什么是接近傳感器？

接近傳感器，是指代替限位開關(guān)等接觸式檢測(cè)方式，以無(wú)需接觸檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行檢測(cè)為目的的傳感器的總稱。其能將檢測(cè)對(duì)象的移動(dòng)信息和存在信息轉(zhuǎn)換為電氣信號(hào)。

在轉(zhuǎn)換為電氣信號(hào)的檢測(cè)方式中，包括利用電磁感應(yīng)引起的檢測(cè)對(duì)象的金屬體中產(chǎn)生的渦電流的方式、捕測(cè)體的接近引起的電氣信號(hào)的容量變化的方式、利石和引導(dǎo)開關(guān)的方式。 由感應(yīng)型、靜電容量型、超聲波型、光電型、磁力型等構(gòu)成。

接近傳感器是利用振動(dòng)器發(fā)生的一個(gè)交變磁場(chǎng)，當(dāng)金屬目標(biāo)接近這磁場(chǎng)并達(dá)到感應(yīng)距離時(shí)，在金屬目標(biāo)內(nèi)發(fā)生渦流，因此導(dǎo)致振動(dòng)衰減，以至接近傳感器的振動(dòng)器停振。接近傳感器的振動(dòng)器振動(dòng)及停振的變化被后級(jí)放大電路處理并轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號(hào)，觸發(fā)驅(qū)動(dòng)控制器件，因此達(dá)到接近傳感器的非接觸式之檢測(cè)的目的。首先,本文對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器進(jìn)行了分析,并對(duì)能夠同時(shí)提供復(fù)合信號(hào)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)角傳感器進(jìn)行了重點(diǎn)討論。這就是接近傳感器的運(yùn)作原理。

接近傳感器廣泛地應(yīng)用于機(jī)床、冶金、化工、輕紡和印刷等行業(yè)。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中可作為限位、計(jì)數(shù)、定位控制和自動(dòng)保護(hù)環(huán)節(jié)。本首先分析了電容式微慣性傳感器的測(cè)量控制原理和系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型，并在此基礎(chǔ)上通過(guò)三個(gè)方面設(shè)計(jì)出新型嵌入橫向可動(dòng)電極的微慣性傳感器，分別是：支撐梁結(jié)構(gòu)、微執(zhí)行器結(jié)構(gòu)和檢測(cè)電容結(jié)構(gòu)。接近傳感器具有使用壽命長(zhǎng)、工作可靠、重復(fù)定位精度高、無(wú)機(jī)械磨損、無(wú)火花、無(wú)噪音、抗振能力強(qiáng)等特點(diǎn)。目前，接近傳感器的應(yīng)用范圍日益廣泛，其自身的發(fā)展和創(chuàng)新的速度也是極其迅速。

TMR/超導(dǎo)復(fù)合式磁傳感器

1995 年，由美國(guó)麻省理工學(xué)院和日本東北大學(xué)的兩個(gè)研究小組獨(dú)立發(fā)現(xiàn)，將兩個(gè)磁性電極層之間用極薄的絕緣層分開會(huì)產(chǎn)生很大的磁電阻效應(yīng)(室溫下達(dá)到11%)。這種由磁性層/絕緣層/磁性層構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，稱為磁性隧道結(jié)(MTJ)。在MTJ 中，中間的絕緣層很薄(幾個(gè)納米)，使得可以有大量電子隧穿通過(guò)。通過(guò)隧道結(jié)的電流依賴于兩個(gè)磁性層的磁化強(qiáng)度矢量的相對(duì)取向。這種隧穿電流隨外磁場(chǎng)變化的效應(yīng)被稱為隧道磁電阻(TMR)效應(yīng)。下面將分別對(duì)GMR/超導(dǎo)復(fù)合式磁傳感器的發(fā)展及本課題組在TMR/超導(dǎo)復(fù)合式磁傳感器制備、測(cè)試方面開展的工作進(jìn)行介紹。隧道磁電阻效應(yīng)可以由Julliere 雙電流模型解釋。假定電子在隧穿過(guò)程中自旋不發(fā)生翻轉(zhuǎn)，并且隧穿電流正比于費(fèi)米面附近電子的態(tài)密度。當(dāng)MTJ兩側(cè)鐵磁層處于平行排列時(shí)，左側(cè)的少子電子向右側(cè)的少子空態(tài)隧穿，左側(cè)的多子電子向右側(cè)的多子空態(tài)隧穿，MTJ 處于低阻態(tài)；當(dāng)MTJ兩側(cè)鐵磁層處于反平行排列時(shí)，左側(cè)的少子電子向右側(cè)的多子空態(tài)隧穿，而左側(cè)的多子電子向右側(cè)的少子空態(tài)隧穿，MTJ 呈現(xiàn)高阻態(tài)。

