传感器技术及应用

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  摘要:随着我们国家综合实力和经济水平的不断进步,科学技术水平也迈上了一个新的台阶。与计算机技术、通信技术并称21世纪三大科学技术的传感器技术也应用于生产生活中的各个方面,为我们的生活带来了很大的便利。在现实生活中,传感器技术已经不再陌生,传感器已自己独特的特点走进了人们的生活。那么,传感器技术是怎样进行的,在我们的生活中又有哪些的应用呢?本文就简要的概括一下传感器的概念、类别等,并且以光点传感器为例,简单介绍传感器工作的原理和测量模式。在此基础上,进一步论述传感器技术在各行各业中的应用,希望能够以后的研究带来方便。
  关键词:传感器;技术;应用;光电传感器;检测模式
  1 传感器的概念
  所谓的传感器,就应用于对外界外应比较灵活的部件、传感的部件和另外一些部件所构成,有些时候也把对于信号的首发装备和对电路进行转换的装备和备用的电源当作传感器的主要组成部件。[1]广义上来说,传感器是进行信息的获得的载体,我们所说的传感器技术是运用传感器的原理,在进行生活中实际应用的一种技术。现如今,传感器已经应用在生产生活中的各个方面了,为我们的生活带来了很大的便利。
  传感器一般来说能够遵照一些固定的方式进行划分。一般来都是参照输入到传感器中的物理性质来进行划分,比方说光电传感器、位置移动传感器、温度传感器等等[2];基于如何新进行工作的方式也可以进行划分,分成电容式传感器、电子感应传感器、热能感应传感器等等;按照输入到外界的物理量,可以划分成模拟形式的和数字形式的传感器两类。[3]
  2 传感器的工作原理
  传感器现在已经应用在了生活中的各方各面,那么传感器是应用于什么原理进行工作的呢?我们知道,传感器的种类多种多样,我们不可能对所有传感器的工作原理进行详细的分析。那么下面我们就以常见的光电传感器为例,介绍一下传感器技术是如何进行工作的。
  2.1 光电传感器工作原理
  我们日常生活中所见到的光电传感器大体上来讲就是一种体型比较小的电子装备,可以感觉所输入的光的强弱。最早的光电传感器所展现的外观是一个比较迷你的类似于圆柱形的金属设施,在用于发射的地方有一个比较小的镜头,作用是校准,把一些光集中照射在接收器上,从而这些接收器中的电线就能够把这个设备连接到一个真空的放大器械上。[4](示意图如图一所示)。同时,在用金属构造的圆筒里面有一个小的灯泡,这个灯泡的作用就是提供光亮。这也是现如今光电传感器的鼻祖。
  2.2 部分光电传感器的检测方式
  光电传感器中的检测方式有很多,比如说对射的方式、反射板和偏振反射板方式、直接放射方式、比较宽的发散光的方式、光束聚集方式等。[5]因篇幅有限,本文就前三种检测方式进行简单介绍一下。
  2.2.1 对射的检测方式
  这种检测的模式的构造如图二所示,也就是说接受和发射器是互相面对着安装的,光源进攻接收器之后直接面向发射器进行发射。当想要检测的物件把光源遮挡的时候,传感器体现出来的改变就能够让人们感受的到被遮挡物已经被检测到了。[6]
  2.2.2 用于距离检测的对射式传感器
  我们都知道,传感器一般可以检测距离,距离也是传感器的一个主要的体现。在对设施传感器中,对于距离的检测所说的是传感器的发射和接收两个端口的最大距离。[7]具有效果的光源说的是发射的全部光源中的在呈现的过程当中,具有实际用处的那一部分,为了能够准确的检测出来被检测物,这一部分的光源一定要被挡住。具体的方式我们可以从图三中看到。
  在这种光电传感器进行工作的时候,在检验比较小的被测物品的时候可能具有的光束会很大,这样就能够准确进行检查和测出。在这样的状况下,我们可以给传感器增加一些光的缝隙。但是需要注意的是,光的缝隙也会缩减透过镜头的光的多少。比如说,在二十毫米的镜头上装有一个带有五毫米的光缝的时候,那么经过这个小孔的光的能量变化成了以前的十六分之一左右,加入说所有的接收器都安上了这种装备,那么就会有很大的光的能量消耗掉了。[8]所以在实际应用中应该格外注意。
  3.2.3 反射板式的检测模式
  在这种检测的方式当中,具体的构造是一个传感器的自身是包含了发射和接收器的,装备原理如图四所示。发射器的光束聚焦在反射板上,经过反射在传回接收器中。如果有被测物体遮住了光,那么就被检测了。[9]
  有时,反射板不能够刚好把光束返回到接收器的地方,那么就需要带有棱镜的反射板来帮助进行反射。大部分的棱镜反射板的材料都是由塑料构成,有着不一样的大小和外观。这种棱镜当中一般来说的用途都是汽车当中的反射板,可以能让开车的人更好的观察到外面的状况。为了能够让这种光电传感器感受到反射过来的光,那么要求就是这种反射过来的光一定要与镜面是垂直的。但是对大多数的反射板来讲,极限的反射角度是二十度,想要准确的反射的话不是很困难。优良的反射板对于光的反射是普通白纸的三千倍,这样说来这种传感器会非常容易的接受到照射过来的光亮。但有些反射物体自身就对光的反射很敏感,当光被遮挡的时候,自己就把光反射到接收器上去了,这样就和反射到反射板是一个道理了,检测也不准确了。[10]针对这个问题,我们就必须对反射板有一定的角度,这种角度一般来说在十度到十五度左右是最好的。
