任务2.3传感检测技术应用.ppt

1、任务任务2.32.3 传感检测技术应用传感检测技术应用 任务任务2.32.3 传感检测技术应用传感检测技术应用 知识与能力目标知识与能力目标 熟悉常用开关量传感器及其应用熟悉常用开关量传感器及其应用 1 熟悉常用数字量传感器及其应用熟悉常用数字量传感器及其应用 2 熟悉常用模拟量传感器及其应用熟悉常用模拟量传感器及其应用 3 2.3.1 2.3.1 开关量传感器认知及应用开关量传感器认知及应用 2.3.2 2.3.2 数字量传感器认知及应用数字量传感器认知及应用 任务任务2.32.3 传感检测技术应用传感检测技术应用 2.3.3 2.3.3 模拟量传感器认知及应用模拟量传感器认知及应用 传感检

2、测技术是实现自动化的关键技术之一，传感检测技术是实现自动化的关键技术之一， 通过传感检测技术能有效实现各种自动化生产通过传感检测技术能有效实现各种自动化生产 设备大量运行信息的自动检测，并按照一定的设备大量运行信息的自动检测，并按照一定的 规律转换成与之相对应的有用电信号进行输出规律转换成与之相对应的有用电信号进行输出 自动化设备中用于实现以上信息的传感自动化设备中用于实现以上信息的传感 检测功能的装置就是传感器，在自动化生产检测功能的装置就是传感器，在自动化生产 线等领域中得到广泛的应用。线等领域中得到广泛的应用。 任务任务2.32.3 传感检测技术应用传感检测技术应用 开关量传感器开关量传

3、感器 数字量传感器数字量传感器 模拟量传感器模拟量传感器 传 感 器 种 类 传 感 器 种 类 输出电信 号的类型 不同 任务任务2.32.3 传感检测技术应用传感检测技术应用 开关量传感器开关量传感器 又称接近开关，是一种采用非接触式检测、又称接近开关，是一种采用非接触式检测、 输出开关量的传感器。在自动化设备中应用输出开关量的传感器。在自动化设备中应用 较为广泛的主要有磁感应式接近开关、电感较为广泛的主要有磁感应式接近开关、电感 式接近开关、电容式接近开关和光电式接近式接近开关、电容式接近开关和光电式接近 开关等开关等。 2.3.1 2.3.1 开关量传感器认知及应用开关量传感器认知及应

4、用 磁感应式接近开关磁感应式接近开关 简称磁性开关，其工作方式是当有磁性物质接简称磁性开关，其工作方式是当有磁性物质接 近磁性开关传感器时，传感器感应动作，并输近磁性开关传感器时，传感器感应动作，并输 出开关信号。出开关信号。 2.3.1 2.3.1 开关量传感器认知及应用开关量传感器认知及应用 2.3.1 2.3.1 开关量传感器认知及应用开关量传感器认知及应用 磁 性 开 关 磁 性 开 关 在自动化设备中，磁性开关主要与内部在自动化设备中，磁性开关主要与内部 活塞（或活塞杆）上安装有磁环的各种气活塞（或活塞杆）上安装有磁环的各种气 缸配合使用，用于检测气缸等执行元件的缸配合使用，用于检测

5、气缸等执行元件的 两个极限位置两个极限位置。 为了方便使用，每一磁性开关上都具有动为了方便使用，每一磁性开关上都具有动 作指示灯。当检测到磁信号时，输出电信号，作指示灯。当检测到磁信号时，输出电信号， 指示灯亮。指示灯亮。 同时，磁性开关内部都具有过电压保护 电路，即使磁性开关的引线极性接反，也 不会使其烧坏，但是不能正常检测工作。 在自动化设备中，磁性开关主要与内部活在自动化设备中，磁性开关主要与内部活 塞（或活塞杆）上安装有磁环的各种气缸配合塞（或活塞杆）上安装有磁环的各种气缸配合 使用，用于检测气缸等执行元件的两个极限位使用，用于检测气缸等执行元件的两个极限位 置。置。 1 2 3 磁性

6、开关实物及电气符号图磁性开关实物及电气符号图 2.3.1 2.3.1 开关量传感器认知及应用开关量传感器认知及应用 利用自身的测量头构成 电容器的一个极板，被检测 物体构成另一个极板，当物 体靠近接近开关时，物体与 接近开关的极距或者介电常 数发生变化，引起静电容量 发生变化，使得和测量头连 接的电路状态也相应的发生 变化，并输出开关信号 。 电 容 式 接 近 开 关 电 容 式 接 近 开 关 2.3.1 2.3.1 开关量传感器认知及应用开关量传感器认知及应用 金属零件金属零件 纸张纸张 塑料塑料 木材的非金属物体木材的非金属物体 绝缘的液体绝缘的液体 电容式接近开关检测电容式接近开关检

