现代传感技术传感器选型实例(FSR压力传感器)
传感器的实例
传感器的实例
嘿，你们知道吗？我觉得传感器就像一个个小魔法师。
传感器在我们的生活中有很多很多呢。
比如说，我们家里的空调里面就有传感器哦。
这个传感器就像一个小侦探，它能感觉到房间里的温度是高还是低。
如果房间里很热，传感器就会告诉空调：“快点吹冷风吧，这里好热呀。
”然后空调就会吹出凉凉的风，让我们觉得很舒服。
如果房间里很冷，传感器又会告诉空调：“别吹冷风啦，这里好冷。
”空调就会停下来或者吹热风。
还有哦，我们的手机也有传感器呢。
手机里的传感器可以感觉到我们是把手机横着拿还是竖着拿。
如果我们横着拿手机，看视频的时候，手机就会自动把画面变成宽宽的，这样我们看起来就更方便啦。
如果我们竖着拿手机，玩手机游戏的时候，手机就会让画面变得高高的，这样我们玩起来就更顺手。
我们去超市买东西的时候，也会看到传感器哦。
超市的自动门上面就有传感器。
当我们走近自动门的时候，传感器就会感觉到我们来了，然后自动门就会打开。
就像有一个看不见的小精灵在帮我们开门一样。
等我们走进去了，自动门又会慢慢地关上。
还有还有呢，马路上的红绿灯也有传感器哦。
这个传感器可以感觉到
马路上有没有车。
如果有车来了，传感器就会告诉红绿灯：“快点变绿灯吧，让车过去。
”如果没有车，红绿灯就会按照一定的时间变化。
这样就能让交通变得更有序，我们过马路的时候也会更安全。
传感器真的好神奇呀！它们就像小魔法师一样，让我们的生活变得更加方便和有趣。
大家还能想到哪些有传感器的东西呢？一起去找找看吧。
传感器的应用 课件
光传感器的应用
如图(1)所示为一测量硫化镉光敏电阻特性的 实验电路，电源电压恒定，电流表内阻不计，开关闭合 后，调节滑动变阻器滑片，使小灯泡发光逐渐增强，测 得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图(2)所示，试根 据这一特性设计一个自动光控电路．
点评：光传感器是重要的传感器之一，人们运用硫化 镉对可见光敏感的特性，制作路灯自动开关、光照自动调 节装置等自控设备，利用某些半导体材料对红外光敏感的 特性，制作遥控设备，广泛的应用在电视机、录像机、空 调、影碟机等家用电器的操作中，由于对红外光敏感的元 件对可见光不敏感，用它制作的装置不受可见光影响，因 此它的应用十分广泛．
传感器的应用
传感器应用的一般模式
传感器应用的几个实例
1.力传感器的应用——电子秤 (1)常用的一种力传感器是由 金属梁 和应变片组成 的，应变片是一种敏感元件，现在多用 半导体材料 制 成．
(2)此种力传感器的工作原理
如上图所示：弹簧钢制成的梁形元件右端固定，在梁 的上下表面各贴一个应变片，在梁的自由端施力F，则梁 发生弯曲，上表面拉伸，下表面压缩，上表面应变片的电 阻变大 ，下表面的电阻变 小．F越大，弯曲形变越大，应 变片的阻值变化就越 大．如果让应变片中通过的电流保持 恒定，那么上面应变片两端的电压变大，下面应变片两端 的电压变 小 ．传感器把这两个电压的差值输出．外力越 大，输出的 电压差值 也就越大．
2．农业生产中的传感器 (1)湿度传感器：判断农田的水分蒸发情况，自动供 水或停水． (2)温度传感器和湿度传感器，可对上百个点进行温 度和湿度监测．由于有了十分先进可靠的测试技术，有效 地减少了霉变现象．
机械系统中的传感器选型与应用
机械系统中的传感器选型与应用现代机械系统中，传感器扮演着至关重要的角色。
传感器能够感知和测量各种物理量，将其转化为机器可以理解和处理的电信号。
传感器的选型和应用对于机械系统的性能和功能至关重要。
本文将探讨机械系统中传感器的选型和应用，并提供一些实用的指导。
一、传感器的种类在机械系统中，常见的传感器种类包括光电传感器、压力传感器、温度传感器、加速度传感器、位移传感器等。
