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详细解读传感器的六大选型要点以及选型原则

西门子新闻内容   查阅次数:6095   更新时间: 2020-03-17 17:11

随着信息时代的到来,传感器成为人们获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段,特别是在现代工业生产过程中,要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数,使设备工作在正常状态,并使产品达到较好的质量。如今,传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等极其广泛的领域。可见,传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用是十分明显的。

然而在现代传感器在原理与结构上千差万别,如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传感器,是在进行某个量的测量时首先要解决的问题。下面工采网小编和大家一起来学习一下传感器六大选型要点与原则。

第一:根据测量对象与测量环境确定传感器的类型。要进行—个具体的测量工作,首先要考虑采用何种原理的传感器,这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为,即使是测量同一物理量,也有多种原理的传感器可供选用,哪一种原理的传感器更为合适,则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题:1、量程的大小;2、被测位置对传感器体积的要求;3、测量方式为接触式还是非接触式;4、信号的引出方法,有线或是非接触测量;5、传感器的来源,国产还是进口,价格能否承受,还是自行研制。

用流量计举例,有电磁流量计和涡街流量计还有超声波流量计,我们需要针对具体目标去选择流量计,除此之外,还需要参考需要使用哪种输出模式,比如说2线制还是四线制电流信号,0-20ma,4-20ma,0-10v电压信号或者是某种协议的通讯。在考虑上述问题之后就能确定选用何种类型的传感器,然后再考虑传感器的具体性能指标。

第二:依据灵敏度的选择。通常,在传感器的线性范围内,希望传感器的灵敏度越高越好。因为只有灵敏度高时,与被测量变化对应的输出信号的值才比较大,有利于信号处理。但要注意的是,传感器的灵敏度高,与被测量无关的外界噪声也容易混入,也会被放大系统放大,影响测量精度。因此,要求传感器本身应具有较高的信噪比,尽量减少从外界引入的干扰信号。传感器的灵敏度是有方向性的。当被测量是单向量,而且对其方向性要求较高,则应选择其它方向灵敏度小的传感器;如果被测量是多维向量,则要求传感器的交叉灵敏度越小越好。

第三:判断频率响应特性。传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围,必须在允许频率范围内保持不失真。实际上传感器的响应总有—定延迟,希望延迟时间越短越好。传感器的频率响应高,可测的信号频率范围就宽,而由于受到结构特性的影响,机械系统的惯性较大,因有频率低的传感器可测信号的频率较低。在动态测量中,应根据信号的特点响应特性,以免产生过火的误差。

第四:根据传感器的稳定性。传感器使用一段时间后,其性能保持不变的能力称为稳定性。影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外,主要是传感器的使用环境。因此,要使传感器具有良好的稳定性,传感器必须要有较强的环境适应能力。在选择传感器之前,应对其使用环境进行调查,并根据具体的使用环境选择合适的传感器,或采取适当的措施,减小环境的影响。传感器的稳定性有定量指标,在超过使用期后,在使用前应重新进行标定,以确定传感器的性能是否发生变化。在某些要求传感器能长期使用而又不能轻易更换或标定的场合,所选用的传感器稳定性要求更严格,要能够经受住长时间的考验。

第五:传感器的线形范围。是指输出与输入成正比的范围。以理论上讲,在此范围内,灵敏度保持定值。传感器的线性范围越宽,则其量程越大,并且能保证一定的测量精度。在选择传感器时,当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求。但实际上,任何传感器都不能保证绝对的线性,其线性度也是相对的。当所要求测量精度比较低时,在一定的范围内,可将非线性误差较小的传感器近似看作线性的,这会给测量带来极大的方便。

第六:传感器的量程和精度是最难以协调的一对冤家。精度是传感器的一个重要的性能指标,它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。传感器的精度越高,其价格越昂贵,因此,传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以,不必选得过高。这样就可以在满足同一测量目的的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器。 如果测量目的是定性分析的,选用重复精度高的传感器即可,不宜选用绝对量值精度高的;如果是为了定量分析,必须获得精确的测量值,就需选用精度等级能满足要求的传感器。对某些特殊使用场合,无法选到合适的传感器,则需自行设计制造传感器。自制传感器的性能应满足使用要求。

