工业感测器的种类

加工工业中使用的工业感测器有哪些类型？

什么是传感器？什么是工业传感器？

传感器将测量物理量，并根据物理量产生相应的电信号。工业传感器是一种可以对诸如热、光、声音、压力、磁力、运动等物理量做出反应的设备，并将其转换为电信号。传感器的输出信号可以是电的、机械的、磁的等。

需要测量的主要工业过程

• 压力
• 流量
• 液体高度
• 温度

如何选择工业传感器？

以下提到的是选择工业传感器时要考虑的主要因素：

• 灵敏度
• 范围
• 稳定
• 重复性
• 线性度
• 响应时间
• 温度范围
• 湿度影响
• 尺寸
• 坚固性
• 能量消耗

工业自动化传感器类型

1. 压力传感器
2. 流量传感器
3. 液位传感器
4. 温度感应器
5. 气体传感器
6. 运动传感器
7. 加速度计传感器
8. 密度
9. 湿度
10. 不透明度
11. 体重秤
12. 邻近传感器
13. 电导率传感器
14. 位移测量传感器
15. pH 分析仪
16. 振动传感器
17. 扭矩传感器

1. 压力传感器

压力测量在工业过程中非常重要，它用于测量气体和液体的压力。这些传感器将为压力提供相应的电输出。

压力传感器的分类

我们可以根据压力传感器测量的压力范围、压力测量的类型以及工作温度范围对压力传感器进行分类。

绝压传感器

该传感器将相对于完美真空进行压力测量，我们可以使用它来确定大气压力。气压计/高度计是此类压力测量的示例。

表压传感器

压力测量将根据环境大气压进行。这种类型的压力传感器只有一个端口，因此环境空气压力将通过一个孔传输到传感元件。

差压传感器

这种类型的压力传感器将测量两个压力之间的压力，这些传感器也称为双向差压传感器。

真空压力传感器

该传感器将测量相对于真空的压力，并用于确定低于大气压的压力。

密封压力传感器

这种类型的传感器将测量相对于固定压力而不是大气压力的压力，大气压力可能会因位置而异。

不同类型的压力传感器

• 气压计
• 压力计
• 光纤压力传感器
• 应变计
• 波登管

水银气压计和无液气压计是气压计的两种类型，它们可用于确定大气压力。在用水银气压计的情况下，它使用一根长管，该管将装满水银，并将其放置在水银容器中。无液气压计使用隔膜，其大小会根据气压而变化。

压力计

最简单的压力计类型是充满液体的压力计，在这种压力计中，要测量的压力以及参考压力将提供给管子的开口端。因此，如果有任何压力差，那么管子两侧的液体高度就会不同。

光纤压力传感器

这是一种非接触式压力传感器，它还具有高频响应。这种类型的压力传感器精度高，可以在恶劣的环境中使用。在该传感器中，压力测量是通过根据压力的变化去影响光来完成的。光线将通过光纤传输到膜片，因此可以确定膜片的运动。因此，当光从膜片反射回来时，我们可以确定附着在膜片上的外部压力。

应变计

这是一种工业压力传感器的主要类型，它会在拉伸时改变其电阻。基本上，这种压力传感器是一根电线，当它被拉伸时，它的电阻会发生变化，所以如果电线的横截面积越小，电阻就会越大。如果对电线施加压力，则电线会拉伸并改变其电阻。

波登管

波登管是弯管，如果受到内部和外部压力变化的影响，它的形状会发生变化。所以当压力施加到管子的内部时，管子会被拉直，如果压力被释放，它会恢复到原来的位置。

压力传感器的应用

• 流体和气体压力测量
• 高度测量
• 油和气
• 海底应用
• 石油加工

2. 流量传感器

该传感器在加工过程中有许多应用，主要是通过在流量中放置障碍物来完成流量测量，正因为如此，它的背后会有周期性的动荡，因此我们可以通过测量湍流涡旋的频率来测量流量。

流量传感器的功能

• 以间隔为单位确定流量
• 确定管道部件中的流量
• 确定已流动的总体积，如公升、加仑等
• 监控流量

不同类型的流量传感器

• 电磁流量计
• 科里奥利质量流量计
• 椭圆齿轮流量计
• 孔板流量计
• 靶式流量计
• 桨轮流量传感器
• 电磁流量计

在这些类型的流量计中，液体会流过磁场，为了进行流量测量，液体应该是导体。因此，当液体流过磁场时，液体中会产生感应电压。所以为了测量流量，管道中会有两个探头，当液体流量增加时，感应电压也会增加。