每一种传感器都有其特定的功能和应用领域。
1. 光电传感器：光电传感器是一种能够感知物体存在或通过的传感器。
它由发光二极管和光敏电阻组成，可以通过测量光敏电阻的电阻值变化来判断物体是否存在。
2. 压力传感器：压力传感器用于测量气体或液体的压力。
常见的压力传感器包括压阻式传感器和压电式传感器。
其工作原理是通过感受介质压力对传感器内部元件的变形，并将其转化为电信号。
3. 温度传感器：温度传感器用于测量物体的温度。
常见的温度传感器包括热电偶和热敏电阻。
热电偶通过测量两个不同材料的温度差产生电压信号，而热敏电阻则是利用电阻与温度的关系来实现温度测量。
4. 加速度传感器：加速度传感器用于测量物体的加速度或振动。
常见的加速度传感器有压阻式加速度传感器和压电式加速度传感器。
其工作原理是通过感受质量加速度对传感器内部元件的变形，并将其转化为电信号。
5. 位移传感器：位移传感器用于测量物体的位移或运动状态。
常见的位移传感器包括电感位移传感器和光电编码器。
电感位移传感器利用电感线圈与金属目标之间的非接触式感应来测量位移，而光电编码器则是通过感受光栅或编码盘的运动来测量位移。
二、传感器选型的考虑因素在选型传感器时，需要考虑以下几个因素：1. 测量范围：根据具体的应用需求，选择和系统所需测量范围匹配的传感器。
如果测量范围过小或过大，将影响传感器的准确性和灵敏度。
2. 精度和分辨率：根据精度要求，选择具有足够高的精度和分辨率的传感器。
精度越高，测量结果越准确。
传感器工作原理及应用实例
传感器工作原理及应用实例传感器是一种能够将环境中的物理量、化学量、生物量等转化为可量化的电信号或其他形式信号的装置，以实现对环境信息的感知和获取。
传感器广泛应用于工业控制、医疗健康、环境监测、智能家居等领域。
下面将介绍传感器的工作原理及应用实例。
一、传感器的工作原理传感器的工作原理主要包括两个方面：感知原理和信号转换原理。
1.感知原理传感器的感知原理是指传感器利用特定的感应机制感知环境中的物理量、化学量、生物量等。
常见的感知机制包括光电效应、热敏效应、压电效应、磁敏效应、电化学效应等。
例如，利用热敏电阻作为温度传感器时，测量温度的原理就是根据材料在不同温度下的热敏特性，将温度转化为电阻值的变化。
2.信号转换原理传感器的信号转换原理是指传感器将感知到的物理量、化学量、生物量等转化为可量化的电信号或其他形式信号。
常见的信号转换方式包括电阻变化、电荷变化、电压变化、电流变化等。
例如，利用应变计作为力传感器时，原理就是根据应变导致的电阻或电容的变化，将受力转化为电阻或电容值的变化。
二、传感器的应用实例传感器在各个领域都有广泛的应用。
下面介绍几个常见的传感器应用实例。
1.温度传感器温度传感器广泛应用于工业控制、农业、气象、医疗等领域。
例如，工业中的温度传感器可以用于监测物体的温度，控制生产过程的温度；农业中的温度传感器可以用于监测土壤和空气的温度，为农作物的生长提供参考；医疗中的温度传感器可以用于测量人体的体温，判断患者的健康状态。
2.湿度传感器湿度传感器主要用于测量环境中的湿度。
在农业领域，湿度传感器可以用于监测土壤的湿度，为灌溉提供参考；在气象领域，湿度传感器可以用于测量大气中的湿度，预测天气变化；在建筑物内部，湿度传感器可以用于监测室内的湿度，控制空调系统的运行。
3.光照传感器光照传感器可以用于测量环境中的光照强度。
在智能家居领域，光照传感器可以用于感知室内的光照情况，调节灯光的亮度和色温；在养殖业中，光照传感器可以用于监测光照强度，为动植物的生长提供合适的光照环境；在交通领域，光照传感器可以用于监测路面的光照情况，控制道路照明系统的开关。
压力传感器选型表
