800 palabras sobre la aplicación de nuevos sensores en la vida
Sensores biónicos: se han fabricado sensores visuales, sensores auditivos, sensores olfativos, chips de ADN y otros sensores biónicos. Estos sensores pueden capturar y procesar información automáticamente e imitar el comportamiento humano. El representante más típico es el sensor utilizado por los robots. Los sensores de robot generalmente se dividen en sensores externos de robot y sensores internos de robot.
1.1.1 Descripción general de los sensores internos del robot
1. Los sensores de detección de posición para robots incluyen principalmente microinterruptores de límite, interruptores fotoeléctricos e interruptores de proximidad electromagnéticos.
2. Los sensores de detección de desplazamiento para robots incluyen principalmente potenciómetros lineales, transformadores ajustables, sensores magnéticos, reglas magnéticas, etc.
3. Los sensores de detección de desplazamiento angular para robots incluyen principalmente potenciómetros giratorios, transformadores giratorios ajustables, detectores de fase, codificadores fotoeléctricos, etc.
4. Sensor de detección de velocidad para robots. Los sensores de detección de velocidad comúnmente utilizados para robots incluyen un motor de tacómetro y un generador de impulsos. No solo pueden probar la velocidad, sino también la compensación de respuesta dinámica.
5. Los sensores de detección de aceleración para robots incluyen principalmente el tipo transformador diferencial y el tipo galga extensométrica.
6. Sensor de detección de fuerza del robot
1.1.2 Sensor externo del robot
1. Sensor de visión
La detección visual utiliza principalmente imágenes Señal Los dispositivos de entrada convierten señales visuales en señales eléctricas. Los métodos de extracción de señal incluyen: tipo MOS y tipo CCD. El contenido de la detección de categoría es si hay luz en el brillo del dispositivo de detección del objetivo, y si hay un objeto se juzga por el brillo y se obtiene un resultado cuantitativo. Utilice el color y la concentración de objetos sensibles al color de tubos fotosensibles y fotointerruptores, identifique la posición, el ángulo y la posición espacial de los objetos a través de cámaras en color, filtros de color y CCD en color, y determine la forma de objetos sensibles a la forma, como matrices fotosensibles y CCD. Mover, extraer los contornos y características inherentes de los objetos. Identifique si la matriz fotosensible del objeto, el CCD y otros sentidos de contacto están en contacto con el objeto. La posición del contacto determina la posición del objeto, identifica la forma del objeto, controla la velocidad, garantiza la seguridad y evita el estacionamiento anormal. Sensores fotoeléctricos, microinterruptores, contactos de película y materiales poliméricos sensibles a la presión detectan la presión, la fuerza de agarre y la distribución de la presión de los objetos para controlar la fuerza de agarre e identificar la fuerza de agarre. Mida la fuerza externa y el par del elemento piezoeléctrico elástico, caucho conductor y partes relacionadas (como los dedos) del robot sensor de fuerza, controle el movimiento de la muñeca, servocontrol, complete la operación correctamente, el sentido de proximidad de galgas extensométricas, conductor caucho y si el objeto está cerca, distancia de proximidad, posición de control de inclinación de la superficie del objeto, búsqueda de caminos, garantía de seguridad, sensor óptico de parada anormal, sensor de presión de aire, sensor ultrasónico, sensor de corrientes parásitas, sensor Hall, detecta el desplazamiento del objeto. perpendicular a la superficie de sujeción y corrige la deformación causada por la gravedad rotacional. La fuerza de agarre evita el deslizamiento y determina el peso y el estado de la superficie del objeto. Tipo de contacto esférico, codificador de ángulo de sensor de rotación fotoeléctrico, detector de vibración, sensor de conocimiento nuevo
2. Sensor auditivo
El reconocimiento de voz esencialmente utiliza tecnología de reconocimiento de patrones para identificar el sonido de entrada desconocido. Se ha lanzado un circuito integrado de reconocimiento de voz a gran escala que implementa esta tecnología, y su representante típico es el TMS320C25FNL.
3. Sensor de contacto
El sensor de contacto puede detectar si el robot entra en contacto con el objetivo o el entorno y se puede utilizar para encontrar objetos o detectar colisiones.
4. Sensor de proximidad
La percepción de proximidad es una percepción de distancia aproximada. La función principal del sensor de proximidad es obtener la información necesaria antes de contactar con el objeto. Se utiliza para detectar si un objeto se acerca a una distancia determinada, la distancia de proximidad del objeto y la forma de la superficie y la inclinación del objeto. En los robots, se utiliza principalmente para agarrar y evitar objetos. La proximidad generalmente utiliza componentes de medición sin contacto, como sensores de efecto Hall, interruptores de proximidad electromagnéticos, sensores ópticos de proximidad, etc.
5. Sensor de olores
La nariz electrónica es el sensor olfativo más desarrollado y utilizado. Consiste en un conjunto de sensores, y cada sensor del conjunto está cubierto con diferentes polímeros conductores. Tiene la capacidad de adsorber selectivamente sustancias químicas.
La adsorción cambia la conductividad del material, produciendo una señal eléctrica mensurable.
1.2 Sensor de fibra óptica
El sensor de fibra óptica es una nueva tecnología desarrollada a mediados de la década de 1970 y se formó gradualmente con el desarrollo de la fibra óptica y la tecnología de comunicación óptica. En comparación con los sensores tradicionales, los sensores de fibra óptica tienen ciertas ventajas, como estar libres de interferencias electromagnéticas, tamaño pequeño, peso ligero, flexibilidad, alta sensibilidad, resistencia a la corrosión, alta resistencia al aislamiento, buena resistencia a las explosiones, integración de detección y transmisión y digital. compatibilidad del sistema de comunicación, etc.