7、测 电容式接近开关一般应用在一些尘埃多、电容式接近开关一般应用在一些尘埃多、 易接触到有机溶剂及需要较高性价比的易接触到有机溶剂及需要较高性价比的 场合中。由于检测内容的多样性，使其场合中。由于检测内容的多样性，使其 得到更广发的应用。得到更广发的应用。 2.3.1 2.3.1 开关量传感器认知及应用开关量传感器认知及应用 电容式接近开关实物及电气符号图电容式接近开关实物及电气符号图 2.3.1 2.3.1 开关量传感器认知及应用开关量传感器认知及应用 电感式接近开关电感式接近开关 LCLC高频振荡器高频振荡器 放大处理电路放大处理电路 它利用金属物体在接近时能使其内部产生电涡流，它利用金属物

8、体在接近时能使其内部产生电涡流， 使得接近开关振荡能力衰减，内部电路的参数发使得接近开关振荡能力衰减，内部电路的参数发 生变化，进而控制开关的通断生变化，进而控制开关的通断。 由于电感式接近开关基于涡流效应工作，因此由于电感式接近开关基于涡流效应工作，因此 它检测的对象必须是金属。它检测的对象必须是金属。 但由于电感式接近开关对金属与非金属的筛选但由于电感式接近开关对金属与非金属的筛选 性能好，工作稳定可靠，抗干扰能力强，在现性能好，工作稳定可靠，抗干扰能力强，在现 代工业检测中也得到广泛应用。代工业检测中也得到广泛应用。 2.3.1 2.3.1 开关量传感器认知及应用开关量传感器认知及应用

9、利用涡流效应制成的开关量输出位置传感器利用涡流效应制成的开关量输出位置传感器 电感式接近开关的实物及图形符号电感式接近开关的实物及图形符号 2.3.1 2.3.1 开关量传感器认知及应用开关量传感器认知及应用 利用光电效应制成的开关量传感器利用光电效应制成的开关量传感器 光发射器光发射器 光接收器光接收器 光发射器和接收器有光发射器和接收器有一体式一体式和和分体式分体式两种。两种。 光发射器用于发光发射器用于发 射红外光或可见射红外光或可见 光光 光接收器用于接收发射光接收器用于接收发射 器发射的光，并将光信器发射的光，并将光信 号转换成电信号以开关号转换成电信号以开关 量形式输出量形式输出。

10、 2.3.1 2.3.1 开关量传感器认知及应用开关量传感器认知及应用 光电式接近开关光电式接近开关 光电式接近开关的实物及图形符号光电式接近开关的实物及图形符号 2.3.1 2.3.1 开关量传感器认知及应用开关量传感器认知及应用 对射式对射式 反射式反射式 漫反射漫反射 接 收 器 接 收 光 的 方 式 接 收 器 接 收 光 的 方 式 这三种形式光电接近开关的检测原理和方式特点都有所不同这三种形式光电接近开关的检测原理和方式特点都有所不同 2.3.1 2.3.1 开关量传感器认知及应用开关量传感器认知及应用 对射式光电接近开关对射式光电接近开关 此开关最常此开关最常 用于检测不透用于

11、检测不透 明物体，对射明物体，对射 式光电接近开式光电接近开 关的光发射器关的光发射器 和光接收器有和光接收器有 一体式一体式 分体式分体式 是指光发射是指光发射 器与光接收器处器与光接收器处 于相对的位置工于相对的位置工 作，根据光路信作，根据光路信 号的有无判断信号的有无判断信 号是否进行输出号是否进行输出 改变的光电接近改变的光电接近 开关。开关。 2.3.1 2.3.1 开关量传感器认知及应用开关量传感器认知及应用 对射式光电开关的工作原理对射式光电开关的工作原理 2.3.1 2.3.1 开关量传感器认知及应用开关量传感器认知及应用 反射式光电接近反射式光电接近 开关的光发射器开关的光

12、发射器 与光接收器为一与光接收器为一 体化的结构体化的结构 在其相对在其相对 的位置上的位置上 安置一个安置一个 反射镜反射镜 光发射器发出的光以反射光发射器发出的光以反射 镜是否有反射光线被光接镜是否有反射光线被光接 收器接收来判断有无物体收器接收来判断有无物体 反射式光电开关的工作原理反射式光电开关的工作原理 2.3.1 2.3.1 开关量传感器认知及应用开关量传感器认知及应用 漫反射光电开关的工作原理漫反射光电开关的工作原理 漫反射式光电接近开关漫反射式光电接近开关 漫反射式漫反射式 光电接近开关光电接近开关 的光发射器和的光发射器和 光接收器集于光接收器集于 一体，一体，利用光利用光

