磁栅传感器在板材厚度在线测量中的应用[推荐五篇]

第一篇：磁栅传感器在板材厚度在线测量中的应用

磁栅传感器在板材厚度在线测量中的应用

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摘要:板材质量的主要衡量指标之一就是板材厚度精度。在工业生产中，精度的高低直接影响着产品的质量，以及企业的经济效益。随着计算机技术以及自动控制理论的快速发展，基于在线检测的板厚测控技术已经得到了越来越多的科研人员和企业的关注。板带厚度精度关系到金属的节约、构件的重量以及强度等使用性能，为了获得高精度的产品厚度，厚度控制系统必须具有高精度的控制系统支持。目前常用的测量设备是栅式测量系统。磁栅传感器具有精度可靠、精度稳定性很好、对使用坏境的要求低、使用寿命长、调整方便等优点。在机械加工领域使用磁栅传感器，一般都与在线测量相结合使用。

关键字:在线测量；板材厚度；磁栅传感器引言

近几年板材行业的生产技术和装备得到了飞速发展，尤其是钢铁行业已经成为世界上产量最多的国家之一。但是我国目前冶金生产的技术水平与国际先进水平相比还有相当大的差距，一些高精尖的设备与轧制技术还依赖于引进，轧制产品的一些主要技术指标（如尺寸精度、形状、组织性能等）与国际先进水平相比仍有较大的距离。尤其作为在线检测仪表与国际差距较大。这些仪表目前需要大量引进。作为板带产品重要技术指标的厚度在线检测一直没有得到很好的解决，厚度在线检测成为急需解决的问题。本文主要介绍磁栅传感器的工作原理，进而说明其在在线测量系统的应用。确定测量方法

工业测厚仪按照形式共分为接触式、非接触式两大类。板材生产过程中厚度误差关系到板材质量，多数板材生产线都有一个特定的环节实现厚度测量。多数测量采用的是超声厚度测量或激光三角法测量。

（一）超声厚度测量

属于非接触式测量。超声波测量根据超声波脉冲反射原理来进行厚度测量的，当探头发射的超声波脉冲通过被测物体到达材料分界面时，脉冲被反射回探头，通过精确测量超声波在材料中传播的时间来确定被测材料的厚度。凡能使超声波以一恒定速度在其内部传播的各种材料均可采用此原理测量。按此原理设计的测厚仪可对各种板材和各种加工零件做精确测量，也可以对生产设备中各种管道和压力容器进行监测，监测它们在使用过程中受腐蚀后的减薄程度。可广泛应用于石油、化工、冶金、造船、航空、航天等各个领域。但超声波测厚仪示值受到很多因素的影响。

用于板材测控系统工作环境温度较高，同时被测板材为复合板材，这对超声波特性产生较大影响，故系统没有采用该测量方法。

（二）激光三角法测量

激光三角法是一种成像法，测量精度很高，测量重复性好，可达 10μm 左右。该方法的特点高精度、测量点小、适用范围广，不受被测材料的限制，对大多数不透明的物体都可以适用，近年来该方法用于测量位移、厚度，在国内受到广泛的重视。但是激光三角法测量成本太高，多用于高精尖的测量场合；且在对板材进行轧制的过程中会产生局部跳动，由于受到激光三角测量法测量范围的限制，不宜采用这种测量方法。

考虑到接触式测量有测量可靠的优点，项目采用接触式测量方式。同时考虑到测量过程中由于材料张力的影响，板材将有强烈的跳动，为了避免这一跳动对测量精度的影响，要求传感器具有较好的频响特性和较大的示值范围。磁栅式传感器原理

传感器是一种在一定的精确度下把测量量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。传感器一般包括敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分，其精度决定了系统的测量精度，同时考录到系统工作环境温度较高，需要引入温度测量环节对测量位置的温度进行测量，为温度误差修正提供必要手段。

由于生产的需要，对工件的加工精度有了更高的要求，我们把磁栅传感器和在线测量结合在一起，提高生产的工作效率，降低废品率。

本论文采用接触式测量方案，我们选择SONY公司的DG10-BPM型磁栅式位移传感器。其精度为2μm，符合生产要求的位移传感器的测量精度为±1μm。

磁栅式位移传感器主要由磁栅(简称磁尺)和磁头两部分组成。磁栅上刻有等间距的磁信号，它是利用磁带录音的原理将等节距的周期变化的信号（正弦波或者矩形波）用录磁的方法记录在磁性尺子或者圆盘上而制成的。磁栅位移传感器工作时，磁头相对于磁栅有一定的相对位置，通过读取磁栅的输入输出感应电动势相位差即可把磁栅上的磁信号读出来，这样就把被测位移转换成电信号。

