传感器

距离测试综述

通信1班刘羽丰

学号：631206040101

摘要：现代科学技术的发展，进入了许多新领域，而在测距方面先后出现了激光测距、微波雷达测距、超声波测距及红外线测距等新型测量技术。本文将简单介绍当前距离测量的意义、方法、原理及现状，以及各种测量方法的测量原理及方法的简单对比，方便人们可以在生产生活中结合实际灵活运用各种测量技术。

关键词：距离测量；工作原理；应用范围

一、距离测量的意义

距离检测是一个非常必要的手段，利用距离检测的原理，可以制作出很多不同的传感器．现代科学技术的发展，进入了许多新领域，而在测距方面先后出现了激光测距、微波雷达测距、超声波测距及红外线测距等型测量技术。

二、目前测量距离的方法

现代科学技术的发展迅猛，而在距离测量方面也是如此：先后出现了激光测距、微波雷达测距、超声波测距及红外线测距等新型测量技术。现在将简单介绍当前距离测量的方法及原理：

2.1 超声波测距方法及原理

a）超声波测距的方法

超声波是一种频率在20KHz以上的机械波，在空气中的传播速度约为340m/s(20°C时)。超声波可由超声波传感器产生，常用的超声波传感器两大类：一类是采用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波，目前较为常用的是压电式超声波传感器。可运用电子学方面的知识设计电气电路及软件代码设计实现。

b）超声波测距的原理

超声波是指频率高于20KHz的机械波。为了以超声波作为检测手段，必须产生超生波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声波换能器或超声波探头。超声波传感器有发送器和接收器，但一个超声波传感器也可具有发送和接收声波的双重作用。超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化，即在发射超声波的时候，将电能转换，发射超声波；而在收到回波的时候，则将超声振动转换成电信号。超声波测距的原理一般采用渡越时间法TOF （timeofflight）。首先测出超声波从发射到遇到障碍物返回所经历的时间，再乘以超声波的速度就得到二倍的声源与障碍物之间的距离。

测量距离的方法有很多种，短距离的可以用尺，远距离的有激光测距等，超声波测距适用于高精度的中长距离测量。因为超声波在标准空气中的传播速度为331.45米/秒，由单片机负责计时，单片机使用12.0M晶振，所以此系统的测量精度理论上可以达到毫米级。

2.2 微波雷达测距方法及原理

a）微波雷达测距的方法

微波信号源采用全固态器件，合金捛腔体喇叭形天线收发，混频管接收经反射后的微波信号与发射波信号混频。被测物体移动时，由于直达波和反射波混合的结果在接收检波器上混频出差拍信号，该差拍信号的频率和移动物体速度成线性关系。速度越快，差拍频率越高，速度越慢，差拍信号频率越低。被测物体与微波腔体振荡器不移动时，输出的频率为零。探头对目标距离近信号输出幅度大,探头对目标距

（对相对运动的物体而言）离远信号输出幅度小.利用信号幅度特性可得到距离信息。

远程微波远程测速/测距传感头（测程3-1000m)微波远程测速传感头用于车，船，飞鸟，等目标的远距测速>1000m（试验时大于2km)同时提供微波雷达测距传感器（测程水面大于300m）本振10G CWFM调制频偏80mhz收发采用双头，发送电压DC8v电流80mA/20mw(测速传感器）\测距传感器(DC+12.5v电流100mA)接收+DC6-12.5V电流70mA.

微波雷达测速传感器（测程0.1-300m)微波腔体振荡器频率为10.525G可用于非接触测量车辆供微波腔体振荡器频率10.525G可用于非接触测量物体车辆的移动速度角度70度，腔体内包含混频管震荡管及收发谐振天线。

b）微波雷达测距的原理

雷达测距传感器是依据调频连续波（FMCW Frequency Modulated Continuous Wave）为基础的雷达物位计，它区别于脉冲式雷达，并因其探测近距离优越的性能而广泛应用于汽车防撞及工业物位领域。物位测量精度不受介质介电常数、浓度（密度）、压力和温度的影响物位测量精度不受雾，泡沫、粉尘、蒸汽以及容器形状影响

雷达使用线性调频高频信号，发射频率随一定时间间隔的线性（频率），频率范围为10.5G,波长约为3cm。由于发射频率是随着信号调制的时间变化的，接收混频后输出与反射物体距离成比例的低频回波信号。频率是由当前发射频率与接收的反射频率的混频获取的。跟据不同的分辩率调制不同的FM信号:1.雷达信号经天线发射，遇到被测界面反射，经过时间t后，被天线及接收器接收。2.当前发射波与被测界面反射波的差值被Hz为单位进行精确计算，频率的差值是与天线到被测界面的距离成正比的，距离越大差值越大，反之亦然。3.数字信号处理过程中，时间信号通过“快速FFT变换”转换成频谱，形成距离计算的基础，进而通过计算出物位距离/高度。

2.3 激光测距方法及原理

a）激光测距的方法

激光测距的常用方法有相位法、脉冲法。激光测距技术通常是对目标发射一个窄脉宽的激光脉冲或发射连续波激光束来测量目标距离的一种技术。利用激光传输时间来测量距离的基本原理是通过测量激光往返目标所需时间来确定目标距离。即：L=1/2ct式中：

L——测站点A、B两点间距离；c——光在大气中传播的速度；t——光往返A、

B一次所需的时间。

由上式可知，要测量A、B距离实际上是要测量光传播的时间t，根据测量时间方法的不同，激光测距仪通常可分为相位式和脉冲式两种测量形式。

b）激光测距的原理

相位法：是通过向目标发射连续的调制脉冲，并通过比对发射信号与接受信号之间的相位差来判断目标的距离。但是，对于目标的距离大于测量距离时将会出现多重结果。仅当相位差小于2π时有唯一值。并且仅当脉冲频率高时误差才会降低，但相应的测量距离就会下降，因此本方法有较大的局限性。

脉冲法：脉冲法通过计算发射脉冲与接受脉冲的时间差来计算目标距离的。因光波在空气中的传播速度为恒定值，因此只要得知光波从发出到接受的时间t即可算出待测目标的距离。

它的原理与无线电雷达相同，将激光对准目标发射出去后，测量它的往返时间，再乘以光速即得到往返距离。由于激光具有高方向性、高单色性和高功率等优点，这些对于测远距离、判定目标方位、提高接收系统的信噪比、保证测量精度等都是很关键的，因此激光测距仪日益受到重视。在激光测距仪基础上发展起来的激光雷达不仅能测距，而且还可以测目标方位、运运速度和加速度等，已成功地用于人造卫星的测距和跟踪，例如采用红宝石激光器的激光雷达，测距范围为500～2000公里,误差仅几米。目前常采用红宝石激光器、钕玻璃激光器、二氧化碳激光器以及砷化镓激光器作为激光测距仪的光源。

2.4 红外线测距方法及原理

a）红外线测距的方法

反射能量法:仪器发射一束光(通常是近红外光)照射到被测物体表面,仪器同时接收被测物体的反射光能量,根据接收到的反射光能量来判断被测物体的距离。

因其结构简单、体积小、成本低,可以广泛应用于大批量生产的光机电综合产品。

b）红外线测距的原理

红外线测距的基本原理是红外发射电路的红外发光二极管发出红外光，经障碍物反射后，由红外接收电路的光敏接收管接收前方物体反射光，据此判断前方是否有障碍物。根据发射光的强弱可以判断物体的距离，由于接收管接收的光强随是随反射物体的距离变化而变化的，因而，距离近则反射光强，距离远则反射光弱。因为红外线是介于可见光和微波之间的一种电磁波，因此，它不仅具有可见光直线传播、反射、折射等特性，还具有微波的某些特性，如较强的穿透能力和能贯穿某些不透明物质等。红外传感器包括红外发射器件和红外接收器件。自然界的所有物体只要温度高于绝对零度都会辐射红外线，因而，红外传感器须具有更强的发射和接收能力。

三、目前测量距离的现状

3.1 超声波测距的现状

超声波测距器，可以应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控，也可用于如液位、井深、管道长度的测量等场合。要求测量范围在0.10-5.00m，测量精度1cm，测量时与被测物体无直接接触，能够清晰稳定地显示测量结果。由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在移动机器人的研制上也得到了广泛的应用