型号描述MPX5100最大压力范围100KPa/115KPa,满量程电压4.5v,灵敏度45mV/kPa，,精度是±2.5％,破碎压力400KPa，带温度补偿,带放大MPXV5100MPX5500最大压力范围500KPa,满量程电压4.5v,灵敏度9mV/kPa，,精度是±2.5％,破碎压力2000KPa，带温度补偿,带放大MPX5700最大压力范围700KPa,满量程电压4.5v,灵敏度6mV/kPa，,精度是±2.5％,破碎压力2800KPa，带温度补偿,带放大MPX5999最大压力范围1000KPa,满量程电压4.5v,灵敏度5mV/kPa，,精度是±2.5％,破碎压力4000KPa，带温度补偿,带放大MPXH6101最大压力范围102KPa,满量程电压4.6v,灵敏度54mV/kPa，,精度是±1.8％,破碎压力400KPa，带温度补偿,带放大MPXA6115最大压力范围115KPa,满量程电压4.6v,灵敏度46mV/kPa，,精度是±1.5％,破碎压力400KPa，带温度补偿,带放大MPXAZ6115MPXH6115MPX6250最大压力范围250KPa,满量程电压4.7v,灵敏度19mV/kPa，,精度是±1.5％,破碎压力400KPa，带温度补偿,带放大MPXH6300最大压力范围300KPa,满量程电压4.7v,灵敏度16mV/kPa，,精度是±1.8％,破碎压力400KPa，带温度补偿,带放大MPXH6400最大压力范围400KPa,满量程电压4.7v,灵敏度12mV/kPa，,精度是±1.5％,破碎压力500KPa，带温度补偿,带放大MPXY8020A 轮胎压力传感器，最大工作压力６３７．５KPa，满量程（数字）８位。
MPXY8021A 轮胎压力传感器，最大工作压力６３７．５KPa，满量程（数字）８位。
光纤传感器的应用举例
水管 重物
d
h
l
3 光纤流量、流速传感器
当每个漩涡产生并泻下时，它会在光纤上产生一 种侧向力，这样就有一个周期力作用在光纤上，使其 振动。野外的电线等在风吹动下会嗡嗡作响，就是这 种现象。实验证明，光纤振动的频率由下式得出
f s / d (8.23)
式中，为流速；d为光纤直径；s为斯特罗哈数(无量
1
反2 射 AA 3
CC
光 MM
4
强 BB
DD
段，偏置工作点在M，被 测物体的反射面与光纤端 面之间的初始距离是M点
所对应的距离XM。由曲线
可知，随位移增加光强增
X MM
位移
加，反之则光强减少，故
1—随机分布；2—对半分布；
3—同轴分布；4—同轴分布 由此可确定位移方向。
2 光纤位移传感器
光纤位移传感器一般用来测量小位移。最 小 能 检 测 零 点 几 mm 的 位 移 量 。 这 种 传 感 器 已 在镀层不平度、零件椭圆度、锥度、偏斜度等 测量中得到应用，它还可用来测量微弱振动， 而且是非接触测量。
ff1
fDf f1+Df
3 光纤流量、流速传感器
典型的光纤血流传感器可在0～1000 cm/s速度 范围内使用，空间分辨率为100 mm，时间分辨率为 8 ms。光纤血流传感器的缺点是光纤插入血管中会 干扰血液流动，另外背向散射光非常微弱，在设计 信号检测电路时必须考虑。
4 光纤磁传感器
按工作原理可分为：①根据法拉第磁光效应直 接实现磁光转换，②根据磁致伸缩效应，利用力或 其他物理量间接实现磁光转换。 1.利用法拉第磁光效应的光纤传感器
4 光纤磁传感器
设无磁场时出射光的偏振轴与棱镜的偏振轴夹 角为45 ，这样D1和D2光电管接收的光强为
传感器的应用实例详细原理
传感器的应用实例详细原理1. 引言传感器是一种能够感知环境物理量并将其转化为可供人类或其他设备理解的电信号的设备。
在现代科技发展中，传感器被广泛应用于各个领域，例如环境监测、医疗、工业自动化等。
本文将以几个应用实例为例，详细介绍传感器的原理和工作方式。
2. 温度传感器2.1 原理温度传感器是一种用于测量温度的传感器。
湿度传感器常见的工作原理包括热敏电阻、热电偶、热电阻和红外线等。
