第3章--计算机控制系统中的硬件1(传感器).pptVIP

5．光电式传感器 光电式传感器是将光信号转化为电信号的一种传感器。它的理论基础是光电效应。这类效应大致可分为三类。 第一类是外光电效应，即在光照射下，能使电子逸出物体表面。利用这种效应所做成的器件有真空光电管、光电倍增管等； 第二类是内光电效应，即在光线照射下，能使物质的电阻率改变。这类器件包括各类半导体光敏电阻； 第三类是光生伏特效应，即在光线作用下，物体内产生电动势的现象，此电动势称为光生电动势。这类器件包括光电池、光电晶体管等。 光电管 光电开关是一种利用感光元件对变化的入射光加以接收，并进行光电转换，同时加以某种形式的放大和控制，从而获得最终的控制输出“开”、“关”信号的器件，如图3-4所示。光电开关广泛应用于工业控制、自动化包装线及安全装置中作为光控制和光探测装置。可在自动控制系统中用作物体检测、产品计数、料位检测、尺寸控制、安全报警及计算机输入接口等。 6．热电式传感器 热电偶传感器的测温原理是热电效应，即把两种不同金属导体接成闭合回路，如果两接点温度不同，则在回路中就会产生热电势，这种由于温度不同而产生电动势的现象，称为热电效应。 常用的热电偶有铂铑10—铂（分度号为S）、镍铬—镍硅（分度号为K）、镍铬—铜镍（分度号为E）等，因为K型热电偶稳定性好，价格便宜，在工业上广泛应用。 热电阻传感器测温基于热电阻现象，即导体或半导体的电阻率随温度的变化而变化的现象。利用物质的这一特性制成的温度传感器有金属热电阻传感器（简称热电阻）和半导体热电阻传感器（简称热敏电阻）。一般而言，前者温度升高，电阻值变大；后者温度升高，电阻值变小。 在工业上使用最多的热电阻是铂电阻和铜电阻，常用的分度号是Pt100和Cu50。 热电偶 热电阻 热电传感器应用 7．数字式传感器 机电控制系统对检测技术提出了数字化、高精度、高效率和高可靠性等一系列要求。数字式传感器能满足这种要求。它具有很高的测量精度，易于实现系统的快速化、自动化和数字化，易于与微处理机配合，组成数控系统，在机械工业的生产、自动测量以及机电控制系统中得到广泛的应用。 常用的数字式传感器有码盘式、光栅式、磁栅式和感应同步器等。 传感器的选用 现代传感器在原理与结构上千差万别，即便对于相同种类的测量对象也可采用不同工作原理的传感器，如何根据具体的测量条件、使用条件以及传感器的性能指标合理地选用传感器是进行某个量测量时首先要解决的问题。当传感器确定之后，与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定了。测量结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。 传感器的类型 要进行一个具体的测量工作，首先要考虑采用何种原理的传感器，这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为，即使是测量同一物理量，也有多种原理的传感器可供选用，哪一种原理的传感器更为合适，则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题：量程的大小，被测位置对传感器体积的要求，测量方式为接触式还是非接触式；信号的引出方法，有线或是非接触测量；传感器的来源，国产还是进口，价格能否承受，还是自行研制。在考虑上述问题之后，就能确定选用何种类型的传感器，然后再考虑传感器的具体性能指标。 灵敏度 通常，在传感器的线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好。因为只有灵敏度高时，与被测量变化对应的输出信号的值才比较大，有利于信号处理。但要注意的是，传感器的灵敏度高，与被测量无关的外界噪声也容易混入，也会被放大系统放大，影响测量精度。因此，要求传感器本身应具有较高的信噪比，尽量减少从外界引入的干扰信号。传感器的灵敏度是有方向性的。如果被测量是单向量，而且对其方向性要求较高，则应选择方向灵敏度小的传感器；如果被测量是多维向量，则要求传感器的交叉灵敏度越小越好。 精 度 精度是传感器的一个重要的性能指标，它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。传感器的精度指标常与经济性联系在一起，精度越高，其价格越昂贵，因此，传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以，不必选得过高。这样就可以在满足同一测量目的的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器。如果测量目的是定性分析的，选用重复精度高的传感器即可，不宜选用绝对量值精度高的；如果是为了定量分析，必须获得精确的测量值，就需选用精度等级能满足要求的传感器。 线性度 线性度反映了输出量与输入量之间保持线性关系的程度。一般来说，人们都希望输出与输入之间呈线性关系。因为在线性情况下，模拟式仪表的刻度就可以做成均匀刻度，而数字式仪表就可以不必采用线性化环节；此外，当线性的传感器作为控制系统的一个组成部分时，它的线性性质常常可使整个系统的设计分析得到简化。 在实际中，任何传