传感器 探测器 这20种传感器，工控人你都见过吗？没见过的来涨知识了

这20种传感器，工控人你都见过吗？没见过的来涨知识了

电子技术正在迅速发展。最让我兴奋的一件事是：我们周围许多的电子设备都是在没有人值班的状态下工作的。

随着科技的发展，我们创造出了很多可以感知周围的事物的传感器。

传感器在监测和检测人类的活动时起着不可或缺的作用，并能够将这些信息提供给其他电子设备作为控制参考。

接下来我们从基础知识开始。

以下是今天我们聊的内容的目录

什么是传感器？

什么是不同类型的传感器？

通常，传感器基本定义是探测器；传感器是一种电子设备，用于检测各种类别的信号，并将信号传递给其他电气控制设备。

换一种说法，传感器是一种能将能量从一种形式转换到另一种形式的电子装置。所以，它被称为传感器。

传感器主要是通过距离、温度、湿度度等来识别气体的物理量、热量等。

它以电信号的形式向连接的控制系统提供输出。

例如，在自动化系统中，传感器是向可编程逻辑控制器（plc）传递信号，从而参与控制。

在日常生活应用、商业和工业设备、教育工程中，不同类型的传感器都有着特定的作用。

什么是不同类型的传感器？

传感器分为以下四大类：

1、模拟传感器

2、数字传感器

3、有源传感器

4、无源传感器

每个类别又都有如下不同类型的传感器。

一、温度传感器

温度传感器用于检测温度和热能并将其转换为电信号（以电压或电流的形式进行传递)。

我们实际上有以下几种类型的温度传感器使用。

1、温度计

2、热电偶

3、电阻式温度检测器

4、热敏电阻温度传感器

5、半导体温度传感器

6、振弦式温度传感器

温度传感器现在我们常见的就是被应用于计算机、冰箱、汽车、医疗器械、炊具等设备中。

二、压力传感器

压力传感器还可以被称为压力变送器或压力计。

压力传感器检测空气、气体、水的压力，并向控制器提供电信号。

根据不同的用途和更多的特点，它分为不同的类别：

1、真空压力传感器

2、绝对压力传感器

3、表压传感器

4、压差传感器

压力传感器用于许多系统，常见的是气动、液压、真空系统等。

三、触摸传感器

触摸传感器称为触觉传感器。它是一种电子传感器，用于检测和记录人类的触摸。

电容式触摸传感器、电阻式触摸传感器是触摸传感器现在用的最多的。

它在工业中用的多的比如：开关灯、空调（AC）遥控、门开/关操作、电梯、机器人、智能手机等。

实际上有个冷门知识：血氧饱和度计是触摸式传感器检测人体内氧含量的最好例子之一。

这次疫情中，血氧仪的需求量实际上是很大的。它比较容易操作，即使在家里。你可以很容易地能够在网上买到血氧仪。

四、图像传感器

图像传感器是用于检测图像像素并向显示设备提供信息的电子设备。

图像传感器有模拟型和数字型。一般来说，电子图像传感器分为两种主要类型。

1、电荷耦合器件

2、有源像素传感器

对于数码相机、闭路电视（CCTV）、医疗成像设备、热成像设备、雷达、声纳等，都使用图像传感器。

五、运动传感器

运动传感器测量并记录身体活动或运动。它分为以下几种类型。

1、主动式运动传感器

2、被动运动传感器

3、断层运动传感器

4、手势运动传感器

运动传感器应用于家庭安全、自动门操作、微波、机器人、超声波、手势检测等领域。

六、光传感器

光传感器是光电器件，这种传感器检测并将光或光子的亮度或发光转换为电信号。

现在用的多的主要有三种类型的光传感器。

1、光敏电阻或光敏电阻（LDR）

2、光电二极管

3、光电晶体管

它被广泛应用于太阳系汽车、农业部门（自动喷水灭火系统）和电子项目设备如Arduino。

七、振动传感器

振动传感器有可能大家听得不多，实际上振动传感器又被称为压电传感器。

振动传感器能够检测并记录任何运动或活动。它向连接的机器或系统提供数据或信号。

如果存在任何危险活动，该传感器有助于发送确认信息。