3.2 微波雷达测距的现状

微波雷达测速传感器（测程0.1-300m)微波腔体振荡器频率为10.525G可用于非接触测量车辆车速、车长等、及汽车雷达避撞、人体移动、空中飞鸟智能化控制、医疗、生命特怔探测自动门控制器长检测距离灯光控制开关、粮食水分仪传感器、混凝土湿度测量传感器、治安探测器（用于探测生物特性）物体车辆的移动速度角度70度，腔体内包含混频管震荡管及收发谐振天线。

3.3 激光测距的现状

这是一个科技飞速发展的时代，人们的生活也越来越依赖科技成果。就拿激光测距仪来说，以前人们测量距离都用皮尺、掉线、丈量等这些方法，现在只需在这个小小的激光测距仪上按个按钮就能完成了。而且激光测距仪要比那些传统的测量方式精确率高、体积小。重量轻，携带起来也很方便。

由于用途广泛激光测距仪的发展势不可挡，现在市场上的激光测距仪有：脉冲式激光测距仪和相位激光测距仪。虽然都是用来测量距离的但是他们却各有长处，其中脉冲式激光测距仪的测量范围广精度差，而相位式的激光测距仪测量范围小但精度高可达到好毫米级。这其中脉冲激光测距的应用领域也是越来越宽广，比如，地形测量、战术前沿测距、导弹运行轨道跟踪以及人造卫星、地球到月亮距离的测量等。脉冲激光测距法是利用激光脉冲持续时间非常短，能量相对集中，瞬时功率很大的特点，在有合作目标的情况下，脉冲激光测距可以达到极远的测程；如果只是利用被测目标对脉冲激光的漫反射所取得的微弱反射信号，也是可以测距的。因而脉冲激光测距法应用较多。现在简单阐述一下脉冲激光测距仪的工作原理：测距仪发射出的激光经被测量物体的反射后又被测距仪接收，测距仪同时记录激光往返的时间，光速和往返时间的乘积的一半，就是测距仪和被测量物体之间的距离。脉冲式激光测距仪的测量精度差，一般精度只能达到m的级别，所以一些精度要求高的场合或者项目需要使用相位式的激光测距仪。但对于远距离的的测量由于测量的范围很广，测量误差一两米已经算是精度很高了。

随着我国激光的，我国激光测距仪迅猛，目前我国制造激光测距仪企业已经超过14家。2008年我国激光测距仪迅速，行业出现了主要以下几个特点：

1、我国激光测距仪在技术上还处于初级阶段

我国与美国、德国、日本在技术上相差很大。激光测距仪是用激光做为主要工作物质来进行工作的。目前，市场上的手持式激光测距仪的工作物质主要有以下几种：工作波长为905纳米和1540纳米的半导体激光，工作波长为1064纳米的yag 激光。1064纳米的波长对人体皮肤和眼睛是害的，特别是如果眼睛不小心接触到了

1064纳米波长的激光，对眼睛的伤害可能将是永久性的。所以，在国外，手持激光测距仪中，完全取缔了1064纳米的激光。在国内，某些厂家还有生产1064纳米的激光测距仪。

2、国内增长

目前，我国国内激光测距仪市场被越来越多的企业看好。激光测距仪行业产品主要以出口为主。激光测距仪在各行业的运用得到消费者的认可，我们预计在未来的几年国内激光测距仪将迎来高峰。

3、国内高端市场被国外品牌占据

2008年，我国激光测距仪增长，尤其在高端产品的上增长快速。我国激光测距仪企业数量少，在技术和资金上和国外大企业差距甚大。据我们统计国外激光测距仪在高端市场上占据90%的份额。

3.4 红外线测距的现状

红外传感器由发送器和接收器两部分组成，在发送器和接收器之间有一定的有限视场。传感器只能检测到那些位于发射器视场和接收器视场的交叉区域内的障碍物，因此，单个的红外接近觉传感器不可避免地存在多个盲区。大部分红外接收器在检测区域内有障碍物时输出低电压信号，反之输出高压信号。某些类型的物体有可能误导红外接收器，其中包括表面发亮的物体，光线吸收能力强的物体以及那些交叉部分太小以至于不能将足够的红外线从发送器反射至接收器的物体。如果采用多个红外发送器和接收器就可以减少盲区的数量。由于发送器和接收器的价格都非常低，因此采用多套红外传感器是完全可行的。然而，无论实现过程如何完美，系统性能总会受到环境的影响。表面暗淡，光亮或者体积较小的物体都会经常使接收器产生漏报错误；如果阳光或者其他较强的光线照射在接收器上，有可能会使内部器件处于饱和状态，从而也会导致传感器发生漏报情况。

通常情况下，红外传感器很少产生误报错误。在系统正常情况下，所出现的误报错误通常来源于其他一些意想不到的红外噪声信号。例如：日光灯。原则上来讲，接收器无法判断其输出信息是否可靠；然而，如果接收器输出的障碍存在信号持续时间过短，完全可以认为这是噪声假信号造成的。

四、测量方法和原理的对比

4.1激光传感器测量方法及优点：

激光传感器是利用激光技术进行测量的传感器。它由激光器、激光检测器和测量电路组成。激光传感器是新型测量仪表，它的优点是能实现无接触远距离测量，速度快，精度高，量程大，抗光、电干扰能力强等。激光具有4个重要特性：a) 高方向性（即高定向性，光速发散角小），激光束在几公里外的扩展范围不过几厘米；

b) 高单色性，激光的频率宽度比普通光小10倍以上；

c) 高亮度，利用激光束会聚最高可产生达几百万度的温度。

d) 高相干性，两束光交迭时，产生明暗相间懂得条纹（单色光）或彩色条纹（自然光）

的现象称为光的干涉。只有频率和振动方向相同，周相相等或周相差恒定的两束光才具有相干性。

应用——利用激光的高方向性、高单色性和高亮度等特点可实现无接触远距离测量。激光传感器常用于长度、距离、振动、速度、方位等物理量的测量，还可用于探伤和大气污染

物的监测等。

4.2微波传感器测量方法及优点：

采用微波控制的优点是:

a) 成本低开发商易采用。

b) 几乎不受温度影响控制距离稳定。

c) 内含稳压电路适应新楼房电压偏差大的实际情况。

d) 当住户防盗门打开时灯即亮红外技术是门打开灯不亮人移动时灯才亮更显人性化。

微波

控制器批量生产的难度在于由于频率高对线路板和元件的要求很高调试时费时费力必

须有专业设备需要反复调整生产效率低非专业厂家无法完成。

4.3超声波传感器测量方法及优点：

由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播距离远，因而超声波可以用于距离的测量。利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单，并且在测量精度方面也能达到要求。

4.4红外传感器与其它传感器的对比：

激光测距是靠激光束照射在物体上反射回来的激光束探测物体的距离。由于受恶劣的天气、污染等因素影响，使反射的激光束在一定功率上探测距离比可能探测的最大距离减少一半左右，损失很大，影响探测的精确度；微波雷达测距技术为军事和某些工业开发采用的装备和振荡器等电路部分价格昂贵，现在几乎还没有开拓民用市场；超声波测距在国内外已有人做过研究，由于采用特殊专用元件使其价格高，难以推广；红外线作为一种特殊的光波，具有光波的基本物理传输特性—反射、折射、散射等，且由于其技术难度相对不太大，构成的测距系统成本低廉，性能优良，便于民用推广。红外线测距传感器有它的几个特点，远距离测量，在无反光板和反射率低的情况下能测量较远的距离；有同步输入端，可多个传感器同步测量；测量范围广，响应时间短；外形设计紧凑，易于安装，便于操作；所以它的应用价值比较高。另外红外测距的应用越来越普遍。在很多领域都可以用到红外测距仪。红外测距一般具有精确度和分辨率高、抗干扰能力强、体积小、重量轻等优点，因而应用领域广、行业需求众多，市场需求空间大。当前红外测距仪的发展趋势是向测量更安全、测量精度高、系统能耗小、体积小型化方向发展。