  4 传感器技术的应用
  4.1 传感器技术可以应用在工业中
  现如今,传感器技术在工业中有着很多的应用。一般来说,在工业产出当中一般用于对于机械的控制和测量上。在普通的工业领域工作当中,一定要对所使用的气体的价钱、问题、液体位置等数据进行检查和测量,这样才能更好的对于工业的情况进行监督和控制,并且用词来对工业产出的状况进行判断,保障工业生产能够在最好的状态当中进行,这样才能保证所生产的质量能够符合人们的标准。因为传感器和现在的互联网等先进技术的综合,让工业生产的监督和检测完全可以自主进行,这在某些程度上提升了产出的效果。我们无法知晓在工业领域中缺少了传感器会有着多少的不便,能够确定的是工业生产的效果肯定会大大减少,经济的收益也不能够保证。   4.2 传感器技术可以应用在医学中
  现如今,我们国家的科技水平在持续的发展,人们要更加迅速、精确的获得有关的消息。用于医学的传感器已经成为了一个具有生命特征的眼耳口鼻,具有着越来越重要的作用,并且传感器在医学方面的应用已经越来越多。比如说,在对医学的影像进行处理的时候、进行化学检测的时候、进行癌症判断的时候等,都广泛的应用的传感器技术,传感器技术在医学检测和治疗当中已经非常普遍。
  4.3 传感器技术可以应用在汽车电子控制系统中
  随着我们国家的经济的迅猛进步,人们的生活水准也更上了一个台阶,以前的汽车是一种奢侈品,而现如今,大多数的人家都能够买得起汽车,汽车已经走进了平民百姓家当中。伴随着汽车的普及,人们也更加的注重自己家的汽车是否安全。传感器在汽车中有着很多的应用,对于汽车来说,传感器对于汽车就如同四肢对于人们,能够非常精准的检测到汽车处在什么样的情况中,也让汽车的自主检测得到了进一步的提升。[11]在一般的状况下,在车里面使用的传感器一般来说在车的身体上或者是发动机中,应用于传感器的汽车比一般的汽车多了二十多个传感器,有一些比较好的车上甚至有二百到三百个传感器。这因为这样,传感器已经变成了现如今汽车上不能缺少的一个部件,引导着汽车进行各方面的运行。
  4.4 传感器技术可以应用在环境监督测定方面
  就是因为工业和经济的发展,我们国家的环境问题已经愈发的严重,人们非常期待能够有一种方式能够对于空气中的污染物进行迅速的检测和监控,这样传感器就派上了它的用处。生态应该与经济并重,人们在进行工业生产的时候,必须要有对环境检测的设备存在,这样才不至于对周围的环境污染太过严重,传感器就是一种很好的环境检测设备。现如今,已经有很大一部分的生物传感器在环境的监督和测定当中使用,比如说对于大气进行检测的传感器。So2是酸雨的主要成分,以往我们对于酸雨进行检查的时候,非常的复杂,也不是很容易测量出它在空气中的密度。现在我们用生物传感器的方式,能够有效的对于空气中的二氧化硫进行检测,大大降低了酸雨对于我们的危害。
  4.5 传感器技术可以应用在军事方面
  我国的军事力量非常的强大,并且现在我们国家的武器设备也在提升着,有很多最新的技术都应用在了军事中,传感器技术就是一种。传感器在我们国家军事武装力量中有着至关重要的作用,特别是在海洋上的军队和空中的军队的装备上,我们可以利用传感器对于敌军进行进一步的检测,可以用于现代化的军事管理当中。现如今传感器在军队中所使用的范围一般是在对于地面进行感应中,这种传感器的特征就是具有非常简单的构造,能够方面携带、比较容易进行埋伏和伪造,能够应用在飞机进行空中投物、火箭等发射,或者是军人隐藏在交通干路上和对方的敌人比较易于进入的地方,用传感器进行预备警报,对于最终的敌人进行查找和监督,现如今的军队中比较普遍使用的传感器的类型一般包括:震动、声音、电磁等传感器。
  4.6 传感器技术可以应用在农业当中
  与以往的传统农业不同,现如今我们国家的农业已经逐渐被机械化所替代,并且有继续走向电子化的趋势。人们不再用传统的手工的方式进行劳作,而是利用机械来代替手工。而传感器在农业当中的应用也是非常多的,能够时刻的检测农药的浓度、土壤是否缺水等,这样能够让农作物健康的生长,提高农作物的质量和产量,进一步的造福农民,造福广大的人民群众。
  5 结束语
  本文我们论述了什么是传感器、传感器的工作原理和在现实中的应用,其实在文章中我们只简单的讨论了光电传感器的原理,而传感器并非是这一种,随着传感器技术的迅速发展,更多适用于各行各业的传感器的数量每天都在增加着。根据传感器原理而应用在生活中的各个领域的技术就叫做传感器技术,这种技术为我们的生产生活来带了很大的便利。同时这种技术也是现如今国际上进行迅速发展的最新的科学技术,和互联网还有通信技术并称21世纪最前沿的技术,也是我国当今技术发展的核心,国际上的所有国家都对传感器技术有着很高的期待,所以发展传感器技术也是必须要进行的。我们现在应该顺应科学技术的要求,研究出更多的可以应用于实际中的传感器技术,进一步的为我们国家的各个领域服务,让我国的经济实力再上一个台阶。
  参考文献:
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