在我们的石油天然气、食品饮料、采矿、金属加工、造纸、风力发电、发电等工业领域，都需要振动传感器。

八、湿度传感器

湿度传感器也称为湿度计；

对于检测空气和土壤中的水分，湿度传感器是非常必要的。主要被用于空调系统。

九、接近传感器

接近传感器可以很容易地检测到附近的物体，而无需任何直接接触。它分为不同的类型：

1、电容式接近传感器

2、感应式接近传感器

它广泛应用于智能手机、平板电脑、机器、机器人系统、过山车等。

十、颜色传感器

颜色传感器其实就是光电传感器。

它能有助于感知物体的颜色并识别颜色标记。这种传感器使用RGB（红、绿、蓝）色标。

在我们的彩绘和印刷、化妆品、纺织、医疗诊断、计算机彩色监视器和过程控制中，大量地使用了颜色传感器。

十一、辐射传感器

辐射传感器是一种电子仪器，可以感应和测量诸如α、β、γ、中子、X射线等辐射粒子。

此外，它还可以感应电磁辐射，如波、宇宙辐射（阳光）。

辐射传感器包括三种不同类型。

1、充气辐射传感器

2、闪烁辐射传感器

3、固态辐射传感器

这种传感器用于核能、医学成像模式和环境放射性监测，所以一般我们生活中能直接见到这种传感器的机会并不多，但是实际上却息息相关。

十二、液位传感器

液位传感器的主要作用是测量固体、液体和气体等不同材料的液位或高度。

它分为以下几种：

1、激光液位传感器

2、浮子传感器

3、电容式液位传感器

4、电阻式液位传感器

5、超声波液位传感器

6、静液压液位传感器

7、光学物位传感器

8、电磁液位传感器

液位传感器被广泛应用于船舶，集装箱，水箱燃油箱箱等，用于水位检查。

十三、位置传感器

位置传感器决定位移和位置（如线性和旋转）。

基本上，位置传感器分为以下几种。

1、光学位置传感器

2、线性位置传感器

3、旋转位置传感器

4、感应式位置传感器

5、电容式位置传感器

6、光纤位置传感器

7、超声波位置传感器

例如，电位计包含旋转位置传感器，该传感器可随角度移动而变化，

位置传感器在家庭和工业应用实际上很多，如门关闭/打开、阀门监控、电机控制、用于控制发动机燃料或动力流量的节流阀。

十四、烟雾或气体传感器

气体传感器用于检测不同类型的气体，有毒或爆炸性气体，空气中的烟雾。其中一些传感器还能够测量气体浓度。

气体或烟雾传感器可以分为三大类：

1、光学式烟雾传感器

2、电离式烟雾传感器

3、激光式烟雾传感器

烟雾传感器应用于工厂、工业、建筑、船舶、飞机等。

十五、火焰传感器

火焰传感器可以很容易地检测到火灾或附近材料的火焰。这些检测到的信号被传送到连接的控制设备。

它用于工业区的报警系统、天然气厂、灭火系统和基于Arduino的设计火灾探测器项目。

十六、泄漏传感器

泄漏传感器用于密闭容器或真空室中，用于检测水泄漏、液体泄漏、空气泄漏等。

按工作角色分为两大部分：

1、点泄漏传感器

2、流量泄漏传感器

十七、加速度计

加速度计是测量运动加速度或速度的仪器。

它广泛应用于手势控制的机器人、飞机和导弹导航系统、过程控制系统、车辆加速以及其他旋转电子设备，如涡轮机、滚筒、风扇、压缩机、泵等。

十八、倾斜传感器

倾斜传感器检测基准面的角运动、角坡度、角运动、轴并随其变化。

主要用于手机、平板电脑、手持式游戏机、船只、车辆、飞机等的角度和自动旋转操作的监控。

十九、标记传感器

标记传感器作为光电式传感器工作。它用来感觉物体上的色标。

标记传感器广泛应用于印刷和包装行业。

二十、流量传感器或浮子传感器

流量传感器测量和检测几乎所有的工艺流体。检测到的数据将提供给控制器系统。

用于工业领域、发电仪表、发电厂等。

这次，我介绍了20种不同类型的传感器及其用途。每个传感器都有自己的特点和功能。它们可以用于特定的项目中，像现在越来越火的手持或无线电气电子工程，都使用各种类型的无线传感器。

