什么是接近傳感器？

接近傳感器，是指代替限位開關(guān)等接觸式檢測方式，以無需接觸檢測對象進(jìn)行檢測為目的的傳感器的總稱。其能將檢測對象的移動信息和存在信息轉(zhuǎn)換為電氣信號。

在轉(zhuǎn)換為電氣信號的檢測方式中，包括利用電磁感應(yīng)引起的檢測對象的金屬體中產(chǎn)生的渦電流的方式、捕測體的接近引起的電氣信號的容量變化的方式、利石和引導(dǎo)開關(guān)的方式。 由感應(yīng)型、靜電容量型、超聲波型、光電型、磁力型等構(gòu)成。

接近傳感器是利用振動器發(fā)生的一個交變磁場，當(dāng)金屬目標(biāo)接近這磁場并達(dá)到感應(yīng)距離時，在金屬目標(biāo)內(nèi)發(fā)生渦流，因此導(dǎo)致振動衰減，以至接近傳感器的振動器停振。接近傳感器的振動器振動及停振的變化被后級放大電路處理并轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號，觸發(fā)驅(qū)動控制器件，因此達(dá)到接近傳感器的非接觸式之檢測的目的。首先,本文對國內(nèi)外現(xiàn)有的轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器進(jìn)行了分析,并對能夠同時提供復(fù)合信號的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)角傳感器進(jìn)行了重點討論。這就是接近傳感器的運(yùn)作原理。

接近傳感器廣泛地應(yīng)用于機(jī)床、冶金、化工、輕紡和印刷等行業(yè)。在自動控制系統(tǒng)中可作為限位、計數(shù)、定位控制和自動保護(hù)環(huán)節(jié)。本首先分析了電容式微慣性傳感器的測量控制原理和系統(tǒng)動態(tài)模型，并在此基礎(chǔ)上通過三個方面設(shè)計出新型嵌入橫向可動電極的微慣性傳感器，分別是：支撐梁結(jié)構(gòu)、微執(zhí)行器結(jié)構(gòu)和檢測電容結(jié)構(gòu)。接近傳感器具有使用壽命長、工作可靠、重復(fù)定位精度高、無機(jī)械磨損、無火花、無噪音、抗振能力強(qiáng)等特點。目前，接近傳感器的應(yīng)用范圍日益廣泛，其自身的發(fā)展和創(chuàng)新的速度也是極其迅速。

TMR/超導(dǎo)復(fù)合式磁傳感器

1995 年，由美國麻省理工學(xué)院和日本東北大學(xué)的兩個研究小組獨(dú)立發(fā)現(xiàn)，將兩個磁性電極層之間用極薄的絕緣層分開會產(chǎn)生很大的磁電阻效應(yīng)(室溫下達(dá)到11%)。這種由磁性層/絕緣層/磁性層構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，稱為磁性隧道結(jié)(MTJ)。在MTJ 中，中間的絕緣層很薄(幾個納米)，使得可以有大量電子隧穿通過。通過隧道結(jié)的電流依賴于兩個磁性層的磁化強(qiáng)度矢量的相對取向。這種隧穿電流隨外磁場變化的效應(yīng)被稱為隧道磁電阻(TMR)效應(yīng)。下面將分別對GMR/超導(dǎo)復(fù)合式磁傳感器的發(fā)展及本課題組在TMR/超導(dǎo)復(fù)合式磁傳感器制備、測試方面開展的工作進(jìn)行介紹。隧道磁電阻效應(yīng)可以由Julliere 雙電流模型解釋。假定電子在隧穿過程中自旋不發(fā)生翻轉(zhuǎn)，并且隧穿電流正比于費(fèi)米面附近電子的態(tài)密度。當(dāng)MTJ兩側(cè)鐵磁層處于平行排列時，左側(cè)的少子電子向右側(cè)的少子空態(tài)隧穿，左側(cè)的多子電子向右側(cè)的多子空態(tài)隧穿，MTJ 處于低阻態(tài)；當(dāng)MTJ兩側(cè)鐵磁層處于反平行排列時，左側(cè)的少子電子向右側(cè)的多子空態(tài)隧穿，而左側(cè)的多子電子向右側(cè)的少子空態(tài)隧穿，MTJ 呈現(xiàn)高阻態(tài)。

