机械工程中常用传感器
机械行业常用传感器介绍
工装部电气培训-2014 马剑宇
什么是传感器
• 是一种检测装置，能感受到被测量的信息， 并能将检测感受到的信息，按一定规律变 换成为电信号或其他所需形式的信息输出， 以满足信息的传输、处理、存储、显示、 记录和控制等要求。它是实现自动检测和 自动控制的重要环节。
传感器的作用
• 传感器是工业自动生产线设备中不可或缺 的一种器件，它是设备的机械系统和控制 系统连结的纽带。生产线设备系统通过传 感器将运动参数以及运行状态反馈给控制 系统，控制系统通过传感器反馈的信号和 数据发出指令驱动机械系统，其重要性不 言而喻。传感器相当于人体的各种感觉器 官，设备控制系统需要通过它来确定：机 构的位置、产品的有无、以及产品的精度 等重要参数以监测和控制设备的使用状态 和产品的生产过程。
磁性开关
• 它是气缸用传感器的一个专用称呼，主要 应用于检测气缸活塞位置。通常，都由气 缸供应商根据客户使用情况配套提供。顾 名思义，磁性开关是通过电磁感应来检测 目标物，所以，其检测精度相当低。
接近开关
• 接近开关也是依据电磁感应的原理设计制造的，所以，它 只能应测金属目标物，并且不同的金属感应距离略有差距。 目前常用的接近开关检测距离大约有如下几种：1mm、 2mm、4mm、8mm、12mm等。接近开关通常有两种： 埋入型和非埋入型。所谓埋入型就是指接近开关的感应头 不检测其圆周方向的金属目标，只检测其前方的金属目标， 即传感器感应头可以不露出金属安装支架；所谓非埋入型 就是指接近开关感应头既检测其前方的金属目标也同时会 检测其圆周方向的金属目标，即传感器感应头必须露出金 属安装支架一段距离且圆周方向一定范围内不得有金属目 标物以免引起错误判断。接近开关的检测精度较磁性开关 高。接近开关通常用于判断产品有无、工装夹具是否到位 等对位置精度要求相对较低的场合。
机械工程测试技术基础常用传感器
05 传感器在机械工程测试中 的案例分析
压力传感器的应用案例
压力传感器在汽车发动机 控制系统中的应用
用于检测气瓶压力，控制燃油喷射和点火时 间，提高发动机性能和燃油经济性。
电容位移传感器
利用电容器极板间距的变化来 测量位移。
电感位移传感器
利用线圈电感的变化来测量位 移。
激光位移传感器
利用激光测距原理来测量物体 的位移。
超声波位移传感器
利用超声波的反射和传播来测 量物体的位移。
传感器在速度测量中的应用
光电转速传感器
利用光电效应来测量转速。
霍尔转速传感器
利用霍尔效应来测量转速。
详细描述
电感式传感器由线圈和磁芯组成，通过改变磁芯的位置或磁导率来改变线圈的电感量，从而检测出被 测量的变化。电感式传感器具有测量精度高、抗干扰能力强、可靠性高等优点，适用于测量位移、角 度、速度等参数。
压电式传感器
总结词
压电式传感器是一种利用压电效应来检 测和测量压力或振动的传感器。
VS
详细描述
振动速度传感器
利用振动元件的振动速度来测量速度。
多普勒速度传感器
利用多普勒效应来测量物体的速度。
传感器在力测量中的应用
应变片力传感器
利用应变片受压变形来测量力的大小。
压电晶体力传感器
利用压电效应将力转换为电信号。
扭矩传感器
压力传感器在气瓶压力中的应用
用于测量旋转轴的扭矩，常用于机械传动 系统。
用于监测气瓶内的压力，确保气瓶在使用 过程中的安全。
稳定性
机械工程测试基础 第三章 传感器
3.3.1 电阻式传感器 R / R Sg E
x
●优点：尺寸、横向效应、机械滞后都很小，灵 敏系数大，输出大，可不需放大器连接，使得测量系 统简化。 ●缺点：电阻值和灵敏系数的温度稳定性差；测 量较大应变时非线性严重；灵敏系数随受拉或压而变， 且分散度大 。 分析表明，金属丝应变片与半导体应变片工作原 理的主要区别在于：前者利用导体形变引起电阻变化， 后者利用半导体电阻率变化引起电阻变化。
3.1 概述 2)按工作的物理基础分类: 见表3-1：机械式,电气式,光学式,流体式等.