科里奥利质量流量计

在这种类型的流量计中，使用振动管进行流量测量。当流体流过管子时，管子会振动，这种频率或幅度的变化可用于进行测量。

椭圆齿轮流量计

这种流量计用于测量连续和不规则的流量。大多数情况下，这种流量计与定位器指示器以及管道中的滚轮集成装置一起使用。我们可以将此仪表用于不同的流体，例如有机溶液、盐、酸、碱等。

孔板流量计

在这个类型的流量计中，它使用一个孔板，在这个板上，我们可以看到一个孔。该板将垂直于流动放置，流动将通过板孔发生并且流动路径变窄。因此，在测量狭窄流道上的压差时，我们会得到流量。

靶式流量计

这种类型的流量计将在流动路径中放置一个物体，它会测量通过它的流体所施加的力，对象将被放置在与流体流动成直角的位置。

桨轮流量传感器

这可以归类为涡轮流量计。流动会导致桨叶旋转，我们可以通过这种旋转来确定流速，水轮的流量和转数成正比，磁铁将放置在桨的旋转轴附近，并从那里提取脉冲作为信号。

如何选择流量计？

• 流体类型（黏度）
• 清洁/肮脏的液体
• 速度
• 密度
• 管径

流量传感器的应用

• 化工厂
• 医疗设备
• 暖通空调系统
• 可检测泄漏和堵塞
• 也可以检测到管道爆裂
• 石油和天然气工业
• 石化

3. 液位传感器

我们可以使用这些传感器来检测散装固体或液体的液位。这些传感器可用于测量油和粉末的液位，在流体系统中是不可避免的，借助该传感器，我们将能够确定物体的位置或位移。

不同类型的液位传感器

• 浮子液位传感器
• 电容液位传感器
• 超声波液位传感器
• 雷达液位传感器
• 光学液位传感器

准位传感器

顾名思义，这种类型的传感器将检测特定水平，操作员将能够确定物体是否高于或低于该水平，这些传感器可用作警报器。

连续液位传感器

这种类型的液位传感器将测量指定范围内的液体或干燥材料的液位，并发送显示液位的输出。因此，基本上这些传感器不会像准位传感器那样测量指定的液位，而是在一定范围内测量液位。

点对点液位测量

在某个过程中，我们应该确定介质或物体是否存在于两点之间，所以这两个点会是高电平和低电平，为了做这种类型的过程测量，我们可以使用点对点的电平测量方法。

浮子液位传感器

在这种类型的传感器中，顾名思义，它使用了一个浮子，它用于警报应用。因此，通过使用这个液位传感器，我们可以确定液位是低还是高。有一个连续的浮动液位传感器，它可用于以连续方式确定介质的确切数量。

电容液位传感器

这种类型的液位测量是基于电容的变化进行的，将有一个绝缘电极，它将充当电容器，还有一个参考电极也充当电容器。电容会根据水箱水位而变化，如果水位较低，则电容会较小，如果水箱水位高，则电容也会很高。

