湿度传感器的种类很多,没有统一分类标准。
按探测功能来分,可分为绝对湿度型、相对湿度型和结露型,期中绝对湿度型为数甚少;
按传感器的输出信号来分,可分为电阻型、电容型、电抗型和频率型等,期中电阻型较多;
按湿敏元件工作机理来分,可分为亲合力型和非水分子亲合力型两大类,其中水分子亲合力型应用更广泛;按材料来分,可分为陶瓷型。
有机高分子型,半导体型和电解质型等。
利用陶瓷湿度敏感材料制成的湿度传感器称为陶瓷湿度传感器。
陶瓷湿度敏感材料主要是利用陶瓷烧结制备时形成的多孔结构,吸附或凝聚水分子作用导电通路,从而改变陶瓷本身的电导率或电容量。
利用多孔结构的陶瓷的电导率或电容量随外界湿度变化的特点,可以制成湿度传感器。
陶瓷湿度敏感材料按其结构可以分为尖晶石型、金红石型、钙钛矿型等;
按其感湿特性大体可以分为电阻型、电容型和阻抗型等;
按其工艺特点可以分为烧结型、厚膜型、薄膜型和MOS型等。
陶瓷湿度传感器的产品有MgCr2O4-TiO2(铬酸镁-二氧化钛系)、ZnO-Cr203(氧化锌一三氧化二铬)系、ZrO2系、AL2O3系、TiO2-V2O5(二氧化钛)系、Fe3O4系。
它们的感温特征量大多数为电阻,除Fe3O4系外,都为负特牲湿敏传感器,即随着环境湿度的增加电阻值降低。
陶瓷湿度管感器有很多优点,例如,测湿范围宽,基本上可实现全湿范围内的湿度测量;
工作温度高,常温湿度传感器的工作温度在150度以下,而高温湿度传感器的工作温度可达到800度;
响应时间短,多孔陶瓷的表面积大,易于吸湿和脱湿;
湿滞小、抗沾污、可高温清洗;灵敏度高、稳定性好。
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光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。
它先把被测量的变化转换成光信号的变化,然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。
分类和工作方式
⑴槽型光电传感器
把一个光发射器和一个接收器面对面地装在一个槽的两侧组成槽形光电。发光器能发出红外光或可见光,在无阻情况下光接收器能收到光。
但当被检测物体从槽中通过时,光被遮挡,光电开关便动作,输出一个开关控制信号,切断或接通负载电流,从而完成一次控制动作。
槽形开关的检测距离因为受整体结构的限制一般只有几厘米。
⑵对射型光电传感器,若把发光器和收光器分离开,就可使检测距离加大,一个发光器和一个收光器组成对射分离式光电开关,简称对射式光电开关。
对射式光电开关的检测距离可达几米乃至几十米。
使用对射式光电开关时把发光器和收光器分别装在检测物通过路径的两侧,检测物通过时阻挡光路,收光器就动作输出一个开关控制信号。
⑶反光板型光电开关
把发光器和收光器装入同一个装置内,在前方装一块反光板,利用反射原理完成光电控制作用,称为反光板反射式(或反射镜反射式)光电开关。
正常情况下,发光器发出的光源被反光板反射回来再被收光器收到;一旦被检测物挡住光路,收光器收不到光时,光电开关就动作,输出一个开关控制信号。
⑷扩散反射型光电开关
扩散反射型光电开关的检测头里也装有一个发光器和一个收光器,但扩散反射型光电开关前方没有反光板。
正常情况下发光器发出的光收光器是找不到的。在检测时,当检测物通过时挡住了光,并把光部分反射回来,收光器就收到光信号,输出一个开关信号。
没有信号输出的原因
先要考虑的是接线或配置的问题。对于对射型光电传感器必须由投光部和受光部组合使用,两端都需要供电;
而回归反射型必须由传感器探头和回归反射板组合使用;同时,用户必须给传感器提供稳定电源,如果是直流供电,必须确认正负极,如若正负极连接错误则会导致输出信号没有。
上述的原因分析是对光电传感器本身的考虑,我们还需要考虑的是检测物体的位置问题,如果检测物体不在检测区域,这样的检测是徒劳的。
检测物体必须在传感器可以检测的区域内,也就是光电可以感知的范围内。
其次,要考虑传感器光轴有没有对准问题,对射型的投光部和受光部光轴必须对准,对应的回归反射型的探头部分和反光板光轴必须对准。
同样还要考虑的是检测物体是否符合标准检测物体或者较小检测物体的标准,检测物体不能小于较小检测物体的标准,从而避免导致对射型、反射型不能很好检测透明物体,像反射型对检测物体的颜色有要求,颜色越深,检测距离就越近。
如果以上情况都可以很明确地做出排除后,我们需要做的事就是检测环境的干扰因素。
如光照强度不能超出额定范围;如果现场环境有粉尘,就需要我们定期清理光电传感器探头表面;或者是多个传感器紧密安装,互相产生干扰;还有一种影响比较大的是电气干扰,如果周围有大功率设备,产生干扰时必须要有相应的抗干扰措施。
如果做过上述的逐一排查,这些因素都可以明确地排除还是没有信号输出的话,建议退回厂家检测判断。
如热电偶安装的位置及插入深度不能反映炉膛的真实温度等,换句话说,热电偶不应装在太靠近门和加热的地方,插入的深度至少应为保护管直径的8~10倍;热电偶的保护套管与壁间的间隔未填绝热物质致使炉内热溢出或冷空气侵入,因此热电偶保护管和炉壁孔之间的空隙应用耐火泥或石棉绳等绝热物质堵塞以免冷热空气对流而影响测温的准确性;热电偶冷端太靠近炉体使温度超过100℃;热电偶的安装应尽可能避开强磁场和强电场,所以不应把热电偶和动力电缆线装在同一根导管内以免引入干扰造成误差;热电偶不能安装在被测介质很少流动的区域内,当用热电偶测量管内气体温度时,必须使热电偶逆着流速方向安装,而且充分与气体接触。
2、绝缘变差而引入的误差:
如热电偶绝缘了,保护管和拉线板污垢或盐渣过多致使热电偶极间与炉壁间绝缘不良,在高温下更为严重,这不仅会引起热电势的损耗而且还会引入干扰,由此引起的误差有时可达上。
3、热惰性引入的误差:
由于热电偶的热惰性使仪表的指示值落后于被测温度的变化,在进行快速测量时这种影响尤为突出。所以应尽可能采用热电极较细、保护管直径较小的热电偶。测温环境许可时,甚至可将保护管取去。由于存在测量滞后,用热电偶检测出的温度波动的振幅较炉温波动的振幅小。测量滞后越大,热电偶波动的振幅就越小,与实际炉温的差别也就越大。当用时间常数大的热电偶测温或控温时,仪表显示的温度虽然波动很小,但实际炉温的波动可能很大。为了准确的测量温度,应当选择时间常数小的热电偶。时间常数与传热系数成反比,与热电偶热端的直径、材料的密度及比热成正比,如要减小时间常数,除增加传热系数以外,比较为有效的办法是尽量减小热端的尺寸。使用中,通常采用导热性能好的材料,管壁薄、内径小的保护套管。在较精密的温度测量中,使用无保护套管的裸丝热电偶,但热电偶容易损坏,应及时校正及更换。
4、热阻误差:
高温时,如保护管上有一层煤灰,尘埃附在上面,则热阻增加,阻碍热的传导,这时温度示值比被测温度的真值低。因此,应保持热电偶保护管外部的清洁,以减小误差。
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