德国bernstein传感器在使用过程中经常碰到的名词整理资料

德国bernstein传感器在使用过程中经常碰到的名词整理资料

作为一家系统供应商，BernsteinAG公司为企业开发了以应用为基础的安全方案。我们在机械和电子设计，以及开关，传感器，工业机箱等领域有着长期的业务经验，因此能够充分保证我们有足够的能力为您的企业提供综合全面的解决方案。

我们的目标是在任何时候都为机器操作员、机器和生产过程提供大限度的安全保证。我们还将于我们的顾客做进一步协作，从而提供更加具体细致地解决方案。

我们的业务范围涵盖所有与工业安全方案相关的生产阶段：从咨询，计划以及系统和产品的选择一直到设施的安装，委任和维护。我们强大的专业实力，*值得您信赖。

微型磁位置传感器

智能磁性圆筒传感器系列以通过一个模拟输出，以及一个或两个可自由编程，独立的开关点为特征。

尽管拥有高度的功能性，博恩斯坦已成功地用尽可能小的尺寸将整个电子设备整合到一个紧凑的传感器外壳下。这种设计特色使得额外的保护（例如，电缆电子设备或高成本保障）不必要。紧凑的设计适合安装在所有标准T型和C型槽（例如FESTO和SMC）。

0-10V模拟输出向用户提供连续检测他的应用程序位置的能力。当使用版本HP1和HP2，一个或两个切换点可以被编程。

只有一个输出的传感器，也可用于那些只需要一个切换点的应用程序。为了这个目的，博恩斯坦提供了一系列霍尔传感器，具有灵敏度设置或触点版本，不需要辅助能源。

产品优势

一个或两个可自由编程的切换点

简单的示教过程

适合标准的C型和T型槽

高切换精度

减少安装和布线要求

可以从上方安装

*集成的电子解决方案

无需额外的电子设备

*被浸没的，因此安装受保护

电缆或者插头版本都可以用

技术参数

PNP/NO触点

磁灵敏度±15mT至±13.5mT

感应距离高达50毫米（取决于磁铁/空气间隙）

重复精度≤0.1mT

磁滞1mT≤H≤1.35mT

工作电压范围UB10-30VDC

输出电流每输出一次Ie≤50mA（一个输出切换）≤25mA（两个都是输出切换）

环境温度–20°C到+80°C

保护等级IP67

模拟圆筒型传感器

模拟输出0–10V

带M8插头连接器的防护连接电缆

环境温度+5°C至+55°C

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主要特性

传感器静态

传感器的静态特性是指对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。因为这时输入量和输出量都和时间无关，所以它们之间的关系，即传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。表征传感器静态特性的主要参数有：线性度、灵敏度、迟滞、重复性、漂移等。

线性度：指传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度。定义为在全量程范围内实际特性曲线与拟合直线之间的大偏差值与满量程输出值之比。

灵敏度：灵敏度是传感器静态特性的一个重要指标。其定义为输出量的增量与引起该增量的相应输入量增量之比。用S表示灵敏度。

迟滞：传感器在输入量由小到大（正行程）及输入量由大到小（反行程）变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象成为迟滞。对于同一大小的输入信号，传感器的正反行程输出信号大小不相等，这个差值称为迟滞差值。

重复性：重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。

漂移：传感器的漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随着时间变化，此现象称为漂移。产生漂移的原因有两个方面：一是传感器自身结构参数；二是周围环境（如温度、湿度等）。

分辨力：当传感器的输入从非零值缓慢增加时，在超过某一增量后输出发生可观测的变化，这个输入增量称传感器的分辨力，即小输入增量。

阈值：当传感器的输入从零值开始缓慢增加时，在达到某一值后输出发生可观测的变化，这个输入值称传感器的阈值电压。

传感器动态

所谓动态特性，是指传感器在输入变化时，它的输出的特性。在实际工作中，传感器的动态特性常用它对某些标准输入信号的响应来表示。这是因为传感器对标准输入信号的响应容易用实验方法求得，并且它对标准输入信号的响应与它对任意输入信号的响应之间存在一定的关系，往往知道了前者就能推定后者。常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种，所以传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。

