接近傳感器基本概述和電流三線制接法

　　接近傳感器是將光信號轉換為電信號的一種器件。其工作原理基于光電效應。光電效應是指光照射在某些物質上時，物質的電子吸收光子的能量而發生了相應的電效應現象。根據光電效應現象的不同將光電效應分為三類：外光電效應、內光電效應及光生伏應。光電器件有光電管、光電倍增管、光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光電池等。分析了光電器件的性能、特性曲線。

　　接近傳感器一般由處理通路和處理元件2 部分組成。其基本原理是以光電效應為基礎，把被測量的變化轉換成光信號的變化，然后借助光電元件進一步將非電信號轉換成電信號。光電效應是指用光照射某一物體，可以看作是一連串帶有一定能量為的光子轟擊在這個物體上，此時光子能量就傳遞給電子，并且是一個光子的全部能量一次性地被一個電子所吸收，電子得到光子傳遞的能量后其狀態就會發生變化，從而使受光照射的物體產生相應的電效應。

　　通常把光電效應分為3 類：

　　（1 ）在光線作用下能使電子溢出物體表面的現象稱為外光電效應，如光電管、光電倍增管等；

　?。? ）在光線作用下能使物體的電阻率改變的現象稱為內光電效應，如光敏電阻、光敏晶體管等；

　　（3 ）在光線作用下，物體產生一定方向電動勢的現象稱為光生伏應，如光電池等。

　　光電檢測方法具有精度高、反應快、非接觸等優點，而且可測參數多，傳感器的結構簡單，形式靈活多樣，因此,光電式傳感器在檢測和控制中應用非常廣泛。

　　接近傳感器是各種光電檢測系統中實現光電轉換的關鍵元件，它是把光信號（可見及紫外鐳射光）轉變成為電信號的器件。

　　接近傳感器是以光電器件作為轉換元件的傳感器。它可用于檢測直接引起光量變化的非電物理量，如光強、光照度、輻射測溫、氣體成分分析等；也可用來檢測能轉換成光量變化的其他非電量，如零件直徑、表面粗糙度、應變、位移、振動、速度、加速度，以及物體的形狀、工作狀態的識別等。光電式傳感器具有非接觸、響應快、性能可靠等特點，因此在工業自動化裝置和機器人中獲得廣泛應用。新的光電器件不斷涌現，特別是CCD圖像傳感器的誕生，為光電傳感器的進一步應用開創了新的一頁。

　　由于結構不同，壓力傳感器可以分為測定絕對壓力、對大氣的相對壓力和差壓。測定絕對壓力時，傳感器內自身帶有真空參考壓，所測壓力與大氣壓力無關，是相對于真空的壓力。對大氣的相對壓力是以大氣壓力為參考壓，因此傳感器彈性膜一側始終與大氣是連通的。由于大氣壓力與離地面的高度、四季中大氣中水汽含量的變化以及不同地點和組成大氣的各種氣體的含量的變化有關。因此，所測得的相對壓力便與上述因素有關。此外，還可從傳感器彈性膜兩側分別導人流體壓力，這樣能測定流體不同地點或流體間的差壓。針對不同用途應選用不同結構的壓力傳感器。

　　接近傳感器的壓力適用范圍是分級的。這是因為壓力傳感器的彈性膜承受流體壓力有一個限度。這就是通常所說的耐壓極限，超過此極限彈性膜便破裂了。一般來說，每一傳感器都有20 - 300 %的過壓能力。因此，產品說明書上的壓力最大量程為耐壓極限的30 - 80 %. 選用過高的壓力量程是不必要的。

　　壓力量程的選用應主要考慮三個方面的因素：

　　接近傳感器的最大過壓能力、精度與壓力量程的關系和傳感器的價格與壓力量程的關系。

　　對于接近傳感器的最大過壓能力，傳感器承受靜壓力與動壓力情況下是有很大區別的。后者往往會出現沖擊壓力，甚至沖擊波。沖擊壓力遠高于靜壓力。如果選用的最大工作壓力量程是指靜壓力的話，傳感器在承受動壓力時，應選用較大的過壓能力。否則沖擊壓力很容易達到極限耐壓，使壓力傳感器受到破壞。

　　對于精度與壓力量程的關系。壓力傳感器的熱零點漂移和熱靈敏度漂移系數及非線性誤差是影響傳感器精度的重要指標。對同一壓力傳感器來說，熱零點漂移系數隨工作壓力增加而減小，而熱靈敏度系數和非線性誤差隨工作壓力增加而增加。因此，工作壓力增加有利于減小熱零點漂移，而不利于熱靈敏度漂移和非線性誤差。熱零點漂移比較大時，提高工作壓力量程有利于提高壓力傳感器的精度。熱零點漂移比較小時，減小工作壓力量程有利于提高精度。對不同壓力量程的傳感器來說，靈敏度是不同的。低壓力量程傳感器的靈敏度高分辨率自然也高。

　　對于接近傳感器的價格與壓力量程的關系，一般來說，013 - 1MPa 的壓力傳感器的價格較便宜，011MPa以下或1MPa 以上的壓力傳感器價格比較貴。測定2- 3kPa 壓力時可選購10 - 50kPa 的壓力傳感器。特別是使用者自己設計和選用補償電路時，能使精度進一步提高。這樣可以使成本大幅度降低。一般而言，質量好的壓力傳感器，滿量程輸出都可以達到100mV/ 10V. 如果只用一半的壓力量程，則對應的輸出便只有50mV/ 10V. 因此最大工作量程應盡可能接近產品說明書上所標明的該壓力傳感器的量程級。