然而传感器精度却受量程的制约,一般量程越大,精度越低,但高精度的传感器很有可能量程不够,因此也就导致了高精度大量程的传感器非常昂贵。所以选择的时候需要适当调节它们的关系。

材料喷射3D打印系统的特性及几大材料品牌介绍

材料喷射是当前众多3D打印技术中的一大主流技术,所使用的材料喷射3D打印头与纸质喷墨打印机中的打印头类似,不同的是,这些打印头将材料的液滴沉积到构建平台上。

目前,材料喷射系统可以使用的材料包括光敏树脂、金属,此外也有结合铺粉的技术。

通过材料喷射系统3D打印的零件的尺寸精度可以达到±0.1%,并且具有非常好的表面光洁度。材料喷射主要用于原型制造以及制造工具零件。

每个喷射3D打印厂商材料喷射系统略有不同。通常来讲其流程是这样的:先通过打印头将材料加热到特定温度以获得最佳粘度,然后打印头在构建平台上移动并将材料滴沉积到所需位置,一个打印头上一般具有数百个用于材料沉积的喷嘴。

紫外线光源是固化沉积材料的常用方法,喷射系统主要喷射光敏树脂材料,再通过紫外光来固化树脂。通过材料喷射,用户可以控制打印的颜色,甚至可以控制某些材料特性,例如强度或弹性。

Stratasys旗下的J8系列产品就是基于polyJet技术,目前已经实现了全彩打印、多材料的打印。

△Stratasys 的喷射3D打印系统J8系列

polyJet即聚合物喷射技术,其成型原理类似3Dp技术,但喷射的不是粘合剂而是光固化树脂,喷射完成后通过紫外光照射固化成型。

polyJet成型原理

阵列喷头工作过程

polyJet打印过程

粘结剂喷射始于1993年的麻省理工学院,是材料喷射的一种变体。Z Corporation的公司在1995年收购了该技术,3DSystems在数年后收购了ZCorp,并推出了proJet 660等一系列设备,在全彩色3D打印领域占有一席之地。

△ 3D Systems之前推出的粘结剂喷射设备 projet 660

此外,ExOne也是这项技术的主要厂商之一,但ExOne的设备主要用于打印砂型和金属。喷射系统主要是喷射粘合剂,根据粉末材料的不同需要选择不同的粘结剂。呋喃粘合剂通常用于砂型铸造应用,酚醛粘合剂通常用于砂型和型芯,硅酸盐粘合剂是对砂型和型芯更环保的粘合剂,水基粘合剂通常用于金属粉末。

△ExOne的X1 160pRO

以下是Exone公司用3Dp技术进行砂模铸造的过程:

粘结剂喷射

加热固化

打印成型

在某些情况下,粘结剂是有色的,从而可以构建出多种颜色的零件,这就是所谓的ColorJet打印,目前惠普已经推出了全彩色的喷射3D打印机。

△Hp彩色3D打印机:Jet Fusion 300/500

惠普MJF技术的原理

△理铺粉模块

△热喷头模块

△铺设粉末

△喷射“助熔剂”和“精细剂”

△最后加热,让粉末融化凝结

以色列的Xjet公司也有其喷射系统,XJet的陶瓷和金属3D打印机基于其专利的NpJ 3D打印技术,这种增材制造工艺使用液体分散来制造3D打印零件,这与许多金属3D打印工艺中所使用的粉末熔融工艺不同。在NpJ技术中,陶瓷和金属颗粒在液体中被喷射出来,当它沉积到构建平台上时,液体蒸发,留下了陶瓷或金属的熔融层。所得零件具有很高的细节,表面光洁度和准确性。

△XJet Carmel 1400 M喷射金属3D打印机

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