图1 磁栅传感器示意图

1-磁栅基体2-磁性薄膜

3.1磁栅

3.1.1磁栅的结构

磁栅基体是用不导磁的材料做成的。在尺基的上面镀一层均匀的磁性薄膜，然后录上一定波长的磁信号而制成的。磁信号的波长（周期）又称节距，用W表示。要求录磁信号幅度均匀，幅度变化应小于10%，节距均匀。目前长磁栅常用的节距一般为0.05mm和0.02mm两种，圆磁栅的角节距一般为几分到几时分。磁栅基体要有良好的加工性能和电镀性能，其线膨胀系数应与被测件接近，基体也常用钢制作，然后用镀铜的方法解决隔磁问题。

3.1.2磁栅的类型

磁栅分为长磁栅和圆磁栅两大类，前者用于测量直线位移，后者用于测量角度位移。长磁栅又可分为尺型、带型和同轴型三种。磁头一般用弹簧机构固定在磁头架上，工作中磁头架沿磁尺的基准面运动，磁头不与磁尺接触。尺型磁栅主要用于精度要求较高的场合。当量程较大或安装面不好安排时，可采用带型磁栅。带状磁尺的录磁与工作均在张紧状态下进行。磁头在接触下读取信号，能在震动环境下正常工作。为了防止磁尺磨损，可在磁尺表面涂上一层几微米厚的保护层，调节张紧预变形量可在一定程度上补偿带状尺的累积误差与温度误差。

图2 长磁栅传感器

1-磁头2-磁栅3-屏蔽罩4-基座5-软垫

同轴型磁栅实在φ2mm的青铜棒上电镀一层磁性薄膜，然后录制而成。磁头套在磁棒

上工作，如图2c所示。两者之间有微小的间隙。由于磁棒的工作区呗磁头围住，对周围的磁场起了很好的屏蔽主用，增强了它的抗干扰能力。这种磁栅传感器结构特别小巧，可用于结构紧凑的场合或小型测量装置中。

圆磁栅传感器如3所示，磁盘的圆柱面上的磁信号由磁头读取，磁头与磁盘之间应有微小的间隙以避免磨损。

图3 圆磁栅传感器

3.2磁头

磁栅上的磁信号由读取磁头读出，按读取信号的方式不同，磁头可分为动态磁头与静态磁头两种。动态磁头有一个输出绕组，只有在磁头和磁栅产生相对运动时才能有信号输出。当磁头与磁栅之间的相对运动速度不同时，输出的感应电动势的大小也不同，静止时，就没有信号输出。因此它不适合用于长度测量。

图4 磁栅传感器示意图

静态磁头有激磁和输出两个绕组，它与磁栅相对静止时也能有信号输出。静态磁头是用铁镍合金片叠成的有效截面不等的多间隙铁心。激磁绕组的作用相当于一个磁开关。当对它加以交流电时，铁心截面较小的那一段磁路每周两次被激励而产生磁饱和，使磁栅所产生的磁力线不能通过铁心。只有当激磁电流每周两次过零时，铁心不被饱和，磁栅的磁

力线才能通过铁心。此时输出绕组才有感应电势输出。其频率为激磁电流频率的两倍，输

出电压的幅度与进入铁心的磁通量成正比，即与磁头相对于磁栅的位置有关。

磁头制成多间隙的是为了增大输出,而且其输出信号是多个间隙所取得信号的平均值，因此可以提高输出精度。静态磁头总是成对使用,其间距为(m+1/4)λ，其中m为正整数,λ为磁栅栅条的间距。两磁头的激励电流或相位相同,或相差л/4。输出信号通过鉴相电路或鉴幅电路处理后可获得正比于被测位移的数字输出。

