1. 电容式称重传感器在汽车方面的应用
传感器主要有电阻应变式、电容式、差动变动器式、压磁式、压电式、振频式、陀螺式等。下面对几种常用称重传感器进行简要阐述:
1)电阻应变式与差动变压器式传感器是将电阻应变计(电阻应变片)粘贴在弹性体上,当弹性体受外力(拉力或压力)作用产生形变时,电阻应变计将该形变转化成电量输出,通过相应的测量仪表检测出这个与外加重量成一定比例关系的电量,从而测出质量。
2)电容式与差动变压器式传感器是通过弹性体将物体质量转换成位移,从而引起电容和电感的改变,利用相应的测量仪表检测出这个变化的电容量再换算成质量。
3)压磁式传感器是利用铁磁物质在外加质量作用下,铁磁材料的磁导系数和磁阻的改变,从而使绕在铁心上的线圈阻抗变化,线圈阻抗的变化与质量成一定比例关系,因此检出线圈阻抗的变化,便可求得质量。
4)压电式传感器是利用某些晶体介质在受一定方向外加质量作用是,引起内部正负电荷的相对转移,从而使晶体两端表面上出现符号相反的束缚电荷,其电荷密度与质量成正比关系。
5)振频式传感器金属丝或金属膜片的固有震动频率的不紧与其几何尺寸、密度、材料有关,而且还与内部应力状态。当它们的几何尺寸、材料、密度一定时,外加的质量可以改变它们的内部应力,因而其振动频率也就相应改变,利用振频测量仪器测出频率的变化量,即可求得质量。
6)陀螺式传感器是利用陀螺式进动特征和力矩效应工作的,是近几年来发展起来的一种新型的称重传感器,其特点是作用力方向上无位移,不存在静平衡问题以及弹性应变中的储能和恢复问题,因而无滞后,刚性大,线性好,响应快,分辨率高,稳定性好,抗干扰能里强。由于是直接数字输出,没有数模转换问题,因而陀螺式称重传感器引人注目。在上述称重传感器中,当前应用最为广泛的称重传感器是电阻应变式称重传感器,因为这种传感器的结构比较简单,技术比较成熟,制作容易,准确度高,稳定性好。
2. 电容式传感器在汽车中的应用
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1、按传感器的物理量分类,可分为位移、力、速度、温度、流量、气体成份等传感器
2、按传感器工作原理分类,可分为电阻、电容、电感、电压、霍尔、光电、光栅、热电偶等传感器。
3、按传感器输出信号的性质分类,可分为:输出为开关量(“1”和"0”或“开”和“关”)的开关型传感器;输出为模拟型传感器;输出为脉冲或代码的数字型传感器。
4、根据传感器在汽车中的作用分类,可以分类为测量温度传感器、压力传感器、流量传感器、位置传感器、气体浓度传感器、汽车速度传感器、光亮度传感器、干湿度传感器、距离传感器等等,它们各司其职,一旦某个传感器失灵,对应的装置工作就会不正常甚至不工作。因此,汽车传感器的作用非常重要。
3. 大吨位电容式称重传感器
力传感器的一般工作原理是对所施加的力作出响应,并将力值转换成可测量的量。市场上有各种基于各种传感元件的力传感器,大多数力传感器都是使用力敏电阻器设计的,这些传感器由传感膜和电极组成。
力敏电阻器的工作原理是基于接触电阻的特性。力敏电阻器包含一个导电聚合物膜,当力作用于其表面时,该膜以可预测的方式改变其电阻,这种薄膜由排列在基质中的导电和非导电微粒组成,尺寸为亚微米。当力作用于薄膜表面时,微粒接触到传感器电极,改变了薄膜的电阻,电阻值的变化量给出了所施加力的测量值。
为了提高力敏电阻器的性能,人们正在通过多种不同的方法进行各种努力,例如,为了尽量减小聚合物的漂移,正在测试各种电极结构,通过用碳纳米管等新材料代替聚合物,用传感器进行测试等。
力传感器的主要用途是测量施加的力。有各种类型和尺寸的力传感器可用于不同类型的应用。使用力感电阻器的力传感器的一些应用包括压力感测按钮、乐器、汽车占用感测器、假肢、脚内旋系统、增强现实等等。
有许多类型的力传感器可用于不同类型的应用。力传感器的一些例子是称重传感器、气动称重传感器、电容式称重传感器、应变计称重传感器、液压称重传感器等。
应变式称重传感器是一种力传感器,与其他力传感器相比,具有力敏电阻的力传感器具有体积小、成本低、抗冲击性好等优点。由于体积小,它们被用于便携式电子设备和增强的移动交互。这些传感器的主要缺点是精度低,因为它们的测量值相差10%。
4. 电容式传感器用于测量
电容式传感器的应用举例。
电容传感器可用来测量直线位移、 角位移, 振动振幅(可测至0.05μ m的微小振幅), 尤其适合测量高频振动振幅、 精密轴系回转精度、 加速度等机械量, 还可用来测量压力、 差压力、 液位、 料面、 粮食中的水分含量、 非金属材料的涂层、 油膜厚度、 测量电介质的湿度、 密度、 厚度等等。
在自动检测和控制系统中也常常用来作为位置信号发生器。
5. 电容式称重传感器的工作原理
传感器(英文名称:transducer/sensor)是一种检测装置
,能感受到被测量的信息,并能将感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
传感器的特点包括:微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化
。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器的存在和发展,让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官,让物体慢慢变得活了起来。通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。