五、结论

5.1激光测距的适用范围

激光距离传感器可用于其它技术无法应用的场合。例如，当目标很近时，计算来自目标反射光的普通光电传感器也能完成大量的精密位置检测任务。但是，当目标距离较远内或目标颜色变化时，普通光电传感器就难以应付了。虽然先进的背景噪声抑制传感器和三角测量传感器在目标颜色变化的情况下能较好地工作，但是，在目标角度不固定或目标太亮时，其性能的可预测性变差。此外，三角测量传感器一般量程只限于0.5m以内。

超声波传感器虽然也经常用于检测距离较远的物体，而且由于它不是光学装置，所以不受颜色变化的影响。但是，超声波传感器是依据声速测量距离的，因此存在一些固有的缺点，不能用于以下场合:

①待测目标与传感器的换能器不相垂直的场合。因为超声波检测的目标必须处于与传感器垂直方位偏角不大于10°角以内。

②需要光束直径很小的场合。因为一般超声波束在离开传感器2m远时直径为

0.76cm。

③需要可见光斑进行位置校准的场合。

④多风的场合。

⑤真空场合。

⑥温度梯度较大的场合。因为这种情况下会造成声速的变化。

⑦需要快速响应的场合。

而激光距离传感器能解决上述所有场合的检测。

自动检测和控制的方法中，除了超声波传感器和普通光电传感器外，又增加了一个能解决长距离测量和检验的新方法—激光距离传感器。它为各种不同场合提供了应用的灵活性，这些场合可包括如下：

①设备定位。

②测量料包的料位。

③测量传送带上的物体距离和物体高度。

④测量原木直径。

⑤保护高架起重机免于碰撞。

⑥无误差检查场合。

5.2红外测距的适用范围

近期来全球自然灾害频发，像近期的四川、智利的大地震、日本海啸，严重影响人类生命安全，而二次灾难又对营救者带来了极大的风险，这时搜救机器人就可以很好的代替营救者来搜救被困人群。传感器是搜救机器人不可缺少的器件，机器人上有很多种传感器，其中就有红外测距传感器。

运动能力、感知能力、通讯能力和作业能力等几个方面能力是搜救机器人必须具备的。搜救机器人的通讯作业能力需要依靠机器人良好的运动能力和感知能力，而机器人的运动能力和感知能力是建立在传感器的有效发挥上的。红外传感器在搜救机器人上的应用相当于人眼的功能，利用的红外测距传感器发射出一束红外光，在照射到物体后形成一个反射的过程，反射到传感器后接收信号，然后利用图像处理接收发射与接收的时间差的数据。经信号处理器处理后计算出物体的距离。这不

仅可以使用于自然表面，也可用于加反射板。测量距离远，很高的频率响应，适合于恶劣的工业环境中。

机器人一只是近年来的热点，机器人能做许多人所不能的事，尤其是在面临大灾难后的搜救工作时，机器人就发挥出巨大的作用，机器人的功能是在传感器的基础上发展出来的，所以只有先进的传感器技术才能制作出高性能的机器人。

5.3超声波测距的适用范围

超声波距离传感器可以广泛应用在物位（液位）监测，机器人防撞，各种超声波接近开关，以及防盗报警等相关领域，工作可靠，安装方便，防水型，发射夹角较小，灵敏度高，方便与工业显示仪表连接，也提供发射夹角较大的探头。

超高能声波测距技术使超声波测距技术有了重大的突破，它不仅拓宽了超声波测距技术的应用场合（适用极恶劣的工作环境），而且使用智能调节技术，大大提高了超声波产品的可靠性及性能指标，让用户无后顾忧。

优秀的回波处理技术，5－50KHZ的超高强波频率使物位计最大量程可达到120米，适用介质温度为–20℃—+175℃。智能的全自动调节发波频率，自动的温差补偿功能使其工作更加稳定可靠。HpAWK系列产品还拥有灵活多变的工作方式（供电电源可为12VDC、24VDC、110V AC、220V AC;二/三/四线制同一仪表中可随意组合。它还拥有先进的远程GSM、CDMA、互联网调试功能，使得用户随时可以得到技术支持。

5.4微波雷达测距的适用范围

雷达测距传感器是依据调频连续波原理（FMCW Frequency Modulated Continuous Wave）为基础的雷达物位计，它区别于脉冲式雷达，并因其探测近距离优越的性能而广泛应用于汽车防撞及工业物位领域。物位测量精度不受介质介电常数、浓度（密度）、压力和温度的影响物位测量精度不受雾，泡沫、粉尘、蒸汽以及容器形状影响雷达使用线性调频高频信号，发射频率随一定时间间隔的线性（频率），频率范围为10.5G , 波长约为3cm。由于发射频率是随着信号调制的时间变化的，接收混频后输出与反射物体距离成比例的低频回波信号。频率是由当前发射频率与接收的反射频率的混频获取的。

[参考文献]

[1] 付宝臣. 高精度激光测距仪硬件电路研究[M].南京理工大学,2007

[2] 刘广玉. 新型传感器及应用.北京：北京航空航天大学出版社，1995

[3] 王化祥.传感器原理及应用.天津：天津大学出版社，1999

[4] 高. 红外测距方法[J]. 红外. 2004(07)

[5] 斌实,秉礼. 红外测距仪的原理及其应用[J]. 红外. 2003(03)

[6] 陈杰黄鸿. 传感器与检测技术2010

[7] 宋轶群,杜华生,董二宝.基于PIC16F877的红外测距系统[J].仪表技术,2004,(05)

[8] 韦伟，周凌翱，刘青一种便携式的红外测距系统江苏南京210049

PLC与传感器的连接方法

PLC与传感器的连接方法 一:引言 PLC的数字量输入接口并不复杂，我们都知道PLC为了提高抗干扰能力，输入接口都采用光电耦合器来隔离输入信号与内部处理电路的传输。因此，输入端的信号只是驱动光电耦合器的内部LED导通，被光电耦合器的光电管接收，即可使外部输入信号可靠传输。 目前PLC数字量输入端口一般分单端共点与双端输入，各厂商的单端共点（Com）的接口有光电耦合器正极共点与负极共点之分，日系PLC通常采用正极共点，欧系PLC习惯采用负极共点；日系PLC供应欧洲市场也按欧洲习惯采用负极共点；为了能灵活使用又发展了单端共点（S/S）可选型，根据需要单端共点可以接负极也可以接正极。 由于这些区别，用户在选配外部传感器时接法上需要一定的区分与了解才能正确使用传感器与PLC为后期的编程工作和系统稳定奠定基础。 二：输入电路的形式 1、输入类型的分类 PLC的数字量输入端子，按电源分直流与交流，按输入接口分类由单端共点输入与双端输入，单端共点接电源正极为SINK（sink Current 拉电流），单端共点接电源负极为SRCE（source Current 灌电流）。 2、术语的解释 SINK漏型 SOURCE源型 SINK漏型为电流从输入端流出，那么输入端与电源负极相连即可，说明接口内部的光电耦合器为单端共点为电源正极，可接NPN型传感器。 SOURCE源型为电流从输入端流进，那么输入端与电源正极相连即可，说明接口内部的光电耦合器为单端共点为电源负极，可接PNP型传感器。 国内对这两种方式的说法有各种表达： 1）、根据TI的定义，sink Current 为拉电流，source Current为灌电流， 2）、由按接口的单端共点的极性，共正极与共负极。这样的表述比较容易分清楚。 3）、SINK为NPN接法，SOURCE为PNP接法（按传感器的输出形式的表述）。 4）、SINK为负逻辑接法，SOURCE为正逻辑接法（按传感器的输出形式的表述）。 5）、SINK为传感器的低电平有效，SOURCE为传感器的高电平有效（按传感器的输出状态的表述）。 这种表述的笔者接触的最多，也是最容易引起混淆的说法。 接近开关与光电开关三、四线输出分NPN与PNP输出，对于无检测信号时NPN的接近开关与光电开关输出为高电平（对内部有上拉电阻而言），当有检测信号，内部NPN管导通，开关输出为低电平。 对于无检测信号时PNP的接近开关与光电开关输出为低电平（对内部有下拉电阻而言），当有检测信号，内部PNP管导通，开关输出为高电平。 以上的情况只是针对，传感器是属于常开的状态下。目前可厂商生产的传感器有常开与常闭之分；常闭型NPN输出为低电平，常闭型PNP输出为高电平。因此用户在选型上与供应商配合上经常产生偏差。 另一种情况，用户也遇到SINK接PNP型传感器，SOURCE接NPN型传感器，也能驱动PLC接口，对于PLC输入信号状态则由PLC程序修改。原因是传感器输出有个上拉电阻与下拉电阻的缘故，对于集电极开路的