线性度

通常情况下，传感器的实际静态特性输出是条曲线而非直线。在实际工作中，为使仪表具有均匀刻度的读数，常用一条拟合直线近似地代表实际的特性曲线、线性度（非线性误差）就是这个近似程度的一个性能指标。

拟合直线的选取有多种方法。如将零输入和满量程输出点相连的理论直线作为拟合直线；或将与特性曲线上各点偏差的平方和为小的理论直线作为拟合直线，此拟合直线称为小二乘法拟合直线。

灵敏度

灵敏度是指传感器在稳态工作情况下输出量变化△y对输入量变化△x的比值。

它是输出一输入特性曲线的斜率。如果传感器的输出和输入之间显线性关系，则灵敏度S是一个常数。否则，它将随输入量的变化而变化。

灵敏度的量纲是输出、输入量的量纲之比。例如，某位移传感器，在位移变化1mm时，输出电压变化为200mV，则其灵敏度应表示为200mV/mm。

当传感器的输出、输入量的量纲相同时，灵敏度可理解为放大倍数。

提高灵敏度，可得到较高的测量精度。但灵敏度愈高，测量范围愈窄，稳定性也往往愈差。

分辨率

分辨率是指传感器可感受到的被测量的小变化的能力。也就是说，如果输入量从某一非零值缓慢地变化。当输入变化值未超过某一数值时，传感器的输出不会发生变化，即传感器对此输入量的变化是分辨不出来的。只有当输入量的变化超过分辨率时，其输出才会发生变化。

通常传感器在满量程范围内各点的分辨率并不相同，因此常用满量程中能使输出量产生阶跃变化的输入量中的大变化值作为衡量分辨率的指标。上述指标若用满量程的百分比表示，则称为分辨率。分辨率与传感器的稳定性有负相相关性。

发展趋势

磁传感器未来的发展趋势有以下几种特点：

1、高灵敏度。被检测信号的强度越来越弱，这就需要磁性传感器灵敏度得到极大提高。应用方面包括电流传感器、角度传感器、齿轮传感器、太空环境测量。

2、温度稳定性。更多的应用领域要求传感器的工作环境越来越严酷，这就要求磁传感器必须具有很好的温度稳定性，行业应用包括汽车电子行业。

3、抗干扰性。很多领域里传感器的使用环境没有任何屏蔽，就要求传感器本身具有很好的抗干扰性。包括汽车电子、水表等等。

4、小型化、集成化、智能。要想做到以上需求，这就需要芯片级的集成，模块级集成，产品级集成。

5、高频特性。随着应用领域的推广，要求传感器的工作频率越来越高，应用领域包括水表、汽车电子行业、信息记录行业。

6、低功耗。很多领域要求传感器本身的功耗极低，得以延长传感器的使用寿命。应用在植入身体内磁性生物芯片，指南针等等。

应用

直流无刷电机

位置传感器是组成无刷直流电动机系统的三大部分之一，也是区别于有刷直流电动机的主要标志。其作用是检测主转子在运动过程中的位置，将转子磁钢磁极的位置信号转换成电信号，为逻辑开关电路提供正确的换相信息，以控制它们的导通与截止，使电动机电枢绕组中的电流随着转子位置的变化按次序换向，形成气隙中步进式的旋转磁场，驱动永磁转子连续不断地旋转。

直流无刷电机需要位置传感器来测量转子的位置，电机控制器通过接受位置传感器信号来让逆变器换相与转子同步来驱动电机持续运转。尽管直流无刷电机也可以通过定子绕组产生的反感生电动势来检测转子的位置，而省去位置传感器，但是电机启动时，转速太小，反感生电动势信号太小而无法检测。

可以用作直流无刷电机位置传感器的霍尔传感器芯片分为开关型和锁定型两种。对于电动自行车电机，这两种霍尔传感器芯片都可以用来测量转子磁钢的位置。用这两种霍尔传感器芯片制作的直流无刷电机的性能，包括电机的输出功率、效率和转矩等没有任何差别，并可以兼容相同的电机控制器。

