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巴魯夫電感式傳感器 耐高壓/BALLUFF特點
巴魯夫耐高壓電感式傳感器是zui古老的傳感器，指南針是磁傳感器的zui早的種應用。但是作為現(xiàn)代的傳感器，為了便于信號處理，需要磁傳感器能將磁信號轉(zhuǎn)化成為電信號輸出。應用zui早的是根據(jù)電磁感應原理制造的磁電式的傳感器。這種磁電式傳感器曾在工業(yè)控制域作出了杰出的貢獻，但是到今天已經(jīng)被以高磁敏感材料為主的新型磁傳感器所替代。磁旋轉(zhuǎn)傳感器有許多半導體磁阻元件*的優(yōu)點。除了具備很高的靈敏度和很大的輸出信號外，而且有很強的轉(zhuǎn)速檢測范圍，這是由于電子技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。另外，這種傳感器還能夠應用在很大的溫度范圍中，有很長的工作壽命、抗灰塵、水和油污的能力強，因此耐受各種環(huán)境條件及外部噪聲。所以，這種傳感器在工業(yè)應用中受到廣泛的重視。傳感器在價格自動化系統(tǒng)中有廣泛的應用，因為這種傳感器有著令人滿意的特性，同時不需要維護。其主要應用在機床伺服電機的轉(zhuǎn)動檢測、價格自動化的機器人臂的定位、液壓沖程的檢測、價格自動化相關(guān)設(shè)備的位置檢測、旋轉(zhuǎn)編碼器的檢測單元和各種旋轉(zhuǎn)的檢測單元等。巴魯夫耐高壓電感式傳感器在家用電器中也有大的應用潛力。在盒式錄音機的換向機構(gòu)中，可用磁阻元件來檢測磁帶的終點。家用錄像機中大多數(shù)有變速與高速重放功能，這也可用磁旋轉(zhuǎn)傳感器檢測主軸速度并進行控制，獲得高畫面的。洗衣機中的電機的正反轉(zhuǎn)和高低速旋轉(zhuǎn)功能都可以通過伺服旋轉(zhuǎn)傳感器來實現(xiàn)檢測和控制。巴魯夫耐高壓電感式傳感器主要包括有四相傳感器和單相傳感器。在工作過程中，四相差動旋轉(zhuǎn)傳感器用對檢測單元實現(xiàn)差動檢測，另對實現(xiàn)倒差動檢測。這樣，四相傳感器的檢測能力是單元件的四倍。而二元件的單相旋轉(zhuǎn)傳感器也有自己的優(yōu)點，也就是小巧可靠的特點，并且輸出信號大，能檢測低速運動，抗環(huán)境影響和抗噪聲能力強，成本低。
巴魯夫耐高壓電感式傳感器目前所存在的缺點主要是可測流體的溫度范圍受超聲波換能鋁及換能器與管道之間的耦合材料耐溫程度的限制，以及高溫下被測流體傳聲速度的原始數(shù)據(jù)不全。目前我國只能用于測量200℃以下的流體。另外，超聲波流量計的測量線路比般流量計復雜。這是因為，般工業(yè)計量中液體的流速常常是每秒幾米，而聲波在液體中的傳播速度約為1500m/s左右，被測流體流速（流量）變化帶給聲速的變化量zui大也是10－3數(shù)量．若要求測量流速的準確度為1%，則對聲速的測量準確度需為10-5～10-6數(shù)量，因此必須有完善的測量線路才能實現(xiàn)，這也正是超聲波流量計只有在集成電路技術(shù)迅速發(fā)展的前題下才能得到實際應用的原因。 超聲波流量計由超聲波換能器、電子線路及流量顯示和累積系統(tǒng)三部分組成。超聲波發(fā)射換能器將電能轉(zhuǎn)換為超聲波能量，并將其發(fā)射到被測流體中，接收器接收到的超聲波信號，經(jīng)電子線路放大并轉(zhuǎn)換為代表流量的電信號供給顯示和積算儀表進行顯示和積算。這樣就實現(xiàn)了流量的檢測和顯示。 　　超聲波流量計常用壓電換能器。它利用壓電材料的壓電效應，采用適出的發(fā)射電路把電能加到發(fā)射換能器的壓電元件上，使其產(chǎn)生超聲波振勸。超聲波以某角度射入流體中傳播，然后由接收換能器接收，并經(jīng)壓電元件變?yōu)殡娔?，以便檢測。發(fā)射換能器利用壓電元件的逆壓電效應，而接收換能器則是利用壓電效應。
