傳感器制造工藝

　　以下步驟：1）以注塑方法，成型傳感器本體；2）將帶有感應(yīng)頭的電路板安裝在傳感器本體上，并通過焊錫進(jìn)行焊接；3）蓋上保護(hù)罩，通過卡扣及加密封膠工藝將感應(yīng)頭固定安裝在傳感器本體上。應(yīng)用本制造工藝，由于注塑過程和電路板安裝過程是分開進(jìn)行的，因而避免了現(xiàn)有技術(shù)中，在注塑過程中因溫度高而損壞電路器件的現(xiàn)象。

　　由于材料科學(xué)的發(fā)展，一系列無機(jī)非金屬材料被用來制造傳感器，因?yàn)樗鼈兊囊恍┬再|(zhì)，例如耐高溫性、抗腐蝕能力、耐磨損等，對(duì)傳感器具有實(shí)用價(jià)值。

　　陶瓷傳感器

　　傳感器選用陶瓷材料是因?yàn)樘沾刹牧暇哂邢率鲂再|(zhì)：

　　相對(duì)而言，通過控制它的成分和燒結(jié)條件等手段，陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)比較容易調(diào)節(jié)。微觀結(jié)構(gòu)對(duì)陶瓷的所有特性都有重大影響，包括它們的電學(xué)、磁性、光學(xué)、熱學(xué)和機(jī)械性能。

　　由于陶瓷材料的耐高溫和抗惡劣環(huán)境影響能力很強(qiáng)，所以常常將它們用于高溫環(huán)境下的處理過程。

　　陶瓷主要是由價(jià)格便宜的材料制備而成的，這就是說用它生產(chǎn)的傳感器價(jià)格也將比較低廉。

　　陶瓷的結(jié)構(gòu)特性是和下列因素密切相關(guān)的：晶粒（塊體），分隔相鄰晶粒的表面（晶粒間界），分隔晶粒表面和空間的界面，以及結(jié)構(gòu)中的孔隙。由于這些各不相同的特性，既可利用陶瓷塊體，也可利用陶瓷表面的性質(zhì)來制造傳感器。

　　目前已用于傳感器制備的陶瓷材料有以下幾類：

　　1）基于利用其晶粒物理特性的材料

　　2）基于利用其晶粒間界性質(zhì)的材料

　　3）基于利用其表面特性的陶瓷材料

　　有時(shí)，無法嚴(yán)格地將某些陶瓷材料歸入任何上述類型，因?yàn)閭鞲衅鞯墓ぷ魇腔诓恢挂环N的、而是多種特性的綜合效應(yīng)。表1.4示出了按照所利用的材料屬性進(jìn)行的陶瓷傳感器分類。一類是在其工作過程中利用陶瓷塊體性質(zhì)的陶瓷傳感器，這類傳感器具有材料物理性質(zhì)的特征——介質(zhì)，壓電體，磁性或半導(dǎo)體。在這些傳感器中已經(jīng)達(dá)到的材料特性水準(zhǔn)已接近單晶材料所具有的特性水準(zhǔn)。

　　全球傳感器市場(chǎng)預(yù)測(cè)

　　2008年全球傳感器市場(chǎng)容量為506億美元，預(yù)計(jì)2010年全球傳感器市場(chǎng)可達(dá)600億美元以上。調(diào)查顯示，東歐、亞太區(qū)和加拿大成為傳感器市場(chǎng)增長(zhǎng)最快的地區(qū)，而美國、德國、日本依舊是傳感器市場(chǎng)分布最大的地區(qū)。就世界范圍而言，傳感器市場(chǎng)上增長(zhǎng)最快的依舊是汽車市場(chǎng)，占第二位的是過程控制市場(chǎng)，看好通訊市場(chǎng)前景。

　　一些傳感器市場(chǎng)比如壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、水平傳感器已表現(xiàn)出成熟市場(chǎng)的特征。流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器的市場(chǎng)規(guī)模最大，分別占到整個(gè)傳感器市場(chǎng)的21%、19%和14%。傳感器市場(chǎng)的主要增長(zhǎng)來自于無線傳感器、MEMS（Micro-Electro-MechanicalSystems，微機(jī)電系統(tǒng)）傳感器、生物傳感器等新興傳感器。其中，無線傳感器在2007-2010年復(fù)合年增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)會(huì)超過25%。