位置传感器的应用，降低电机运行的噪音、提高电机的寿命与性能，同时达到降低耗能的效果。位置传感器的应用无疑给电机市场的发展提供了强大的推动力。

曲轴与凸轮轴

曲轴位置传感器(CrankshaftPositionSensor，CPS)又称为发动机转速与曲轴转角传感器，其功用是采集曲轴转动角度和发动机转速信号，并输入电子控制单元(ECu)，以便确定点火时刻和喷油时刻。

凸轮轴位置传感器(CamshaftPositionSensor，CPS)又称为气缸识别传感器(CylinderIdentificationSensor，CIS)，为了区别于曲轴位置传感器(CPS)，凸轮轴位置传感器一般都用CIS表示。凸轮轴位置传感器的功用是采集配气凸轮轴的位置信号，并输入ECU，以便ECU识别气缸1压缩上止点，从而进行顺序喷油控制、点火时刻控制和爆燃控制。此外，凸轮轴位置信号还用于发动机起动时识别出次点火时刻。因为凸轮轴位置传感器能够识别哪一个气缸活塞即将到达上止点，所以称为气缸识别传感器。

磁传感器的应用与市场

磁传感器的应用十分广泛，已在国民经济、国防建设、科学技术、医疗卫生等领域都发挥着重要作用，成为现代传感器产业的一个主要分支。在传统产业应用和改造、资源探查及综合利用、环境保护、生物工程、交通智能化管制等各个方面，它们发挥着愈来愈重要的作用。下面就一些重要方面的应用作一论述。

磁传感器的产业应用

磁传感器已经在许多领域获得了产业性的应用，每年所需用的磁传感器的总数量以数十亿计。

电机工业

无刷电动机具有体积小、重量轻、效率高、调速方便、维护少、寿命长、不产生电磁干扰等一系列优点，年需求量数以亿计。

在无刷电动机中，用磁传感器来作转子磁极位置传感和定子电枢电流换向器。许多磁传感器，霍尔器件、威根德器件、磁阻器件等都可以使用，但大量使用的，主要是霍尔器件。

电机的转速检测和控制使用了的旋转编码器，过去多用光编码器。磁编码器的使用显示出越来越多的优点，正在逐渐取代光学器件。使用磁传感器还可以对电机进行过载保护(主要用霍尔电流传感器)及转矩检测。

电力电子技术

电力电子表技术是电力技术和电子技术的结合，可实现交直流电流的相互变换，并可在所需的范围内实现电流、电压和频率的自由调节。采用这些技术和产品，可做成各种特殊电源(如UPS、高频电源、开关电源、弧焊机逆变电源等)和交流变频器等产品(交流变频器用于电机调速，节能效果*)。这些变流装置的核心，是大功率半导体器件。以磁传感器为基础的各种电流传感器被用来监测、控制和保护这些大功率器件。霍尔电流传感器响应速度快，且依靠磁场和被控电路耦合，不接入主电路，因而功耗低，抗过载能力强，线性好，可靠性高，既可作为大功率器件的过流保护驱动器，又可作为反馈器件，成为自控环路的一个控制环节。使用变流技术可以大量节能，国外使用的电能95%是经过变换来的，国内变流技术虽已受到高度重视，但仅有5%的电能经过这种变换，可见具有巨大的应用前景。其中，可能吸纳大量的电流传感器，是磁传感器的又一巨大的产业性应用领域。

能源管理

电网的自动检测系统需采集大量的数据，经计算机处理之后，对电网的运行状况实施监控，并进行负载的分配调节和安全保护。自动监控系统的各个控制环节，都可用以磁传感器为基础的电流传感器、互感器等来实现。霍尔电流传感器已逐步在电网系统中得到应用。用霍尔器件作成的电度表已从研制逐步转向实用化，它们可自动计费并可显示功率因数，以便随时进行调整，保证用电。

