振動(dòng)傳感器電振動(dòng)傳感器感式傳感器：

傳感器的輸出方式不同，電路連接也有些差異，但輸出方式相同的傳感器的電路連接方式相同。實(shí)驗(yàn)中使用的傳感器有直流兩線式和直流三線式兩種，其中光電傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、光纖傳感器均為直流三線式傳感器，磁性傳感器為直流兩線式傳感器。下面介紹NPN型傳感器的電路連接方式。

使用傳感器的注意事項(xiàng)：

1）傳感器不宜安裝在以下場(chǎng)所：陽(yáng)光直射處、溫度高、振動(dòng)傳感器可能會(huì)結(jié)霜處、有腐蝕性氣體處。

2）連接導(dǎo)線不要和電力線、動(dòng)力線使用同一配線管或者配線槽，或振動(dòng)傳感器者使用屏蔽線。

3）連接導(dǎo)線不能過細(xì)，長(zhǎng)度不能過長(zhǎng)。

4）接通電源后要等待一定時(shí)間才能進(jìn)行檢測(cè)。

傳感器安裝工藝要求：

傳感器安裝方法正確，安裝結(jié)束后要進(jìn)行傳感器的位置或靈敏度調(diào)節(jié)，使傳感器能準(zhǔn)確地檢測(cè)到相應(yīng)信號(hào)。

電路的安裝工藝要求：

1）連接導(dǎo)線選用正確。

2）電路各連接點(diǎn)連接可靠、牢固，外露銅絲最長(zhǎng)不能超過2mm。

3）進(jìn)接線排的導(dǎo)線都要編號(hào)，并套好號(hào)碼管。

4）同一接線端子的連接導(dǎo)線最多不能超過2根。

安裝工作的安全要求：

在裝配工作過程中，必須做到“安全”，請(qǐng)認(rèn)真閱讀以下要求。

1）要振動(dòng)傳感器正確使用一字或十字起子、尖嘴鉗、剝線鉗，防止在操作中發(fā)生起子或鉗子傷手的事故；

2）安裝結(jié)束確認(rèn)接線正確無誤后才能送電進(jìn)行檢測(cè)；

3）拆裝要在停電狀態(tài)下進(jìn)行；

4）使用儀表帶電測(cè)量時(shí)，一定要按照儀表使用的安全規(guī)程進(jìn)行；

5）安裝時(shí)，不用工具敲擊安裝器件，以防造成器材的損壞。

電感式接近開關(guān)的工作原理：

電感式接近開關(guān)內(nèi)部用電磁線圈作為傳感元件，利用電磁感應(yīng)原理來產(chǎn)生信號(hào)，因此，能非接觸式地檢測(cè)到金屬目標(biāo)物，即有金屬目標(biāo)物進(jìn)入它的檢測(cè)范圍之內(nèi)時(shí)產(chǎn)生信號(hào)輸出。

電感式傳感器一般都是三線制傳感器且有傳感器指示燈，當(dāng)傳感器有信號(hào)輸出時(shí)，指示燈亮，當(dāng)傳感器沒有信號(hào)輸出時(shí)，指示燈熄滅。

根據(jù)傳感器的結(jié)構(gòu)和安裝支架的結(jié)構(gòu)，要完成安裝，首先要拆下傳感器上的一個(gè)固定螺母，然后將傳感器插入支架安裝孔內(nèi)，再將拆下的螺母旋上擰緊，傳感器就固定在支架上了。參考的具體安裝方法和步驟如下圖：

所需安裝的電感式傳感器的工作電壓為DC10-30V，因此安裝時(shí)要保證：給電感式傳感器提供合適的工作電壓，一般我們選用DC24V的電源給傳感器供電。進(jìn)行電路安裝時(shí)，振動(dòng)傳感器將棕色線接電源的“+”，藍(lán)色線接電源的“-”，黑色線接信號(hào)輸入端。當(dāng)傳感器用來為PLC提供信號(hào)時(shí)，可按如下圖所示的電氣原理圖接線。

連接線路時(shí)，傳感器的引出線一般通過接線端子排與電源及PLC相連接，具體的連接方法和步驟可參考下圖：

光電傳感器的：

漫反射式光電傳感器;