　　目前，全球的傳感器市場(chǎng)在不斷變化的創(chuàng)新之中呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。有關(guān)專家指出，傳感器領(lǐng)域的主要技術(shù)將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上予以延伸和提高，各國將競(jìng)相加速新一代傳感器的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，競(jìng)爭(zhēng)也將日益激烈。新技術(shù)的發(fā)展將重新定義未來的傳感器市場(chǎng)，比如無線傳感器、光纖傳感器、智能傳感器和金屬氧化傳感器等新型傳感器的出現(xiàn)與市場(chǎng)份額的擴(kuò)大。

　　傳感器常用術(shù)語

　　1.傳感器

　　能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。通常有敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。

　　①敏感元件是指?jìng)鞲衅髦心苤苯樱ɑ蝽憫?yīng)）被測(cè)量的部分。

　?、谵D(zhuǎn)換元件指?jìng)鞲衅髦心茌^敏感元件感受（或響應(yīng)）的被測(cè)量轉(zhuǎn)換成是與傳輸和（或）測(cè)量的電信號(hào)部分。

　?、郛?dāng)輸出為規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)時(shí)，則稱為變送器。

　　2.測(cè)量范圍

　　在允許誤差限內(nèi)被測(cè)量值的范圍。

　　3.量程

　　測(cè)量范圍上限值和下限值的代數(shù)差。

　　4.精確度

　　被測(cè)量的測(cè)量結(jié)果與真值間的一致程度。

　　5.重復(fù)性

　　在所有下述條件下，對(duì)同一被測(cè)的量進(jìn)行多次連續(xù)測(cè)量所得結(jié)果之間的符合程度：

　　相同測(cè)量方法：

　　相同觀測(cè)者：

　　相同測(cè)量?jī)x器：

　　相同地點(diǎn)：

　　相同使用條件：

　　在短時(shí)期內(nèi)的重復(fù)。

　　6.分辨力

　　傳感器在規(guī)定測(cè)量范圍內(nèi)可能檢測(cè)出的被測(cè)量的最小變化量。

　　7.閾值

　　能使傳感器輸出端產(chǎn)生可測(cè)變化量的被測(cè)量的最小變化量。

　　8.零位

　　使輸出的絕對(duì)值為最小的狀態(tài)，例如平衡狀態(tài)。

　　9.激勵(lì)

　　為使傳感器正常工作而施加的外部能量（電壓或電流）。

　　10.最大激勵(lì)

　　在市內(nèi)條件下，能夠施加到傳感器上的激勵(lì)電壓或電流的最大值。

　　11.輸入阻抗

　　在輸出端短路時(shí)，傳感器輸入端測(cè)得的阻抗。

　　12.輸出

　　有傳感器產(chǎn)生的與外加被測(cè)量成函數(shù)關(guān)系的電量。

　　13.輸出阻抗

　　在輸入端短路時(shí)，傳感器輸出端測(cè)得的阻抗。

　　14.零點(diǎn)輸出

　　在室內(nèi)條件下，所加被測(cè)量為零時(shí)傳感器的輸出。

　　15.滯后

　　在規(guī)定的范圍內(nèi)，當(dāng)被測(cè)量值增加和減少時(shí)，輸出中出現(xiàn)的最大差值。

　　16.遲后

　　輸出信號(hào)變化相對(duì)于輸入信號(hào)變化的時(shí)間延遲。

　　17.漂移

　　在一定的時(shí)間間隔內(nèi)，傳感器輸出中有與被測(cè)量無關(guān)的不需要的變化量。

　　18.零點(diǎn)漂移

　　在規(guī)定的時(shí)間間隔及室內(nèi)條件下零點(diǎn)輸出時(shí)的變化。

　　19.靈敏度

　　傳感器輸出量的增量與相應(yīng)的輸入量增量之比。

　　20.靈敏度漂移

　　由于靈敏度的變化而引起的校準(zhǔn)曲線斜率的變化。

　　21.熱靈敏度漂移

　　由于靈敏度的變化而引起的靈敏度漂移。

　　22.熱零點(diǎn)漂移

　　由于周圍溫度變化而引起的零點(diǎn)漂移。

　　23.線性度

　　校準(zhǔn)曲線與某一規(guī)定直線一致的程度。

　　24.非線性度

　　校準(zhǔn)曲線與某一規(guī)定直線偏離的程度。

　　25.長(zhǎng)期穩(wěn)定性

　　傳感器在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)仍能保持不超過允許誤差的能力。

　　26.固有頻率

　　在無阻力時(shí)，傳感器的自由（不加外力）振蕩憑率。

　　27.響應(yīng)