以热敏电阻为例，其根据材料电阻随温度变化的特性来测量温度。
2.2 工作方式温度传感器的工作方式多种多样，但基本原理都是根据温度对物质性质的影响进行测量。
例如，热敏电阻的电阻值随着温度的变化而变化，通过测量电阻值的变化来确定温度。
温度传感器的应用示例•室内温度监测：通过温度传感器可以实时监测室内温度，从而调节空调或暖气系统，提供舒适的生活环境。
•车辆温度控制：温度传感器在汽车中的应用非常广泛，可以监测车内温度，并自动调节空调系统，创造一个舒适的驾驶环境。
•烤箱温度控制：烤箱中的温度传感器可以帮助控制烤箱的温度，实现精确的烹饪。
3. 压力传感器3.1 原理压力传感器是一种用于测量压力的传感器。
常见的压力传感器原理包括压阻式、电容式、压电式等。
以压阻式为例，其原理是利用传感器内部的弹性变形来测量压力。
3.2 工作方式压力传感器的工作方式多样，但基本原理是通过测量压力对传感器的影响来测量压力值。
例如，压阻式传感器在受到压力作用时，内部的电阻值会发生变化，通过测量电阻值的变化来计算压力。
压力传感器的应用示例•汽车轮胎压力监测：压力传感器安装在每个轮胎上，可以实时监测轮胎的气压，并通过仪表盘上的显示提醒驾驶员及时补充气压，提高行车安全。
•工业流体控制：压力传感器在工业中用于测量管道中的液体或气体的压力，实现自动控制和监测。
•医疗设备：压力传感器在医疗领域中常用于监测血压、呼吸机等设备的压力，用于诊断和治疗。
4. 光传感器4.1 原理光传感器是一种用于测量光强度或光信号的传感器。
压力传感器及其应用实例.
2009年第10期科学大众·科学教育Popular Science 目前市场上传感器种类丰富多样，这使得设计工程师可以选择系统所需的压力传感器。
这些传感器既包括最基本的变换器，也包括更为复杂的带有片上电路的高集成度传感器。
由于存在这些差异，设计工程师必须尽可能补偿压力传感器的测量误差，这是保证传感器满足设计和应用要求的重要步骤。
在某些情况下，补偿还能提高传感器在应用中的整体性能。
本文以摩托罗拉公司的压力传感器为例，所涉及的概念适用于各种压力传感器的设计应用。
摩托罗拉公司生产的主流压力传感器是一种单片压阻器件，该器件具有：1. 基本的或未加补偿标定；2. 有标定并进行温度补偿；3. 有标定、补偿和放大。
偏移量、范围标定以及温度补偿均可以通过薄膜电阻网络实现，这种薄膜电阻网络在封装过程中采用激光修正。
该传感器通常与微控制器结合使用，而微控制器的嵌入软件本身建立了传感器数学模型。
微控制器读取了输出电压后，通过模数转换器的变换，该模型可以将电压量转换为压力测量值。
传感器最简单的数学模型即为传递函数。
该模型可在整个标定过程中进行优化，并且模型的成熟度将随标定点的增加而增加。
从计量学的角度看，测量误差具有相当严格的定义：它表征了测量压力与实际压力之间的差异。
而通常无法直接得到实际压力，但可以通过采用适当的压力标准加以估计，计量人员通常采用那些精度比被测设备高出至少10倍的仪器作为测量标准。
由于未经标定的系统只能使用典型的灵敏度和偏移值将输出电压转换为压力，测得的压力将产生的误差。
这种未经标定的初始误差由以下几个部分组成：a. 偏移量误差。
由于在整个压力范围内垂直偏移保持恒定，因此变换器扩散和激光调节修正的变化将产生偏移量误差。
b. 灵敏度误差，产生误差大小与压力成正比。
如果设备的灵敏度高于典型值，灵敏度误差将是压力的递增函数。
如果灵敏度低于典型值，那么灵敏度误差将是压力的递减函数。
该误差的产生原因在于扩散过程的变化。
压力传感器的选型步骤【完整版】
传感器的选用原则，便是以最经济的价格买到满足其用途、压力量程、精度要求、温度范围、电和机械要求的压力传感器。
压力传感器的选型步骤传感器的选用原则，便是以最经济的价格买到满足其用途、压力量程、精度要求、温度范围、电和机械要求的压力传感器。