计算机技术与信息读写磁头

磁信息记录装置除磁带、磁盘等之外，还有磁卡、磁墨水记录帐册的磁记录等，对磁信息存储和读出传感器有巨大需求。感应磁头，薄膜磁阻磁头，非晶磁头等都获得了大量的使用。随着记录密度的提高，例如高到100G字节，需要更高灵敏度和空间分辨力的磁头。以多层金属薄膜为基础的巨磁阻磁头、用非晶合金丝制作的非晶合金磁头、巨磁阻抗磁头等正展开激烈的竞争。

汽车工业

在汽车中，使用大量的电机(汽车每辆约需40～60台电机，一般汽车中也有15台，这些电机呈现出无刷化趋势)，其中使用磁传感器的数量之大，不言而喻;另一个大量使用磁传感器的是汽车的ABS系统(防抱制动系统)，平均每台汽车要使用4～6只速度传感器，使用的主要是感应式速度传感器。正在逐步推广的新型的霍尔齿轮传感器，以及威氏器件、非晶器件、磁阻器件等即将进入这一领域。

另外是汽车发动机系统点火定时用的速度传感器及点火器。这些方面也主要使用感应传感器。霍尔齿轮传感器和霍尔片开关已经在一些车型中使用。据霍尼威尔公司报导，截止1996年6月，他们已向汽车工业供应了8000万只霍尔翼片开关和300万只霍尔齿轮速度传感器。据预测，未来在一辆汽车中，将采用30多只象霍尔传感器那样的磁传感器。

还有在工业自动控制、机器人、办公自动化、家用电器及各种安全系统等领域，除大量使用无刷直流电机，交流变频器等之外，在电冰箱、空调器、电饭煲等装置中，使用了大量的磁性温度控制器，上世纪80年代中期已经超过数亿只。

在传统产业改造中的应用及市场

据报道，1995年仅工业过程控制传感器的市场已达到260亿美元;2001年计算机HDD用SV-GMR磁头的市场超过了4000亿日元(约合34亿美元)。若采用新型微型磁传感器，既使操作更简便，又提高了可靠性，增长了器件寿命，降低了成本。

使用新型磁传感器可以显着提高测量和控制精度，如使用GMI(巨磁阻抗)磁场传感器，检测分辨率和常用磁通门磁强计一样，而响应速度却快了一倍，消耗功率仅为后者的1%;若用霍尔器件，其分辨率仅4A/m，而所需外场比前者高300余倍;在应力检测中，SI 传感器的灵敏度是常用电阻丝的2000倍高，是半导体应变规的20～40倍。工业机床的油压或气压汽缸活塞位置检测，广泛采用套在活塞杆上的永磁环和AMR元件组成的磁传感器，检测精度达0.1mm，检测速度可在0～500mm/s内以高低速度变换;改用GMI或SV-GMR传感器后，测量精度至少可以提高1个数量级。在机床数控化时代，数字磁尺帮助设计师们实现了闭环控制。使用信号输出的磁尺，则不受噪声、电源电压波动等干扰，也不必原点复位。使用工作状态磁敏开关，还可以完成手动与数控之间的转换。

旋转磁编码器在旋转量的检测控制中起关键作用，它在数控机床、机器人、工厂自动化设备的位置检测、传输速度控制，磁盘、打印机之类的自动化设备通讯设备的旋转量检测中都是*的重要部件。其检测对象是光磁图形，不受油雾粉尘的影响，因此比目前先进的光编码器的可靠性高寿命长，尤其适合于自动焊接、油漆机器人和与钢铁有关的位置检测以及各种金属、木材、塑料等加工行业的应用。而仍大量使用光编码器，由于这种器件易受粉尘、油污和烟雾的影响，用在自动焊接、油漆机器人、纺织和钢铁、木料、塑料等的加工中，可靠性极差。应用AMR、GMR 、GMI敏感元件构成的旋转磁编码器，就不存在上述缺点，因此，它们的市场需求年增长率在30%以上。在家用电器和节能产品中也也有其广泛的应用潜力，在节能环保产品中也大有用武之地。若使用微型磁编码器和控制微机一体化，更有利于简化控制系统结构，减少元件数和占空体积，这在精密制造和加工业中意义十分重大。