　　輸出時(shí)被測(cè)量變化的特性。

　　28.補(bǔ)償溫度范圍

　　使傳感器保持量程和規(guī)定極限內(nèi)的零平衡所補(bǔ)償?shù)臏囟确秶?/p>

　　29.蠕變

　　當(dāng)被測(cè)量機(jī)器多有環(huán)境條件保持恒定時(shí)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)輸出量的變化。

　　30.絕緣電阻

　　如無其他規(guī)定，指在室溫條件下施加規(guī)定的直流電壓時(shí)，從傳感器規(guī)定絕緣部分之間測(cè)得的電阻值。

　　位移傳感器

　　位移傳感器又稱為線性傳感器，把位移轉(zhuǎn)換為電量的傳感器。位移傳感器是一種屬于金屬感應(yīng)的線性器件，傳感器的作用是把各種被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為電量它分為電感式位移傳感器，電容式位移傳感器，光電式位移傳感器，超聲波式位移傳感器，霍爾式位移傳感器。

　　在這種轉(zhuǎn)換過程中有許多物理量（例如壓力、流量、加速度等）常常需要先變換為位移，然后再將位移變換成電量。因此位移傳感器是一類重要的基本傳感器。在生產(chǎn)過程中，位移的測(cè)量一般分為測(cè)量實(shí)物尺寸和機(jī)械位移兩種。機(jī)械位移包括線位移和角位移。按被測(cè)變量變換的形式不同，位移傳感器可分為模擬式和數(shù)字式兩種。

　　模擬式又可分為物性型（如自發(fā)電式）和結(jié)構(gòu)型兩種。常用位移傳感器以模擬式結(jié)構(gòu)型居多，包括電位器式位移傳感器、電感式位移傳感器（見電感式傳感器）、自整角機(jī)、電容式位移傳感器（見電容式傳感器）、電渦流式位移傳感器（見電渦流式傳感器）、霍爾式位移傳感器等。數(shù)字式位移傳感器的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是便于將信號(hào)直接送入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（見數(shù)字式傳感器）。這種傳感器發(fā)展迅速，應(yīng)用日益廣泛（見感應(yīng)同步器、碼盤、光柵式傳感器、磁柵式傳感器）。

　　電位器式位移傳感器它通過電位器元件將機(jī)械位移轉(zhuǎn)換成與之成線性或任意函數(shù)關(guān)系的電阻或電壓輸出。普通直線電位器和圓形電位器都可分別用作直線位移和角位移傳感器。但是，為實(shí)現(xiàn)測(cè)量位移目的而設(shè)計(jì)的電位器，要求在位移變化和電阻變化之間有一個(gè)確定關(guān)系。某些應(yīng)用中，電位器式位移傳感器的可動(dòng)電刷與被測(cè)物體相連。物體的位移引起電位器移動(dòng)端的電阻變化。阻值的變化量反映了位移的量值，阻值的增加還是減小則表明了位移的方向。

　　通常在電位器上通以電源電壓，以把電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓輸出。線繞式電位器由于其電刷移動(dòng)時(shí)電阻以匝電阻為階梯而變化，其輸出特性亦呈階梯形。

　　如果這種位移傳感器在伺服系統(tǒng)中用作位移反饋元件，則過大的階躍電壓會(huì)引起系統(tǒng)振蕩。因此在電位器的制作中應(yīng)盡量減小每匝的電阻值。電位器式傳感器的另一個(gè)主要缺點(diǎn)是易磨損。它的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輸出信號(hào)大，使用方便，價(jià)格低廉。

　　壓力傳感器

　　壓力傳感器引是工業(yè)實(shí)踐中最為常用的一種傳感器，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等眾多行業(yè)，

　　超聲波測(cè)距離傳感器

　　超聲波測(cè)距離傳感器m314076，采用超聲波回波測(cè)距原理，運(yùn)用精確的時(shí)差測(cè)量技術(shù)，檢測(cè)傳感器與目標(biāo)物之間的距離，采用小角度，小盲區(qū)超聲波傳感器，具有測(cè)量準(zhǔn)確，無接觸，防水，防腐蝕，低成本等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)于液位，物位檢測(cè)，特有的液位，料位檢測(cè)方式，可保證在液面有泡沫或大的晃動(dòng)，不易檢測(cè)到回波的情況下有穩(wěn)定的輸出，應(yīng)用行業(yè)：液位，物位，料位檢測(cè)，工業(yè)過程控制等環(huán)境給傳感器造成的影響主要有以下幾個(gè)方面：