3.1 概述 3)按信号变换特征: 能量转换型和能量控制型. 能量转换型:直接由被测对象输入能量使其工作. 例如:热电偶温度计,压电式加速度计. 能量控制型:从外部供给能量并由被测量控制外部 供给能量的变化.例如:电阻应变片.
dR d (1 2 ) x R
或
dR / R
x
1 2
d /
x
灵敏系数： 令
Sg dR / R
x
1 2 E , (d / E x )
Sg称为金属丝的灵敏系数，表示金属丝产生单 位变形时，电阻相对变化量的大小。 显然，sg 越大，单位变形引起的电阻相对变化 量越大。
机械工程测试技术基础
第三章
常用传感器与敏感元件
本章学习要求：
1.掌握传感器的分类方法 2.掌握常用传感器测量原理、 特点及其应用 3.掌握传感器选用原则
第三章 常用传感器与敏感元件
3.1 概述
1. 传感器定义 传感器是直接感受规定的被测量，并能按一定 规律将被测量转换成同种或别种量值输出的装置。 物理量 电量
Rp
xp
常见的工业机器人传感器类型和作用介绍
常见的工业机器人传感器类型和作用介绍工业机器人是现代工业生产中的重要设备，它可以自动完成各种工艺操作，提高生产效率和质量。
而机器人要实现自主操作和与环境的交互，就必须依赖传感器来获取各种信息。
下面将介绍一些常见的工业机器人传感器类型及其作用。
1.视觉传感器：视觉传感器是机器人中应用最广泛的传感器之一，可以帮助机器人获取周围环境的图像信息，实现目标识别、位置定位、检测等功能。
常见的视觉传感器包括CCD相机、CMOS相机等，其分辨率越高，精度越高。
2.力传感器：力传感器可以测量机器人与周围环境之间的力和力矩，实现精确控制和操作。
常见的力传感器有电容式、压阻式、电感式等，可以应用于装配、抓取、力控处置等任务。
3.距离传感器：距离传感器可以测量机器人与物体之间的距离，实现避障、定位等功能。
常见的距离传感器包括激光传感器、超声波传感器、红外线传感器等，可以用于测距、测量高度等任务。
4.光电传感器：光电传感器可以检测物体的存在、颜色、形状等特性，实现物体识别、分类、定位等功能。
常见的光电传感器有光电开关、光幕、光电编码器等，可以应用于自动分拣、装配等任务。
5.温度传感器：温度传感器可以测量机器人周围环境的温度变化，实现温度控制、安全保护等功能。
常见的温度传感器包括热敏电阻、热电偶等，可以用于焊接、烤箱等工作环境中。
6.声音传感器：声音传感器可以检测周围环境中的声音，实现语音交互、声音控制等功能。
常见的声音传感器有麦克风、声纳等，可以应用于机器人导航、语音识别等任务。
7.气体传感器：气体传感器可以检测周围环境中的气体浓度和成分，实现气体分析、安全监测等功能。
常见的气体传感器有气体传感电阻、气体传感器阵列等，可以应用于有害气体探测、环境监测等任务。
8.触摸传感器：触摸传感器可以感知机器人与物体接触的力和位置，实现精确控制和安全保护。
常见的触摸传感器有电容触摸传感器、压阻触摸传感器等，可以用于装配、物体操纵等任务。
30种常见传感器模块简介及工作原理
30种常见传感器模块简介及工作原理传感器是物理、化学或生物特性转换成可测量信号的设备。
它们在各个领域中起着重要的作用，从智能家居到工业自动化，从医疗设备到汽车技术。
本文将介绍30种常见的传感器模块及它们的工作原理。
1. 温度传感器：温度传感器是测量环境温度的常见传感器。
它们根据温度的影响来改变电阻、电压或电流。
2. 湿度传感器：湿度传感器用于测量空气中的湿度水分含量。
根据湿度的变化，传感器可能改变电阻、电容或输出电压。
3. 压力传感器：压力传感器用于测量液体或气体的压力。
它们可以转换压力为电阻、电流或电压的变化。
4. 光敏传感器：光敏传感器用于测量光照强度。