由于貼合TMR器件與超導(dǎo)磁放大器的低溫膠過厚導(dǎo)致TMR—超導(dǎo)磁放大器間距過大(50 μm)，使得TMR/超導(dǎo)復(fù)合式磁傳感器的靈敏度、探測精度較GMR/超導(dǎo)復(fù)合式磁傳感器、SQUID 等器件仍有明顯差距。理論計算表明，減小TMR—超導(dǎo)磁放大器間距將使得磁場放大倍數(shù)呈指數(shù)形式上升；若能將TMR—超導(dǎo)磁放大器間距降低至0.5 μm以內(nèi)，磁場放大倍數(shù)可接近1000 倍。傳感器的電路能夠保證應(yīng)變電橋電路的供電，并將應(yīng)變電橋的失衡信號轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的電信號輸出（0-5，4-20mA或0-5V）。今后可通過熱壓印等技術(shù)減小TMR—超導(dǎo)磁放大器間距，從而提高器件的靈敏度。

什么是壓力傳感器？

壓力傳感器是將壓力轉(zhuǎn)換為電信號輸出的傳感器。

在講述壓力傳感器的同時，我們必須導(dǎo)出壓力變送器的概念。

通常傳感器由兩部分組成，即分別是敏感元件和轉(zhuǎn)換元件。其中敏感元件是指傳感器中能夠直接感受或響應(yīng)被測量的部分；轉(zhuǎn)換元件是指傳感器中將敏感元件感受或響應(yīng)的被測量的應(yīng)變轉(zhuǎn)換成適于傳輸或測量的電信號部分。

由于傳感器的輸出信號一般很微弱，需要將其調(diào)制與放大。隨著集成技術(shù)的發(fā)展，人們又將這部分電路及電源等電路也一起裝在傳感器內(nèi)部。藍(lán)寶石系由單晶體絕緣體元素組成，不會發(fā)生滯后、疲勞和蠕變現(xiàn)象。這樣，傳感器就可以輸出便于處理，傳輸?shù)目捎眯盘柫?。而在以前技術(shù)相對落后時，所謂的傳感器是指上文中的敏感元件，而變送器就是上文中的轉(zhuǎn)換元件。

壓力傳感器一般是指將變化的壓力信號轉(zhuǎn)換成對應(yīng)變化的電阻信號或電容信號的敏感元件，如：壓阻元件，壓容元件等。數(shù)字接口器件常使用兩線接口(I2C或PMBus)，并具有內(nèi)置的ADC。而壓力變送器一般是指，壓敏元件與調(diào)理電路共同組成的測量壓力的整套電路單元，一般能直接輸出與壓力成線性關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號或電流信號，供儀表、PLC、采集卡等設(shè)備直接采集。

光纖傳感器

光纖傳感器

光纖傳感器技術(shù)是隨著光導(dǎo)纖維實用化和光通信技術(shù)的發(fā)展而形成的一門嶄新的技術(shù)。光纖傳感器與傳統(tǒng)的各類傳感器相比有許多特點，如靈敏度高.抗電磁干擾能力強(qiáng)，耐腐蝕，絕緣性好，結(jié)構(gòu)簡單，體積小.耗電少，光路有可撓曲性，以及便于實現(xiàn)遙測等。

光纖傳感器一般分為兩大類，一類是利用光纖本身的某種敏感特性或功能制成的傳感器.稱為功能型傳感器;另一類是光纖僅僅起傳輸光波的作用，必須在光纖端面或中間加裝其他敏感元件才能構(gòu)成傳感器，稱為傳光型傳感器。隨著微型設(shè)備,如無線微型傳感器等體積的減小和功能的增多,其能源供應(yīng)問題日顯突出,因而使得使用壽命縮短。無論哪種傳感器，其工作原理都是利用被測量的變化調(diào)制傳輸光光波的某一參數(shù)，使其隨之變化，然后對已調(diào)制的光信號進(jìn)行檢測，從而得到被測量。

光纖傳感器可以測量多種物理量.目前已經(jīng)實用的光纖傳感器可測量的物理量達(dá)70多種，因此光纖傳感器具有廣闊的發(fā)展前景。