一 定义
1. 关于磁栅
磁栅是一种有磁化信息的标尺．它是在非磁性体的平整表面上镀一层约0.02mm厚的Ni-Co-P磁性薄膜，并用录音磁头沿长度方向按一定的激光波长λ录上磁性刻度线而构成的，因此又把磁栅称为磁尺。
录制磁信息时，要使磁尺固定，磁头根据来自激光波长的基准信号，以一定速度在其长度方向两边运行边流过一定频率的相等电流，这样，就在磁尺上录上了相等节距的磁化信息而形成磁栅。磁栅录制后的磁化结构相当于一个个刀、磁铁按NS、SN、NS……的状态排列起来，如图1(a)所示。因此在磁栅上的磁场强度呈周期性地变化，并在N-N或S-S相接处为最大。
磁栅的种类可分为单面型直线磁栅、同轴型直线磁栅和旋转型磁栅等。磁栅主要作为位置或位移量的检测元件。磁栅和其他类型的位移传感器相比，具有结构简单、使用方便、动态范围大(1～20m)和磁信号可重新录制等优点。
2. 静磁栅位移传感器
静磁栅位移传感器的结构如图1(b)所示。它由磁尺(磁栅)、磁头和检测电路组成。磁尺是检测位移的基准尺，磁头用来读取磁尺上的记录信号。
静态磁头是一种调制式磁头，磁头上有两个绕组，一个是激励绕组，加以激励电源电压；另一个是输出绕组。即使在磁头与磁尺之间处于相对静止时，也会因为有交变激励信号使输出绕组有感应电压信号输出。当静态磁头和磁尺之间有相对运动时，输出绕组产生一个新的感应电压信号输出，它作为包络，调制在原感应电压信号频率上。这提高了测量精确度，称静态磁头的位移传感器为静磁栅位移传感器。
检测电路主要用来供给磁头激励电压和把磁头检测到的信号转换为脉冲信号输出。当磁尺与磁头之间产生相对位移时，磁头的铁心使磁尺的磁通有效地通过输出绕组，在绕组中产生感应电压，该电压随磁尺磁场强度周期的变化而变化，从而将位移量转换成电信号输出。图1(c)是磁信号与静态磁头输出信号波形图。磁头输出信号经检测电路转换成电脉冲信号并以数字形式显示出来。图1(d)为静磁栅位移传感器应用结构示意图。其磁头可用霍尔元件取代。
静磁栅位移传感器允许最高工作速度为12m/min，系统精确度可达0.01mm/m，最小指示值0.001mm，使用范围为0～40℃，是一种测量大位移的传感器。
3. 绝对编码器
光电式编码器是一种绝对位置编码器，即几位编码器其码盘上就有几位码道，编码器在转轴的任何位置都可输出一个固定的与位置相对应的数字码。它与增量编码器不同，它们的编码带排列可使计读系统直接给出与每个位置相对应的编码数，见图2所示。每个编码带对应于一个输出位，最里面的编码带对应于最高有效位。这类编码器常用的传感器是光电式传感器，其性能大大比较好于接触式传感器。集成光电传感器阵列简化了系统的设计。
绝对编码器对中断和电磁干扰具有固有的抗扰性。它们不会累积差错。由此形成的反馈系统在启动、断电或程序执行期间都不需要自动引导步骤。
二 新型静磁栅绝对编码器和位移传感器及其特点
1. 新型静磁栅绝对编码器——位移传感器
新型静磁栅绝对编码器——位移传感器是静磁栅位移传感器与绝对编码器两技术结合的产物。使用无源钕铁硼磁铁作为探测头的静磁栅绝对编码器其原理简单，构想奇特，使用不多的开关型霍尔传感元件，直接产生高于毫米数量级的位移量数字信号。该位移检测方式独特。因直接测量物体位移和角度一直是工业界的一个追求。这是何因呢？
(1)静磁栅直线绝对编码器(又称直线绝对位移传感器)，目前最高分辨度可达0.2mm，最高测长可达2km。使用“空间静磁栅”原理，还可深度开发弧形和圆盘形无接触位移、角度检测单元，在使用寿命上具有明显优势。静磁栅直线绝对编码器由“静磁栅源(磁头)”和“静磁栅尺(磁栅)”两部分结合使用。“静磁栅源”使用铝合金压封无源钕铁硼磁栅，“静磁栅尺”用内藏计算机的特制高强度铝合金管材封装。