由于貼合TMR器件與超導(dǎo)磁放大器的低溫膠過(guò)厚導(dǎo)致TMR—超導(dǎo)磁放大器間距過(guò)大(50 μm)，使得TMR/超導(dǎo)復(fù)合式磁傳感器的靈敏度、探測(cè)精度較GMR/超導(dǎo)復(fù)合式磁傳感器、SQUID 等器件仍有明顯差距。理論計(jì)算表明，減小TMR—超導(dǎo)磁放大器間距將使得磁場(chǎng)放大倍數(shù)呈指數(shù)形式上升；若能將TMR—超導(dǎo)磁放大器間距降低至0.5 μm以內(nèi)，磁場(chǎng)放大倍數(shù)可接近1000 倍。傳感器的電路能夠保證應(yīng)變電橋電路的供電，并將應(yīng)變電橋的失衡信號(hào)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的電信號(hào)輸出（0-5，4-20mA或0-5V）。今后可通過(guò)熱壓印等技術(shù)減小TMR—超導(dǎo)磁放大器間距，從而提高器件的靈敏度。

什么是壓力傳感器？

壓力傳感器是將壓力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出的傳感器。

在講述壓力傳感器的同時(shí)，我們必須導(dǎo)出壓力變送器的概念。

通常傳感器由兩部分組成，即分別是敏感元件和轉(zhuǎn)換元件。其中敏感元件是指?jìng)鞲衅髦心軌蛑苯痈惺芑蝽憫?yīng)被測(cè)量的部分；轉(zhuǎn)換元件是指?jìng)鞲衅髦袑⒚舾性惺芑蝽憫?yīng)的被測(cè)量的應(yīng)變轉(zhuǎn)換成適于傳輸或測(cè)量的電信號(hào)部分。

由于傳感器的輸出信號(hào)一般很微弱，需要將其調(diào)制與放大。隨著集成技術(shù)的發(fā)展，人們又將這部分電路及電源等電路也一起裝在傳感器內(nèi)部。藍(lán)寶石系由單晶體絕緣體元素組成，不會(huì)發(fā)生滯后、疲勞和蠕變現(xiàn)象。這樣，傳感器就可以輸出便于處理，傳輸?shù)目捎眯盘?hào)了。而在以前技術(shù)相對(duì)落后時(shí)，所謂的傳感器是指上文中的敏感元件，而變送器就是上文中的轉(zhuǎn)換元件。

壓力傳感器一般是指將變化的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)變化的電阻信號(hào)或電容信號(hào)的敏感元件，如：壓阻元件，壓容元件等。數(shù)字接口器件常使用兩線接口(I2C或PMBus)，并具有內(nèi)置的ADC。而壓力變送器一般是指，壓敏元件與調(diào)理電路共同組成的測(cè)量壓力的整套電路單元，一般能直接輸出與壓力成線性關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)或電流信號(hào)，供儀表、PLC、采集卡等設(shè)備直接采集。

光纖傳感器

光纖傳感器

光纖傳感器技術(shù)是隨著光導(dǎo)纖維實(shí)用化和光通信技術(shù)的發(fā)展而形成的一門嶄新的技術(shù)。光纖傳感器與傳統(tǒng)的各類傳感器相比有許多特點(diǎn)，如靈敏度高.抗電磁干擾能力強(qiáng)，耐腐蝕，絕緣性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小.耗電少，光路有可撓曲性，以及便于實(shí)現(xiàn)遙測(cè)等。

光纖傳感器一般分為兩大類，一類是利用光纖本身的某種敏感特性或功能制成的傳感器.稱為功能型傳感器;另一類是光纖僅僅起傳輸光波的作用，必須在光纖端面或中間加裝其他敏感元件才能構(gòu)成傳感器，稱為傳光型傳感器。隨著微型設(shè)備,如無(wú)線微型傳感器等體積的減小和功能的增多,其能源供應(yīng)問(wèn)題日顯突出,因而使得使用壽命縮短。無(wú)論哪種傳感器，其工作原理都是利用被測(cè)量的變化調(diào)制傳輸光光波的某一參數(shù)，使其隨之變化，然后對(duì)已調(diào)制的光信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，從而得到被測(cè)量。

光纖傳感器可以測(cè)量多種物理量.目前已經(jīng)實(shí)用的光纖傳感器可測(cè)量的物理量達(dá)70多種，因此光纖傳感器具有廣闊的發(fā)展前景。