漫反射式光電傳感器集發(fā)射器與接收器于一體，在前方無物體時(shí)，發(fā)射器發(fā)出的光不會(huì)被接收器所接收到，開關(guān)不動(dòng)作，如下圖（a）所示。當(dāng)前方有物體時(shí)，接收器就能接收到物體反射回來的部分光線，通過檢測(cè)電路產(chǎn)振動(dòng)傳感器生開關(guān)量的電信號(hào)輸出使開關(guān)動(dòng)作，如下圖（b）所示。漫反射式光電傳感器的有效作用距離是由目標(biāo)的反射能力決定的，即由目標(biāo)表面性質(zhì)和顏色決定。

反射式光電傳感器：

反射式光電傳感器也是集發(fā)射器與接收器于一體，但與漫射式光電傳感器不同的是其前方裝有一塊反射板。當(dāng)反射板與發(fā)射器之間沒有物體遮擋時(shí)，接收器可以接收到光線，開關(guān)不動(dòng)作，如下圖（a）所示。當(dāng)被測(cè)物體遮擋住反射板時(shí)，接收器無法接收到發(fā)射器發(fā)出的光線，傳感器產(chǎn)生輸出，開關(guān)動(dòng)作，如下圖（b）所示：

振動(dòng)傳感器對(duì)射式光電傳感器：

對(duì)射式光電傳感器的發(fā)射器和接收器是分離的。在發(fā)射器與接收器之間如果沒有物體遮擋，發(fā)射器發(fā)出的光線能被接收器接收到，開關(guān)不動(dòng)作，如圖（a）所示。當(dāng)有物體遮擋時(shí)，接收器接收不到發(fā)射器發(fā)出的光線，傳感器產(chǎn)生輸出信號(hào)，開關(guān)動(dòng)作，如圖（b）所示。這種光電傳感器能辨別不透明的反光物體，有效距離大。因?yàn)榘l(fā)射器發(fā)出的光束只跨越感應(yīng)距離一次，因此不易受干擾，可以可靠地用于野外或者粉塵污染較嚴(yán)重的環(huán)境中。

根據(jù)傳感器的結(jié)構(gòu)和安裝支架的結(jié)構(gòu)，要完成安裝，首先要振動(dòng)傳感器將傳感器連接導(dǎo)線按下圖a所示從孔中穿過，再將傳感器的固定孔和安裝支架上的安裝孔對(duì)準(zhǔn)后，插入螺絲并固定，傳感器就固定在支架上了。參考的具體安裝方法和步驟如下圖所示。

光纖傳感器：

光導(dǎo)纖維是利用光的內(nèi)反射原理傳輸光波的一種介質(zhì)，它是由高折射率的纖芯和包層所組成。包層的折射率小于纖芯的折射率，直徑大致為0.1mm～0.2mm。當(dāng)光線通過端面透入纖芯，在到達(dá)與包層的交界面時(shí)，由于光線的內(nèi)反射，光線反射回纖芯層。這樣經(jīng)過不斷的反射，光線就能沿著纖芯向前傳振動(dòng)傳感器播且只有很小的衰減。光纖式傳感器就是把發(fā)射器發(fā)出的光線用光導(dǎo)纖維引導(dǎo)到檢測(cè)點(diǎn)，再把檢測(cè)到的光信號(hào)用光纖引導(dǎo)到接收器來實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的。按動(dòng)作方式的不同，光纖式傳感也可分為對(duì)射式、漫反射式等多種類型。光纖式傳感器可以實(shí)現(xiàn)被檢測(cè)物體在較遠(yuǎn)區(qū)域的檢測(cè)。由于光纖損耗和光纖色散的存在,在長(zhǎng)距離光纖傳輸系統(tǒng)中,必須在線路適當(dāng)位置設(shè)立中級(jí)放大器,以對(duì)衰減和失真的光脈沖信號(hào)進(jìn)行處理及放大。

光纖傳感器使用注意事項(xiàng)：

1）不能安裝在以下場(chǎng)所：陽(yáng)光直射處，濕度高、可能會(huì)結(jié)霜處，有腐蝕性氣體處，對(duì)本體有直接振動(dòng)或沖擊影響處；

2）電力線、動(dòng)力線與光電開關(guān)使用同一配線管或者配線槽時(shí)，會(huì)由于感應(yīng)引起誤動(dòng)作或者產(chǎn)品損壞，原則上請(qǐng)分開配線或者使用屏蔽線。