一、根据输入物理量
位移传感器、压力传感器、速度传感器、温度传感器及气敏传感器等
二、根据工作原理
电阻式、电感式、电容式及电势式等
三、根据输出信号的性质
模拟式传感器和数字式传感器。即模拟式传感器输出模拟信号,数字式传感器输出数字信号
四、根据能量转换原理
有源传感器和无源传感器。有源传感器将非电量转换为电能量,如电动势、电荷式传感器等;无源程序传感器不起能量转换作用,只是将被测非电量转换为电参数的量,如电阻式、电感式及电容光焕发式传感器等
五、激光PM2.5传感器
利用激光技术进行测量的传感器。它由激光器、激光检测器和测量电路组成。激光传感器是新型测量仪表,它的优点是能实现无接触远距离测量,速度快,精度高,量程大,抗光、电干扰能力强等。
激光传感器按工作物质可分为 4种
①固体激光器
:它的工作物质是固体。常用的有红宝石激光器、掺钕的钇铝石榴石激光器 (即YAG激光器)和钕玻璃激光器等。它们的结构大致相同,特点是小而坚固、功率高,钕玻璃激光器是目前脉冲输出功率最高的器件,已达到数十兆瓦。
②气体激光器
:它的工作物质为气体。现已有各种气体原子、离子、金属蒸气、气体分子激光器。常用的有二氧化碳激光器、氦氖激光器和一氧化碳激光器,其形状如普通放电管,特点是输出稳定,单色性好,寿命长,但功率较小,转换效率较低。
③液体激光器
:它又可分为螯合物激光器、无机液体激光器和有机染料激光器,其中最重要的是有机染料激光器,它的最大特点是波长连续可调。
④半导体激光器
:它是较年轻的一种激光器,其中较成熟的是砷化镓激光器。特点是效率高、体积小、重量轻、结构简单,适宜于在飞机、军舰、坦克上以及步兵随身携带。可制成测距仪和瞄准器。但输出功率较小、定向性较差、受环境温度影响较大。
激光传感器工作原理
激光传感器工作时,先由激光发射二极管对准目标发射激光脉冲。经目标反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到传感器接收器,被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器,因此它能检测极其微弱的光信号,并将其转化为相应的电信号。 常见的是激光测距传感器,它通过记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间,即可测定目标距离。激光传感器必须极其精确地测定传输时间,因为光速太快。
例如,光速约为3*10^8m/s,要想使分辨率达到1mm,则传输时间测距传感器的电子电路必须能分辨出以下极短的时间:0.001m/(3*10^8m/s)=3ps
要分辨出3ps的时间,这是对电子技术提出的过高要求,实现起来造价太高。但是如今的激光测距传感器巧妙地避开了这一障碍,利用一种简单的统计学原理,即平均法则实现了1mm的分辨率,并且能保证响应速度。
激光传感器发展前景
2008年全球传感器市场容量为506亿美元,东欧、亚太区和加拿大成为传感器市场增长最快的地区,而美国、德国、日本依旧是传感器市场分布最大的地区。真尚有公司等世界高端传感器制造商开始进入中国大陆,并且设立了技术开发部门。就世界范围而言,传感器市场上增长最快的依旧是汽车市场,占第二位的是过程控制市场,看好通讯市场前景。
一些传感器市场比如压力传感器、温度传感器、流量传感器、水平传感器已表现出成熟市场的特征。流量传感器、压力传感器、温度传感器的市场规模最大,分别占到整个传感器市场的21%、19%和14%。传感器市场的主要增长来自于无线传感器、MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystems,微机电系统)传感器、生物传感器等新兴传感器。其中,无线传感器在2007-2010年复合年增长率预计会超过25%。
全球的传感器市场在不断变化的创新之中呈现出快速增长的趋势。有关专家指出,传感器领域的主要技术将在现有基础上予以延伸和提高,各国将竞相加速新一代传感器的开发和产业化,竞争也将日益激烈。在高端技术传感器领域,真尚有等国际传感器巨头也已经进入国内市场,并直接在中国设立技术研发部。新技术的发展将重新定义未来的传感器市场,比如无线传感器、光纤传感器、智能传感器和金属氧化传感器等新型传感器的出现与市场份额的扩大。
6. 电容传感器在汽车中的应用
可以用来量测液体位准、湿度、以及物质成分.举例来说,像是MP3播放器的塑料外壳。加以保护的传感器不会有磨损与破裂的情况。人体绝不会直接接触到传感器,所以可以将污物与溢出物封锁在外。
如采用PSoC(Programmable System-on-Chip)器件系列片上系统芯片,实现了非接触式、稳定可靠的电容式感应按键的设计。
而1PSoC片上系统PSoC微处理器由处理器内核、系统资源、数字系统和模拟系统组成。
电容感应在感应有物体接近而非实际的触摸时,尤为重要。这就是“接近探测”(proximity detection)的概念。
汽车门锁和门禁控制就是接近探测的一个应用实例。一旦授权用户用手接近车门,车门即可打开或者启动引擎许多行业和消费类产品都使用了电容传感器,例如计算机外设、病人监控设备、冰箱霜冻传感器、销售终端以及车库大门安全传感器等。
最流行最直接的应用是触摸屏和触摸板。
电容传感器还可以用于液面传感