超声波液位传感器

这种液位测量是通过发射超声波来完成的，这个传感器有一个晶体管、接收器、定时和控制等。所以超声波会被传输到有流体的罐子里，当接收到回波时，我们可以确定水平。

雷达液位传感器

在这种类型的传感器中，微波脉冲被传输到要测量的过程流体。微波回波会因传输而被接收，我们可以通过接收到的脉冲信号来计算电平。

光学传感器

该传感器使用红外 LED 和光接收器。光将从 LED 发出，该光将穿过棱镜。因此，当没有液体时，光线将在棱镜内反射。

液位传感器的应用

• 食物和饮料
• 物料搬运
• 力量
• 化工行业
• 水处理行业
• 泥浆

4. 温度传感器

这是一种传感器，可以以电信号的形式进行温度测量。输出信号将是电气信号，它代表温度水平。

温度传感器的类型

• 接触式温度传感器
• 非接触式温度传感器

不同类型的温度传感器

• 热电偶
• 热电阻
• 热敏电阻
• 红外温度传感器
• 光学高温计
• 辐射温度计

热电偶

该设备将通过使用两种不同的金属来测量温度，该设备会将热能转换为电能。在该传感器中，将连接两条不同的金属线，并在一端形成一个接头。这个连接的部分将被加热，因此，它上面会有一个电压。仪表将连接到电线的两端以测量电压。

热电阻

大多数 RTD 都是使用镍或铜制成的。它的电阻随温度呈线性变化，因此这种类型的温度测量是利用金属的电气特性来完成的。所以上述金属会根据温度改变其电阻率。

热敏电阻

这是另一种温度传感元件，该器件具有烧结的半导体材料。该设备的主要特点是，如果温度变化很小，那么它会表现出很大的电阻变化。这种温度传感器具有很高的精度。热敏电阻非常小，这是我们可以在空间非常有限的情况下使用此设备的另一个重要优势。

红外温度传感器

红外温度传感器将能够检测移动物体，我们不能在移动物体上使用基于接触的温度传感器，因此，我们可以使用红外传感器。该传感器将由一个光电管组成，它将传输和接收红外光。我们可以使用这个传感器来检测运动。

光学高温计

这是另一种非接触式温度测量，它将通过亮度比较进行温度测量。基本上，该设备将利用人眼将热物体的亮度与仪器内部校准灯丝的亮度相匹配。

辐射温度计

这是一种非接触式温度传感器，它将通过从物体接收到的热电磁辐射量进行温度测量。然后将接收到的辐射水平转换为电压。这些传感器的主要应用是在工业炉中。

温度传感器的应用

• 电机 – 测量绕组温度
• 电线 - 确定电线的内部温度
• 机械发动机 – 确定发动机油温
• 加热控制系统
• 暖通空调系统
• 进水管——确定水的内部温度
• 橡塑行业
• 生物医药行业

5. 气体传感器

我们可以使用气体传感器来检测各种气体的变化或存在。这些传感器对于某些制造工厂和化学工业来说是不可避免的。我们可以使用该传感器确定有毒或可燃气体的存在。气体传感器的种类很多，例如氧气传感器、二氧化碳传感器、氮氧化物传感器等。

气体传感器的应用

• 制造业
• 化工行业
• 油和气
• 石化行业
• 画

6. 动态传感器

我们可以使用这个传感器来确定一个物体是否已经从它的位置相对于它的周围移动，可以在安全系统中使用这种传感器来自动触发灯光和远程警报，动态传感器能够通过测量磁场或压力的变化来间接测量运动。

运动传感器的类型

微波

这种类型的传感器将传输微波脉冲，因此当这些脉冲从移动物体反射时，可以进行测量。

超声波

这种类型的传感器将发射超声波并测量移动物体的反射。

运动传感器的应用

• 自动照明系统
• 智能泛光灯
• 保安系统

7. 加速度传感器

该设备会将机械运动转换为电输出，我们可以使用这个设备来了解物体的物理加速度。

加速度计的类型

霍尔效应加速度计

这种类型的传感器使用霍尔原理进行测量，因此基本上它会测量由它们周围的磁场变化引起的电压变化。

压电加速度计

这种类型的传感器将根据压电原理工作，我们可以用它来测量振动和压力。

加速度传感器的应用

• 振动检测
• 倾斜
• 航空工业

8. 密度传感器

密度测量在气体和流量测量中非常重要，在流量测量中，密度测量对于将体积流量转换为质量流量非常重要。

不同类型的密度传感器

• 湿度计
• 超声波密度计
• 声波液位密度计
• 气体密度计

湿度计

这是最常见的密度测量类型，该设备是校准的玻璃浮子。这个装置是由玻璃制成的，它有一个圆柱形的杆和一个用水银称重的灯泡，这样它就可以正确地漂浮起来。待测流体必须加入容器或钢瓶中，比重计必须下降到该罐或容器中，直至其自由漂浮。我们必须检查接触比重计杆的液点。这个杆可以很容易地测量液体的比重。

超声波密度计

我们可以使用这种类型的密度计来测量泥浆或污泥的密度。为了进行密度测量，将沿着浆料流经的管道传输超声波脉冲。接收回的超声波能量是浆料的密度。我们不能将这种类型的测量用于高密度材料。

声波液位密度计

这种类型的密度计将利用声音来进行密度测量。该密度计具有用于测量液体中 m/m 声速的装置，它还可以补偿压力和温度的变化。这种密度计的主要缺点是它只能用于透明液体，而且如果体积模量发生变化，那么测量中就会出现错误。该仪表的主要应用是确定两种不同碳氢化合物产品之间的干扰。

气体密度计

这种密度计的工作原理是，施加在悬浮在气体中的物体上的浮力与气体密度成正比。该仪表附有一个浮力浮标。

9. 湿度

我们可以将湿度定义为空气中存在水蒸气，如果湿度水平增加，许多工业过程可能会受到影响。某些过程，如化学、物理和生物过程会受到存在的水蒸气的影响。因此，工业中湿度的测定非常重要。

绝对湿度 - 质量（蒸汽）与体积之比

相对湿度 - 质量（蒸汽）与质量百分比（饱和质量）之比

比湿度 – 质量（蒸汽）与总质量百分比的比率

不同类型的湿度传感器

• 电容式湿度传感器
• 热能湿度传感器
• 电阻式湿度传感器

电容式湿度传感器

在这种类型的湿度传感器中，吸湿性介电材料将像电容器一样放置在两个电极之间。水蒸气的介电常数确实比传感器的高。如果传感器吸收水蒸气，它的电容会增加。

热能湿度传感器

该设备有两个腔室，它们都有一个热导传感器。其中一个腔室关闭并充满参考气体，而另一个腔室将接收气体样本。将比较两种气体的热导率差异。

电阻式湿度传感器

这种类型的湿度传感器利用非金属导体的导电性。该传感器由放置在两个导电电极之间的聚合物-金属氧化物薄膜组成。该薄膜具有可移动的离子，如果水分含量增加，该薄膜的电导率将增加。

湿度传感器的应用

• 化工行业
• 仪器仪表
• 自动化系统
• 气候学
• 地理信息系统
• 农业

10. 不透明度传感器

这种类型的传感器用于测量传输的光量，大多数情况下我们可以使用不透明度传感器来确定烟雾。我们可以使用不透明度传感器来测量加工应用中的不透明度，并通过使用这个传感器来确定空气的质量。主要的不透明度测量方法是单程透射仪和双程透射仪。

不同类型的不透明度传感器

单程透射仪

该设备的主要部件是光源、分束器、控制检测器和测量检测器。光源将通过气体或空气传输光并到达测量检测器，并根据光的变化确定光源的不透明度。

双通透射仪

这种类型的不透明度测量将使用光的反射特性来进行不透明度测量。该装置的主要部件是光源、反射镜、检测器和自动准直反射器。光将从光源通过空气或气体传输到自动准直反射器，然后反射回发射器部分并到达检测器。

不透明度传感器的应用

• 铁和钢
• 火力发电厂
• 铁和钢
• 炼油厂

11. 秤重传感器

重量传感是加工过程的重要组成部分，例如在输送元件中，我们需要秤重传感器。大多数情况下，重量测量是通过与已知重量进行比较来完成的。它也可以通过物体的偏转以及通过测量液压和气动压力来完成。

不同类型的秤重传感器

• 应变计
• 秤重传感器
• 质量平衡器

应变计

该装置具有弹性，该装置由电阻膜组成，当对其施加重量时，它会改变其形状。所以在变形过程中，阻力会发生变化，可以用来确定重量。

秤重传感器

秤重传感器可以将力转换为电信号，该设备非常准确。秤重传感器由许多应变计组成。基本上，它会计算应变，然后将力转换为电能，有液压和气动秤重传感器也可用于测量重量。

质量平衡器

这种类型的重量测量会将测量质量上的重力与另一个已知质量的物体的重力进行比较。这些仪器的主要类型是秤重梁、摆秤、电磁天平和梁式天平。

12. 邻近传感器

该设备无需进行任何物理接触即可检测到物体，所以如果这个传感器靠近一个物体，它就会检测到它。这个传感器会发射一束电磁波，根据接收到的信号，我们可以确定物体的存在。

不同类型的邻近传感器

• 电感式邻近传感器
• 光学邻近传感器
• 电容式邻近传感器
• 磁性邻近传感器
• 超声波邻近传感器

电感式邻近传感器

这种类型的邻近传感器可用于检测黑色金属和有色金属材料，它使用电感来确定物体，将EMF力传递给目标物体。因此，如果该场附近有金属物体，则金属物体会降低 EMF 的幅度。

光学邻近传感器

这种类型的传感器将使用红外光来确定物体。我们可以使用这个传感器来确定几乎任何物体。所以会有一个发射器来发射光，还有一个接收器来吸收反射光。存在三种类型的光学邻近传感器，它们是对射式、回归反射式和漫射式传感器。

电容式邻近传感器

我们可以使用这个传感器来检测大部分物质。该传感器可以确定具有高介电常数的物质。该传感器将对有源部件周围的介电介质的任何变化作出反应。该传感器将能够通过眼镜和塑料检测物体。

磁性邻近传感器

磁性邻近传感器用于检测磁性物体，因此它可以通过物体的磁场来确定物体。该传感器由簧片触点组成，当它靠近磁性物体时，磁场会使触点带电。

超声波邻近传感器

这种类型的邻近传感器利用超声波来检测物体。所以它会发射超声波，在接收回波的同时，它可以确定物体。

邻近传感器的应用

• 位置测量
• 动态运动检测
• 装配测试
• 航空安全
• 差动系统
• 输送系统

13. 电导率传感器

某些过程控制需要电导率传感器，例如产品监控、水监控或泄漏检测。大多数情况下，这些传感器用于确定溶液的电导率。

电导率传感器的类型

接触式电导率传感器

这种类型的传感器有两个金属电极，这将与溶液接触。电压将施加到电极上，电场使溶液中的离子来回移动。离子电流取决于溶液的浓度和面积。传感器中有一个分析仪，可以确定溶液的电导率。

电感式电导传感器

该传感器由两个绕线金属环形线圈组成，一个环形线圈是驱动线圈，另一个是接收线圈。传感器与溶液接触，分析仪将向驱动线圈施加电压，这将在溶液中产生电压。由于电压的原因，会有离子电流流动，并且与溶液的电导成正比。

电导率传感器的应用

• 化学品
• 水和废水
• 食物和饮料
• 发电厂
• 油和气

14. 位移测量传感器

这种类型的传感器将检测身体位置的变化。位移和速度的测量在许多位置和速度控制过程中非常重要。因此，需要正确测量这些参数以获得更好的控制性能。

不同类型的位移测量传感器

• 电位位移传感器
• 感应式位移传感器
• 电容式位移传感器
• 涡流传感器
• 超声波位移传感器
• 光学位移传感器
• 磁致伸缩位移传感器

电位位移传感器

我们可以使用这种类型的位移传感器进行线性和角位移测量。因此，该设备会将旋转和线性位移转换为电信号。该装置的电阻会随着轴的旋转而变化。

感应式位移传感器

感应式位移传感器由磁路组成，线圈将绕在其上。如果导体和磁场之间存在运动，则导体中将感应出电压。 LVDT 是一种感应式位移传感器，它是一种可以产生电信号的机电设备。该信号将与变压器和电枢的位移成比例。

电容式位移传感器

我们可以使用这个传感器来测量旋转或平移运动。这个传感器可以检测很多东西，比如运动、化学成分、电场。如果介电常数、极板之间的间隙以及电容器极板的面积发生变化，则电容会发生变化。

涡流传感器

涡流是由磁场在导电材料中产生的电流。该传感器中有两个线圈，一个是有源线圈，另一个是平衡线圈。有源线圈会产生磁场，因此有源线圈会检测附近的物体，平衡线圈会做输出桥电路的平衡和温度补偿。因此，在通过向物体或导体施加磁场来产生涡流的同时，感应电流会向有源线圈施加磁场，这会降低线圈电感。

超声波位移传感器

大多数这些传感器用于水下应用，该设备由压电元件组成，它将向目标发射声能脉冲。因此，当信号从目标反射回来时，可以测量发射和接收信号所需的时间，从而确定目标距离。

光学位移传感器

这种位移传感器类似于超声波位移传感器。该装置不是声能，而是传输光源，光的强度会根据距离而降低。因此，当传感器将光源传输到物体时，可以测量从物体反射回来的光量以确定距离。

15. pH 分析仪

PH测量对于许多化学工业来说非常重要，PH测量可以描述为测量水溶液中氢或氢氧根离子的量。基本上，它是氢离子活性的测量。某些加工过程需要 PH 控制，通过这样做，我们可以提高产品的品质。通过进行 PH 测量，我们可以确定溶液是碱性还是酸性。

PH分析仪的主要部件是参比电极、玻璃测量电极，还有一个传感元件可以进行自动温度补偿。玻璃测量电极对 PH 敏感，它会与溶液接触，该电极会产生与溶液 PH 成正比的电压。参比电极会给出一个已知的电位，玻璃电极和参比电极之间的电压差将与溶液的 PH 成正比。

PH分析仪的应用

• 化工行业
• 制药
• 水和废水
• 食品与饮料
• 生化反应监测
• 石油和天然气

16. 振动探头

振动可以定义为机器不平衡，它是由于离心力而在机器中发生的振荡。机械中振动的影响取决于振动的幅度、频率和持续时间，我们可以看到旋转机器中的振动，其主要原因是旋转部件中的质量分布不均。

不同类型的振动探头

• 邻近探头
• 速度探头
• 加速度计探头
• 涡流探头

邻近探头

该传感器将主要测量轴运动，它将放置在轴承座中。

速度探头

该传感器将检测该设备所在点的总振动。该探头可用于测量振动体的速度，这些传感器大多放置在跑步机的轴承座中。

加速度计探头

该装置将测量振动体的加速度。这些传感器可用于低频到高频。该设备的频率将高于振动体的频率。它会在记录加速度后测量振动。

涡流探头

该设备用于检测旋转机器中的振动。该装置可以监测轴的轴向位置，也可以测量转子与机壳之间的相对膨胀。这是一种非接触式传感器，用于测量位移，并显示轴径向振动、轴转子位置。

振动传感器的应用

• 炼油厂
• 电力行业
• 食物和饮料
• 矿业

17. 扭矩传感器

需要扭矩测量来确定所需的机械功率，这将有助于确定应力和变形分析所需的负载信息。

不同类型的扭矩传感器

• 磁致伸缩扭矩传感器
• 压电扭矩传感器
• 应变式扭矩传感器
• 测力计

磁致伸缩扭矩传感器

这种类型的传感器将通过测量其自身磁场的变化来检测磁导率的变化。

压电扭矩传感器

压电材料将被压缩并产生电荷并被测量。

应变式扭矩传感器

该设备将成对安装在轴中，其中一个将测量长度的增加，另一个将测量相反方向的减小部分。

测力计

该装置可用于确定制动扭矩和功率，大多数情况下该装置会通过各种方法来确定。测功机分为吸收测功机、传输测功机和驱动测功机。

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