传感器的吊挂位置及规范

采掘工作面传感器的吊挂位置一：综采工作面 1：上隅角甲烷传感器设置 上隅角甲烷传感器设在采煤工作面切顶线的煤帮处，其具体位置距巷帮和老塘侧充填带不大于800毫米，距顶板不大于300毫米。设置报浓度≥1%，断电浓度以≥1.5%，断电范围是工作面及进、回风巷中全部非本质安全检查型电气设备，复电浓度≤1%。 2：使携式瓦斯检测报警仪设置。 吊挂位置与上隅角甲烷传感器相同（更靠近老唐侧），报警浓度≥1%。 3：工作面甲烷传感器设置 工作面甲烷传感设在回风流距工作面割煤线（煤壁）10m范围内，其具体位置距巷帮不小于200毫米，距顶板不大于300毫米，设置报警浓度以≥1%，断电浓度≥1.5%，断电范围是工作面及进、回风巷中全部非本质安全型电气设备，复电浓度为≤1%。

4.工作面中部甲烷传感器设置 中部传感器设在回风巷中部，其具体位置距巷帮不小于200毫米，距顶板不大于300毫米，设置报警浓度为≥1%，断电浓度为≥1% ，断电范围是工作面及进、回风巷中全部非本质安全型电气设备，复电浓度为≤1%。 5：工作面回风流甲烷传感器设置。 回风流甲烷传感器设在距回风口10~15m 处，其具体位置距巷帮不小于200毫米，距顶板不大于300毫米，设置报警浓度为≥1%，断电浓度为≥1%，断电范围是工作面及jin/回风巷中全部非本质电气设备，复电浓度为≤1%。6：采煤机机载断电仪。 工作采煤机载式瓦斯断仪必须保证灵敏可靠，设置报警浓度≥1%，断电浓度≥1.5%，断电范围采煤机电源，复电浓度≤1%. 7：一氧化碳传感器 设在距回风巷口10一15m处，其具体位置距巷帮不小于200毫米，距顶板不大于300毫

传感器

基于热释电红外传感器（D203S）的课程实验设计 第四组 目的： 利用D203S接收运动人体发出的红外线信号，通过外接电路每当有人通过时，指示灯就闪烁一次并且数码管就计一次数。 团队： 组长：朱永民20113943 程再兴20113959 组员：徐可乐20113939 刘旺20113937 刘夏宏20113938 刘阳20113936 李凯20113951 萧兆鑫20113953 分数分配：每人5分 热释电红外传感器（D203S）简介：

D203S由一种高热电系数的材料，如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2*1mm的探测元件。 在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜，它和放大电路相配合，可将信号放大70分贝以上，这样就可以测出10~20米范围内人的行动。 菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理，在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”，以提高它的探测接收灵敏度。当有人从透镜前走过时，人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”，这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而强其能量幅度。 人体辐射的红外线中心波长为9~10--um，而探测元件的波长灵敏度在0.2~20--um范围内几乎稳定不变。在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为 7~10--um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。 热释电红外传感器在结构上引入场效应管，其目的在于完成阻抗变换。由于热电元输出的是电荷信号，并不能直接使用，因而

环境监测传感器的工作原理及设计

环境监测传感器的工作原理及设计 今天为大家介绍一项国家发明授权专利——基于拉曼效应的环境监测传感器以及环境检测方法。该专利由青岛中一监测有限公司申请，并于2018年8月24日获得授权公告。 内容说明本发明属于环境监测传感器技术领域，具体涉及一种基于拉曼效应的环境监测传感器以及一种环境检测方法。 发明背景随着工业的迅速发展，环境污染也在日趋严重。在环境监测过程中，人们发现环境中的污染物对环境中的微生物生存和代谢都产生了很大的影响。由于微生物的多样性、敏感性，决定了微生物能够对环境中多种污染情况做出多种反应，同时也能反映出环境污染的历史状况。因此，对环境中微生物进行检测，对于监测环境污染情况、评价环境质量状况具有很重要的意义。这种环境监测主要是对环境液体中的微生物进行检测，尤其是水体的质量。例如：用大肠菌群的数量作为水体质量的指标，利用鼠伤寒沙门氏杆菌的组氨酸缺陷变株的回复突变（即“艾姆氏试验法”）检测水体的污染状况以及食品、饮料、药物中是否含有致癌变、致畸变、致突变毒物等。 但是，在现有的环境监测过程中，对环境中微生物检测采取的是现场采样、实验室培养、实验室鉴定分析的方法，存在检测时间长、成本高、效率低等问题，而且由于没有及时检测样品，中途发生的变化以及样品传输过程中的污染都会影响到检测结果的客观性。因此，开发出快速检测环境中微生物的方法以及仪器显得尤为重要。 现有的高精密拉曼光谱传感系统主要采用显微镜、激光系统、单色系统、检测系统等部分组成，结构复杂，设备庞大，不利于现场检测。手持式拉曼光谱仪精度不高，稳定性不够，只能对少量表面无污染的固体大分子材料进行定性分析，特别是一些能够产生荧光的物质及微生物样品，容易受到背景荧光的严重干扰，无法进行测试。共振拉曼光谱虽然能够提高拉曼光谱灵敏度，但是仅能在少数分子和特定波长的激光上具有相匹配的电子吸收能级，也容易干扰特征物的拉曼光谱。此外，现有的拉曼光谱仪都是将激光发射模块与接收模块做成一体式，也就是激光发射通道与接收通道共同，这样容易造成干扰。因此，对于

传感器的国家标准_无眼界

传感器的国家标准 与传感器相关的现行国家标准 GB/T 14479-1993 传感器图用图形符号 GB/T 15478-1995 压力传感器性能试验方法 GB/T 15768-1995 电容式湿敏元件与湿度传感器总规范 GB/T 15865-1995 摄像机(PAL/SECAM/NTSC)测量方法第1部分:非广播单传感器摄像机GB/T 13823.17-1996 振动与冲击传感器的校准方法声灵敏度测试 GB/T 18459-2001 传感器主要静态性能指标计算方法 GB/T 18806-2002 电阻应变式压力传感器总规范 GB/T 18858.2-2002 低压开关设备和控制设备控制器-设备接口(CDI) 第2部分:执行器传感器接口(AS-i) GB/T 18901.1-2002 光纤传感器第1部分:总规范 GB/T 19801-2005 无损检测声发射检测声发射传感器的二级校准 GB/T 7665-2005 传感器通用术语 GB/T 7666-2005 传感器命名法及代号

GB/T 11349.1-2006 振动与冲击机械导纳的试验确定第1部分：基本定义与传感器 GB/T 20521-2006 半导体器件第14-1部分: 半导体传感器-总则和分类 GB/T 14048.15-2006 低压开关设备和控制设备第5-6部分：控制电路电器和开关元件-接近传感器和开关放大器的DC接口（NAMUR） GB/T 20522-2006 半导体器件第14-3部分: 半导体传感器-压力传感器 GB/T 20485.11-2006 振动与冲击传感器校准方法第11部分：激光干涉法振动绝对校准GB/T 20339-2006 农业拖拉机和机械固定在拖拉机上的传感器联接装置技术规范 GB/T 20485.21-2007 振动与冲击传感器校准方法第21部分：振动比较法校准 GB/T 20485.13-2007 振动与冲击传感器校准方法第13部分: 激光干涉法冲击绝对校准GB/T 13606-2007 土工试验仪器岩土工程仪器振弦式传感器通用技术条件 GB/T 21529-2008 塑料薄膜和薄片水蒸气透过率的测定电解传感器法 GB/T 20485.1-2008 振动与冲击传感器校准方法第1部分: 基本概念 GB/T 20485.12-2008 振动与冲击传感器校准方法第12部分：互易法振动绝对校准 GB/T 20485.22-2008 振动与冲击传感器校准方法第22部分：冲击比较法校准 GB/T 7551-2008 称重传感器