“静磁栅源”沿“静磁栅尺”轴线作无接触相对运动时，由“静磁栅尺”解析出数字化位移信息。“静磁栅源”和“静磁栅尺”均有很高的防震、防水、抗污染等级。同时，两者在结合使用时，又有很高的相对间隙宽容度和相对姿态宽容度，这在工业和军事运用中非常可贵。
什么是“空间静磁栅”？顾名思义是永久磁铁通过空间被细分的栅片状的作用区无接触地对位移测量装置产生作用，磁场的作用区能细分为0.2mm厚薄的有相当宽度的栅片状空间。
(2)直线绝对编码器充分发掘了嵌入式微处理器的资源。
静磁栅绝对编码器在悬浮且完全无磨损的情况下工作，永久磁铁的寿命毋庸置疑(不超过钕铁硼稀土磁性材料的居里点)，可靠性完全由有源“静磁栅尺”和数据传输系统来决定。“空间栅片”有非常固定的编号，在失电投电不断转换的过程中，或在永久磁铁离开又回到作用区时，均能正确地反映探测的位置或角度，真正做到了“绝对编码”。该直线绝对编码器充分发掘了嵌入式微处理器的资源，将数据更新速度提高到毫秒数量级，以便能适应1m/s以下运动速度的位移响应。
2. 直线绝对编码器优异性
(1)优异性
能将提供用户选择配套的显示控制器常规位移控制功能、现场显示调校功能和数据通信转换功能等作系统集成。其间，不仅可现场调定参数，直接实施位置闭环控制，而且其通信接口还可提供I
(2)特点
使用寿命长，无接触检测位置及角度，避免了机械损伤，理论上无寿命极限；直接绝对型测量：直接指示位移毫米数或旋转角度数，无需换算，不怕掉电，任意定位控制；量程极长，分辨率适中：260mm～2000m长度量程，分辨率0.2mm；全向360°角度量程，分辨率0.1°。极丰富的数据接口：有N、B、K三种方式，N方式为内置方式，可提供1～5V、4～20mA等标准化模拟信号和I
三 直线绝对编码器应用
1. 岸桥长行程集群定位系统选用静磁栅绝对编码器长直线型解决方案
在轨道一侧等距离(每隔3m)安装多只静磁栅源；每台岸桥配备3.2m静磁栅尺一根，多根静磁栅尺共用一套静磁栅源。静磁栅尺采集的实时位移信号通过内藏式信号转换器传输给岸桥主PLC系统。采用该集群控制方式的优点是：车轮打滑完全不影响检测精确度；自动防止岸桥碰撞；装卸箱作业自动精确定位。
岸桥集群定位系统现场工作方式：由于岸桥轨道与地面平齐，对定位检测精确度要求不高(定位精确度5mm可满足要求)，可将静磁栅源等距离埋在岸桥轨道旁与地面平齐；静磁栅尺(3.2m)安装在车架上，静磁栅尺与地面平行，高度保持在40mm以内。图3为现场工作方式示意图。
2. 梗丝加料液位检测系统应用
a. 传统现场液位测量与控制中的问题
传统梗丝加料液位检测(即现场液位测量与控制)是采用电容式以及超声波液位计或WNA静磁栅液位计。但其缺陷是：一直存在检测不准的问题，所以一直都没有让其参与控制；另外，车间加(送)科、加(送)香的管路与地沟都直接相联，阀门误动作会出现漏料，以前就出现过由于阀门不到位，而导致料液进入地沟或泄露
扭矩传感器，（又称力矩传感器、扭力传感器、转矩传感器、扭矩仪），是一种测量各种扭矩、转速及机械功率的精密测量仪器。扭矩传感器将扭力的物理变化转换成精确的电信号。
信号故障处理
1、扭矩信号输出基本形式：
方波信号、脉冲信号。
可根据用户需要制成电压模拟信号输出或电流模拟信号输出（单向、静止扭矩测量）。
2、扭矩信号处理形式：
扭矩传感器输出的频率信号送到频率计或数字表，直接读取与扭矩成正比的频率信号或电压、电流信号。
扭矩传感器的扭矩与频率信号送给单片机二次仪表，直接显示实时扭矩值、转速及输出功率值及 RS232通讯信号。
