接近傳感器基本概述和電流三線制接法

　　接近傳感器是將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的一種器件。其工作原理基于光電效應(yīng)。光電效應(yīng)是指光照射在某些物質(zhì)上時，物質(zhì)的電子吸收光子的能量而發(fā)生了相應(yīng)的電效應(yīng)現(xiàn)象。根據(jù)光電效應(yīng)現(xiàn)象的不同將光電效應(yīng)分為三類：外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)及光生伏應(yīng)。光電器件有光電管、光電倍增管、光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光電池等。分析了光電器件的性能、特性曲線。

　　接近傳感器一般由處理通路和處理元件2 部分組成。其基本原理是以光電效應(yīng)為基礎(chǔ)，把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化，然后借助光電元件進一步將非電信號轉(zhuǎn)換成電信號。光電效應(yīng)是指用光照射某一物體，可以看作是一連串帶有一定能量為的光子轟擊在這個物體上，此時光子能量就傳遞給電子，并且是一個光子的全部能量一次性地被一個電子所吸收，電子得到光子傳遞的能量后其狀態(tài)就會發(fā)生變化，從而使受光照射的物體產(chǎn)生相應(yīng)的電效應(yīng)。

　　通常把光電效應(yīng)分為3 類：

　　（1 ）在光線作用下能使電子溢出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)，如光電管、光電倍增管等；

　　（2 ）在光線作用下能使物體的電阻率改變的現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效應(yīng)，如光敏電阻、光敏晶體管等；

　　（3 ）在光線作用下，物體產(chǎn)生一定方向電動勢的現(xiàn)象稱為光生伏應(yīng)，如光電池等。

　　光電檢測方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點，而且可測參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，形式靈活多樣，因此,光電式傳感器在檢測和控制中應(yīng)用非常廣泛。

　　接近傳感器是各種光電檢測系統(tǒng)中實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件，它是把光信號（可見及紫外鐳射光）轉(zhuǎn)變成為電信號的器件。

　　接近傳感器是以光電器件作為轉(zhuǎn)換元件的傳感器。它可用于檢測直接引起光量變化的非電物理量，如光強、光照度、輻射測溫、氣體成分分析等；也可用來檢測能轉(zhuǎn)換成光量變化的其他非電量，如零件直徑、表面粗糙度、應(yīng)變、位移、振動、速度、加速度，以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識別等。光電式傳感器具有非接觸、響應(yīng)快、性能可靠等特點，因此在工業(yè)自動化裝置和機器人中獲得廣泛應(yīng)用。新的光電器件不斷涌現(xiàn)，特別是CCD圖像傳感器的誕生，為光電傳感器的進一步應(yīng)用開創(chuàng)了新的一頁。

　　由于結(jié)構(gòu)不同，壓力傳感器可以分為測定絕對壓力、對大氣的相對壓力和差壓。測定絕對壓力時，傳感器內(nèi)自身帶有真空參考壓，所測壓力與大氣壓力無關(guān)，是相對于真空的壓力。對大氣的相對壓力是以大氣壓力為參考壓，因此傳感器彈性膜一側(cè)始終與大氣是連通的。由于大氣壓力與離地面的高度、四季中大氣中水汽含量的變化以及不同地點和組成大氣的各種氣體的含量的變化有關(guān)。因此，所測得的相對壓力便與上述因素有關(guān)。此外，還可從傳感器彈性膜兩側(cè)分別導(dǎo)人流體壓力，這樣能測定流體不同地點或流體間的差壓。針對不同用途應(yīng)選用不同結(jié)構(gòu)的壓力傳感器。

　　接近傳感器的壓力適用范圍是分級的。這是因為壓力傳感器的彈性膜承受流體壓力有一個限度。這就是通常所說的耐壓極限，超過此極限彈性膜便破裂了。一般來說，每一傳感器都有20 - 300 %的過壓能力。因此，產(chǎn)品說明書上的壓力最大量程為耐壓極限的30 - 80 %. 選用過高的壓力量程是不必要的。

　　壓力量程的選用應(yīng)主要考慮三個方面的因素：

　　接近傳感器的最大過壓能力、精度與壓力量程的關(guān)系和傳感器的價格與壓力量程的關(guān)系。

　　對于接近傳感器的最大過壓能力，傳感器承受靜壓力與動壓力情況下是有很大區(qū)別的。后者往往會出現(xiàn)沖擊壓力，甚至沖擊波。沖擊壓力遠(yuǎn)高于靜壓力。如果選用的最大工作壓力量程是指靜壓力的話，傳感器在承受動壓力時，應(yīng)選用較大的過壓能力。否則沖擊壓力很容易達(dá)到極限耐壓，使壓力傳感器受到破壞。

　　對于精度與壓力量程的關(guān)系。壓力傳感器的熱零點漂移和熱靈敏度漂移系數(shù)及非線性誤差是影響傳感器精度的重要指標(biāo)。對同一壓力傳感器來說，熱零點漂移系數(shù)隨工作壓力增加而減小，而熱靈敏度系數(shù)和非線性誤差隨工作壓力增加而增加。因此，工作壓力增加有利于減小熱零點漂移，而不利于熱靈敏度漂移和非線性誤差。熱零點漂移比較大時，提高工作壓力量程有利于提高壓力傳感器的精度。熱零點漂移比較小時，減小工作壓力量程有利于提高精度。對不同壓力量程的傳感器來說，靈敏度是不同的。低壓力量程傳感器的靈敏度高分辨率自然也高。

　　對于接近傳感器的價格與壓力量程的關(guān)系，一般來說，013 - 1MPa 的壓力傳感器的價格較便宜，011MPa以下或1MPa 以上的壓力傳感器價格比較貴。測定2- 3kPa 壓力時可選購10 - 50kPa 的壓力傳感器。特別是使用者自己設(shè)計和選用補償電路時，能使精度進一步提高。這樣可以使成本大幅度降低。一般而言，質(zhì)量好的壓力傳感器，滿量程輸出都可以達(dá)到100mV/ 10V. 如果只用一半的壓力量程，則對應(yīng)的輸出便只有50mV/ 10V. 因此最大工作量程應(yīng)盡可能接近產(chǎn)品說明書上所標(biāo)明的該壓力傳感器的量程級。