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超声波传感器技术的新一代性能标准

更新时间:2016-07-15 点击量:832

超声波传感器技术的新一代性能标准


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超声波传感器的介绍:
凭借U500传感器,扩展了新一代NextGen传感器系列产品,将超声波技术涵盖其中。新型传感器的设计和尺寸与同类的O500电子传感器相同。OneBox 设计可以采用所有可用的传感器技术,在规划阶段为用户提供zui大的灵活性。
不仅如此:如果系统要求将来发生更改,那么传感器无需采取其他任何转换措施即可快速、轻松地更换。除了U500和O500之外,传感器的新型高性能传感器还包含体积较小的O300,适合空间狭窄的应用场合。
光电传感器具有的光斑,特别适合物体很小的高速应用,超声波传感器的巨大优势是能够探测几乎任何物体。即使在多尘的苛刻条件下,这些传感器仍然不受颜色、特性或透明度的影响。
U500的通用性,因而在超声波传感器系列中占据一个特殊的位置。该款传感器的测量范围高达1000 mm,在同类产品中zui长,适合许多应用场合。另外,快速响应还提高了应用灵活性。另一个优势是对称声束的角度较小。在500 mm的物体距离处,声束直径仅80 mm。因此,U500能够应用在空间非常狭窄的场所内。
此外,凭借较高的过度增益,传感器还具有的可靠性。从而确保了可靠的运行。U500具有坚固的外壳(IP67)并配备新型换能器,应用弹性。传感器不受灰尘、水滴,甚至清洁剂的影响。另外,U500还可以采用三种传感器原理,进一步提高了通用性:作为接近开关、测距和反射板式传感器。
传感器的特点包括:微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化,它不仅促进了传统产业的改造和更新换代,而且还可能建立新型工业,从而成为21世纪新的经济增长点。微型化是建立在微电子机械系统(MEMS)技术基础上的,已成功应用在硅器件上做成硅压力传感器。
常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟:
光敏传感器——视觉
声敏传感器——听觉
气敏传感器——嗅觉
化学传感器——味觉
压敏、温敏
流体传感器——触觉
敏感元件的分类:
物理类,基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。
化学类,基于化学反应的原理。
生物类,基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。
通常据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等类(还有人曾将敏感元件分46类)。
传感器静态


传感器的静态特性是指对静态的输入信号,传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。因为这时输入量和输出量都和时间无关,所以它们之间的关系,即传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程,或以输入量作横坐标,把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。表征传感器静态特性的主要参数有:线性度、灵敏度、迟滞、重复性、漂移等。


线性度:指传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度。定义为在全量程范围内实际特性曲线与拟合直线之间的zui大偏差值与满量程输出值之比。


灵敏度:灵敏度是传感器静态特性的一个重要指标。其定义为输出量的增量与引起该增量的相应输入量增量之比。用S表示灵敏度。
迟滞:传感器在输入量由小到大(正行程)及输入量由大到小(反行程)变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象成为迟滞。对于同一大小的输入信号,传感器的正反行程输出信号大小不相等,这个差值称为迟滞差值
重复性:重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时,所得特性曲线不一致的程度。
漂移:传感器的漂移是指在输入量不变的情况下,传感器输出量随着时间变化,此现象称为漂移。产生漂移的原因有两个方面:一是传感器自身结构参数;二是周围环境(如温度、湿度等)。
分辨力:当传感器的输入从非零值缓慢增加时,在超过某一增量后输出发生可观测的变化,这个输入增量称传感器的分辨力,即zui小输入增量。


阈值:当传感器的输入从零值开始缓慢增加时,在达到某一值后输出发生可观测的变化,这个输入值称传感器的阈值电压。
传感器动态
所谓动态特性,是指传感器在输入变化时,它的输出的特性。在实际工作中,传感器的动态特性常用它对某些标准输入信号的响应来表示。这是因为传感器对标准输入信号的响应容易用实验方法求得,并且它对标准输入信号的响应与它对任意输入信号的响应之间存在一定的关系,往往知道了前者就能推定后者。zui常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种,所以传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。


线性度
通常情况下,传感器的实际静态特性输出是条曲线而非直线。在实际工作中,为使仪表具有均匀刻度的读数,常用一条拟合直线近似地代表实际的特性曲线、线性度(非线性误差)就是这个近似程度的一个性能指标。
拟合直线的选取有多种方法。如将零输入和满量程输出点相连的理论直线作为拟合直线;或将与特性曲线上各点偏差的平方和为zui小的理论直线作为拟合直线,此拟合直线称为zui小二乘法拟合直线。

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