磁信号的极性是首尾相接，在N、N重叠处为正的最强，在S、S重叠处为负的最强。磁尺的断面和磁化图形如图4所示。

简要说明磁栅传感器的工作原理。静态磁头的结构如上图所示，它有两组绕组N1和N2。其中，N1为励磁绕组，N2为感应输出绕组。在励磁绕组中通入交变的励磁电流，一般频率为5 kHz或25 kHz，幅值约为200 mA。励磁电流使磁芯的可饱和部分（截面较小）在每周期内发生两次磁饱和。磁饱和时磁芯的磁阻很大，磁栅上的漏磁通不能通过铁芯，输出绕组不产生感应电动势。只有在励磁电流每周两次过零时，不饱和磁芯才能导磁，磁栅上的漏磁通使输出绕组产生感应电动势e。可见感应电动势的频率为励磁电流频率的两倍，而e的包络线反映了磁头与磁尺的位置关系，其幅值与磁栅到磁芯漏磁通的大小成正比。磁栅式传感器选型

DG10-BPM型磁栅式位移传感器技术参数见如图5所示。磁栅式位移传感器规格如下：

1）测量范围：0~10mm；

2）分辨率为：0.0005m，0.001mm，0.002mm，0.005mm，0.01mm（开关可选）；

3）测量力：向上、水平和向上方向上的力都小或于等于5.0N；

4）精度：0.002mm；

5）最大反应速度：1m/s；

6)电缆长度：5m；

图5 DG10-BPM型位移传感器技术参数图

参考文献：

[1] 卢治功,贾志国,职连杰等.在线厚度检测技术[C].冶金自动化.2003

[2] DG10-BPM型磁栅式位移传感器手册.[3] 单成祥.传感器的理论与设计基础及其运用[M].华南理工大学出版社，2001.[4] 李圣怡，黄长征．微位移机构研究[J].航空精密制造技术，2000

第二篇：温度传感器在工业中的应用

红外温度传感器在工业中的应用

随着工业生产的发展，温度测量与控制十分重要，温度参数的准确测量对输出品质、生产效率和安全可靠的运行至关重要。目前，在热处理及热加工中已逐渐开始采用先进的红外温度计等非传统测温传感器，来代替传统的热电偶、热电阻类的热电式温度传感器，从而实现生产过程或者重要设备的温度监视和控制。

基本原理

温度传感器 基本原理，最常用的非接触式温度传感器基于黑体辐射的基本定律，称为辐射测温仪表。辐射测温法包括亮度法（见光学高温计）、辐射法（见辐射高温计）和比色法（见比色温度计）。各类辐射测温方法只能测出对应的光度温度、辐射温度或比色温度。只有对黑体（吸收全部辐射并不反射光的物体）所测温度才是真实温度。如欲测定物体的真实温度，则必须进行材料表面发射率的修正。而材料表面发射率不仅取决于温度和波长，而且还与表面状态、涂膜和微观组织等有关，因此很难精确测量。在自动化生产中往往需要利用辐射测温法来测量或控制某些物体的表面温度，如冶金中的钢带轧制温度、轧辊温度、锻件温度和各种熔融金属在冶炼炉或坩埚中的温度。在这些具体情况下，物体表面发射率的测量是相当困难的。对于固体表面温度自动测量和控制，可以采用附加的反射镜使与被测表面一起组成黑体空腔。附加辐射的影响能提高被测表面的有效辐射和有效发射系数。利用有效发射系数通过仪表对实测温度进行相应的修正，最终可得到被测表面的真实温度。最为典型的附加反射镜是半球反射镜。球中心附近被测表面的漫射辐射能受半球镜反射回到表面而形成附加辐射，从而提高有效发射系数式中ε为材料表面发射率，ρ为反射镜的反射率。至于气体和液体介质真实温度的辐射测量，则可以用插入耐热材料管至一定深度以形成黑体空腔的方法。通过计算求出与介质达到热平衡后的圆筒空腔的有效发射系数。在自动测量和控制中就可以用此值对所测腔底温度（即介质温度）进行修正而得到介质的真实温度。