巴魯夫耐高壓電感式傳感器隨著測量管徑的增大會帶來制造和運輸上的困難，造價提高、能損加大、安裝不僅這些缺點，超聲波流量計均可避免。因為各類超聲波流量計均可管外安裝、非接觸測流，儀表造價基本上與被測管道口徑大小無關(guān)，而其它類型的流量計隨著口徑增加，造價大幅度增加，故口徑越大超聲波流量計比相同功能其它類型流量計的功能價格比越*。被認為是較好的大管徑流量測量儀表，多普勒法超聲波流量計可測雙相介質(zhì)的流量，故可用于下水道及排污水等臟污流的測量。在發(fā)電廠中，用便攜式超聲波流量計測量水輪機進水量、汽輪機循環(huán)水量等大管徑流量，比過去的皮脫管流速計方便得多。超聲被流量計也可用于氣體測量。管徑的適用范圍從2cm到5m，從幾米寬的明渠、暗渠到500m寬的河流都可適用。 另外，表的流量測量準確度幾乎不受被測流體溫度、壓力、粘度、密度等參數(shù)的影響，又可制成非接觸及便攜式測量儀表，故可解決其它類型儀表所難以測量的強腐蝕性、非導電性、放射性及易燃易爆介質(zhì)的流量測量問題。另外，鑒于非接觸測量特點，再配以合理的電子線路，臺儀表可適應多種管徑測量和多種流量范圍測量。
巴魯夫耐高壓電感式傳感器的基本結(jié)構(gòu)由感知空氣流量的白金（鉑金屬線）、根據(jù)進氣溫度進行修正的溫度補償電阻（冷線）、控制電流并產(chǎn)生輸出信號的控制線路板以及空氣流量傳感器的殼體等元件組成。根據(jù)白金在殼體內(nèi)的安裝部位不同，式空氣流量傳感器分為主流測量、旁通測量方式兩種結(jié)構(gòu)形式。圖 18所示是采用主流測量方式的式空氣流量傳感器的結(jié)構(gòu)圖。它兩端有金屬防護網(wǎng)，取樣管置于主空氣通道，取樣管由兩個塑料護套和個支承環(huán)構(gòu)成。線徑為70μm的白金絲（RH），布置在支承環(huán)內(nèi)，其阻值隨溫度變化，是惠斯頓電橋電路的個臂（圖 19）。支承環(huán)前端的塑料護套內(nèi)安裝個白金薄膜電阻器，其阻值隨進氣溫度變化，稱為溫度補償電阻（RK），是惠斯頓電橋電路的另個臂。支承環(huán)后端的塑料護套上粘結(jié)著只精密電阻（RA）。此電阻能用激光修整，也是惠斯頓電橋的個臂。該電阻上的電壓降即為式空氣流量傳感器的輸出信號電壓。

巴魯夫耐高壓電感式傳感器大致可分傳播速度差法（包括：直接時差法、時差法、相位差法、頻差法）波束偏移法、多普勒法、相關(guān)法、空間濾波法及噪聲法等類型，如圖所示。其中以噪聲法原理及結(jié)構(gòu)zui簡單，便于測量和攜帶，價格便宜但準確度較低，適于在流量測量準確度要求不高的場合使用。由于直接時差法、時差法、頻差法和相位差法的基本原理都是通過測量超聲波脈沖順流和逆流傳報時速度之差來反映流體的流速的，故又統(tǒng)稱為傳播速度差法。其中頻差法和時差法克服了聲速隨流體溫度變化帶來的誤差，準確度較高，所以被廣泛采用。按照換能器的配置方法不同，傳播速度差撥又分為：Z法（透過法）、V法（反射法）、X法（交叉法）等。波束偏移法是利用超聲波束在流體中的傳播方向隨流體流速變化而產(chǎn)生偏移來反映流體流速的，低流速時，靈敏度很低適用性不大．