传感器整理

一、引言 目前,我国传感器行业规模仍然较小,应用范围较窄。为此，我们亟须转变观念．将传感器的研发由单一物性型传感器的研发，转化为高度集成的新型传感器研发。新型传感器的开发和应用已成为现代系统的核心和关键．它将成为21世纪信息产业新的经济增长点。 二、传感器行业发展趋势及展望 目前，传感器行业呈现八大发展趋势，即传感器的产业化发展模式、传感器产品全面、协调、持续发展、企业生产规模(年生产能力)向规模经济发展、生产格局向专业化方向发展、传感器大生产技术向自动化方向发展、企业的重点技术改造向引进技术的消化吸收与自主创新的方向转变、企业经营要加快从国内市场为主向国内与国外两个市场相结合的国际化方向发展、企业将向“大、中、小并举”、“集团化、专业化生产共存”的格局发展。但是，由于经济发展水平和生产研发资金的限制，我国传感器行业总体技术水平还是相对比较落后的，规模和应用领域都较小。今天活跃在国际传感器市场上的仍然是德国、日本、美国、俄国等老牌工业国家的企业。在这些国家里，传感器的应用范围很广，许多厂家的生产都实现了规模化，有些企业的年生产能力已达到几千万只甚至几亿只。相比之下，中国传感器的应用范围还比较窄，更多的应用仍然停留在工业测量与控制等基础应用领域。 可以预见，未来中国传感器市场的总需求将继续扩大。国内品牌将通过增加投资、合资等方式逐步渗透到高端市场。而中低端产品出口将成为国内品牌厂商的选择。国外新技术输人和应用技术将会带动市场需求向更个性化、分散化的方向发展，国内厂商之间的并购与整合也将很快形成趋势。 三、传感器原理与结构概述 1、传感器原理 无线传感器的组成模块封装在一个外壳内，在工作时，它将由电池或振动发电机提供电源，构成无线传感器网络节点。它可以采集设备的数字信号通过无线传感器网络传输到监控中心的无线网关，直接送入计算机，分析处理。如果需要，无线传感器也可以实时传输采集的整个时间历程信号。监控中心也可以通过网关把控制、参数设置等信息无线传输给节点。数据调理采集处理模块把传感器输出的微弱信号经过放大，滤波等调理电路后，送到模数转换器，转变为数字信号，送到主处理器进行数字信号处理，计算出传感器的有效值，位移值等。 （原理图） 无线通讯模块采用基于IEEE802.15.4标准的无线协议进行数据传输。IEEE802.15.4主要针对工业，建筑，传感器的无线数据采集和监控，油田，电力，矿山和物流管理等应用领域。它具有低功耗，传输可靠性高，抗干扰能力强，网络容量大，能够自动组网等特点。

避雷器在线监测传感器

避雷器在线监测传感器 技术领域 本发明属于防雷器件技术领域，具体是一种避雷器在线监测传感器。 背景技术 现有的避雷器漏电流传感器采用光纤传输数据时，采用电压信号传输的方式，传输的电压信号和漏电流成比例，由于信号幅值不恒定，存在传输距离短、效率低等问题。同时，现有的电子式避雷器漏电流传感器一般采用外供电源方式，外供电源方式当雷电进入时会有被打坏的可能；采用电池供电时，由于电池有一定寿命，需要定时更换。 发明内容 本发明所要解决的技术问题在于提供一种适合光纤传输的，达到一定距离、一定效率、无需外供电源的避雷器漏电流传感器。 为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现： 一种避雷器漏电流传感器，包括全电流回路输入接口IN+/IN-、自取电源电路、漏电流取样电路、精密积分电路、电压比较电路和电光转换器；所述自取电源电路直接和输入接口IN+和IN-相连，串接在全电流回路中，IN+和IN-之间没有电流即避雷器没有漏电流时，不产生电源，有漏电流时，有电源电压；所述漏电流取样电路的取样电阻串接在全电流回路中；所述取样电阻的电流经精密积分电路后作为电压比较电路的一个输入端电压，电压比较电路的电源连接自取电源电路的输出电源；电压比较器的输出端经过驱动电路连接光电转换器的输入端。 是所述自取电源电路的核心电路包括串接的精密稳压管Q1和Q2；Q2的阴极通过电阻连接IN+，Q1的阳极连接IN-，取样电阻串接在Q1的阳极连接IN-之间；Q2的阴极端为自取电源电路的输出电源端。 所述精密积分电路包括精密电阻R3、精密可调电阻R4、比较器和电容C5；所述R3和R4并联后连接在比较器的反相输入端与IN-之间；比较器的同相输入端连接在Q1阳极端；C5连接在比较器的反相输入端与输出端之间。 所述电压比较电路包括运算放大器U1B，U1B的反相输入端连接在Q2的阳极端，U1B的同相输入端连接比较器的输出端，U1B的输出端即为电压比较电路的输出端。 所述光电转换器是发光二级管LED；驱动电路是NMOS管Q3，Q3的栅极G连接电压比较电路的输出端，漏极D连接LED的阴极端，源极S连接Q1阳极端；LED的阳极端连接比较器的输出端。 LED两端并接一个电感L1和二极管D3；D3的阳极端与LED的阴极端连接，D3的阴极端与LED的阳极端连接。

位移传感器的安装方法

位移传感器的功能是将机械的位移量转换成电信号，在我们选择位移传感器的时候需要考虑的有安装方式线性精度和供电情况，同样需要知道你的大概测量范围去选择更加合适的位移传感器。 首先我们在选择位移传感器规格范围时需留有余量，一般情况下最好是在实际行程的基础上选大一规格的即可。同样还需要注意的是你选择的是电涡流位移传感器，拉线位移传感器还是滑块位移传感器。如果你的位移传感器不便于进行对中调整的场合使用的话，最好是使用滑块位移传感器。而就位移的量程而言，大量程的建议使用的拉线位移传感器，电涡流位移传感器只是相对精度比较高的去测量。滑块位移传感器可以减少调整对中性的工作量，但辅助加长杆不能取消，否则，会出现由于对中性不好而导致稳定性和使用寿命，所以类似的位移传感器安装要是相当严格的。 位移传感器的安装要求根据你测量的是振动和位移，如果是轴的径向振动测量就得要求轴的直径大于探头直径的三倍以上。每个测点应同时安装两个传感器探头，两个探头应分别安装在轴承两边的同一平面上相隔90度。轴的径向振动测量时探头的安装位置应该尽量靠近轴承。探头中心线应与轴心线正交，探头监测的表面必须是无裂痕或其它任何不连续的表面现象。 如果是轴的轴向位移测量测量面应该与轴是一个整体，这个测量面是以探头的中心线为中心，宽度为1.5倍的探头圆环。探头安装距离距止推法兰盘不应超过305mm，否则测量结果不仅包含轴向位移的变化，而且包含胀差在内的变化，这样测量的不是轴的真实位移值。对于位移传感器的测量方式不一样，对应的安装就需要有不一样的要求。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解相关传感器产品的选型，报价，采购，参数，图片，批发等信息，请关注艾驰商城https://www.wendangku.net/doc/e62456143.html,。

位置传感器标准 y

山东欧凯机电设备有限公司企业标准 Q/OKB005－2011 KHX24矿用本安型位置传感器

目 次 前言..............................................................................................................................................................II 1范围. (1) 2 规范性引用文件 (1) 3型式及型号 (1) 4技术要求 (2) 5试验方法 (4) 6检验规则 (6) 7 标志、包装、运输和贮存 (7)

前 言 本标准由山东欧凯机电设备有限公司负责起草。 本标准由山东欧凯机电设备有限公司负责解释。 本标准主要起草人：左增民、李诚新、陈井明 本标准于2011年05月01日首次发布，2011年05月01日实施。