3）導(dǎo)線的延長(zhǎng)請(qǐng)使用0.3mm以上的線，并控制在100m以下；

4）電源接通后，經(jīng)過200ms以上才可以進(jìn)行檢測(cè)，負(fù)載與光纖傳感器的電源分開時(shí)，請(qǐng)一定要先接通光纖傳感器的電源；

5）在切斷電源時(shí)會(huì)發(fā)生輸出脈沖情況，所以要先切斷負(fù)載或負(fù)載線的電源；

6）使用接插件式時(shí)，為了防止觸電或短路，請(qǐng)?jiān)诓皇褂玫倪B振動(dòng)傳感器接電源端子上貼上保護(hù)用貼片；

7）放大器拆卸和安裝時(shí)請(qǐng)一定要切斷電源；

8）請(qǐng)不要在光纖單元固定于放大器單元的狀態(tài)下施加拉伸、壓縮等動(dòng)作；

9）在使用時(shí)一定要確保保護(hù)罩已蓋好；

10）不要使用香蕉水、汽油、丙酮、燈油類進(jìn)行清潔。

光纖傳感器的拆裝：

光纖傳感器由放大器單元、光纖單元和配線接插件單元三個(gè)組件組成，其安裝相對(duì)電感式傳感器、電容式傳感器要復(fù)雜一些，下面分別介紹光纖傳感器的三個(gè)組件的拆裝。

1）放大器單元的安裝

將光纖傳感器放大器單元中與光纖單元相連接的一振動(dòng)傳感器側(cè)的鉤爪嵌入固定導(dǎo)軌后，再壓下直到掛鉤鎖定，如圖所示。

放大器單元安裝示意圖

注意：務(wù)必將與光纖單元相連的一側(cè)先嵌入導(dǎo)軌進(jìn)行安裝，逆向安裝會(huì)導(dǎo)致安裝強(qiáng)度下降。

2）放大器單元的拆卸

如下左圖所示，壓住1方向后，將光纖傳感器插入部往2的方向提，即可將放大器單元拆卸下來。

3）配線接插件單元的安裝

如上右圖所示將配線插件單元插入放大器單元的母接插件中，直到發(fā)出“咔”的聲音。

4）配線接插件單元的拆卸

滑動(dòng)子接插件，如下左圖所示，按下接插件的扳鈕，使母/子接插件分離。

5）振動(dòng)傳感器光纖單元的安裝

如上右圖所示，按1打開保護(hù)罩，按2打開鎖定撥桿，按3將光纖插入放大器單元插入口并確保插到底部，再按4將鎖定撥桿撥回原來位置固定住光纖，最后蓋上保護(hù)罩。

注：光纖的插入位置要到位，具體位置要求如下左圖所示。如不插入可能會(huì)引起檢測(cè)距離下降。

6）光纖單元的拆卸

如上右圖所示，打開保護(hù)罩，解除鎖定扳鈕，然后拔出光纖。

這種光纖傳感器反射入光量與放大器入光量指示燈的關(guān)系如下圖表所示。

磁性傳感器：

磁性開關(guān)的工作原理：

磁性開關(guān)是流體傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)傳感器中所的。磁性開關(guān)可以直接安裝在氣缸缸體上，當(dāng)帶有磁環(huán)的活塞移動(dòng)到磁性開關(guān)所在位置時(shí)，磁性開關(guān)內(nèi)的兩個(gè)金屬簧片在磁環(huán)磁場(chǎng)的作用下吸合，發(fā)出信號(hào)。當(dāng)活塞移開，舌簧開關(guān)離開磁場(chǎng)，觸點(diǎn)自動(dòng)斷開，信號(hào)切斷。通過這種方式可以很方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)氣缸活塞位置的檢測(cè)。

磁性開關(guān)的工作狀態(tài)：

磁性傳感器一般都是二線制傳感器且有傳感器指示燈。當(dāng)傳感器指示燈亮?xí)r，表示有信號(hào)輸出，當(dāng)指示燈熄滅時(shí)，表示傳感器沒有信號(hào)輸出，因此我們可以通過指示燈的亮滅來觀察傳感振動(dòng)傳感器器的工作是否正常。

從應(yīng)用原理上，磁性傳感器的種類主要有：

(1)磁電感應(yīng)式傳感器的特點(diǎn)