此外，传感器还用于PLC项目，机器人系统，物联网等项目。

以上就是今天想和大家聊的内容，欢迎大家转发关注和支持，谢谢！

简单易懂！三种CCD图像传感器最全介绍来了

CCD的中文全称是电荷耦合元件，是一种半导体成像器件。通过被摄物体的图像经过镜头聚焦至CCD芯片上的原理制成了CCD摄像机，其中的核心原件就是CCD图像传感器。

CCD图像传感器作为一种新型光电转换器现已被广泛应用于摄像、图像采集、扫描仪以及工业测量等领域。作为摄像器件，与摄像管相比，CCD图像传感器有体积小、重量轻、分辨率高、灵敏度高、动态范围宽、光敏元的几何精度高、光谱响应范围宽、工作电压低、功耗小、寿命长、抗震性和抗冲击性好、不受电磁场干扰和可靠性高等一系列优点。

CCD是数码相机的电子眼，它革新了摄影术，光可以被电子化地记录下来，取代了胶片。这一数字形式极大地方便了对图像的处理和发送，”诺贝尔奖评选委员会称赞说，“无论是我们大海中深邃之地，还是宇宙中的遥远之处，它都能给我们带来水晶般清晰的影像。”

CCD图像传感器发展历程

CCD图像传感器于1969年在贝尔试验室研制成功，之后由日商等公司开始量产，其发展历程已经将近30多年，从初期的10多万像素已经发展至目前主流应用的500万像素。CCD又可分为线型(Linear)与面型(Area)两种，其中线型应用于影像扫瞄器及传真机上，而面型主要应用于数码相机(DSC)、摄录影机、监视摄影机等多项影像输入产品上。

发明：

伴随着数码相机、带有摄像头的手机等电子设备风靡全球，人类已经进入了全民数码影像的时代，每一个人都可以随时、随地、随意地用影像记录每一瞬间。带领我们进入如此五彩斑斓世界的，就是美国科学家威拉德·博伊尔和乔治·史密斯发明的CCD(电荷耦合器件)图像传感器。

百多年来，伴随着暗箱、镜头和感光材料制作不断取得突破，以及精密机械、化学技术的发展，照相机的功能越来越强大，使用越来越方便。但是，直到几十年前，人们依然只能将影像记录在胶片上。拍摄影像慢慢普及，但即时欣赏、分享、传递影像还非常困难。1969年，博伊尔和史密斯极富创意地发明了一种半导体装置，可以把光学影像转化为数字信号，这一装置，就是CCD图像传感器。

发展历程：

CCD图像传感器的发明，实际上是应用爱因斯坦有关光电效应理论的结果，即光照射到某些物质上，能够引起物质的电性质发生变化。但是从理论到实践，道路却并不平坦。科学家遇到的最大挑战，在于如何在很短的时间内，将每一个点上因为光照而产生改变的大量电信号采集并且辨别出来。经过多次试验，博伊尔和史密斯终于解决了上述难题。他们采用一种高感光度的半导体材料，将光线照射导致的电信号变化转换成数字信号，使得其高效存储、编辑、传输都成为可能。简单地说，CCD图像传感器就像是胶片一样，有了它，人们就再不用耗时费力地去冲洗胶片了。

三种CCD图像传感器的优缺点

CCD(电荷耦合器件)图像传感器体系可分为全帧(FF)、帧传输(FT)和行间传输(IT)三种CCD架构。

全帧(Full-Frame)CCD

半导体区域既可以作为光电元件，也可以作为电荷转移器件，这有点违反直觉，但这正是FF CCD中发生的事情。在集成过程中，像素位置响应入射光子积累电荷，在集成之后，电荷包垂直地通过像素位置向水平移位寄存器移动。