在水泥制造生产中的应用

红外温度传感器在水泥制造生产中有着广泛的应用。据调查目前我国每年因红窑事故造成的直接经济损失达2000万元，间接损失达3亿元。用常规的方法很难对非匀速旋转的水泥胴体进行测温，国际上先进的办法是在窑尾预热平台上安装一套红外扫描测温仪，系统的软件部分主要由数据采集滤波、同步扫描控制、数据通讯处理等，红外辐射测温仪按预定的扫描方式，实现对窑胴体轴向每一个测量段成的温度的测量，在一个扫描周期内，红外温度传感器将在扫描装置的驱动下，将每一个测量元表面的红外辐射转换成温度相关的电信号，送进数据采集装置作为数据采集，同步装置保证数据采集与回转窑的旋转保持严格同步，要让测量的温度值与测量元下确对应，测温仪由扫描起点扫描到终点后，即对窑胴体表面各测量元完成了一次逐元温度检测后，立即快速返回扫描起点，开始下一扫描周期的检测，数据经微机处理后，给出反映窑内状况的图像，文字信息，必要时可以发射声光报警。为保证测量的精度，定要考虑物体的发射率，周围环境影响。红外测温仪要垂直对准窑胴体的表面，因因水汽，尘埃，烟雾的影响，要采取加装水冷，风吹扫装置。意义： 1.生产过程中对产品的质量监控与监视，只要温度控制在设定值内，产品质量会有保证，过低过高都浪费能源； 2.在线安全的检测可以起到保护人以及设备安全； 3.降低能耗，节约能源。

在热处理行业中的应用

红外温度传感器可以广泛的应用于钢铁生产过程中，对生产过程的温度进行监控，对于提高生产率和产品质量至重要。红外温度传感器可精确地监视每个阶段，使钢材在整个加工过程中保持正确的冶金性能。红外温度传感器可以帮助钢铁生产过程中提高产品质量和生产率、降低能耗、增强人员安全、减少停机时间等。

红外温度传感器在钢铁加工和制造过程中主 要应用在连铸、热风炉、热轧、冷轧、棒材和线材轧制等过程中。

红外温度传感器传感头有数字和模拟输出两种，发射率可调。—这对于发射率变化金属材料尤其重要。要生产出优质的产品和提高生产率，在炼钢的全过程中，精确测温是关键。连铸将钢水变为扁坯、板坯或方坯时，有可能出现减产或停机，需精确的实时温度监测，配以水嘴和流量的调节，以提供合适的冷却，从而确保钢坯所要求的冶金性能，最终获得优质产品、提高生产率和延长设备寿命。所选传感头的型号由生产过程和传感头安放位置决定。如安装在恶劣的环境中，视线受到灰尘、水雾或蒸汽的阻挡，光纤双色传感头和一体化 比色测温探头是最佳选择。如需要铸坯边缘到边缘的温度分布图，可使用行扫描式红外测温仪。热轧的类型以及轧制过程中轧机的数量和类型随所加工的产品的类型而变化。为了消除控制冷却区内蒸汽和灰尘对测温的影响，使用比色测温仪即使在目标的能量被阻挡95%的情况下仍可准确测温。在热轧过程中，通常冷却的钢板由卷取机卷成钢卷，以便运输至冷轧或其它设备处。为保持层流冷却区合理冷却，在卷取机处需要准确测温。该点的温度是至关重要的，因为其决定成卷前的钢材是否被合理的冷却。否则不合理的冷却可能改变钢材的冶金性能以致造成废品。由于该点温度较低且钢材以 75～100 英尺/秒的速度在运行，因此就需要一种具有快速响应时间的低温系列的红外测温仪。有些轧钢厂成卷方法是在粗轧之后热钢成卷，运到工厂的 其它地方。然后热轧开卷，并送入精轧，经冷却，然后在卷取机上重新成卷。在热轧开卷之处，准确测量及监视温度非常重要，因为操作人员依此正确设置精轧 机轧辊的参数。经常在完成精轧冷却之后进行成卷，钢卷被运至本厂另一个厂区冷轧或运至其它工厂。冷轧使钢材成为更薄而更平整的产品，这时钢材是在大约94℃轧制或在环境温度下完成的。在各精轧机之间安装的测温仪使操作员根据检测的温度变化来对轧机进行调整。

在有些生产过程中，如高速轧制和振动的细棒或线材产品的温度测量是很困难的，高性能红外双色测温仪就可以解决这个问题。当目标偏离视场或局部受阻挡（灰尘、蒸汽、障碍物等）的情况下，双测温仪仍能精确测温。热风炉为高炉提供高温稳定的热风，为了安全操作，需监测热风炉拱顶温度。目前，我国热风炉拱顶温度测量大多采用热电偶。由于热电偶的使用环境（高温，高压）和结构的 限制，在温度波动大、振动及安装方式等诸多因素的影响下，造成热电偶寿命短、测量准确度不稳定、维护麻烦等缺点。一种专用于热风炉拱顶温度测量的红外测温保护装置可以取代热电偶测温方法以避免由此方法所带来的诸多缺点，用户使用结果证明该装置运行稳定、可靠、效果良好。

