器主要作用與特性