Q/OKB005－2011 K H X24矿用本安型位置传感器 1范围 本标准规定了KHX24矿用本安型位置传感器（以下简称位置传感器）的型式、型号及基本参数、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。 本标准适用于煤矿用KHX24矿用本安型位置传感器。（此设备为简单设备。） 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而构成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T 191-2000 包装储运图示标志 GB/T2423.1-2008 电工电子产品环境试验第2部分 试验方法 试验A：低温 GB/T2423.2-2008 电工电子产品环境试验第2部分 试验方法 试验B：高温 GB/T2423.4-2008 电工电子产品环境试验第2部分 试验方法 试验Db：交变湿热 GB/T2423.10-2008 电工电子产品环境试验第2部分 试验方法 试验Ea和导则：振动（正弦） GB/T2423.5-1995 电工电子产品环境试验 第2部分 试验方法 试验Fc和导则：冲击 GB 3836.1-2000 爆炸性气体环境用电气设备第1部分:通用要求 GB 3836.4-2000 爆炸性气体环境用电气设备第4部分:本质安全型“i” GB 4208-2008外壳防护等级(IP代码) GB 13306-1991 标牌 GB 13384-1992 机电产品包装通用技术条件 MT 209-1990 煤矿通讯、检测、控制用电工电子产品通用技术要求 MT 210-1990 煤矿通讯、检测、控制用电工电子产品基本试验方法 AQ 1043-2007 矿用产品安全标志标识 3型式及型号 3.1型式 3.1.1防爆型式：矿用本质安全型。 3.1.2防爆标志为ExibI。 3.2型号命名和编制方法如下:

机器人的位置检测传感器

机器人的位置检测传感器 测量可变位置和角度，即测量机器人关节线位移和角位移的传感器是机器人位置反馈控制中必不可少的元件。常用的有电位器、旋转变压器、编码器等。其中编码器既可以检测直线位移，又可以检测角位移。下面是几种常用的位置检测传感器。1、光电开关2、编码器3、旋转变压器。二、机器人速度、角速度传感器：1、编码器对任意给定的角位移，编码器将产生确定数量的脉冲信号，通过统计指定时间（dt）内脉冲信号的数量，就能计算出相应的角速度。dt越短，得到的速度值就越准确，越接近实际的瞬时速度。但是，如果编码器的转动很缓慢，则测出的速度可能不准。通过对控制器的编程，将指定时间内脉冲信号的个数转化为速度信息就可以计算出速度。2、测速发电机测速发电机是一种把输入的转速信号转换成输出的电压信号的机电式信号元件，它可以作为测速、校正和解算元件，广泛应用于机器人的关节测速中。3、位置信号微分如果位置信号中噪音较小，那么对他进行微分来求取速度信号不仅可行，而且很简单。为此，位置信号应尽可能连续，以免在速度信号中产生大的脉动。所以，建议使用薄膜式电位器测量位置，因为绕线式电位器的输出时分段的，不适合微分。然而，信号的微分总是会有噪音的，应该仔细处理。三、机器人接触觉传感器：机器人接触觉传感器是用来判断机器人是否接触物体的测量传感器。传感器输出信号常为0或1,最经济适用的形式是各种微动开关。常用的微动开

关由滑柱、弹簧、基板和引线构成，具有性能可靠、成本低、使用方便等特点。接触觉传感器不仅可以判断是否接触物体，而且还可以大致判断物体的形状。一般传感器装在末端的执行器上，除了微动开关外，接触觉传感器还采用碳素纤维及聚氨基甲酸脂为基本材料构成触觉传感器。机器人与物体接触，通过碳素纤维与金属针之间建立导通电路，与微动开关相比，碳素纤维具有更高触电安装密度、更好的柔性、可以安装在机器手的曲面手掌上。四、机器人接近觉传感器、机器人接近觉传感器能感知相距几毫米到几时厘米内对象物或障碍物的距离、对象物的便面性质等的传感器，其目的是在接触对象前得到必要的信息，以便后续动作。接近觉传感器有许多不同的类型，如电磁式、涡流式、霍尔效应式、光学式、超声波式、电感式和电容式等等。五、机器人姿态传感器：姿态传感器是用来检测机器人与地面相对关系的传感器，当机器人被限制在工厂的地面时，没有必要安装这种传感器，如大部分工业机器人。但当机器人脱离了这个限制，并且能够自由的移动，如移动机器人，安装姿态传感器就成必要了。典型的姿态传感器是陀螺仪，他利用高速旋转物体（转子）经常保持一定姿态的性质。转子通过一个支撑它的，被称为万向接头的自由支持机构，安装在机器人上。机器人围绕着输入轴仅转过一个角度。在速率陀螺仪中，加装了弹簧。卸掉这个弹簧后的陀螺仪成为速率积分陀螺仪，此时输出轴以角速度旋转，且此角速度与围绕输入轴的转角速度成正比。姿态传感器设置在机器人的躯干部分，它用来检测移动中的躯干部分，它用来你

传感器的选择方法

1、传感器的选择方法 在提供解决方案的时候 , 选择合适的产品是很重要的一个环节 , 就传感器 而言 , 种类就有很多 , 一旦选的不好 , 就会给后期工作带来很多的麻烦。因此，选择好一个合适的产品，是十分重要的。 (1)根据测量对象与测量环境确定传感器的类型 要进行—个具体的测量工作，首先要考虑采用何种原理的传感器，这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为，即使是测量同一物理量，也有多种原理的传感器可供选用，哪一种原理的传感器更为合适，则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题：量程的大小；被测位置对传感器体积的要求；测量方式为接触式还是非接触式；信号的引出方法，有线或是非接触测量 . 在考虑上述问题之后就能确定选用何种类型的传感器，然后再考虑传感器的具体性能指标。 (2)灵敏度的选择 通常，在传感器的线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好。因为只有灵敏度高时，与被测量变化对应的输出信号的值才比较大，有利于信号处理。但要注意的是，传感器的灵敏度高，与被测量无关的外界噪声也容易混入，也会被放大系统放大，影响测量精度。 (3)频率响应特性 传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围，必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件，实际上传感器的响应总有—定延迟，希望延迟时间越短越好。传感器的频率响应高，可测的信号频率范围就宽，而由于受到结构特性的影响，机械系统的惯性较大，因有频率低的传感器可测信号的频率较低。在动态测量中，应根据信号的特点（稳态、瞬态、随机等）响应特性，以免产生过火的误差。 (4)线性范围 传感器的线性范围是指输出与输入成正比的范围。以理论上讲，在此范围内，灵敏度保持定值。传感器的线性范围越宽，则其量程越大，并且能保证一定的测量精度。在选择传感器时，当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求。但实际上，任何传感器都不能保证绝对的线性，其线性度也是相对的。当所要求测量精度比较低时，在一定的范围内，可将非线性误差较小的传感器近似看作线性的，这会给测量带来极大的方便。 (5)精度 精度是传感器的一个重要的性能指标，它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。传感器的精度越高，其价格越昂贵，因此，传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以，不必选得过高。这样就可以在满足同一测量目的的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器。如果测量目的是定性分析的，选用重复精度高的传感器即可，不宜选用绝对量值精度高的；如果是为了定

多传感器数据融合技术的理论及应用

多传感器数据融合技术的理论及应用 张宁110101256 摘要：多传感器数据融合技术是一门新兴前沿技术。近年来，多传感器数据融合技术已经受到广泛关注，它的理论和方法已经被应用到许多研究领域。本文主要论述了多传感器数据融合的基本概念、工作原理、数据融合特点与结构、数据融合方法及其应用领域，并总结了当前数据融合研究中存在的主要问题及其发展趋势。 关键词：多传感器；数据融合；融合方法 1引言 多传感器数据融合是一个新兴的研究领域，是针对一个系统使用多种传感器这一特定问题而展开的一种关于数据处理的研究。多传感器数据融合技术是近几年来发展起来的一门实践性较强的应用技术，是多学科交叉的新技术，涉及到信号处理、概率统计、信息论、模式识别、人工智能、模糊数学等理论。近年来，多传感器数据融合技术无论在军事还是民事领域的应用都极为广泛。多传感器数据融合技术已成为军事、工业和高技术开发等多方面关心的问题。这一技术广泛应用于复杂工业过程控制、机器人、自动目标识别、交通管制、惯性导航、海洋监视和管理、农业、医疗诊断、模式识别等领域。实践证明：与单传感器系统相比，运用多传感器数据融合技术在解决探测、跟踪和目标识别等问题方面，能够增强系统生存能力，提高整个系统的可靠性和鲁棒性，增强数据的可信度，并提高精度，扩展整个系统的时间、空间覆盖率，增加系统的实时性和信息利用率等。 2基本概念及融合原理 2.1多传感器数据融合概念 数据融合又称作信息融合或多传感器数据融合，对数据融合还很难给出一个统一、全面的定义。随着数据融合和计算机应用技术的发展，根据国内外研究成果，多传感器数据融合比较确切的定义可概括为：充分利用不同时间与空间的多传感器数据资源，采用计算机技术对时间序列获得的多传感器观测数据，在一定准则下进行分析、综合、支配和使用，获得对被测对象的一致性解释与描述，进而实现相应的决策和估计，使系统获得比它的各组成部分更充分的信息。