在电力方面的作用

1.连接器-电连接部位会逐渐放松连接器，由于反复的加热(膨胀)和冷却(收缩)产生热量、或者表面脏物、炭沉积和腐蚀。非接触式红外测温探头HE-155K可以迅速确定表明有严重问题的温升。

2.电动机-为了保持电动机的寿命期，检查供电连接线和电路断路器(或者保险丝)温度是否一致。3.电动机轴承-检查发热点，在出现的问题导致设备故障之前定期维修或者更换。4.电动机线圈绝缘层-通过测量电动机线圈绝缘层的温度，延长它的寿命。

5.各相之间的测量-检查感应电动机、大型计算机和其它设备的电线和连接器各相之间的温度是否相同。6.变压器-空冷器件的绕组可直接用非接触式红外测温探头HE-155K测量以查验过高的温度，任何热点都表明变压器绕组的损坏。

7.不间断电源-确定UPS输出滤波器上连接线的发热点。一个温度低的点表明可能直流滤波线路是开路。8.备用电池-检查低压电池以确保连接正确。与电池接头接触不良可能会加热到足以烧毁电池芯棒。9.镇流器-在镇流器开始冒烟之前检查出它的过热。

在生活中的具体应用

1.冰箱中的温度传感器。当冰箱内的温度高于设定值时，制冷系统自动启动；而当温度低于设定值时，制冷系统又会自动停止 冰箱温度的控制是通过温度传感器实现的。2..汽车中的温度传感器。车用传感器是汽车电子设备的重要组成部分，担负着信息收集的任务。在汽车电喷发动机系统、自动空调系统中，温度是需测量和控制的重要参数之一。发动机热状态的测量、气体及液体温度的测量，都需要温度传感器来完成。因而车用温度传感器是必不可少的。由于发动机工作在高温(发动机表面温度可达150℃、排气歧管可达650℃)、振动(加速度30g)、冲击(加速度50g)、潮湿(100%RH，-40℃-120℃)以及蒸汽、盐雾、腐蚀和油泥污染的恶劣环境中，因此发动机控制系统用传感器耐恶劣环境的技术指标要比一般工业用传感器高1-2个数量级，其中最关键的是测量精度和可靠性。否则，由传感器带来的测量误差将最终导致发动机控制系统难以正常工作或产生故障。温度传感器主要用于检测发动机温度、吸入气体温度、冷却水温度、燃油温度以及催化温度等。温度用传感器有线绕电阻式、热敏电阻式和热偶电阻式三种主要类型。三种类型传感器各有特点，其应用场合也略有区别。线绕电阻式温度传感器的精度高，但响应特性差；热敏电阻式温度传感器灵敏度高，响应特性较好，但线性差，适应温度较低；热偶电阻式温度传感器的精度高，测量温度范围宽，但需要配合放大器和冷端处理一起使用。已实用化的产品有非接触式红外温度传感器(通用型0℃～500℃，精度1%，响应时间500ms；高温型300℃～1600℃，精度0.5%，响应时间100ms)等。

3..家用电器中的温度传感器。温度传感器广泛应用于家用电器(微波炉、空调、油烟机、吹风机、烤面包机、电磁炉、炒锅、暖风机冰箱、冷柜、热水器、饮水机、洗碗机、消毒柜、洗衣机、烘干机以及中低温干燥箱、恒温箱等场合的温度测量与控制等)、医用/家用体温计，便携式非接触红外温度测温仪等等许多方面。

红外温度传感器的益处工业用红外温度传感器的益处

便捷！红外温度传感器可快速提供温度测量，红外温度传感器为一体化集成式红外测温仪，传感器、光学系统与电子线路共同集成在金属壳体内。另外由于红外测温仪坚实、轻巧，时代瑞资HE-155k易于安装，金属壳体上的标准螺纹可与安装部位快速连接；同时HE-155k还有各型选件（例如吹扫保护套、90°可调安装支架、数字显示表等）以满足各种工况场合要求。