1.2.1 Estructura de la fibra óptica
La fibra óptica es una estructura especial de la fibra óptica, compuesta por núcleo, revestimiento y funda.
1.2.2 Principio de funcionamiento del sensor de fibra óptica
Como todos sabemos, la luz se propaga en línea recta en el espacio. En la fibra óptica, la transmisión de luz está limitada en la fibra óptica y, dado que la fibra óptica puede transmitir largas distancias, la transmisión de la fibra óptica se basa en la reflexión interna total de la luz. En realidad, el principio de los sensores de fibra óptica es estudiar la interacción entre la luz y las señales externas (temperatura, presión, tensión, desplazamiento, vibración, campo eléctrico, etc.). ) En el área de modulación, es decir, se estudia el principio de modulación de la luz a través de parámetros externos. Las señales externas pueden provocar cambios en las propiedades ópticas, como la intensidad de la luz, la longitud de onda, la frecuencia, la fase y el estado de polarización, lo que da lugar a diferentes modulaciones. En términos generales, los sensores de fibra óptica se pueden dividir en dos categorías: uno es un sensor fabricado utilizando algunas características o funciones sensibles de la propia fibra, que se denomina sensor de fibra óptica funcional (FF), también conocido como sensor de detección; el otro es un sensor de fibra óptica que solo desempeña la función de transmitir luz, y otros elementos sensibles se instalan en el extremo o en el medio de la fibra óptica para detectar los cambios medidos. Este tipo de sensor se llama sensor NFF, también conocido como sensor de transmisión de luz.
1.2.3 Características de los sensores de fibra óptica (1): resistencia a las interferencias electromagnéticas, aislamiento eléctrico y resistencia a la corrosión. (2) Alta sensibilidad. (3) Peso ligero, tamaño pequeño y flexible. (4) Amplia gama de objetos de medición. (5) Tiene poco impacto en el medio medido. 1.2.4 Ejemplos de aplicación de sensores de fibra óptica
1. Sensor de aceleración de fibra óptica 2. El sensor de temperatura de fibra óptica es actualmente un sensor de fibra óptica ampliamente utilizado después de los sensores de aceleración y presión. Según el principio de funcionamiento, se puede dividir en tipo de modulación de fase, tipo de modulación de intensidad de luz y tipo de luz polarizada. 3. Sensor de flujo de vórtice de fibra óptica El sensor de flujo de vórtice de fibra óptica es una fibra óptica multimodo instalada verticalmente en la tubería. Cuando el líquido o el gas fluye a través de la fibra óptica vertical, la fibra óptica vibra bajo la acción del vórtice del fluido y la frecuencia de vibración está relacionada con el caudal.
1.3 Micro sensor
Micro sensor capacitivo 1.3.1 El micro sensor capacitivo es un sensor de silicio fabricado mediante el método de grabado. Tiene bajo consumo de energía, alta sensibilidad y poca influencia de la temperatura en el. señal de salida. Con otras ventajas, a menudo se utiliza para medir presión, flujo y aceleración. 1. Sensor de presión miniatura capacitivo 2. Microsensor de flujo capacitivo
1.3.2 Microsensor inductivo
La aplicación principal es un magnetómetro microfluxgate.
1.3.3 Microsensor piezorresistivo
Principio: efecto piezoresistivo del material semiconductor, cuatro resistencias de tensión semiconductoras fabricadas mediante proceso de difusión están en la misma oblea de silicio y la consistencia del proceso es buena. la sensibilidad es igual, la deriva de compensación, la histéresis y la fluencia son muy pequeñas y la respuesta dinámica es rápida.
1.3.4 Los microsensores termistores se utilizan principalmente para medir el flujo y la velocidad del gas. 1.4 Sensores integrados Los sensores integrados integran elementos sensores, circuitos de medición y varios elementos de compensación en un chip. Son de tamaño pequeño, livianos, de función potente y de buen rendimiento. 1.4.1 Sensor de temperatura integrado El sensor de temperatura integrado es un IC especial que integra sensor de temperatura, circuito de amplificación, compensación de temperatura y otras funciones en el mismo chip pequeño, que puede completar las funciones de medición de temperatura y salida de señal. Según la señal de salida, se puede dividir en sensor de temperatura integrado analógico y sensor de temperatura integrado digital.
1 características de rendimiento. Sensor AD590 2. El error de medición de temperatura del ad590 es 3. ad590 1.4.2 Aplicación del sensor de presión inteligente.
Un sensor de presión inteligente, también conocido como instrumento de medición de presión digital, es un instrumento que integra componentes sensibles y circuitos de procesamiento de señales para generar o mostrar la presión medida en forma digital.
1. Estructura básica y características del sensor de presión 2.
Compensación de temperatura: existen muchos métodos de compensación de temperatura. El método más sencillo es conectar una resistencia en serie entre el sensor y la fuente de alimentación. 3. Circuito de amplificación del sensor: se utiliza un amplificador en el circuito de medición para amplificar el voltaje de salida del sensor para controlar los circuitos posteriores. 4.Convertidor analógico a digital 5. Conexiones de ajuste de bucle y presión6. Calibración: La calibración del circuito incluye calibración de punto cero y calibración de escala completa.
1.5 Áreas clave de I+D de nuevos sensores Las áreas clave de I+D de nuevos sensores incluyen principalmente los siguientes aspectos:
1. Nuevos sensores basados en tecnología MEMS 2. Se necesitan urgentemente nuevos sensores para la investigación biológica y médica. Nuevo sensor químico ecológico. Control de procesos industriales y sensores de automoción.