　?。?）高溫環(huán)境對(duì)傳感器造成涂覆材料熔化、焊點(diǎn)開化、彈性體內(nèi)應(yīng)力發(fā)生結(jié)構(gòu)變化等問題。對(duì)于高溫環(huán)境下工作的傳感器常采用耐高溫傳感器；另外，必須加有隔熱、水冷或氣冷等裝置。

　?。?）粉塵、潮濕對(duì)傳感器造成短路的影響。在此環(huán)境條件下應(yīng)選用密閉性很高的傳感器。不同的傳感器其密封的方式是不同的，其密閉性存在著很大差異。

　　常見的密封有密封膠充填或涂覆；橡膠墊機(jī)械緊固密封；焊接（氬弧焊、等離子束焊）和抽真空充氮密封。

　　從密封效果來看，焊接密封為最佳，充填涂覆密封膠為最差。對(duì)于室內(nèi)干凈、干燥環(huán)境下工作的傳感器，可選擇涂膠密封的傳感器，而對(duì)于一些在潮濕、粉塵性較高的環(huán)境下工作的傳感器，應(yīng)選擇膜片熱套密封或膜片焊接密封、抽真空充氮的傳感器。

　?。?）在腐蝕性較高的環(huán)境下，如潮濕、酸性對(duì)傳感器造成彈性體受損或產(chǎn)生短路等影響，應(yīng)選擇外表面進(jìn)行過噴塑或不銹鋼外罩，抗腐蝕性能好且密閉性好的傳感器。

　?。?）電磁場(chǎng)對(duì)傳感器輸出紊亂信號(hào)的影響。在此情況下，應(yīng)對(duì)傳感器的屏蔽性進(jìn)行嚴(yán)格檢查，看其是否具有良好的抗電磁能力。

　?。?）易燃、易爆不僅對(duì)傳感器造成徹底性的損害，而且還給其它設(shè)備和人身安全造成很大的威脅。因此，在易燃、易爆環(huán)境下工作的傳感器對(duì)防爆性能提出了更高的要求：在易燃、易爆環(huán)境下必須選用防爆傳感器，這種傳感器的密封外罩不僅要考慮其密閉性，還要考慮到防爆強(qiáng)度，以及電纜線引出頭的防水、防潮、防爆性等。

　　對(duì)傳感器數(shù)量和量程的選擇：

　　傳感器數(shù)量的選擇是根據(jù)電子衡器的用途、秤體需要支撐的點(diǎn)數(shù)（支撐點(diǎn)數(shù)應(yīng)根據(jù)使秤體幾何重心和實(shí)際重心重合的原則而確定）而定。一般來說，秤體有幾個(gè)支撐點(diǎn)就選用幾只傳感器，但是對(duì)于一些特殊的秤體如電子吊鉤秤就只能采用一個(gè)傳感器，一些機(jī)電結(jié)合秤就應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來確定選用傳感器的個(gè)數(shù)。

　　傳感器量程的選擇可依據(jù)秤的最大稱量值、選用傳感器的個(gè)數(shù)、秤體的自重、可能產(chǎn)生的最大偏載及動(dòng)載等因素綜合評(píng)價(jià)來確定。一般來說，傳感器的量程越接近分配到每個(gè)傳感器的載荷，其稱量的準(zhǔn)確度就越高。但在實(shí)際使用時(shí)，由于加在傳感器上的載荷除被稱物體外，還存在秤體自重、皮重、偏載及振動(dòng)沖擊等載荷，因此選用傳感器量程時(shí)，要考慮諸多方面的因素，保證傳感器的安全和壽命。

　　傳感器量程的計(jì)算公式是在充分考慮到影響秤體的各個(gè)因素后，經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)而確定的。

　　公式如下：

　　C=K-0K-1K-2K-3（Wmax+W）/N

　　C—單個(gè)傳感器的額定量程

　　W—秤體自重

　　Wmax—被稱物體凈重的最大值

　　N—秤體所采用支撐點(diǎn)的數(shù)量

　　K-0—保險(xiǎn)系數(shù)，一般取值在1.2～1.3之間

　　K-1—沖擊系數(shù)

　　K-2—秤體的重心偏移系數(shù)

　　K-3—風(fēng)壓系數(shù)