精确!红外温度传感器的另一个先进之处是精确，通常精度都是1度以内。这种性能在你做预防性维护时特别重要，如监视恶劣生产条件和将导致设备损坏或停机的特别事件时。因为大多数的设备和工厂运转365天，停机等同于减少收入，要防止这样的损失，通过扫描所有现场电子设备-断路器、变压器、保险丝、开关、总线和配电盘以查找热点。用红外测温仪，你甚至可快速探测操作温度的微小变化，在其萌芽之时就可将问题解决，减少因设备故障造成的开支和维修的范围。

安全!安全是使用红外温度传感器最重要的益处。不同于接触测温仪，非接触测温是红外测温仪的最大的优点，使用户可以方便的测量难以接近或移动的目标,你可以在仪器允许的范围内读取目标温度。非接触温度测量还可在不安全的或接触测温较困难的区域进行，像蒸汽阀门或加热炉附近，他们不需接触测温时一不留神就烧伤手指的风险。高于头顶25英尺的供/回风口温度的精确测量就象在手边测量一样容易。HE-155k红外测温仪有激光瞄准，便于识别目标区域。有了它你的工作变的轻松多了。

出红外线。红外温度传感器通过红外探测器将物体辐射的功率信号转换成电信号后，成像装置的输出信号就可以完全一一对应地模拟扫描物体表面温度的空间分布，经电子系统处理，传至显示屏上，得到与物体表面热分布相应的热像图。运用这一方法，便能实现对目标进行远距离热状态图像成像和测温并进行分析判断。

第三篇：传感器在物联网中的应用

提到智能时代，不得不提的就是物联网和传感器，物联网就是整个的智能网络，传感器则是一个重要的组成部分。如果将物联网比作一个人，那传感器就是神经末梢，是全面感知外界的最核心元件。传感器就是将外界的各种信息转换为可测量可计算的电信号，经过设置的程序输出结果，发送指令使各种事物可以不由人控制而只是由外界条件的变化自觉地调整行为。

物联网，传感器早已渗透日常生活中的每一个领域，上至宇宙海洋，下至医学日用，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。现在只是智能技术的最初阶段，例如：图像传感器，指纹传感器，压力传感器等，人类需求的不断提升，必然导致其技术的不断进步创新。

一、物联网概念与定义

物联网(TheInternetofthings)的概念是在1999年提出的,它的定义很简单:把所有物品通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。

现在对物联网的定义至少有几十种,都是不同领域专家从不同领域定义的,我们取几种有代表性的供大家参考: 1.英语中“物联网”一词:InternetofThings,可译成物的互联网。

2.2005年ITU关于物联网的定义:是一个具有可识别,可定位的传感网络。3.经过与无线网络(也含固定网络)连接,使物体与物体之间实现沟通和对话,人与物体之间实现沟通与对话。能实现上述功能的网称为物联网。

4.作者比较赞成一种基于泛网及其多制式、多系统、多终端等综合的物联网的定义——或称为广义物联网。

二、国内外物联网发展现状

从国际上看,欧盟、美国、日本等国都十分重视物联网的工作,并且已作了大量研究开发和应用工作。如美国把它当成重振经济的法宝,所以非常重视物联网 和互联网的发展,它的核心是利用信息通信技术(ICT)来改变美国未来产业发展模式和结构(金融、制造、消费和服务等),改变政府、企业和人们的交互方式 以提高效率、灵活性和响应速度。按欧盟专家讲,欧盟发展物联网先于美国,确实欧盟围绕物联网技术和应用作了不少创新性工作。在北京全球物联网会议上,他们 介绍了《欧盟物联网行动计划》(Internetofthings-AnactionplanforEurope)其目的也是企图在“物联网”的发展上引 领世界。

我国在“物联网”的启动和发展上与国际相比并不落后,我国中长期规划《新一代宽带移动无线通信网》中有重点专项研究开发“传感器及其网络”,国内不少城市和省份已大量采用传感网解决电力、交通、公安、农渔业中的“M2M”等信息通信技术的服务。

在温总理关于“感知中国”的讲话后我国“物联网”的研究、开发和应用工作进入了高潮,江苏省无锡市一马当先率先提出建立“感知中国”研究中心,中国科学院、运营商、知名大学云集无锡共同协力发展我国的物联网。