13、照射到被测物照射到被测物 体上反射回来体上反射回来 的光线而进行的光线而进行 工作工作。 漫反射漫反射 式光电开关的式光电开关的 可调性很好，可调性很好， 其敏感度可通其敏感度可通 过其背后的旋过其背后的旋 钮进行调节。钮进行调节。 2.3.1 2.3.1 开关量传感器认知及应用开关量传感器认知及应用 工作原工作原理理 优优 点点 光电接近开关光电接近开关 自动包装机自动包装机 光电接近开关安装时，不能安装在水、油、光电接近开关安装时，不能安装在水、油、 灰尘多的地方，应回避强光及室外太阳光等灰尘多的地方，应回避强光及室外太阳光等 直射的地方，注意消除背景物的影响直射的地方，注意消除背景物的影

14、响 自动封自动封 装机装机 自动灌自动灌 装机装机 自动或半自动自动或半自动 装配流水线装配流水线 2.3.1 2.3.1 开关量传感器认知及应用开关量传感器认知及应用 数字量传感器数字量传感器 测量精度高测量精度高 分辨率高分辨率高 抗干扰能力强抗干扰能力强 稳定性好稳定性好 易于与计算机接口易于与计算机接口 便于信号处理便于信号处理 实现自动化测量实现自动化测量 适宜于远距离传输适宜于远距离传输 一种能把被测模拟量直接转一种能把被测模拟量直接转 换为数字量输出的装置换为数字量输出的装置，可 直接与计算机系统连接。 在一些精度要求较高的场合应用 极为普遍。工业装备上常用的数 字量传感器主要有

15、数字编码器、数字编码器、 数字光栅和感应同步器等。数字光栅和感应同步器等。 2.3.2 2.3.2 数字量传感器认知及应用数字量传感器认知及应用 数字编码器在实际工程中应用最多的是数字编码器在实际工程中应用最多的是光电编码器光电编码器。光。光 电编码器是通过读取光电编码盘上的图案或编码信息来电编码器是通过读取光电编码盘上的图案或编码信息来 表示与光电编码器相连的测量装置的位置信息的。表示与光电编码器相连的测量装置的位置信息的。 数字编码器数字编码器 光电编码器光电编码器 2.3.2 2.3.2 数字量传感器认知及应用数字量传感器认知及应用 通过读取编码盘上的通过读取编码盘上的 二进制的编码信息

16、来表示绝二进制的编码信息来表示绝 对位置信息的，二进制位数对位置信息的，二进制位数 越多，测量精度越高，输出越多，测量精度越高，输出 信号线对应越多，结构越复信号线对应越多，结构越复 杂，价格越高。杂，价格越高。 直接利用光电转换原理输出三组直接利用光电转换原理输出三组 方波脉冲信号方波脉冲信号A A、B B和和Z Z相；相；A A、B B两组脉两组脉 冲相位差冲相位差9090 ，从而可方便地判断出旋，从而可方便地判断出旋 转方向，而转方向，而Z Z相为每转一个脉冲，用于相为每转一个脉冲，用于 基准点定位；其测量精度取决于码盘基准点定位；其测量精度取决于码盘 的刻线数，但结构相对绝对式简单，的

17、刻线数，但结构相对绝对式简单， 价格便宜价格便宜 根据光电编码器的工作原理根据光电编码器的工作原理 2.3.2 2.3.2 数字量传感器认知及应用数字量传感器认知及应用 绝对式光电编码器绝对式光电编码器 增量式光电编码器增量式光电编码器 光 电 编 码 器 光 电 编 码 器 广 泛 应 用 广 泛 应 用 优 点 优 点 体积小体积小 精度高精度高 工作可靠工作可靠 接口数字化接口数字化 数控机床数控机床 回转台回转台 伺服传动伺服传动 机器人机器人 雷达、军事目标测定等需要检测角度的装置和设备中雷达、军事目标测定等需要检测角度的装置和设备中 光电编码器是光电编码器是 一种角度（角一种角度（

18、角 速度）检测装速度）检测装 置，它将输入置，它将输入 给轴的角度量，给轴的角度量， 利用光电转换利用光电转换 原理转换成相原理转换成相 应的电脉冲或应的电脉冲或 数字量数字量 2.3.2 2.3.2 数字量传感器认知及应用数字量传感器认知及应用 数字光栅传感器是根据标尺光栅与指示光栅之间形成的数字光栅传感器是根据标尺光栅与指示光栅之间形成的 莫尔条纹制成的一种脉冲输出数字式传感器。它广泛应莫尔条纹制成的一种脉冲输出数字式传感器。它广泛应 用于数控机床等闭环系统的线位移和角位移的自动检测用于数控机床等闭环系统的线位移和角位移的自动检测 以及精密测量方面，测量精度可达几微米。以及精密测量方面，测