通常，压力传感器在选用时按照以下步骤进行：1、熟悉测量压力类型先确定系统中要确认测量压力的最大值。
一般而言，需要选择一个具有比最大值还要大1.5倍左右的压力量程的变送器。
尤其是在水压测量和加工处理中，有峰值和持续不规则的上下波动，这种瞬间的峰值能破坏压力传感器，持续的高压力值或稍微超出压力传感器的标定最大值会缩短传感器的寿命。
所以在选择压力传感器时，要充分考虑压力范围、精度与其稳定性。
2、确定温度范围通常一个压力传感器会标定两个温度范围，即正常操作的温度范围和温度可补偿的范围。
正常操作温度范围是指压力传感器在工作状态下不被破坏的时候的温度范围，在超出温度补偿范围时，可能会达不到其应用的性能指标。
温度补偿范围是一个比操作温度范围小的典型范围。
3、弄清楚输出信号压力传感器有mV、V、mA及频率输出和数字输出等多种类型，选择怎样的输出取决于多种因素，包括压力传感器与系统控制器或显示器间的距离，是否存在“电气噪声”或其他干扰信号。
对于许多压力传感器和控制器间距较短的OEM设备，采用mA输出的压力传感器是最为经济而有效的解决方法。
如果需要将输出信号放大，最好采用具有内置放大的变送器。
对于远距离传输或存在较强的电子干扰信号，最好采用mA级输出或频率输出。
如何选择压力传感器?压力传感器选型参数有哪些?压力传感器其实就是人们常说的压力变送器，在选择压力变送器时，需要了解：量程、精度、信号输出、供电、环境温度、介质、是否防爆、安装螺纹、等等选择。
压力传感器的选型参数1、测量介质2、输出信号3、压力的测量范围(量程)4、安装方式5、精度要求6、工作温度好了，以上便是压力传感器的选型步骤的介绍。
原创一文深度了解压力传感器的误差分析、选型需求、检测方式、故障分析、补偿技术...（值得典藏）
原创一文深度了解压力传感器的误差分析、选型需求、检测方式、故障分析、补偿技术...（值得典藏）在上一篇讲述压力传感器的文章《一文读懂压力传感器的原理和分类》中，为大家讲解了各种不同的压力传感器及其原理，而在实际使用中，压力传感器还有很多的注意事项呢。
压力传感器的误差分析在选择压力传感器的时候我们要考虑他的综合精度，而压力传感器的精度受哪些方面的影响呢?其实造成传感器误差的因素有很多，下面我们主要说四个无法避免的误差，这也叫传感器的初始误差。
1、偏移量误差由于压力传感器在整个压力范围内垂直偏移保持恒定，因此变换器扩散和激光调节修正的变化将产生偏移量误差。
2、灵敏度误差产生误差大小与压力成正比。
如果设备的灵敏度高于典型值，灵敏度误差将是压力的递增函数。
如果灵敏度低于典型值，那么灵敏度误差将是压力的递减函数。
该误差的产生原因在于扩散过程的变化。
3、线性误差这是一个对压力传感器初始误差影响较小的因素，该误差的产生原因在于硅片的物理非线性，但对于带放大器的传感器，还应包括放大器的非线性。
线性误差曲线可以是凹形曲线，也可以是凸形曲线。
4、滞后误差在大多数情形中，压力传感器的滞后误差完全可以忽略不计，因为硅片具有很高的机械刚度。
一般只需在压力变化很大的情形中考虑滞后误差。
压力传感器的这个四个误差是无法避免的，我们只能选择高精度的生产设备，利用高新技术来降低这些误差，还可以在出厂的时候进行一定的误差校准，尽最大的可能来降低误差。
压力传感器的选型需求了解了压力传感器的基本误差，根据不同的应用场景和需求，我们需要对传感器做合理的选型，选用的原则便是以最经济的价格买到满足其用途、压力量程、精度要求、温度范围、电和机械要求的压力传感器。
1、确认测量压力的类型压力传感器可以分为测定绝对压力、对大气的相对压力和差压。
测定绝对压力时，传感器内自身带有真空参考压，所测压力与大气压力无关，是相对于真空的压力。
对大气的相对压力是以大气压力为参考压，因此传感器弹性膜一侧始终与大气是连通的。