多普勒法是利用聲學多普勒原理，通過測量不均勻流體中散射體散射的超聲波多普 　　勒頻移來確定流體流量的，適用于含懸浮顆粒、氣泡等流體流量測量。相關(guān)法是利用相關(guān)技術(shù)測量流量，原理上，此法的測量準確度與流體中的聲速無關(guān)，因而與流體溫度，濃度等無關(guān)，因而測量準確度高，適用范圍廣。但相關(guān)器價格貴，線路比較復雜。在微處理機普及應用后，這個缺點可以克服。噪聲法（聽音法）是利用管道內(nèi)流體流動時產(chǎn)生的噪聲與流體的流速有關(guān)的原理，通過檢測噪聲表示流速或流量值。
巴魯夫耐高壓電感式傳感器的三種基本類型，電感  轉(zhuǎn)速傳感器式傳感器、變壓器式傳感器和電渦流式傳感器都可制成轉(zhuǎn)速傳感器。電感式轉(zhuǎn)速傳感器應用較廣，它利用磁通變化而產(chǎn)生感應電勢，其電勢大小取決于磁通變化的速率。這類傳感器按結(jié)構(gòu)不同又分為開磁路式和閉磁路式兩種。開磁路式轉(zhuǎn)速傳感器（圖4a）結(jié)構(gòu)比較簡單，輸出信號較小，不宜在振動劇烈的場合使用。閉磁路式轉(zhuǎn)速傳感器由裝在轉(zhuǎn)軸上的外齒輪、內(nèi)齒輪、線圈和*磁鐵構(gòu)成（圖4b）。內(nèi)、外齒輪有相同的齒數(shù)。當轉(zhuǎn)軸連接到被測軸上起轉(zhuǎn)動時，由于內(nèi)、外齒輪的相對運動，產(chǎn)生磁阻變化，在線圈中產(chǎn)生交流感應電勢。測出電勢的大小便可測出相應轉(zhuǎn)速值。巴魯夫耐高壓電感式傳感器中用得zui多的是屬于壓電多晶的各類壓電陶瓷和壓電單晶中的石英晶體。其他壓電單晶還有適用于高溫輻射環(huán)境的鈮酸鋰以及鉭酸鋰、鎵酸鋰、鍺酸鉍等。壓電陶瓷有屬于二元系的鈦酸鋇陶瓷、鋯鈦酸鉛系列陶瓷、鈮酸鹽系列陶瓷和屬于三元系的鈮鎂酸鉛陶瓷。壓電陶瓷的優(yōu)點是燒制方便、易成型、耐濕、耐高溫。缺點是具有熱釋電性，會對力學量測量造成干擾。有機壓電材料有聚二氟乙烯、聚氟乙烯、尼龍等十余種高分子材料。有機壓電材料可大量和制成較大的面積,它與空氣的聲阻匹配具有*的*性,是很有發(fā)展?jié)摿Φ男滦碗娐暡牧稀?0年代以來發(fā)現(xiàn)了同時具有半導體特性和壓電特性的晶體，如硫化鋅、氧化鋅、硫化鈣等。利用這種材料可以制成集敏感元件和電子線路于體的新型壓電傳感器，很有發(fā)展前途。
BALLUFF巴魯夫接近開關(guān)的結(jié)構(gòu)和工作原理如圖 11所示。在進氣管道正中間設(shè)有*線形或三角形的渦流發(fā)生器，當空氣流經(jīng)該渦流發(fā)生器時，在其后部的氣流中會不斷產(chǎn)生列不對稱卻十分規(guī)則的被稱為卡門渦流的空氣渦流。根據(jù)卡門渦流理論，這個旋渦行列是紊亂地依次沿氣流流動方向移動，其移動的速度與空氣流速成正比，即在單位時間內(nèi)通過渦流發(fā)生器后方某點的旋渦數(shù)量與空氣流速成正比。因此，通過測量單位時間內(nèi)渦流的數(shù)量就可計算出空氣流速和流量。 　　測量單位時間內(nèi)旋渦數(shù)量的方法有反光鏡檢出式和超聲波檢出式兩種。圖 12所示是反光鏡檢出式卡門渦旋流量傳感器，其內(nèi)有只發(fā)光二極管和只光敏三極管。發(fā)光二極管發(fā)出的光束被片反光鏡反射到光敏三極管上，使光敏三極管導通。反光鏡安裝在個很薄的金屬簧片上。金屬簧片在進氣氣流旋渦的壓力作用下產(chǎn)生振動，其振動頻率與單位時間內(nèi)產(chǎn)生的旋渦數(shù)量相同。