它们的响应基于光线与其敏感部件之间的相互作用。
5. 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。
它们可以检测线性或旋转运动，并将其转换为电压或数字信号。
6. 接近传感器：接近传感器用于检测物体与传感器之间的距离。
它们可以使用电磁、超声波或红外线等技术来实现。
7. 声音传感器：声音传感器用于检测环境中的声音级别或频谱。
它们可以将声波转换为电信号以进行进一步的处理。
8. 姿势传感器：姿势传感器用于检测物体的倾斜、角度或方向。
它们可以使用陀螺仪、加速度计等技术来实现。
9. 指纹传感器：指纹传感器用于检测和识别人体指纹。
它们通过分析指纹的纹理和特征来实现身份验证。
10. 光电传感器：光电传感器使用光电效应或光电测量原理进行工作。
它们通常用于检测物体的存在、颜色或距离。
11. 气体传感器：气体传感器用于检测和测量空气中的气体浓度。
它们可以用于检测有害气体、燃气泄漏等。
12. 液位传感器：液位传感器用于测量液体的高度或压力。
它们可以使用压力、浮球或电容等技术来检测液位变化。
13. 磁场传感器：磁场传感器用于测量、检测和方向磁场强度。
它们通常用于指南针、地磁测量等应用。
14. 触摸传感器：触摸传感器用于检测触摸或接近物体。
它们可以使用电容、电感或红外线等技术来实现。
机械工程中的传感器技术应用
机械工程中的传感器技术应用1.引言在现代工业生产中，机械工程扮演着重要的角色。
机械设备的运作离不开传感器技术的应用。
传感器通过感知周围环境的物理量和状态变化，将这些信息转化为电信号，为机械系统的精确控制提供了基础数据。
本文将探讨机械工程中传感器技术的应用，并介绍一些典型案例来说明传感器在机械工程领域中的重要性。
2.机械工程中的传感器应用2.1 位移传感器位移传感器广泛应用于机械系统的位置测量和控制中。
它通过测量物体的位移并将其转化为电信号，提供给系统控制器。
例如，在自动化生产线上，位移传感器可以用于测量产品的位置和尺寸，实现精确的加工和装配。
另外，位移传感器还可用于测量机械部件的振动和变形，提前检测可能的故障。
2.2 压力传感器压力传感器是机械工程中常见的传感器类型之一。
它可用于测量流体或气体的压力，并将其转化为电信号。
在机械系统中，压力传感器广泛应用于液压和气动控制系统中，用于监测和控制系统中的流体压力。
例如，在液压系统中，压力传感器可以监测液压油的压力变化，并反馈给控制器，以实现系统的稳定和安全运行。
2.3 温度传感器温度传感器是机械工程中不可或缺的传感器之一。
它可以测量物体的温度，并将其转化为电信号。
温度传感器广泛应用于机械设备的温度监测和控制中。
例如，在发动机中，温度传感器可以实时监测冷却液和机油的温度变化，提供给车辆控制系统，以确保发动机的正常工作和防止过热。
3.典型案例3.1 传感器在汽车工程中的应用汽车工程中广泛使用传感器技术，以提高车辆的安全性和性能。
例如，刹车系统中使用的压力传感器可以监测刹车液的压力变化，实现刹车系统的智能控制。
另外，车辆中的温度传感器可以监测发动机和轮胎的温度，提前发现潜在的故障。
此外，加速度传感器可以用于检测车辆的加速度和姿态变化，帮助车辆稳定控制和安全驾驶。
3.2 传感器在机器人工程中的应用机器人工程是机械工程领域中一个快速发展的领域，传感器技术在其中起着重要作用。
五种常用的传感器原理及应用
