感应器

  感应器,也叫传感器。是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。按照Gopel等的说法是:“感应器是包括承载体和电路连接的敏感元件”,而“感应器系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字)能力的系统”。国际电工委员(IEC:International Electrotechnical Committee)的定义为:“感应器是测量系统中的一种前置部件,它将输入变量转换成可供测量的信号”。

结构

  感应器是锌锅最关键的部分,它对熔化的锌液进行加温,是锌锅正常运行时热量的主要来源,同时还具有一定的锌液搅拌功能。它主要有的感应元件(由铁芯、一次线圈组成)和熔沟(由外壳、耐火材料组成)两大部分,如图1所示。

图1感应加热器结构简图

  1-铁芯;2-一次线圈;3-耐火混凝土;4-冷却风通道;5-熔沟;6-法兰;7-钢外壳;8-铜套
  铁芯是一个壳式闭合的硅钢片叠合而成的导磁体,它的两个芯柱上套有两只并联的感应圈,两线圈的同名端相连,它们产生的磁场方向一致,相互叠加。而熔沟是由耐火材料筑的“日”字形孔洞,有了熔化的锌液进入以后便组成了两个闭合的回路,它可以看成上下各有一匝的二次线圈,这样在铁芯上就套有两个一次线圈和两匝二次线圈,组成了一个变压器。与一般变压器不同的是二次线圈--熔沟内的锌液产生的电动势并不输出,而是电流在自身内部产生循环,发出热量,温度升高并通过循环流动使整个锌锅加热。

原理

  当一次线圈内通上交流电后,便在铁芯内部产生闭合的交变磁场,根据变压器原理,便在二次线圈即熔沟内的锌液中产生交变电动势和电流。由于二次线圈只有2匝,比一次线圈少很多,所以电动势较低但电流很大,因而熔沟内锌液中通过较大的电流,而锌液是有一定电阻的,就会产生较大的热量自身产生较大的升温,这时锌液便在磁场力量的作用下产生流动,根据理论分析和现场确认,锌液流动的方向是两侧出中问进,从而使熔沟内的高温锌液能和锌锅内的锌液充分搅拌传热,使锌锅内的锌液温度上升,达到加热的效果。如图2所示。

图2感应器原理图

发展过程

  人类为了从外界获得信息,必须借助于感觉器官。但是人的感觉器官并不是的,要想获得更为丰富的信息,进一步研究自然现象和制造劳动工具,人的感官显得很是不够了。作为一种代替人的感官的工具,感应器的历史比近代科学的出现还要古老。天平作为测重的工具在古埃及就开始使用了,一直沿用到现在。利用液体膨胀特性的温度测量在十六世纪就已经出现。以电学的基本原理为基础的感应器是在近代电磁学发展的基础上产生的,但是随着真空管和半导体等有源元件的可靠性的提高,这种类型的感应器得到了飞速发展,现在谈到感应器大都指有电信号输出的装置。
  感应器可以被用来测量各种物理量。根据测量的物理量不同,感应器可以分成温度感应器、流量感应器、压力感应器等很多种类。但是所有感应器工作原理都是基于各种物理定律,如果出现了新的现象或在特定物质中,在某方面出现了奇异的效应,就可以利用这些现象和效应来研制感应器。经常被用来制作感应器的物理现象和效应有霍尔效应、多普勒效应、压阻效应、应变效应等。但是并不是所有研制出来的感应器都能够使用,因为感应器要满足可靠性的要求,为了从感应器的输出信号中得到被测量的原始信息,如果感应器不稳定,那么对同样的输入信号,其输出信号就不一样,则感应器会给出错误的输出信号,使感应器的作用失灵。就像人的鼻子当对环境适应了后,对于气味的感觉就会失去灵敏度一样。
  感应器就像自动控制系统的眼睛、鼻子、耳朵一样,对于一个控制系统的性能起着重要作用。可靠、灵敏的感应器是自动控制系统工作的前提。就像双目失明的盲人是不可能很准确地拿到所要拿的东西一样,如果控制系统的感应器部分不能正常工作时,自动控制系统也就没有办法代替人来完成工作了。

举例介绍

  1、红外线感应器
  红外线感应器属于一种智能节水、节能设备,包括感应水龙头、自动干手器、医用洗手器、 自动给皂器、感应小便斗冲水器、感应便器。
  这种是通过红外线反射原理,当人体的手或身体的某一部分在红外线区域内,红外线发射管发出的红外线由于人体手或身体摭挡反射到红外线接收管,通过集成线路内的微电脑处理后的信号发送给脉冲电磁阀,电磁阀接受信号后按指定的指令打开阀芯来控制头出水;当人体的手或身体离开红外线感应范围,电磁阀没有接受信号,电磁阀阀芯则通过内部的弹簧进行复位来控制的关水。
  2、距离感应器
  距离感应器又叫位移传感器,距离感应器一般都在手机听筒的两侧或者是在手机听筒凹槽中,这样便于它的工作。当用户在接听或拨打电话时,将手机靠近头部,距离感应器可以测出之间的距离到了一定程度后便通知屏幕背景灯熄灭,拿开时再度点亮背景灯,这样更方便用户操作也更为节省电量。
  用于手机上:当接通电话时,如果挡住距离感应器(在辅助摄像头和光线感应器之间的不明显的小长方形)的话,屏幕会变黑。也就是在你接电话时,屏幕会变黑,节约电。 5230上也有这个,接打电话时,感应器贴近皮肤,触摸屏就无效了,是为了防止误操作,因为是触摸屏幕,还是很有用的。
  利用各种元件检测对象物的物理变化量,通过将该变化量换算为距离,来测量从传感器到对象物的距离位移的机器。根据使用元件不同,分为光学式位移传感器、线性接近传感器、超声波位移传感器等。
  3、光线感应器
  一般位于手机屏幕右上方副摄像头左边的那个貌似小坑的地方,那个就是传说中的光线感应器。它的功能是用来感应光线强弱的,然后反馈到手机,自动为你调节屏幕亮度,用以省电。目前,许多手机都有此项功能。如三星i900和B7300两款。相信将成为中高端手机的标配。

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