直接将扭矩与转速的频率信号送给计算机或 PLD进行处理。
维护与保养
1.每隔一年应给扭矩传感器两端轴承加润滑脂。加润滑脂时，仅将两端轴承盖打开，将润滑脂加入轴承，然后装上两端盖。
2.应储存在干燥、无腐蚀、室温为 -20℃——70℃的环境里。
3.扭矩传感器工业安装：
扭矩传感器工业安装和一般的应用安装要讲究点：首先是使用环境的问题，工业应用扭矩传感器安装在环境温度相对比较高的地方，而且相对湿度可以是小于90%，无易燃、易爆品的环境里。工业扭矩传感器在磁场对磁场的屏蔽也是很重要的，一般的扭矩传感器是不宜安装在强电磁干扰的环境中。
其次是安装方式也是水平安装和垂直安装。扭矩传感器与动力设备、负载设备之间的连接也是相当重要的，对于工业化的应用中应该是需要非常的稳定。弹性柱销联轴器连接不宜使用在工业应用里，因为它连接方式结构简单，加工容易，维护方便，一般适用于中等载荷、起动频繁的高低速运转场合，工作温度为-20-70℃。
注意事项
1.安装时，不能带电操作，切莫直接敲打、碰撞传感器。
2.联轴器的紧固螺栓应拧紧 ,联轴器的外面应加防护罩，避免人身伤害。
3.信号线输 出不得对地 ,对电源短路,输出电流不大于10mA? 屏蔽电缆线的屏蔽层必须与 +15V电源的公共端（电源地）连接。
测功机应用现场其中磁滞式测功机（hd系列）适用于低到中等功率(最大14千瓦间断模式)的电机测试。该磁滞式测功机不需依靠速度来产生扭力，而是利用一个磁滞制动系统，因此可以进行从无载到堵转的全程测试。磁滞式测功机的冷却方式可分为对流冷却（无风源）及空气冷却（压缩空气或鼓风机）等，依型号而有所不同。
根据测功机的大小与系统组成,所有.磁滞式测功机精确度为满刻度的± 0.25%到 ± 0.5%。为了使测功机与系统更好地融合，提供长底板和短底板.当与带t型槽的测试桌和.的可调式马达夹具配合使用时,短板型更方便马达的安装. 而长板型更适合用于桌面测试. 涡电流式测功机（wb 系列）适用于高转速、中到高功率的电机测试。涡电流式测功机的扭力随着转速的提高而加大，并在额定转速时达到扭力峰值。
由于转子直径较小，涡电流式测功机具有较低的惯性。其冷却方式是通过定子内的循环水冷却系统来带走制动时所产生的热能。由于采用水冷却方式，wb具有极高的连续测试功率（最大功率 140 kw）。
扭矩传感器应用范围十分广泛，主要用于：
1、电动机、发动机、内燃机等旋转动力设备输出扭矩及功率的检测；
2、风机、水泵、齿轮箱、扭力板手的扭矩及功率的检测；
3、铁路机车、汽车、拖拉机、飞机、船舶、矿山机械中的扭矩及功率的检测；
4、可用于污水处理系统中的扭矩及功率的检测；
5、可用于制造粘度计；
6、可用于过程工业和流程工业中；
7、可以应用于实验室，测试部门以及生产监控和质量控制；
机械动力设备的扭矩变化是其运行状况的重要信息,扭矩测试是各种机械产品开发、质量检验、优化控制、工况监测和故障诊断等必不可少的内容。
随着智能化的发展，传感器是智能设备上的必然配置，更多的温湿度传感器被使用到智能设备。下面就来看看有哪些智能领域应用到了温湿度传感器。
温湿度传感器在中心机房中的应用：
随着互联网的兴起与快速发展，信息的交换与传播速度越来越快，信息量也越来越大。中心机房成为了一些公司及相关机构进行数据存储、处理、共享的重要场所，确保机房内服务器或者处理器正常运转对于企业至关重要。由于机房内多为电子设备，环境温湿度会直接影响其工作状况，因此温湿度传感器成为机房环境综合监测系统中必不可少的部分。