传感器及检测技术

习题一概论p16 1.测试系统一般是怎样构成的？ ①传感器将被测物理量转换成以电量为主要形式的电信号； ②信号变换部分是对传感器所送出的信号进行加工； ③显示与记录部分将所测信号变为一种能为人们所理解的形式，以供人们观测和分析。 2.什么是测量误差？测量误差有几种表示方法？ 测量误差：人们在进行各种实际测量时，尽管被测量在理论上存在真值，但由于客观实验条件的限制，被测量的真值实际上是测不到的，因而测量结果只能是真值的近似值，这就不可避免地存在着测量误差。 测量误差有：绝对误差、相对误差、引用误差。 3.测量误差按出现规律可分为几种？它们与准确度与精密度有什么关系？ ①按出现规律可分为：系统误差、随机误差、粗大误差 ②准确度表示测量结果中系统误差的大小。系统误差越小，准确度越高，即真一民实际 值符合的程度越高。 精密度表示测量结果中随机误差大小的程度。随机误差越小，测量值越集中，表示精密度越高。 精确度是测量结果系统误差与随机误差的综合。表示测量结果与真值的一致程度。精确度用来反映系统误差和随机误差的综合影响。精确度越高，表示正确度和精密度越高，意味着系统误差和随机误差都小。 4.产生系统误差的常见原因有哪些？常用的减小系统误差的方法有哪些？ ①产生系统误差的主要原因： ●仪器的制造、安装或使用方法不正确； ●环境因素影响（温度、湿度、电源等）； ●测量原理中使用近似计算公式；

●测量人员不良读数习惯 ②减小系统误差的方法： ●发现判断：实验对比、残余误差观察、准则检测 ●减少消除：修正、特殊测量法（替代、差值、误差补偿、对称观察） 5.传感器有哪些几部分组成？ 敏感元件、转换元件、转换电路 6.按传感器的工作机理、能量转换方式、输入量及测量原理四种方法，传感器分别是如何分 类的？ ①按工作机理分： ●电参数式传感器（如电阻式、电感式和电容式）； ●压电式传感器； ●光电式传感器； ●热电式传感器。 ②按能量转换方式分： ●能量控制型传感器（如电阻、电感、电容式） ●能量转换型传感器（如基于压电效应、热电效应传感器） ③按输入量分： 力传感器、位移传感器、温度传感器 ④按测量原理分： ●电路参量式传感器（包括电阻式、电感式、电容式） ●电动势式传感器（包括磁电感应式、霍尔式、压电式） ●光电式传感器（包括一般光电式、光栅式、激光式、光电码盘式、光导纤维式） ●半导体式传感器 习题二温度检测p35 7.温度检测主要有哪几种方法及它们是怎样分类的？ 温度检测方法分为：接触测量法，非接触测量法。 接触式包括：热膨胀式（如水银、双金属、液体或气体压力）； 热电偶； 热电阻（铂电阻、铜电阻、半导体热敏电阻）。

各种传感器调校方法

KGA5矿用一氧化碳传感器 传感器的遥控调整 预热15分钟后方可进行调整，正常调整应具备两个条件：新鲜空气，固定浓度的标准气样。调校顺序应该是先调零点，再调整精度。传感器通电后LED 首先显示“-CO-”，然后依次显示报警点，传感器地址，初始化显示完后显示测得的浓度值。传感器的调整通过遥控器来操作，传感器进入调整状态时的第一位红色数码管显示功能号，后三位显示测量数据，调整内容及对应的数码管显示如下： 零点：“1×××” 精度：“2×××” 报警点：“3×××” 地址：“4×××” 传感器进行调整时，需要将遥控器对准显示窗口，按“CO”键后进入调整状态（功能1）。按“功能+”键时，功能号从功能1加到功能4，而按“功能—” 则从功能4减到功能1。当用户调整完毕后必须按“退出”键，退出遥控调试状态，进入正常显示状态。调试步骤如下： （1）调零点：当通入新鲜空气时，按遥控器上的“功能+”或“功能—”，进入状态1，数码管显示数为“1 XXX”，再按“参数+”或“参数—”， 使数码管显示“1 000”。 （2）调精度：给传感器通入确定浓度的标准CO气样，按遥控器上的“功能+”或“功能—”，进入状态2，数码管显示数为“2 XXX”，再按“参 数+”或“参数—”，使数码管显示对应比标准气体的浓度。 （3）报警点：按遥控器上的“功能+”或“功能—”，进入状态3，数码管显示数为“3 XXX”（出厂时设为24），用户需要调整时，按“参数+” 或“参数—”，使数码管显示为用户要求的值。 （4）地址号：地址参数的调整只有在使用485通讯时才需要设置。按遥控器上的“功能+”或“功能—”，进入状态4，数码管显示数为“4 XXX” （0≤XXX≤255），用户需要调整时，按“参数+”或“参数—”，使数 码管显示为用户要求的值。 注意： 1 几台传感器在一起，遥控器对有效区域内的一台传感器的调节会影响带其 他的传感器，可以通过短路块短接K2来屏蔽遥控器的接收。 2 每次参数调整后必须按“退出”键，以保证参数被有效的保存，如果没有 按“退出”键或其他键。30秒后参数不保存自动退出到测量状态。 故障处理与维修 使用过程中，要定期的对传感器进行维修。 常见鼓掌及排除方法： 电源故障 故障现象：数码管显示不亮。 故障原因： a.外部无电源接入，航空插头没有插好。 b.显示板与主板连接不良好。 处理方法：

位置传感器与位移传感器的区别-CST

位置传感器与位移传感器的区别 位置传感器 位置传感器可用来检测位置，反映某种状态的开关，和位移传感器不同。位置传感器有接触式和接近式两种。 接触式传感器的触头由两个物体接触挤压而动作，常见的有行程开关、二维矩阵式位置传感器等。行程开关结构简单、动作可靠、价格低廉。当某个物体在运动过程中，碰到行程开关时，其内部触头会动作，从而完成控制，如在加工中心的X、Y、Z轴方向两端分别装有行程开关，则可以控制移动范围。二维矩阵式位置传感器安装于机械手掌内侧，用于检测自身与某个物体的接触位置。 接近开关是指当物体与其接近到设定距离时就可以发出“动作”信号的开关，它无需和物体直接接触。接近开关有很多种类，主要有自感式、差动变压器式、电涡流式、电容式、干簧管、霍尔式等。 接近开关在数控机床上的应用主要是刀架选刀控制、工作台行程控制、油缸及汽缸活塞 霍尔效应和电视绕线，复合传到塑料使得生产出的产品在恶劣环境下也能进行可靠位置传感。 霍尔传感器是利用霍尔现象制成的传感器。将锗等半导体置于磁场中，在一个方向通以电流时，则在垂直的方向上会出现电位差，这就是霍尔现象。将小磁体固定在运动部件上，当部件靠近霍尔元件时，便产生霍尔现象，从而判断物体是否到位。 位移传感器 位移检测的传感器主要有脉冲编码器、直线光栅、旋转变压器、感应同步器等。 脉冲编码器是一种角位移传感器，它能够把机械转角变成电脉冲。脉冲编码器可分为光电式、接触式和电磁式三种，其中，光电式应用比较多。 直线光栅是利用光的透射和反射现象制作而成，常用于位移测量，分辨力较高，测量精度比光电编码器高，适应于动态测量。 在进给驱动中，光栅尺固定在床身上，其产生的脉冲信号直接反映了拖板的实际位置。用光栅检测工作台位置的伺服系统是全闭环控制系统。 旋转变压器是一种输出电压与角位移量成连续函数关系的感应式微电机。旋转变压器由定子和转子组成，具体来说，它由一个铁心、两个定子绕组和两个转子绕组组成，其原、副绕组分别放置在定子、转子上，原、副绕组之间的电磁耦合程度与转子的转角有关。

