常见传感器详解
常见传感器详解（一）
1.电磁感应开关
磁性开关是用来检测气缸活塞位置的：即检测活塞的运动行程的。它可分为有接点型和无接点型两种。
其基本原理为：当随气缸移动的磁环靠近感应开关时，感应开关的两根磁簧片被磁化而使触点闭合，产生电信号；当磁环离开磁性开关后，舌簧片失磁，触点断开，电信号消失。这样可以检测到气缸的活塞位置从而控制相应的电磁阀动作。
下图为安装步骤：
接近开关电路图及其原理：
电感式接近开关是由三部分组成：振荡器，
开关电路、放大输出电路。振荡器产生一个交变
磁场。当金属目标接近磁场，在感应距离内，就
会导致振荡减弱，还有停振。振荡器的振荡和停
止振荡的变化经后级放大电路处理后转换成开
关信号，触发驱动控制装置，从而达到目的非接
触检测。
2电容式接近传感器的原理：
电容式接近传感器是由高频振荡器和放大
器，由传感器探测面和一个电容器之间的表面构
成，参与震荡回路工作。当遇到物体接近传感器
检测电路时，电容产生变化，使高频振荡器的振
荡。振荡和停止这两种状态的振动换为电信号再
由放大器转化成二进制开关信号。这就是电容式
接近开关原理。
3线性接近传感器的原理
线性接近传感器是一种属于金属感应的线性
器件，接通电源后，在传感器的感应面将产生一
个交变磁场，当金属物体接近此感应面时，金属
中则产生涡流而吸取了振荡器的能量，使振荡器
输出幅度线性衰减，然后根据衰减量的变化来完成
无接触检测物体的目的。
4霍尔接近开关工作原理
当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地
放在磁场中时，薄片的两端就会产生电位差，这
种现象就称为霍尔效应。霍尔效应的灵敏度高低
与外加磁场的磁感应强度成正比的关系
光电开关电路图及其原理：
对射型光电传感器
若把发光器和收光器分离开，就可使检测距离加
大。由一个发光器和一个收光器组成的光电开关就称
为对射分离式光电开关，简称对射式光电开关。它的
检测距离可达几米乃至几十米。使用时把发光器和收
光器分别装在检测物通过路径的两侧，检测物通过时
阻挡光路，收光器就动作输出一个开关控制信号。
反光板型光电开关
把发光器和收光器装入同一个装置内，在它的前
方装一块反光板，利用反射原理完成光电控制作用的
称为
反光板反射式(或反射镜反射式)光电开关。正常
情况下，发光器发出的光被反光板反射回来被收光器
收到；一旦光路被检测物挡住，收光器收不到光时，
光电开关就动作，输出一个开关控制信号。
4.1磁翻柱液位计
4.2 钢带液位计基本原理：
磁翻柱液位计也称为磁翻板液位计，它的结构主要基于浮力和磁力原理设计生产的。带有磁体的浮子在被测介质中的位置受浮力作用影响。液位的变化导致磁性浮子位置的变化、磁性浮子和磁翻柱（也成为磁翻板）的静磁力耦合作用导致磁翻柱翻转一定角度，进而反映容器内液位的情况。配合传感器（磁簧开关）和精密电子元器件等构成的电子模块和变送器模块，可以变送输出电阻值信号、电流值（4～20mA）信号、开关信号。
基本原理：
它是利用力学平衡原理设计制作的。当液位改变时，原有的力学平衡在浮子受浮力的扰动下，将通过钢带的移动达到新的平衡。液位检测装置（浮子）根据液位的情况带动钢带移动，位移传动系统通过钢带的移动策动传动销转动，进而作用于计数器来显示液位的情况。—它是由液位检测装置、高精度位移传动系统、恒力装置、显示装置、变送器装置以及其他外设构成。
4.4 浮球液位开关
基本原理：
浮球液位计结构主要基于浮力和
静磁场原理设计生产的。带有磁体
的浮球（简称浮球）在被测介质中
的位置受浮力作用影响：液位的变
化导致磁性浮子位置的变化。浮球
中的磁体和传感器（磁簧开关）作
用，使串连入电路的元件（如定值
电阻）的数量发生变化，进而使仪
表电路系统的电学量发生改变。
基本原理：
利用重力与浮力的原理设计而成。主要包括浮漂体，设置在浮漂体内的大容量微型开关和能将开关处于通，断状态的驱动机构，以及与开关相连的三芯电缆。当浮球在液体浮力的作用下随液位的上升或下降到与水平呈一定角度时，浮球体内的驱动机构——驱动大容量微动开关，从而输出开（ON）或关（OFF）的信号，共报警提示或远程控制使用。
4.6 浮标液位计
基本原理：
静压式液位计的两线制液压变送器由一个内置毛细软管的特殊导气电缆、一个抗压接头和一个探头组成。静压式液位计的探头构造是一个不锈钢筒芯，底部带有膜片，并由一个带孔的塑料外壳罩住。静压式液位计的液位测量实际上就是在测探头上的液体静压与实际大气压之差，然后再由陶瓷传感器（附着在不锈钢薄膜上）和电子元件将该压差转换成4～20mA 输出信号。
基本原理：
它是利用力学平衡原
理设计制作的。当液位改变
时，原有的力学平衡在浮子
受浮力的扰动下，将通过钢
带（绳）的移动达到新的平
衡。液位检测装置（浮子）
根据液位的情况带动钢带
（绳）移动，位移传动系统
通过钢带（绳）的移动带动
现场指示装置，进而在显示