现代电子计算设备中使用了大批的各种半导体器件，在进行长时间工作状态下都会发热升温，当温度升高时，各器件的性能就会随之下降。而发热的半导体向空气中释放热量会使环境温度升高，使得自身的散热效果减弱，进一步导致半导体器件温度升高，影响设备正常运作。通过温湿度传感器对环境温度进行检测，当温度过高时启动机房降温措施，确保环境温度正常。
此外，机房中的湿度也需要保持在合适的范围内。因为若空气相对湿度过低时，即空气过于干燥时，静电压会显著升高，严重危害设备和人员安全;空气湿度过高时，空气中水蒸气容易在电路表面形成水膜，造成电路和飞弧现象。
温湿度传感器用于智能农业的监测中
“智能农业”，就是应用计算机与网络、物联网、无线通信等技术，实现现代农业生产的精细管理、远程控制和灾变预警等功能的集成技术系统。 在土壤中设置了多层的湿度传感器， 在这个过程当中，如果土壤湿度传感器长时间的低于20%，这时候整个系统， 就会给企业的指挥部提出预警。
温湿度传感器推广了“智能大棚”建设。技术员在家里通过电脑或者是手机，都可直接遥控指挥。如发现棚内的温度已经超过35度，技术员可以通过手机遥控直接把整个设施棚内的风机打开。土壤湿度低于35%了，立即开始喷淋灌溉，立即开始补水，人可以做到在任何时间任何地点来进行这一块管控。利用温室模型，实现了智能大棚远程管理模式。
在智能手机等消费电子的应用
阻碍智能手机厂商采用温湿度传感器的主要原因，可能并非来自传感器本身。怎样使其转化为手机用户的有利信息成为应用的关键。针对温湿度传感器的应用开发已经越来越多。
在消费电子领域，温湿度传感器的传统应用是天气预报以及室内监测。 随着Windows8、Android4.0增加了对于温湿度传感器的API支持，相关的第三方应用将可以在此基础上开发大量的应用软件。
用于消费类电子产品上的温湿度传感器精度可能并不需要达到那么高，5%湿度精度、0.5℃温度精度已经可以满足客户需求。随着传感器价格的持续降低，相信未来不只是手机，包括中、低端的智能手机都会考虑加入这一功能。
远程智能监护
新型的远程监控技术-远程智能婴儿看护器，让这成为可能，父母可以通过远程智能婴儿看护仪，随时监控宝宝睡眠活动状态。
目前，一些婴儿监控仪内置有高精度的温湿度传感器，应用程序中会显示房间的温度和湿度，能够帮助父母清楚地了解宝宝睡眠时的温湿度环境，通过Wi-Fi和LAN，设备接入互联网。即使在上班工作，想宝宝的时候只要启动iPhone上的应用程序就可以看到。
远程婴儿看护器上中的温湿度传感器要求传感器具有小尺寸低功耗的特点， 从而可用于低耗能与无线兼容的场合，更加节能延长了系统电池寿命。应用中不进行测量时传感器便进入休眠模式，此模式下耗电仅1uA，而传感器在满负荷工作时耗电也仅仅是750uA。 这使其广泛地应用于婴儿监护仪、呼吸设备等应用中。
深圳市杰英特传感仪器有限公司代理的这款TE旗下的法国Humirel公司生产的数字输出温湿度传感器 - HTU21D型号， HTU21D是即插即用的湿度和温度复合传感器，是需要可靠和测量的OEM应用的理想选择。是针对交通类应用而设计的一系列模块化产品，采用适合回流焊的DFN封装，尺寸仅为3 x 3 x 1mm；提供经过校正的，线性的I?C数字输出信号。传感器的温度感应元件能够有效对气体、液体或固体进行测量，此外，传感器还可以检测电量低，校验和用于改善通讯可靠性。这一切得益于其高性能的灵敏度、测量精度和稳定性，同时易安装的螺纹构造提供了在严苛环境下使用的可靠性。HTU21D温湿度传感器众多的机械和电子接口简化了安装工作，从而既能满足不同客户的特定应用需求，也能方便地与已有的大多数应用相兼容。
如对上述温湿度传感器有兴趣，请随时与我们联系。
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