　　例如：一臺(tái)30t電子汽車衡，最大稱量是30t，秤體自重為1.9t，采用四只傳感器，根據(jù)當(dāng)時(shí)的實(shí)際情況，選取保險(xiǎn)系數(shù)K-0=1.25，沖擊系數(shù)K-1=1.18，重心偏移系數(shù)K-2—=1.03，風(fēng)壓系數(shù)K-3=1.02，試確定傳感器的噸位。

　　解：根據(jù)傳感器量程計(jì)算公式：

　　C=K-0K-1K-2K-3（Wmax+W）/N

　　可知：

　　C=1.25？.18？.03？.02？（30+1.9）/4

　　=12.36t

　　因此，可選用量程為15t的傳感器（傳感器的噸位一般只有10T、15T、20t、25t、30t、40t、50t等，除非特殊訂做）。

　　根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般應(yīng)使傳感器工作在其30%～70%量程內(nèi)，但對(duì)于一些在使用過程中存在較大沖擊力的衡器，如動(dòng)態(tài)軌道衡、動(dòng)態(tài)汽車衡、鋼材秤等，在選用傳感器時(shí)，一般要擴(kuò)大其量程，使傳感器工作在其量程的20%～30%之內(nèi)，使傳感器的稱量?jī)?chǔ)備量增大，以保證傳感器的使用安全和壽命。

　　要考慮各種類型傳感器的適用范圍：

　　傳感器的準(zhǔn)確度等級(jí)包括傳感器的非線形、蠕變、蠕變恢復(fù)、滯后、重復(fù)性、靈敏度等技術(shù)指標(biāo)。在選用傳感器的時(shí)候，不要單純追求高等級(jí)的傳感器，而既要考慮滿足電子秤的準(zhǔn)確度要求，又要考慮其成本。

　　對(duì)傳感器等級(jí)的選擇必須滿足下列兩個(gè)條件：

　　1.滿足儀表輸入的要求。

　　稱重顯示儀表是對(duì)傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)過放大、A/D轉(zhuǎn)換等處理之后顯示稱量結(jié)果的。因此，傳感器的輸出信號(hào)必須大于或等于儀表要求的輸入信號(hào)大小，即將傳感器的輸出靈敏度代人傳感器和儀表的匹配公式，計(jì)算結(jié)果須大于或等于儀表要求的輸入靈敏度。

　　傳感器和儀表的匹配公式：

　　傳感器輸出靈敏度*激勵(lì)電源電壓*秤的最大稱量

　　秤的分度數(shù)*傳感器的個(gè)數(shù)*傳感器量程

　　例如：一稱量為25kg的定量包裝秤，最大分度數(shù)為1000個(gè)分度；秤體采用3只L—BE—25型傳感器，量程為25kg，靈敏度為2.0？.008mV/V，拱橋電壓力12V；秤采用AD4325儀表。問采用的傳感器能否與儀表匹配。

　　解：經(jīng)查閱，AD4325儀表的輸入靈敏度為0.6μV/d，因此根據(jù)傳感器和儀表的匹配公式可得儀表的實(shí)際輸入信號(hào)為：2？2？5/1000？？5=8μV/d》0.6μv/d，所以，采用的傳感器滿足儀表輸入靈敏度的要求，能夠與所選儀表匹配。

　　2.滿足整臺(tái)電子秤準(zhǔn)確度的要求。一臺(tái)電子秤主要是由秤體、傳感器、儀表三部分組成，在對(duì)傳感器準(zhǔn)確度選擇的時(shí)候，應(yīng)使傳感器的準(zhǔn)確度略高于理論計(jì)算值，因?yàn)槔碚撏艿娇陀^條件的限制，如秤體的強(qiáng)度差一點(diǎn)，儀表的性能不是很好、秤的工作環(huán)境比較惡劣等因素都直接影響到秤的準(zhǔn)確度要求，因此要從各方面提高要求，又要考慮經(jīng)濟(jì)效益，確保達(dá)到目的。

　　PTC溫度傳感器

　　PTC熱敏電阻采用DIN44081標(biāo)準(zhǔn)（三頭串聯(lián)型是DIN44082標(biāo)準(zhǔn)）是用于防止電器過熱的最佳設(shè)備。

　　DIN標(biāo)準(zhǔn)確保了互換性。溫度范圍在60到190度。

　　不同反應(yīng)溫度的PTC熱敏電阻可以串接在一起。這樣可以對(duì)電器在不同溫度階段起到最經(jīng)濟(jì)和優(yōu)良的保護(hù)。