2021-12-27 15:50:33

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高精度传感器就是指测量观测结果、计算值或估计值真值(或被认为是真值)之间的接近程度很高,可以很真实的还原物体的本质的高精度传感器。

基本信息

  • 中文名

    高精度传感器

  • 外文名

    High precision sensors

折叠 编辑本段 常用术语

折叠 测量范围

在允许误差限内被测量值的范围。

折叠 量程

测量范围上限值和下限值的代数差。

折叠 精确度

被测量的测量结果与真值间的一致程度。

折叠 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。

折叠 分辨率

传感器在规定测量范围内可能检测出的被测量的最小变化量。

折叠 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。

折叠 灵敏度

传感器输出量的增量与相应的输入量增量之比。

折叠 线性度

校准曲线与某一规定直线一致的程度。

折叠 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。

折叠 编辑本段 常用种类

目前常用的高精度传感器是激光传感器,其精度主要取决于光的单色性的好坏。激光是最理想的光源,它比以往最好的单色光源(氪-86灯)还纯10万倍。因此激光测长的量程大、精度高。

由光学原理可知单色光的最大可测长度 L与波长λ和谱线宽度δ之间的关系是L=λ/δ。用氪-86灯可测最大长度为38.5厘米,对于较长物体就需分段测量而使精度降低。若用氦氖气体激光器,则最大可测几十公里。一般测量数米之内的长度,其精度可达0.1微米。比如说ZLDS10X。以下介绍两种高精度位移传感器的特征:

ZLDS100R-4-39传感器可用于镜面和玻璃的表面测量;

频率响应:2K、5K、8K、9.4K;

针对串口,提供了运行应用的DLL开发库,方便用户开发应用软件;

支持特殊量程(如远距离起始700mm小量程300mm等);

分辨率最高0.01%,线性度最高0.1%。

折叠 编辑本段 原理

高精度激光传感器采用激光三角测量法,激光发射器通过镜头将可见红色激光射向被测物体表面,经物体反射的激光通过接收器镜头,被内部的CCD线性相机接收,根据不同的距离,CCD线性相机可以在不同的角度下"看见"这个光点。根据这个角度及已知的激光和相机之间的距离,数字信号处理器就能计算出传感器和被测物体之间的距离。

同时,光束在接收元件的位置通过模拟和数字电路处理,并通过微处理器分析,计算出相应的输出值,并在用户设定的模拟量窗口内,按比例输出标准数据信号。如果使用开关量输出,则在设定的窗口内导通,窗口之外截止。另外,模拟量与开关量输出可独立设置检测窗口。

高精度电涡流传感器采用电涡流效应原理,前置器中高频振荡电流通过延伸电缆流入探头线圈,在探头头部的线圈中产生交变的磁场。当被测金属体靠近这一磁场,则在此金属表面产生感应电流,与此同时该电涡流场也产生一个方向与头部线圈方向相反的交变磁场,由于其反作用,使头部线圈高频电流的幅度和相位得到改变(线圈的有效阻抗),这一变化与金属体磁导率电导率、线圈的几何形状、几何尺寸、电流频率以及头部线圈到金属导体表面的距离等参数有关。通常假定金属导体材质均匀且性能是线性和各项同性,则线圈和金属导体系统的物理性质可由金属导体的电导率б、磁导率ξ、尺寸因子τ、头部体线圈与金属导体表面的距离D、电流强度I和频率ω参数来描述。

则线圈特征阻抗可用Z=F(τ, ξ, б, D, I, ω)函数来表示。通常我们能做到控制τ, ξ, б, I, ω这几个参数在一定范围内不变,则线圈的特征阻抗Z就成为距离D的单值函数,虽然它整个函数是一非线性的,其函数特征为"S"型曲线,但可以选取它近似为线性的一段。于此,通过前置器电子线路的处理,将线圈阻抗Z的变化,即头部体线圈与金属导体的距离D的变化转化成电压或电流的变化。输出信号的大小随探头到被测体表面之间的间距而变化,电涡流传感器KD5100和SMT9700就是根据这一原理实现对金属物体的位移、振动等参数的测量。[1]

折叠 编辑本段 发展

目前,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

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