磁電感應(yīng)式傳感器簡(jiǎn)稱感應(yīng)式傳感器，也稱電動(dòng)式傳感器。它把被測(cè)物理量的變化轉(zhuǎn)變?yōu)楦袘?yīng)電動(dòng)勢(shì)，是一種機(jī)-電能量變換型傳感器，不需要外部供電電源，電路簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，輸出阻抗小，又具有一定的頻率響應(yīng)范圍(一般為10～1000Hz)，適用于振動(dòng)、轉(zhuǎn)速、扭矩等測(cè)量。其中慣性式傳感器不需要靜止的基座作為參考基準(zhǔn)，它直接安裝在振動(dòng)體上進(jìn)行測(cè)量，因而在地面振動(dòng)測(cè)量及機(jī)載振動(dòng)監(jiān)視系統(tǒng)中獲得了廣泛的應(yīng)用。振動(dòng)傳感器但這種傳感器的尺寸和重量都較大。

(2) 磁電感應(yīng)式傳感器的工作原理，分類與應(yīng)用工作原理：根據(jù)電磁感應(yīng)定律，N匝線圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)切割磁力線，線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e。e的大小與穿過線圈的磁通Φ變化率有關(guān)。按工作原理不同，磁電感應(yīng)式傳感器可分為恒定磁通式和變磁通式，即動(dòng)圈式傳感器和磁阻式傳感器。恒定磁通式磁電感應(yīng)式傳感器按運(yùn)動(dòng)部件的不同可分為動(dòng)圈式和動(dòng)鐵式。動(dòng)圈式磁電傳感器的中線圈是運(yùn)動(dòng)部件，基本形式是速度傳感器，能直接測(cè)量線速度或角速度，振動(dòng)傳感器如果在其測(cè)量電路中接入積分電路或微分電路，那么還可以用來測(cè)量位移或加速；動(dòng)鐵式磁電感應(yīng)式傳感器的運(yùn)動(dòng)部件是鐵芯，可用于各種振動(dòng)和加速度的測(cè)量。

變磁通式磁電感應(yīng)傳感器中，線圈和磁鐵都靜止不動(dòng)， 轉(zhuǎn)動(dòng)物體引起磁阻、磁通變化，常用來測(cè)量旋轉(zhuǎn)物體的角速度。如動(dòng)畫所示，線圈3和磁鐵5靜止不動(dòng)，測(cè)量齒輪1（導(dǎo)磁材料制成）每轉(zhuǎn)過一個(gè)齒，傳感器磁路磁阻變化一次，線圈3產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變化頻率等于測(cè)量齒輪1上齒輪的齒數(shù)和轉(zhuǎn)速的乘積。變磁通式傳感器對(duì)環(huán)境條件要求不高，能在-150～＋90℃振動(dòng)傳感器的溫度下工作，不影響測(cè)量精度，也能在油、水霧、灰塵等條件下工作。但它的工作頻率下限較高，約為50Hz，上限可達(dá)100Hz。

2、霍爾式傳感器

(1) 霍爾傳感器的特點(diǎn)

霍爾傳感器也是一種磁電式傳感器。它是利用霍爾元件基于霍爾效應(yīng)原理而將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成電動(dòng)勢(shì)輸出的一種傳感器。由于霍爾元件在靜止?fàn)顟B(tài)下，具有感受磁場(chǎng)的能力，并且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、噪聲小、頻率范圍寬（從直流到微波）、動(dòng)態(tài)范圍大（輸出電勢(shì)變化范圍可達(dá)1000:1）、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，因此獲得了廣泛應(yīng)用。

(2)霍爾傳感器原理金振動(dòng)傳感器屬或半導(dǎo)體薄片置于磁場(chǎng)中，當(dāng)有電流流過時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種物理現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。

霍爾傳感器利用霍爾效應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)物理量的檢測(cè)，按被檢測(cè)對(duì)象的性質(zhì)可將它們的應(yīng)用分為直接應(yīng)用和間接應(yīng)用。前者是直接檢測(cè)出受檢測(cè)對(duì)象本身的磁場(chǎng)或磁特性，后者是檢測(cè)受檢對(duì)象上人為設(shè)置的磁場(chǎng)，用這個(gè)磁場(chǎng)來作被檢測(cè)的信息的載體，通過它，將許多非電、非磁的物理量例如力、力矩、壓力、應(yīng)力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)速以及工作狀態(tài)發(fā)振動(dòng)傳感器生變化的時(shí)間等，轉(zhuǎn)變成電量來進(jìn)行檢測(cè)和控制。