五种常用的传感器原理及应用目录1.序言 (1)2.传感器定义 (3)3.传感器选择的标准 (3)4.传感器分类的标准 (3)5.五种常用的传感器类型及其特点 (5)5.1.温度传感器 (5)1.2.红外传感器 (5)1.3.紫外线传感器 (7)1.4.触摸传感器 (8)1.5.接近传感器 (8)6.传感器选用原则 (9)7.先进的传感器技术 (10)7.1.条形码识别 (10)7.2.转发器 (11)7.3.制造部件的电磁识别 (11)7.4.表面声波 (11)7.5.光学字符识别(OCR) (11)1.序言一台设备所采用的的传感器是否先进、可靠有时直接决定了设备的先进性和可靠性。
图1传感器工作原理很多机械工程师在观念上有一个误区：机械工程师只负责机构的东西，传感器、电气元件选用及控制方案是电气工程师或系统工程师的事。
如果你是某个项目的总设计工程师，在方案构想阶段就要考虑到选用哪些类型的传感器以及设备的动作流程和控制方式。
生物信息：是反映生物运动状态和方式的信息。
碱基序列便是生物信息。
自然界经过漫长时期的演变，产生了生物，逐渐形成了复杂的生物世界。
生物信息形形色色，千变万化，不同类的生物发出不同的信息。
，人们对生物信息的研究已取得了一些可观的成果，人们发现，鸟有“鸟语”，兽有“兽语”，甚至花也有“花语”。
人们还发现生物信息与非生物信息之间有着某种必然的联系，如燕子、大雁的飞来飞去，预示着季节的变换和气温的升降；鱼儿浮出水面预示着大雨即将来临;动物的某些反常现象，预示着地震即将发生的信［息、******。
物理信息：包括声、光、颜色等。
这些物理信息往往表达了吸引异性、种间识别、威吓和警告等作用。
比如，毒蜂身上斑斓的花纹、猛兽的吼叫都表达了警告、威胁的意思。
萤火虫通过闪光来识别同伴。
红三叶草花的色彩和形状就是传递给当地土蜂和其它昆虫的信息。
化学信息：生物依靠自身代谢产生的化学物质，如酶、生长素、性诱激素等来传递信息。
最常见的传感器类型
最常见的传感器类型一、接近式传感器接近式传感器可检测附近区域物体是否存在，并且无需物理接触。
存在传感器,是离散输出设备。
通常情况下，磁性趋近式传感器通过感应位于执行器中的磁体,来检测执行器是否到达特定位置。
从一家公司购买执行器，而从另一家公司购买磁性趋近式传感器，通常来说并不是一个好主意。
虽然传感器制造商可能会说，传感器与X、Y和Z执行器兼容，但实际情况是磁铁和安装位置的变化，可能会导致传感问题。
例如，当磁体未处于正确位置时，传感器可能会励磁，或者根本无法励磁。
如果执行器制造商提供与执行器匹配的趋近式传感器，那它应该是首选的传感器。
基于晶体管的趋近式传感器没有移动部件，使用寿命长。
基于簧片的趋近式传感器采用机械触点，使用寿命要短，但成本要低于晶体管类型。
簧片传感器最适合于需要交流电源的应用场合和高温应用场合。
二、位置传感器位置传感器具有模拟量输出，根据执行器上磁体的位置指示器来显示执行器的位置。
从控制角度来讲，位置传感器提供了很大的灵活性。
控制工程师可以确定一系列的设定值点，与组件变化相匹配。
由于这些位置传感器基于磁体（如趋近式传感器），因此最好从同一制造商处购买传感器和执行器（如果可能的话）。
通过Io-Unk功能，可以获取位置传感器的数据，这也可以简化控制，实现参数化。
三、电感式传感器电感趋近式传感器使用法拉第感应定律，来测量物体的存在或模拟输出位置。
选择电感式传感器时，最关键的因素是确定传感器检测的金属类型，从而确定感应距离。
与黑色金属相比，有色金属的传感范围要减少50%以上。
传感器制造商的产品手册应提供样品选择所需的信息。
四、压力、真空传感器确保压力或真空传感器，能够满足以英制（磅/平方英寸）和公制（巴）计量的测量压力范围。
指定最适合所分配空间的外形尺寸。
在设备安装时，应考虑传感器是否应配置指示灯或显示屏幕，以方便运行人员使用。
如果需要快速更改设定值，可考虑采用配置了Io-Link的压力和真空传感器。