一般情况下，我们通过应用精心定时的时钟信号来获得CCD像素数据，这些时钟信号依次在器件的电荷传输结构中产生电位阱和电位屏障。在全帧CCD中，我们需要能够将这些控制电压应用到同样起光电探测器作用的区域，因此，栅极电极由透明多晶硅制成。

全帧CCD相对而言比较简单且易于制造，并且它们允许整个CCD表面具有光敏性。这使硅的给定区域中可以包含的像素数量最大化，同时也使每个像素中实际上能够将光子转换为电子的部分最大化。

然而，一个主要的限制是需要一个机械快门(或一个同步的、短时间的光源称为频闪)。CCD的光激活区并不会因为你已经决定是时候执行读出而停止光激活。如果没有在曝光周期完成后阻挡入射光的机械快门，则在(有意)集成期间生成的电荷包将被读出期间到达的光损坏。

这是全帧CCD的基本架构

帧传输(Frame-Transfer)CCD

一般来说，我们更喜欢用电子方式控制曝光，快门(像任何其他快速移动的高精度机械设备一样)使设计更加复杂，最终产品更加昂贵，整个系统更容易出现故障。在电池供电的应用中，驱动物理物体所需的额外能量也是不可取的。

FT-CCD允许我们保持FF-CCD的一些优点，同时(几乎)不需要快门。这是通过将FF CCD分成两个大小相等的部分来实现的。其中一个部分是普通的光敏成像阵列，另一个部分是屏蔽入射光的存储阵列。

在集成之后，用于所有像素的电荷包被快速地传输到存储阵列，然后在存储阵列中发生读出。当读取存储位置时，活动像素可以为下一图像累积电荷，这使得帧传输CCD能够获得比全帧CCD更高的帧速率。

说FT架构几乎消除了快门，因为无快门设计会遇到一个称为垂直涂抹的问题。电荷包从活动像素到存储位置的传输很快，但不是瞬间发生的，因此在垂直传输期间到达传感器的光可以改变图像信息。

FT架构的主要缺点是成本较高，并且相对于图像质量而言面积增大，因为基本上是使用FF传感器，然后将像素数减少两倍。

帧传输CCD在全帧架构中增加了一个存储阵列

线间传输(Interline-Transfer)CCD

我们需要的最后一个主要的架构改进是将集成电荷快速转移到存储区域，从而将污迹降低到可以忽略的程度。线间传输CCD通过提供与每个光活动位置相邻的存储(和传输)区域的网络来实现这一点。曝光完成后，传感器中的每个电荷包同时传输到非光敏垂直移位寄存器中。

因此，它的CCD能够以最小的拖影实现电子快门，并且像FT-ccd一样，它们可以在读出期间集成，从而保持较高的帧速率能力。然而，如果光生电荷在读出过程中从光活性柱泄漏到相邻的垂直移位寄存器中，则可能发生一些涂抹。如果应用程序不需要高帧速率，则可以通过延迟积分直到读出完成来消除此问题。

线间CCD不需要帧传输CCD中使用的大存储部分，但它们引入了一个新的缺点：传感器成为将光子转换为电子的效率较低的手段，因为每个像素位置现在都由光电二极管和垂直移位寄存器的一部分组成。换言之，部分像素对光不敏感，因此相对于落在像素区域上的光的量产生较少的电荷。这种灵敏度的损失通过在传感器上添加将入射光集中到每个像素的光活动区域的微小透镜而大大减轻，但是这些“微透镜”有其自身的一系列困难。

在行间传输架构中，存储(和垂直传输)区域位于光活性柱之间。

结语：

希望这篇文章能帮助广大读者理解CCD图像传感器，以及能在设计CCD图像传感器时做好权衡。全帧CCD可能看起来是最“原始”的类型，但它们仍然是不需要高帧速率的系统中的首选，并且可以容忍闪光灯或机械快门的使用。帧传输CCD和线间传输CCD具有更多的用途，在某些应用中具有关键的优势。

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