(3)霍爾傳感器的應(yīng)用

維持I、q 不變，則EH=f（B），這方面的應(yīng)用有測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度的高斯計(jì)、測(cè)量轉(zhuǎn)速的霍爾轉(zhuǎn)速表、磁性產(chǎn)品計(jì)數(shù)器、霍爾式角編碼器以及基于微小位移測(cè)量原理的霍爾式加速度計(jì)、微壓力計(jì)等；維持I、B不變，則EH=f（q），這方面的應(yīng)用有角位移測(cè)量?jī)x等。維持q 不變，則EH=f（IB），即傳感器的輸出EH與I、B的乘積成正比，這方面的應(yīng)用有模擬乘法器、霍爾式功率計(jì)等。

(4) 霍爾傳感器的選用注意事項(xiàng)

1．磁場(chǎng)測(cè)量。如果要求被測(cè)磁場(chǎng)精度較高，如優(yōu)于±0.5％，那么通常選用砷化鎵霍爾元件，振動(dòng)傳感器其靈敏度高，約為5—10mv/100mT.溫度誤差可忽略不計(jì)，且材料性能好，可以做的體積較小。在被測(cè)磁場(chǎng)精度較低，體積要求不高。如精度低于±0.5％時(shí)，選用硅和鍺雹爾元件。

2．電流測(cè)量。大部分霍爾元件可以用于電流測(cè)量，要求精度較高時(shí)。選用砷化鎵霍爾元件，精度不高時(shí)，可選用砷化鎵、硅、鍺等霍爾元件。

3．轉(zhuǎn)速和脈沖測(cè)量。測(cè)量轉(zhuǎn)速和脈沖時(shí)，通常是選用集成霍爾開關(guān)和銻化銦霍爾元件。如在錄像機(jī)和攝像機(jī)中采用了銻銦霍爾元件替代電機(jī)的電刷，提高了使用壽命。

4．信號(hào)的運(yùn)算和測(cè)量。通常利用霍爾電勢(shì)與控制電流、振動(dòng)傳感器被測(cè)磁場(chǎng)成正比，并與被測(cè)磁場(chǎng)同霍爾元件表面的夾角成正弦關(guān)系的特性，制造函數(shù)發(fā)生器。利用霍爾元件輸出與控制電流和被測(cè)磁場(chǎng)乘積成正比的特性。制造功率表、電度表等。

5．拉力和壓力測(cè)量。選用霍爾件制成的傳感器較其它材料制成的陣感器靈敏度和線性度更佳。

3、磁阻效應(yīng)傳感器

磁阻元件類似霍爾元件，但它的工作原理是利用半導(dǎo)體材料的磁阻效應(yīng)(或稱高斯效應(yīng))。磁阻效應(yīng)與霍爾效應(yīng)的區(qū)別在于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相對(duì)于電流的方向，霍爾電勢(shì)是垂直于電流方向的橫向電壓，振動(dòng)傳感器而磁阻效應(yīng)則是沿電流方向的電阻變化。

上圖是一種測(cè)量位移的磁阻效應(yīng)傳感器。將磁阻元件置于磁場(chǎng)中，當(dāng)它相對(duì)于磁場(chǎng)發(fā)生位移時(shí)，元件內(nèi)阻R1、R2發(fā)生變化，如果將它們接于電橋，則其輸出電壓比例于電阻的變化。磁阻效應(yīng)與材料性質(zhì)及幾何形狀有關(guān)，一般遷移率大的材料，磁阻效應(yīng)愈顯著；元件的長(zhǎng)、寬比愈小，磁阻效應(yīng)愈大。磁阻元件可用于位移、力、加速度、磁場(chǎng)等參數(shù)的測(cè)量。

磁性傳感器是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。如果沒有傳感器對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行精確可靠測(cè)量，無論是信號(hào)轉(zhuǎn)換、信息處理及數(shù)據(jù)的顯示與控制，都將無從談起。沒有精確可靠的傳感器，就沒有自動(dòng)檢測(cè)和控制系統(tǒng)。由此可見，磁性傳感器起著巨大的作用。

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