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现代传感技术
1.传感器的现场选型，以及例子说明
需求分析：用于二足机器人的脚底，主要研究行走或受外力干扰时，通过动态平衡控制使行走更趋于稳定，并增强站立时稳定性。
二足机器人站立高为320mm，宽为230mm，重量约为1.5kg。
选型：FSR共有四种类型传感器分别为400、402、406、408。
他们的区别在于接触面积，和厚度不同。
400有效面积为0.2，层最厚部分为0.012。
402有效面积为0.5，层最厚部分为0.018。
406有效面积为1.5×1.5，层最厚部分为0.018。
408有效面积为24×0.25，层最厚部分为0.135。
由于二足机器人重量较轻，需要在脚底安置多个进行精密测量，我选择的是压力传感器FRS400。
压力感应电阻是弯曲压力传感器的一种，简称FSR，FSR是一种随着有效表面上压力增大而输出阻值减小的高分子薄膜（PVDF薄膜），FSR并不是测压元件或形变测量仪，尽管他们有着相似的性能。
而且这类压力感测电阻不适用于精密测量，但是FSR却是一款灵敏度较高的传感器。
下图为FRS400的性能曲线
量程：0~10kg
灵敏度：〈100g to 〉10kg
精度：±5% to ±25%
力分辨率：充分利用力的±0.5%
延时时间：1~2ms
温度范围：-30℃ to +70℃
价格：76/个
根据以上参数，FRS400适用于二足机器人的动态平衡控制，可进行实验。
FSR400的接法：
应用在二足机器人上的主要四个方面：
目的：当机器人运行时，经传感器取值并通过控制器补偿机器人重心稳定位置，分析比较不同控制器的性能差异，让机器人不论在静态、动态都具有抗干扰性，使机器人在姿态及运作效能上得以改善。
硬件架构：该二足机器人是由双足十个自由度、头部一个自由度、伺服机驱动模块、无线模块、超生波传感器、电子罗盘、加速度计以及8颗压力传感器构成。
脚底是A/D转换电路及8颗压力传感器组成，大小为6cm×9cm。
主要是借由脚底压力传感器的取值并运算出实际重心位置之后，并控制伺服机以达到行走平衡的目的。
由于压力传感器输出的是模拟信号，为了使实验板取得压力值、节省空间，故在脚底板设计A/D 转换电路。
下图为传感器位置
软件构架:为了能够方便测试与监控机器人状态，适用VC6.0开发环境，并用MFC构建监视画面。
平衡架构：机器人步行时，平衡重心的便宜分为单脚与双脚两种情况，下图为脚底坐标系统。
①平衡架构分为：压力传感器初始化、压力传感器取得压力值、压力值滤波、重心误差、平衡控制及伺服机补偿等6个构架。
下图为控制流程图
透过二足传感器取得压力值，并计算机器人实际重心位置，再将实际重心位置以模糊控制器运算，计算机器人步行时各伺服机的补偿角度，并与PID控制器运算做比较，透过各伺服机角度补偿可明显看出补偿前后的差异。
名词解释：
伺服机：伺服机是遥控模型控制动作的动力来源，主要是由外壳、电路板、无核心马达、齿轮与位置检测器所构成。
其工作原理是由接收机发出讯号给伺服机，经由电路板上的IC 判断转动方向，再驱动无核心马达开始转动，透过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由位置检测器送回讯号，判断是否已经到达定位。
PVDF：是有机压电材料，又称压电聚合物。
这类材料及其材质柔韧、低密度、低阻抗和高压电电压常数(g)等优点为世人瞩目，且发展十分迅速，现在水声超声测量，压力传感，引燃引爆等方面获得应用。
不足之处是压电应变常数（d）偏低，使之作为有源发射换能器受到很大的限制。
自由度：机构具有确定运动时，为了使机构得以确定，必须给定独立广义坐标的数目。
数目常以F表示，如F〉0就可以成为一个机构，表明有相对运动。