由于反光鏡隨簧片同振動，因此被反射的光束也以相同的頻率變化，致使光敏三極管也隨光束以同樣的頻率導通、截止。ECU根據(jù)光敏三極管導通、截止的頻率即可計算出進氣量（圖 11）。凌志LS400小轎車即用了這種型式的卡門渦旋式空氣流量傳感器。 　　圖 13所示為超聲波檢出式卡門渦旋式空氣流量傳感器。在其后半部的兩側(cè)有個超聲波發(fā)射器和個超聲波接收器。在發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，超聲波發(fā)射器不斷地向超聲波接收器發(fā)出定頻率的超聲波。當超聲波通過進氣氣流到達接收器時，由于受氣流中旋渦的影響，使超聲波的相位發(fā)生變化。ECU根據(jù)接收器測出的相應變化的頻率，計算出單位時間內(nèi)產(chǎn)生的旋渦的數(shù)量，從而求得空氣流速和流量，然后根據(jù)該信號確定基準空氣量和基準點火提前角。
巴魯夫耐高壓電感式傳感器和壓電式加速度傳感器于體，其作用是在力傳遞點測量激振力的同時測量該點的運動響應。因此阻抗頭由兩部分組成，部分是力傳感器，另部分是加速度傳感器，它的優(yōu)點是，保證測量點的響應就是激振點的響應。使用時將小頭（測力端）連向結(jié)構(gòu)，大頭（測量加速度）與激振器的施力桿相連。從“力信號輸出端"測量激振力的信號，從“加速度信號輸出端"測量加速度的響應信號。 巴魯夫耐高壓電感式傳感器采用回波分析原理來測量距離以達到定程度的精度。傳感器內(nèi)部是由處理器單元、回波處理單元、激光發(fā)射器、激光接收器等部分組成。激光位移傳感器通過激光發(fā)射器每秒發(fā)射百萬個激光脈沖到檢測物并返回接收器，處理器計算激光脈沖遇到檢測物并返回接收器所需的時間，以此計算出距離值，該輸出值是將上千次的測量結(jié)果進行的平均輸出。激光回波分析法適合于長距離檢測，但測量精度相對于激光三角測量法要低。真尚有擁有的激光測距傳感器，zui遠檢測距離可達3000m.巴魯夫耐高壓電感式傳感器是測定吸入發(fā)動機的空氣流量的傳感器。電子控制汽油噴射發(fā)動流量傳感器機為了在各種運轉(zhuǎn)工況下都能獲得*濃度的混合氣，必須正確地測定每瞬間吸入發(fā)動機的空氣量，以此作為ECU計算（控制）噴油量的主要依據(jù)。如果空氣流量傳感器或線路出現(xiàn)故障，ECU得不到正確的進氣量信號，就不能正常地進行噴油量的控制，將造成混合氣過濃或過稀，使發(fā)動機運轉(zhuǎn)不正常。
巴魯夫耐高壓電感式傳感器由分子識別部分（敏感元件）和轉(zhuǎn)換部分（換能器）構(gòu)成，以分子識別部分去識別被測目標，  結(jié)構(gòu)是可以引起某種物理變化或化學變化的主要功能元件。分子識別部分是生物傳感器選擇性測定的基礎(chǔ)。 生物體中能夠選擇性地分辯特定物質(zhì)的物質(zhì)有酶、抗體、組織、細胞等。這些分子識別功能物質(zhì)通過識別過程可與被測目標結(jié)合成復合物，如抗體和抗原的結(jié)合，酶與基質(zhì)的結(jié)合。在設(shè)計生物傳感器時，選擇適合于測定對象的識別功能物質(zhì)，是極為重要的前提。要考慮到所產(chǎn)生的復合物的特性。根據(jù)分子識別功能物質(zhì)制備的敏感元件所引起的化學變化或物理變化，去選擇換能器，是研制高生物傳感器的另重要環(huán)節(jié)。敏感元件中光、熱、化學物質(zhì)的生成或消耗等會產(chǎn)生相應的變化量。

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