三、传感器在物联网中的应用

一说到传感器,可能大家就会往小的方面想,在物联网的大概念下,一个泛在的物联网系统,随着参照物的不同,传感器可以是一个“大”的“智能物件”, 它可以是一个机器人、一台机床、一列火车,甚至是一个卫星或太空探测器。物联网关注传感器的实际应用,下面是按应用方式进行的分类。

1.液位传感器:利用流体静力学原理测量液位,是压力传感器的一项重要应用,适用于石油化工、冶金、电力、制药、供排水、环保等系统和行业的各种介质的液位测量。

2.速度传感器:是一种将非电量(如速度、压力)的变化转变为电量变化的传感器,适应于速度监测。

3.加速度传感器:是一种能够测量加速力的电子设备,可应用在控制、手柄振动和摇晃、仪器仪表、汽车制动启动检测、地震检测、报警系统、玩具、结构 物、环境监视、工程测振、地质勘探、铁路、桥梁、大坝的振动测试与分析,以及鼠标,高层建筑结构动态特性和安全保卫振动侦察上。

4.湿度传感器:分为电阻式和电容式两种,产品的基本形式都为在基片涂覆感湿材料形成感湿膜。空气中的水蒸汽吸附于感湿材料后,元件的阻抗、介质常数发生很大的变化,从而制成湿敏元件,适用于湿度监测。

5.气敏传感器:是一种检测特定气体的传感器,适用于一氧化碳气体、瓦斯气体、煤气、氟利昂(R11、R12)、呼气中乙醇、人体口腔口臭的检测等。

6.压力传感器:是工业实践中最为常用的一种传感器,广泛应用于各种工业自控环境,涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。

7.激光传感器:利用激光技术进行测量的传感器,广泛应用于国防、生产、医学和非电测量等。

8.MEMS传感器:包含硅压阻式压力传感器和硅电容式压力传感器,两者都是在硅片上生成的微机械电子传感器,广泛应用于国防、生产、医学和非电测量等。

9.红外线传感器:利用红外线的物理性质来进行测量的传感器,常用于无接触温度测量、气体成分分析和无损探伤,应用在医学、军事、空间技术和环境工程等。

10.超声波传感器:是利用超声波的特性研制而成的传感器,广泛应用在工业、国防、生物医学等。

11.遥感传感器:是测量和记录被探测物体的电磁波特性的工具,用在地表物质探测、遥感飞机上或是人造卫星上。

12.视觉传感器:能从一整幅图像捕获光线数以千计的像素,工业应用包括检验、计量、测量、定向、瑕疵检测和分捡。

虽然,物联网的产业供应链包括传感器和芯片供应商、应用设备提供商、网络运营及服务提供商、软件与应用开发商和系统集成商。但是,作为“金字塔”的 塔座,传感器将会是整个链条需求总量最大和最基础的环节。“传感器是物联网技术的支撑、应用的支撑和未来泛在网的支撑,传感器感知了物体的信息,RFID 赋予它电子编码,传感网到物联网的演变是信息技术发展的阶段表征。”

0905094128 刘继源

第四篇：磁珠原理及其在开关电源中的应用

磁珠原理及其在开关电源中的应用

导 读：由于电磁兼容的迫切要求，电磁干扰(EMI)抑制元件获得了广泛的应用。然而实际应用中的电磁兼容问题十分复杂，单单依靠理论知识是完全不够的，它更依赖于广大电子工程师的实际经验。为了更好地解决电子产品的电磁兼容性这一问题，还要考虑接地、电路与PCB板设计、电缆设计、屏蔽设计等问题。本文通过介绍磁珠的基本原理和特性来说明它在开关电源电磁兼容设计中的重要性与应用，以期为设计者在设计新产品时提供必要的参考。