19、量精度可达几微米。 2.3.2 2.3.2 数字量传感器认知及应用数字量传感器认知及应用 数字光栅传感器数字光栅传感器 测量精度高测量精度高 分辨率高分辨率高 测量范围大测量范围大 动态特性好动态特性好 适合于非接触式动态测量，易于实现自动控制，适合于非接触式动态测量，易于实现自动控制， 广泛用于数控机床和精密测量设备中广泛用于数控机床和精密测量设备中 数字光栅数字光栅 传感器传感器 但是光栅在工业但是光栅在工业 现场使用时，对现场使用时，对 工作环境要求较工作环境要求较 高，不能承受大高，不能承受大 的冲击和振动，的冲击和振动， 要求密封，以防要求密封，以防 止尘埃、油污和止尘埃、油污和 铁

20、屑等的污染，铁屑等的污染， 成本较高成本较高 2.3.2 2.3.2 数字量传感器认知及应用数字量传感器认知及应用 应用定尺与滑尺之间的电磁感应原理来测量直线位应用定尺与滑尺之间的电磁感应原理来测量直线位 移和角位移的一种精密传感器。由于感应同步器是移和角位移的一种精密传感器。由于感应同步器是 一种多极感应元件，对误差起补偿作用，所以具有一种多极感应元件，对误差起补偿作用，所以具有 很高的精度很高的精度 2.3.2 2.3.2 数字量传感器认知及应用数字量传感器认知及应用 感应同步器感应同步器 对环境温度、湿度变化要求低，测量对环境温度、湿度变化要求低，测量 精度高，抗干扰能力强，使用寿命长精

21、度高，抗干扰能力强，使用寿命长 和便于成批生产等优点在各领域应用和便于成批生产等优点在各领域应用 极为广泛极为广泛 已经广泛应用于大型精密坐标镗床、已经广泛应用于大型精密坐标镗床、 坐标铣床及其它数控机床的定位、数坐标铣床及其它数控机床的定位、数 控和数显控和数显 感应同步器感应同步器 直线式感直线式感 应同步器应同步器 圆盘式感圆盘式感 应同步器应同步器 常用于雷达天线定位跟踪、导弹制常用于雷达天线定位跟踪、导弹制 导、精密机床或测量仪器设备的分导、精密机床或测量仪器设备的分 度装置等度装置等 2.3.2 2.3.2 数字量传感器认知及应用数字量传感器认知及应用 模拟量传感模拟量传感器器 是

22、将被测量的非电学量转是将被测量的非电学量转 化为模拟量电信号的传感化为模拟量电信号的传感 器它检测在一定范围内变器它检测在一定范围内变 化的连续数值，发出的是化的连续数值，发出的是 连续信号，用电压、电流、连续信号，用电压、电流、 电阻等表示被测参数的大电阻等表示被测参数的大 小小 在工程应用中模拟量在工程应用中模拟量 传感器传感器主要用于生产主要用于生产 系统中位移、温度、系统中位移、温度、 压力、流量及液位等压力、流量及液位等 常见模拟量的检测常见模拟量的检测 2.3.3 2.3.3 模拟量传感器认知及应用模拟量传感器认知及应用 认知认知 应用应用 在工业生产实践中为了保证模拟信号检测的精

23、度，在工业生产实践中为了保证模拟信号检测的精度， 提高抗干扰能力，便于与后续处理器进行自动化系统集成，提高抗干扰能力，便于与后续处理器进行自动化系统集成， 所使用的各种模拟量传感器一般都配有专门的信号转换与所使用的各种模拟量传感器一般都配有专门的信号转换与 处理电路，两者组合在一起使用，把检测到的模拟量变换处理电路，两者组合在一起使用，把检测到的模拟量变换 成标准的电信号输出，这种检测装置称为变送器成标准的电信号输出，这种检测装置称为变送器。 变送器变送器 2.3.3 2.3.3 模拟量传感器认知及应用模拟量传感器认知及应用 温度变温度变 送器送器 温温/湿度湿度 变送器变送器 压力变压力变 送器送器 液位变液位变 器器 2.3.3 2.3.3 模拟量传感器认知及应用模拟量传感器认知及应用 各种变送器的实物图各种变送器的实物图 电流变电流变 送器送器