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超声 β 射线 气动 气动 流 体 式 气动 液体 液体 液体
厚度、探伤 厚度 尺寸、物体大小 距离 尺寸、间隙 压力 流量 流量
超声波测厚仪
气动量仪 气动量仪 浮标式气动量仪 活塞压力计 节流式流量计 转子式流量计
可测最小直径 0.05～ 0.076mm 测量间隙 6mm 分辨力 0.025mm 放大倍率 1000～10000 测量间隙 0.05～0.2mm 测量精密度 0.02%～0.2%
光电管 光栅
光电、数显 光-电
红外 X射线 γ射线 辐 射 式 激光
热-电
温度、物体有无
散射、干涉、 测厚、探伤、应 穿透 力 对物质穿透 光波干涉 测厚、探伤 长度、位移转角 、加速度
激光干涉测振仪 超声波反射、 穿透 穿透作用 尺寸-压力 间隙-压力 压力-尺寸 压力平衡 液体静压变化 液体阻力变化
霍尔元件 热敏电阻 气敏电阻
位移-电势 温度-电阻 气体浓度பைடு நூலகம்温 度
位移、探伤 温度 可燃气体
光敏电阻 光电池 光敏晶体管 光纤
光-电阻 光-电压 光-电流 声-光相位调 制 传光型
开、关量 硒光电池 转速、位移 声压 温度 长度、角度 长度 角度 光电转速仪 水听器 光纤辐射温度计 光学测长仪 长光栅 圆光栅 红外测温仪 X射线应力仪 成分分析 γ射线测厚仪 激光测长仪 测距2m 分辨力 0.2μm 振幅 ± （5～3）X10-4mm 频率 5～3KHz 测量范围 4～40mm 测量精度 ± 0.25mm 灵敏度 500μA/1m 最大截止频率 50KHz 检测最小声压 1μPa 测量范围 700～1100℃ 测量误差 小于5℃ 测量范围 0～500mm 最小划分值 0.1μm 测程 3mm 分辨力 0.05μm 分辨力 0.1" 测量范围 -10～1300℃ 分辨力 0.1℃
机械工程中常用传感器
类 型 名称 测力环 弹簧 机 械 式 波纹管 波登管 波纹膜片 双金属片 微型开关 电位计 电阻丝应变片 半导体应变片 电容 电涡流 磁电 电感 差动变压器 压电元件 压电元件 电 磁 及 光 电 子 式 压磁元件 热电偶 变换量 力-位移 力-位移 压力-位移 压力-位移 压力-位移 温度-位移 力-位移 位移-阻尼 形变-电阻 形变-电阻 位移-电容 位移-自感 速度-电势 位移-自感 位移-互感 力-电荷 力-电荷 力-磁导率 温度-电势 被测量 力 力 压力 压力 压力 温度 物体尺寸、位置 、有无 位移 力、位移、应变 加速度 位移、力、声 位移、测厚、硬 度 速度 位移、力 位移、力 力、加速度 力、加速度 力、扭矩 温度 电容测微仪 涡流式测振仪 磁电式速度计 电感测微仪 电感比较仪 测力仪 加速度仪 测力计 热电温度计 （铂锗-铂） 位移传感器 半导体温度计 气敏检测仪 直线电位计 应变计 应用举例 三等标准测力仪 弹簧秤 压力表 压力表 压力表 温度计 性能指标（一般参考） 测量范围 10～105N 示值误差 ± （0.3～0.5）% — 测量范围 500Pa～0.5MPa 测量范围 0.5MPa～1000MPa 测量范围 小于500Pa 测量范围 0～300℃ 位置精密度可达微米 分辨力 0.026～0.05mm 线性误差 0.05%～0.1% 最小应变 1～2μm 最小测力 0.1～1N 分辨力 0.025μm 测量范围 0～15mm 分辨力 1μm 频率 2～500Hz 振幅 ± 1mm 分辨力 0.5μm 分辨力 0.5μm 分辨力 0.01N 频率 0.1～20KHz 测量范围 10-2～105m·s-2 — 测量范围 0～1600℃ 测量范围 0～2mm 直线性 1% 测量范围 -10～300℃