在环境监测中的应用

环境保护的前提是对各个环境参数(温度、气压、大气成份、噪声.......)的监测，这里需要使用多种大量的传感器。采用强磁致伸缩非晶磁弹微型磁传感器，可以同时测量真空或密闭空间的温度和气压，而且不用接插件，可以遥测和远距离访问。在食品包装、环境科学实验等方面，应用前景广阔。

在交通管制中的应用

交通事故和交通阻塞是城市中和城市间交通存在的一个大问题。国内外都在加强高速公路行车支持道路系统(AHS)、智能运输系统(ITS)和道路交通信息系统(VICS)等的开发与建设。在这些新系统中，高灵敏度、高速响应微型磁传感器大有用武之地。例如，用分辨率可达1nT的GMI和SI传感器，可构成ITS传感器(作高速路上的道路标志，测车轮角度，货车近接距离)，汽车通过记录仪(测通行方向、速度、车身长度、车种识别)，停车场成批车辆传感器，加速度传感器(测车辆通过时路桥的振动等)。

常用术语

传感器

能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。通常有敏感元件和转换元件组成。

敏感元件是指传感器中能直接（或响应）被测量的部分。

转换元件指传感器中能较敏感元件感受（或响应）的被测量转换成是与传输和（或）测量的电信号部分。

当输出为规定的标准信号时，则称为变送器。

测量范围

在允许误差限内被测量值的范围。

量程

测量范围上限值和下限值的代数差。

度

被测量的测量结果与真值间的一致程度。

重复性

在所有下述条件下，对同一被测的量进行多次连续测量所得结果之间的符合程度：

相同测量方法

相同观测者

相同测量仪器

相同地点

相同使用条件

在短时期内的重复。

分辨力

传感器在规定测量范围内可能检测出的被测量的小变化量。

阈值

能使传感器输出端产生可测变化量的被测量的小变化量。

零位

使输出的值为小的状态，例如平衡状态。

激励

为使传感器正常工作而施加的外部能量（电压或电流）。

大激励

在市内条件下，能够施加到传感器上的激励电压或电流的大值。

输入阻抗

在输出端短路时，传感器输入端测得的阻抗。

输出

有传感器产生的与外加被测量成函数关系的电量。

输出阻抗

在输入端短路时，传感器输出端测得的阻抗。

零点输出

在室内条件下，所加被测量为零时传感器的输出。

滞后

在规定的范围内，当被测量值增加和减少时，输出中出现的大差值。

迟后

输出信号变化相对于输入信号变化的时间延迟。

漂移

在一定的时间间隔内，传感器输出中有与被测量无关的不需要的变化量。

零点漂移

在规定的时间间隔及室内条件下零点输出时的变化。

灵敏度

传感器输出量的增量与相应的输入量增量之比。

灵敏度漂移

由于灵敏度的变化而引起的校准曲线斜率的变化。

热灵敏度漂移

由于灵敏度的变化而引起的灵敏度漂移。

热零点漂移

由于周围温度变化而引起的零点漂移。

线性度

校准曲线与某一规定直线一致的程度。

非线性度

校准曲线与某一规定直线偏离的程度。

长期稳定性

传感器在规定的时间内仍能保持不超过允许误差的能力。

固有频率

在无阻力时，传感器的自由（不加外力）振荡频率。

响应

输出时被测量变化的特性。

补偿温度范围

使传感器保持量程和规定极限内的零平衡所补偿的温度范围。

蠕变

当被测量机器多有环境条件保持恒定时，在规定时间内输出量的变化。

绝缘电阻

如无其他规定，指在室温条件下施加规定的直流电压时，从传感器规定绝缘部分之间测得的电阻值。

安装方式选项

齐平安装

非齐平安装

上海兴拓机械，总部位于中国的经济中心上海，交通环境四通八达，经常程度十分发达。公司从事自动化机械设备和电线电缆、发电机、传感器等设备的贸易已经超过了十年。十年来一直为所有的客户提供的设备。整个集团在美国和德国都有自己的分公司。可以从厂家直接拿货、保证货源、*、货期短、种类齐全、质量有保障。欢迎所有的客户来公司洽谈合作！

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