磁珠及其工作原理

磁珠的主要原料为铁氧体，铁氧体是一种立 方晶格结构的亚铁磁性材料，铁氧体材料为铁镁合金或铁镍合金，它的制造工艺和机械性能与陶瓷相似，颜色为灰黑色。电磁干扰滤波器中经常使用的一类磁芯就是 铁氧体材料，许多厂商都提供专门用于电磁干扰抑制的铁氧体材料。这种材料的特点是高频损耗非常大，具有很高的导磁率，它可以使电感的线圈绕组之间在高频高 阻的情况下产生的电容最小。新晨阳铁氧体材料通常应用于高频情况，因为在低频时它们主要呈现电感特性，使得损耗很小。在高频情况下，它们主要呈现电抗特性并且随 频率改变。实际应用中，铁氧体材料是作为射频电路的高 频衰减器使用的。实际上，铁氧体可以较好的等效于电阻以及电感的并联，低频下电阻被电感短路，高频下电感阻抗变得相当高，以至于电流全部通过电阻。铁氧体 是一个消耗装置，高频能量在上面转化为热能，这是由它的电阻特性决定的。

对于抑制电磁干扰用的铁氧体，最重要的性能参数为磁导率和饱和磁通密度。磁导率可以表示为复数，实数部分构成电感，虚数部分代表损耗，随着频率的增加而增 加。因此它的等效电路为由电感L和电阻R组成的串联电路，电感L和电阻R都是频率的函数。当导线穿过这种铁氧体磁芯时，所构成的电感阻抗在形式上是随着频 率的升高而增加，但是在不同频率时其机理是完全不同的。在高频段，阻抗主要由电阻成分构成，随着频率的升高，新晨阳电容电感磁芯的磁导率降低，导致电感的电感量减小，感抗成分减小，但是，这时磁芯的损耗增加，电阻成分增加，导致总的阻抗增加，当高频信号通过铁氧体时，电磁干扰被吸收并转换成热能的形式消耗掉。在低频段，阻抗主要由电感的感抗构成，低频时R很小，磁芯的磁导率 较高，因此电感量较大，电感L起主要作用，电磁干扰被反射而受到抑制，并且这时磁芯的损耗较小，整个器件是一个低损耗、高品质因素Q特性的电感，这种电感 容易造成谐振，因此在低频段时可能会出现使用铁氧体磁珠后干扰增强的现象。

磁珠种类很多，制造商会提供技术指标说明，特别是磁珠的阻抗与频率关系的曲线。有的磁珠上有多个孔洞，用导线穿过可增加元件阻抗(穿过磁珠次数的平方)，不过在高频时所增加的抑制噪声能力可能不如预期的多，可以采用多串联几个磁珠的办法。

值得注意的是，高频噪声的能量是通过铁氧体磁矩与晶格的耦合而转变为热能散发出去的，并非将噪声导入地或者阻挡回去，如旁路电容那样。因而，在电路中安装铁氧体磁珠时，不需要为它设置接地点。这是铁氧体磁珠的突出优点。

关键字：磁珠 电感

第五篇：光纤传感器在船舶行业中的应用

船舶航运业是光纤光栅智能复合材料的—个应用广泛的领域。gcrmtc是一个长期为美国海运业提供真实技术评价的机构，它旨在通过主持资助研究 项口，增强美国造船工业的国际竞争力。在gcrmtc的一份报告中对光纤传感系统在船舶制造和船上监测中的应用作了全面的评价。其中提到；随着船载控制系 统复杂件的不断增加，要求有越来越多精巧的传感器引人整个船舶。对传感器的大量需求使得造船工程师对光纤传感器产生了很大兴趣。

光纤智能复合材料研究内容涉及面十分广泛，涉及到复合材料成形工业和复合材料力学、光纤传感器技术、先进信号处理技术、现代控制理论以及电子技 术等领域。尽管近年来光纤智能复合材料研究得到了迅速发展，但当前仍需要解决一些问题，如埋入光纤对复合材料力学性能影响的理论研究问题、信号处理技术问 题、力学建模与仿真等研究问题。

同时，先进的复合材料越来越多地被引入船舶的设计和制造，为了获得复合材料结构的强度和成本的优化，必须了解这种结构的完整行为特性。有人用光 纤光栅传感系统对一个按比例缩小的双体船模型进行了测量，记录了甲板和海浪之间的冲击力、结构的动态荷载以及弯曲力矩。在远洋海运中，船体关键位置的动态 应变监测以及超载条件下的及时报警是非常重要的。美国海军研究实验室和挪威海军联合开展埋入传感系统的复合材料船体的研究，其研究目标是给一艘现役玻璃纤 维排雷船安装 100个以上的光纤光栅传感器，并利用适当的解调和处理方法对船体进行静态和动态的测量。

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