装置上显示液位的情况。
4.8 差压式液位计
基本原理：
超声波液位计/物位计是由一个完整的超声波传感器和控制电路组成。通过超声波传感器发射的超声波经液体表面反射，返回需要的时间用与计算，通过温度传感器对超声波传输过程中的温度影响进行修正，换算成液面距超声波传感器的距离，通过液晶显示并输出4mA-20mADC模拟信号，实现现场仪表远程读取。
基本原理：
差压液位变送器就是通过测量高低压力差，再由转换部件转换成电流信号传送到控制室的电器元件。
— 差压式液位计主要用于密闭有压容器的液位测量。差压的大小同样代表了液位高度的大小。用差压计测量气、液两相之间的差压值来得知液位高低。
5.1 机械式压力开关
5.2 电子式压力开关
基本原理：
内置活塞与精密弹簧相连当压力变化时，弹簧伸缩量发生相应变化，当压力达到设定值时，会触发预设的机械结构并发出开关信号 当被测压力超过额定值时，弹性元件的自由端产生位移，直接或经过比较后推动开关元件，改变开关元件的通断状态，达到控制被测压力的目的。一般是使用“电接点压力表”，这是一种普通的管弹簧压力表，加上两组电接点。可以接通相当高低压力的电接点，从而把压力控制在上下限之间。这种电接点的容量小，只能开关接触器的控制线圈，压力表上的控制位置可以调节。调节精度一般在正负5%左右。
基本原理：
测量元件弹簧在被介质的压力作用下，迫使弹簧末端产生相应的弹性形变-位移。借助拉杆经齿轮传动机构的传动并予以放大，与固定于齿轮轴上的指针相接触，致使被控系统中的电路得以断开或接通，以发出信号。
流量开关从原理上大致可分机械式流量开关和电子式流量开关。机械式原理的有挡片式，叶轮式，活塞式，浮球式等。电子式原理的有热导式，电磁式，超声波式等。
目前电子式已经逐步取代了机械式。电子式中应用最广的当属热式流量开关。热式流量计
活塞式流量开关基本原理：
热式流量开关是利用探头温度变化产生差值的原理设计的。在探头内置一个发热传感器及两个感热传感器，并与介质接触。热式流量开关工作时，发热传感器发出恒定的热量，当管道内没有介质流动时，感热传感器接收到的热量是一个恒定值，当有介质流动时，感热传感器所接收到的热量将随介质的流速变化而变化，感热传感器将这温差信号转化成电信号，在流速达到某设定点时，热式流量开关输出开关量信号。
基本原理：
流量开关壳体内部的流体通道上
装有一个内部装有永久磁铁的活
塞。当活塞被液流所引起的压力差
推动时，磁性活塞便会使设备内部
的密封簧片开关动作。活塞的直径
决定了启动流量。当液流减少时，
流量开关不锈钢弹簧会推动活塞
复位。簧片开关被开动后，可远传
报警或指示。
电子式机械式
温控开关分为机械式和电子式。
电子式温控开关一般是利用热敏电阻(NTC)作为感温头，热敏电阻的阻值随温度变化而变化，把热学信号转化成电学信号。此变化经过CPU，产生
输出一个控制信号，推动控制元件动作。一般家用空调大都使用热敏电阻式。
机械式温控开关是利用双金属片或温度媒质（如煤油或甘油）和热胀冷缩的原理，把温度变化转化成机械力，推动温控开关控制机构动作，根据其
动作原理不同分为：双金属式、压力式和热敏铁氧体式。
电子式
基本原理：
a、发动机冷却液温度达到85 ℃时，
石蜡膨胀推动顶塞和压片，使低速触电
闭合，冷却风扇低速运行。
b、随着冷却液温度的升高，石蜡继
续膨胀推动顶塞和压片，当冷却液温度
达到93 ℃时，高速触电闭合，冷却风
扇高速运行。
机械式
基本原理：
各种金属都有热涨冷缩的特性，而不同金
属随着温度变化的膨胀系数不一样，双金
属温度开关就是根据这个原理来工作的，
双金属片由上层的“高锰合金“和下层的
“殷钢”组成。前者的膨胀系数是后者的几
十倍，分别称为“主动层”和“被动层“，在
正常温度下铜片与弹簧片的触点A与B的
触点是接通触的，整个电路处在接通状态
(图一)。温度升高时，主动层膨胀的比被动
层多，双金属片向下弯曲，温度升高到一
定程度时，电路断开(图二)。冷却到一定程
度双金属片复原，电路接通。
压力式
基本原理：
压力式温度控制器通过密闭的内充
感温工质的温包和毛细管，把被控温度
的变化转变为密闭空间压力或容积的
变化，达到温度设定值时，通过弹性元
件和快速瞬动机构，自动关闭触头或风
门，以达到自动控制温度的目的。它由
感温部(动力件)、温度设定主体部(本体
件) 、执行开闭的微动开关或自动风门
(电器件)等三部分组成。
热敏铁氧体式基本原理：
热敏铁氧体低于某一温度时是强磁性
材料，当超过该温度时，其磁导率急剧下降，
即从强磁性体向弱磁性体急速转变的性质，
这种急变温度称为居里温度。利用居里特性
就可以使舌簧开关导通或关断。
如热敏铁氧体所处环境温度低于65℃
时，铁氧体为强磁性体，被永久磁铁磁化，
并与其形成一个磁铁，对舌簧开关的触点产
生吸力，所以触点闭合。
当热敏铁氧体周围温度高于100℃
时，铁氧体的磁导率急剧下降，变为常磁性
体，热敏铁氧体基本上没有被磁化。舌簧开
关的触点断开。