接近传感器基本概述和电流三线制接法

　　接近传感器基本概述和电流三线制接法

　　接近传感器是将光信号转换为电信号的一种器件。其工作原理基于光电效应。光电效应是指光照射在某些物质上时，物质的电子吸收光子的能量而发生了相应的电效应现象。根据光电效应现象的不同将光电效应分为三类：外光电效应、内光电效应及光生伏应。光电器件有光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池等。分析了光电器件的性能、特性曲线。

　　接近传感器一般由处理通路和处理元件2 部分组成。其基本原理是以光电效应为基础，把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将非电信号转换成电信号。光电效应是指用光照射某一物体，可以看作是一连串带有一定能量为的光子轰击在这个物体上，此时光子能量就传递给电子，并且是一个光子的全部能量一次性地被一个电子所吸收，电子得到光子传递的能量后其状态就会发生变化，从而使受光照射的物体产生相应的电效应。

　　通常把光电效应分为3 类：

　　（1 ）在光线作用下能使电子溢出物体表面的现象称为外光电效应，如光电管、光电倍增管等；

　　（2 ）在光线作用下能使物体的电阻率改变的现象称为内光电效应，如光敏电阻、光敏晶体管等；

　　（3 ）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应，如光电池等。

　　光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，因此,光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。

　　接近传感器是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，它是把光信号（可见及紫外镭射光）转变成为电信号的器件。

　　接近传感器是以光电器件作为转换元件的传感器。它可用于检测直接引起光量变化的非电物理量，如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等；也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量，如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度，以及物体的形状、工作状态的识别等。光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点，因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛应用。新的光电器件不断涌现，特别是CCD图像传感器的诞生，为光电传感器的进一步应用开创了新的一页。

　　由于结构不同，压力传感器可以分为测定绝对压力、对大气的相对压力和差压。测定绝对压力时，传感器内自身带有真空参考压，所测压力与大气压力无关，是相对于真空的压力。对大气的相对压力是以大气压力为参考压，因此传感器弹性膜一侧始终与大气是连通的。由于大气压力与离地面的高度、四季中大气中水汽含量的变化以及不同地点和组成大气的各种气体的含量的变化有关。因此，所测得的相对压力便与上述因素有关。此外，还可从传感器弹性膜两侧分别导人流体压力，这样能测定流体不同地点或流体间的差压。针对不同用途应选用不同结构的压力传感器。

　　接近传感器的压力适用范围是分级的。这是因为压力传感器的弹性膜承受流体压力有一个限度。这就是通常所说的耐压极限，超过此极限弹性膜便破裂了。一般来说，每一传感器都有20 - 300 %的过压能力。因此，产品说明书上的压力最大量程为耐压极限的30 - 80 %. 选用过高的压力量程是不必要的。

　　压力量程的选用应主要考虑三个方面的因素：

　　接近传感器的最大过压能力、精度与压力量程的关系和传感器的价格与压力量程的关系。

　　对于接近传感器的最大过压能力，传感器承受静压力与动压力情况下是有很大区别的。后者往往会出现冲击压力，甚至冲击波。冲击压力远高于静压力。如果选用的最大工作压力量程是指静压力的话，传感器在承受动压力时，应选用较大的过压能力。否则冲击压力很容易达到极限耐压，使压力传感器受到破坏。

　　对于精度与压力量程的关系。压力传感器的热零点漂移和热灵敏度漂移系数及非线性误差是影响传感器精度的重要指标。对同一压力传感器来说，热零点漂移系数随工作压力增加而减小，而热灵敏度系数和非线性误差随工作压力增加而增加。因此，工作压力增加有利于减小热零点漂移，而不利于热灵敏度漂移和非线性误差。热零点漂移比较大时，提高工作压力量程有利于提高压力传感器的精度。热零点漂移比较小时，减小工作压力量程有利于提高精度。对不同压力量程的传感器来说，灵敏度是不同的。低压力量程传感器的灵敏度高分辨率自然也高。

　　对于接近传感器的价格与压力量程的关系，一般来说，013 - 1MPa 的压力传感器的价格较便宜，011MPa以下或1MPa 以上的压力传感器价格比较贵。测定2- 3kPa 压力时可选购10 - 50kPa 的压力传感器。特别是使用者自己设计和选用补偿电路时，能使精度进一步提高。这样可以使成本大幅度降低。一般而言，质量好的压力传感器，满量程输出都可以达到100mV/ 10V. 如果只用一半的压力量程，则对应的输出便只有50mV/ 10V. 因此最大工作量程应尽可能接近产品说明书上所标明的该压力传感器的量程级。