传感器的设定方法

传感器的设定方法 单按键传感器：D11E, D12E, MINI-BEAM专家型, MINI-BEAM2，WORLD-BEAM专家型, TM18, Q50, Q45U，SLE10/30 设定方法如下： D11E：有远程示教功能（低电位脉冲），能锁定按键 设定灵敏度 1．按住按键2S以上, 绿色电源指示灯以1Hz频率闪烁，黄色输出指示灯灭，传感器进入设定状态 2．使传感器感知被测物,单击按键一次, 绿色电源指示灯以2Hz频率闪烁（此条件即为传感器输出ON之条件） 3．使传感器感知背景,单击按键一次，绿色，黄色和红色指示灯同时闪烁1- 4次，以指示对比度的大小，稍候，绿灯常亮，传感器进入运行状态（此条件即为传感 器输出OFF之条件）；如只闪烁1次，表明对比度太低，自动进入步骤2，重新 设定。 设定输出脉宽延时（40ms） 1．同上 2．双击按键，显示当前的设定状态：绿色和黄色指示灯灭，红色指示灯常亮，表明当前有OFF延时；如果红色指示灯双闪，表明当前无OFF延时。 3．单击按键可改变延时设定 4．双击按键，稍候，绿灯变亮，传感器保存设定，进入运行状态。 将灵敏度设定至最大（恢复工厂默认值） 1．同上 2．连续单击按键四次，稍候，传感器自动进入运行状态。 注：工厂默认设定为：最大灵敏度，亮态操作，无OFF延时，按键功能有效 按键锁定/解锁 1．给远程示教线（白）连续4个低电位脉冲，按键被锁定 2．再连续给远程示教线（白）4个低电位脉冲，按键解锁 D12E：有远程示教功能（低电位脉冲），但不能锁定按键 设定灵敏度 1．按住按键2S以上, 7段红色指示灯中有两个变亮，以指示传感器当前的输出状态：是LO还是DO，有无OFF延时 2．双击按键，进入灵敏度设定状态：绿色电源指示灯以1Hz频率闪烁 3．使传感器感知被测物,单击按键一次，7段红色指示灯依次闪烁一遍，绿色指示灯双闪 4．使传感器感知背景,单击按键一次，7段红色指示灯依次闪烁一遍，然后有几段LED同时闪烁三次，稍候，绿灯常亮，传感器进入运行状态。如果对比度太低， 则第1段LED和ALARM LED均闪烁3次，然后回到上述第3步，重新设定。 设定输出模式 1．同上 2．点击按键三次，进入OFF延时设定模式：某一延时指示灯闪烁，以指示传感器当

传感器数据融合

传感器数据融合技术 数据融合也称为信息融合，是将来自多个传感器或多源的信息进行综合处理，从而得出更为全面、准确和可靠的结论。数据融合出现于２０世纪７０年代，源于当时军事领域的需要，称为多源相关、多传感器混合数据融合，并于２０世纪８０年代建立其技术。美国是数据融合技术起步最早的国家，在随后的十几年时间里各国的研究开始逐步展开，并相继取得了一些具有重要影响的研究成果。和国外相比，我国在数据融合领域的研究起步较晚。海湾战争结束以后，数据融合技术引起国内有关单位和专家的高度重视。一些高校和科研院所相继对数据融合的理论、系统框架和融合算法展开了大量研究，但基本上处于理论研究的层次，在工程化、实用化方面尚未取得有成效的突破，许多关键技术问题尚待解决。 多传感器数据融合是人类和其他生物系统中普遍存在的一种基本功能。人类本能地具有将身体上的各种功能器官所探测到的信息与先验知识进行融合的能力，以便对周围的环境和正在发生的事件作出估计。多传感器数据融合的基本原理就像人脑综合处理信息的过程一样，它充分利用多个传感器资源，通过对这些传感器及其获得信息的合理支配和使用，把其在时间或空间上的冗余或互补信息依据某种准则来进行综合，以获得被测对象的一致性解释或描述，使该系统由此而获得比它的各组成部分的子集所构成的系统具备更优越的性能。 具体而言，多传感器数据融合基本原理如下： １）多个不同类型的传感器获取目标的数据； ２）对输出数据进行特征提取，从而获得特征矢量； ３）对特征矢量进行模式识别，完成各传感器关于目标的属性说明； ４）将各传感器关于目标的属性说明数据按同一目标进行分组，即关联； ５）利用融合算法将每一目标各传感器数据进行合成，得到该目标的一致性解释与描述。 在各种系统中，靠单一的传感器不能满足对目标、环境的识别和控制的要求。若对不同传感器采集的数据单独、孤立地进行加工，不仅会导致数据处理工作量的剧增，而且割断了各传感器数据之间的有

金属检测传感器

金属检测传感器 12mm外圆形 4mm检测 6VDC 三线NPN常开 接近开关和光电开关是一种具有开关量输出的位置传感器。接近开关分电感式、电容式、霍尔式三种；光电开关分为漫反射型、反馈反射型、透过型、槽型。产品具有寿命长、抗干扰能力强、复位精度高、输出形式多、防水方震、耐腐蚀等特点，与微机联网，也可直接驱动继电器、计数器及接触器达到自动控制的目的，完全取代形成开关。 电感式接近开关：检测物体为金属（如：铁、钢、铜等）； 电容式接近开关：检测物体为任何物体（如：玻璃、金属、塑料、水、油、纸等）； 霍尔式接近开关：检测物体为磁性金属（如：永久性磁铁）； 漫反射型光电开关：检测物体为任何物体（透明和不透明物体），如：桌子、墙壁、透明玻璃、金属板等； 反馈反射型光电开关：检测物体（借助反射板）为不透明物体，如：塑料，金属板等； 透过型和槽型光电开关：检测物体为不透明物体，如：塑料、金属板等。 常见接近开关的型号命名说明 常见接近开关的型号命名

** 18 A3* -5 -Z /B X * 1 2 3 4 5 6 7 8 编号构成代码及含 义 1开关类别LJ:电感式 LJC:电容式 LJM:安全防爆式 LJG:干簧管式 2外形大小18为直径18mm,12为直径 12mm.......... 3外形代号A:圆柱形，B:方形，3：金属外壳，4：塑料外壳。。。 4检测距离 01：1mm,05:5mm,10:10mm,A:1~5MM,B:1~10MM,T:1~15MM.. 5工作电压 Z:直流6~36V,Z1:直流30~65V,J:交流90-250V,J1:交流345-450V... 6输出形式 A: 三线制常闭NC; B:三线制常开NO C:四线制一开一闭NO+NC D: 二线制常闭 NC E:二线制常开 NO; 7输出状态 X:NPN(DC:200mA) PNP(DC:200mA) Z:300-400mA M:500mA 8附属功能 G:接插件型，Y:防水、防油型 I:特殊要求 H：耐高温。。 举例说明 LJ12A3-4-Z/BX:电感式，直径12mm,圆柱形，检测距离4mm,直流6~36v,三线制常开，输出状态NPN

健康监测传感器分析

Project One Cable force estimation for on-site cable monitoring Known information: The wavelength variations and the theoretical cable forces are given. The data are from cable factory construction site. Question: Please estimate the cable forces with wavelength measurements listed in the following table and answer further questions listed below.

Solution 首先，通过数据分析，我们要得到波长的变化值 为了建立索力与波长的关系，我们设前5个点作为标定值，如下表所示，因为波长的变化值与索力的变化值存在一定的关系。

Quation 1 为了比较不同hidden layers, 不同的neurons 我们设置了以下3种情况 (1)The number of hidden layer: 2 The number of neurons for each hidden layer:5 and 1 Transfer functions: purelin and purelin; Other condition is the same The Matlab procedure are as follows:

(2)The number of hidden layer: 2 The number of neurons for each hidden layer:10 and 1 Transfer functions: purelin and purelin; Other condition is the same The Matlab procedure are as follows: