基本介紹
- 中文名：高精度感測器
- 外文名：High precision sensors
常用術語,測量範圍,量程,精確度,重複性,解析度,零點漂移,靈敏度,線性度,補償溫度範圍,常用種類,原理,發展,
常用術語
測量範圍
在允許誤差限內被測量值的範圍。
量程
測量範圍上限值和下限值的代數差。
精確度
被測量的測量結果與真值間的一致程度。
重複性
在所有下述條件下，對同一被測的量進行多次連續測量所得結果之間的符合程度：
相同測量方法：
相同觀測者：
相同測量儀器：
相同地點：
相同使用條件：
在短時期內的重複。
解析度
感測器在規定測量範圍內可能檢測出的被測量的最小變化量。
零點漂移
在規定的時間間隔及室內條件下零點輸出時的變化。
靈敏度
感測器輸出量的增量與相應的輸入量增量之比。
線性度
校準曲線與某一規定直線一致的程度。
補償溫度範圍
使感測器保持量程和規定極限內的零平衡所補償的溫度範圍。
常用種類
目前常用的高精度感測器是雷射感測器，其精度主要取決於光的單色性的好壞。雷射是最理想的光源，它比以往最好的單色光源（氪-86燈）還純10萬倍。因此雷射測長的量程大、精度高。由光學原理可知單色光的最大可測長度 L與波長λ和譜線寬度δ之間的關係是L=λ/δ。用氪－86燈可測最大長度為38.5厘米，對於較長物體就需分段測量而使精度降低。若用氦氖氣體雷射器，則最大可測幾十公里。一般測量數米之內的長度，其精度可達0.1微米。比如說ZLDS10X。以下介紹兩種高精度位移感測器的特徵：
ZLDS100R-4-39感測器可用於鏡面和玻璃的表面測量；
頻率回響：2K、5K、8K、9.4K；
針對串口，提供了運行套用的DLL開發庫，方便用戶開發套用軟體；
支持特殊量程(如遠距離起始700mm小量程300mm等)；
解析度最高0.01%,線性度最高0.1%；
原理
高精度雷射感測器採用雷射三角測量法，雷射發射器通過鏡頭將可見紅色雷射射向被測物體表面，經物體反射的雷射通過接收器鏡頭，被內部的CCD線性相機接收，根據不同的距離，CCD線性相機可以在不同的角度下“看見”這個光點。根據這個角度及已知的雷射和相機之間的距離，數位訊號處理器就能計算出感測器和被測物體之間的距離。同時，光束在接收元件的位置通過模擬和數字電路處理，並通過微處理器分析，計算出相應的輸出值，並在用戶設定的模擬量視窗內，按比例輸出標準數據信號。如果使用開關量輸出，則在設定的視窗內導通，視窗之外截止。另外，模擬量與開關量輸出可獨立設定檢測視窗。
高精度電渦流感測器採用電渦流效應原理，前置器中高頻振盪電流通過延伸電纜流入探頭線圈，在探頭頭部的線圈中產生交變的磁場。當被測金屬體靠近這一磁場，則在此金屬表面產生感應電流，與此同時該電渦流場也產生一個方向與頭部線圈方向相反的交變磁場，由於其反作用，使頭部線圈高頻電流的幅度和相位得到改變（線圈的有效阻抗），這一變化與金屬體磁導率、電導率、線圈的幾何形狀、幾何尺寸、電流頻率以及頭部線圈到金屬導體表面的距離等參數有關。通常假定金屬導體材質均勻且性能是線性和各項同性，則線圈和金屬導體系統的物理性質可由金屬導體的電導率б、磁導率ξ、尺寸因子τ、頭部體線圈與金屬導體表面的距離D、電流強度I和頻率ω參數來描述。則線圈特徵阻抗可用Z=F(τ, ξ, б, D, I, ω)函式來表示。通常我們能做到控制τ, ξ, б, I, ω這幾個參數在一定範圍內不變，則線圈的特徵阻抗Z就成為距離D的單值函式，雖然它整個函式是一非線性的，其函式特徵為“S”型曲線，但可以選取它近似為線性的一段。於此，通過前置器電子線路的處理，將線圈阻抗Z的變化，即頭部體線圈與金屬導體的距離D的變化轉化成電壓或電流的變化。輸出信號的大小隨探頭到被測體表面之間的間距而變化，電渦流感測器KD5100和SMT9700就是根據這一原理實現對金屬物體的位移、振動等參數的測量。
發展
目前，全球的感測器市場在不斷變化的創新之中呈現出快速增長的趨勢。有關專家指出，感測器領域的主要技術將在現有基礎上予以延伸和提高，各國將競相加速新一代感測器的開發和產業化，競爭也將日益激烈。在高端技術感測器領域，真尚有等國際感測器巨頭也已經進入國內市場，並直接在中國設立技術研發部。新技術的發展將重新定義未來的感測器市場，比如無線感測器、光纖感測器、智慧型感測器和金屬氧化感測器等新型感測器的出現與市場份額的擴大
