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光电传感器一般至少有9种以上传感模式,使用两个光源,有三种封装 尺寸,5种以上的检测范围,并可以使用各种安装方式、输出与工作电压的组合购买。这产生了令人困扰的种类繁多的候选传感器可能性,使人难以选择。 光电传感器主要参数 ■尺寸 ■传感模式 ■传感范围 ■安装方式 ■输出 ■工作模式 ■工作电压 ■光源 ■连接方式 ■封装材料 ■特殊功能包括: ·可处理高速和/或高温 ·逻辑控制 ·可计算机编程 ·网络兼容性 这种过剩的选择可以采用以下两种方式来缩小范围:首先需要考虑检测对象;其次是传感器的工作环境。 装箱 我们要问的第一个问题是:你究竟想让传感器检测什么?“我们是在检测瓶子,还是检测纸箱?”传感器厂商—Banner工程公司传感器应用工程师GregKnutson表示。 光学性质与物理距离将决定采用何种传感模式与哪种光源最合适。例如,在检测单色纸箱的情况下,也许可以采用廉价的、从纸箱上反射光束的散射传感器。 但当纸箱为彩色从而使反射率不同时,就不能采用以上解决方案。在这种情况下,最好的解决方案也许是采用相反或反射模式传感器。在此方案中,系统是通过屏蔽光束来工作。当纸箱到位时,光束被遮挡,从而使纸箱检测。如果没有透明的箱子,此技术应该能获得可靠的结果。目前已有好几种传感器能检测不同高度的纸箱。 距离在选择光源,例如LED或激光时起重要作用。LED虽比较便宜,但由于它是一种散射度较高的光源,因此适合短距离使用。激光可聚焦在一个点上,因此能获得传播距离更远的光束。当需要检测细微特征时,良好的聚焦也很重要。如果需要从几英尺外对准细微特征,则必须使用激光。 激光传感器要比LED要贵很多倍,不过这种差别已经被激光二极管价格的下降缩小了。虽然目前使用的激光仍然较贵,但比起过去的花销已经降低了很多。 环境挑战 选择传感器时的另一项决定因素是工作环境。一些行业(如食品与汽车行业等)的工作环境可能会很脏或很危险,或二者都有。在处理食品时,湿度可能会较高以及有很多液体。处理引擎或其他零件的汽车制造厂车间,也可能会有沙子、润滑剂和冷却剂等。在这种情况下,必须考虑传感器的环境适应性,如果传感器不能适应污垢环境就不能被使用。这种考虑还会影响所需的检测范围,因为可能需要将传感器放在恶劣环境外一个更远的位置上(而不是放在所需的位置)。如果指示灯被弄脏或信号减弱,那么能够主动告警和通知是很有帮助的。 类似的环境问题也会影响传感器的尺寸,尺寸的变化可以从比一个手指还小到比张开的手掌还大。小尺寸传感器比大尺寸传感器要贵,因为将所有部件都装入一个小空间内的成本更高。小尺寸传感器收集光线的面积更小,一次检测范围更小,光学性能更低。这些缺点必须克服,以便小尺寸传感器能更好地可用物理空间相匹配。 再如,在半导体洁净室设备中所使用的传感器虽然工作环境不恶劣,但必须在狭窄的空间内工作。其检测距离通常为数英寸,因此传感器一般都较小。这些传感器还常常使用光纤来将光线导入(或导出)检测区。 安装与价格 另一项考虑的因素是安装系统。传感器通常需要用盒子或其他方法来进行机械保护。这种机械与光学保护的成本可能要比传感器本身的成本还高,因此是购买时需考虑的一项重要因素。如果厂商拥有灵活的安装系统,以及针对传感器的保护性安装安排,则产品更容易实现,寿命也更长。 激光与专用光电传感器的价格约为150~500美元。像低级封装、标准光学性能以及有限的(或完全没有)外部调整等,都是每种传感器低端产品所具有的特征。而高端产品则拥有高级封装(如不锈钢或铝等),高光学性能以及可调增益、定时或其它选项。低端产品适合普通应用,而高端产品则可以在高速、高温或易爆等特殊环境下使用。 最后请记住,一种传感技术不可能满足应用的所有需求,如果需要改动,那么可能需要一种完全不同的传感器技术。传感器厂商—Pepperl+Fuchs公司产品经理EdMyers表示,如果厂商在同一封装与安装尺寸内提供了多种传感器技术,则转向一种新的方法并不难。如果真是这样,那么随着需求的改变,很容易从一种传感器技术转向另一种传感器技术。
摘要:航天器用各种大尺寸构件都普遍要求超低膨胀系数以保证构件尺寸的稳定性,传统热膨胀系数测试只针对长度100mm以下的小试样,已无法满足大尺寸构件的超低热膨胀系数测量,需要精确测量整个构件的超低热膨胀系数。本文对国内在大尺寸构件热膨胀系数整体测量方面的研究工作进行了综述,以了解国内目前的发展状况,给今后开展此方面工作提供参考和借鉴。1. 前言 在太空运行的各种航天器,由于没有大气层的保护,其环境温度变化很大,受阳面温度可高达上百摄氏度,而被阳面温度却在零下几十摄氏度。因此,航天器在空间环境中,由于材料的热膨胀,会引起航天器结构的尺寸变化。但是从航天器的某些部件和仪器的技术要求考虑,希望航天器的某些结构的稳定性要好,这一点对通讯卫星天线结构及敏感元件、太空望远镜的镜筒支架等的使用和安装尤为重要。尤其是卫星和望远镜桁架结构更要求其在一定的环境温度变化范围内不因热应力产生变形或者变形极小,即所谓零膨胀。传统热膨胀系数测试只针对长度100mm以下的小试样,已无法满足大尺寸构件的超低热膨胀系数测量。为适应航天器制造的要求,特别是对于以m为长度单位的E-08/K量级材料热膨胀系数需要更加准确的测试。因此,研究航天器用复合材料工程构件的超低膨胀测试方法和相应的测试设备,具有重要的科学意义和实用价值。 本文将介绍国内在工程构件级热膨胀系数测试方法和测试设备方面所开展的工作。2. 光纤位移传感器测试方法(1) 针对卫星用低膨胀纤维增强复合材料杆件,上海复合材料科技有限公司与国防科技大学合作开展相应的热膨胀系数测试系统研究,具体的测试要求为: (1)测试件是碳纤维复合材料杆件,杆件形状为圆杆或矩形杆。长度尺寸1m,圆杆直径φ10~80mm,壁厚为2mm左右。矩形杆的截面不超过100mm×100mm,壁厚2mm左右。 (2)能测量在温度范围-70~+100℃的轴向伸缩量,并测量相应温度,从而得出工程试件的热膨胀曲线。测量误差不大于±3%。 (3)试验箱能按要求的程序升温,升温程序可调,并能实时控制。对设定点的温度控制精度优于±1℃,测量精度优于0.5℃。试件周边温度的均匀性优于±2℃。 上海复合材料科技有限公司研制的这套热膨胀测试系统主要由温度控制系统、机械系统、数据采集系统、计算机控制与分析系统四大部分构成。 (1)温度控制系统:采用高低温试验箱,满足温度范围和温度控制要求。 (2)机械系统:包括测试系统的基座、测试基准、试件支架。 (3)数据采集系统:包括光纤位移传感器。 (4)计算机控制与分析系统:主要用于控制整个测试过程,实现测试数据的自动采集、分析、存储与测试结果的显示。 位移采集采用MTI2000光纤位移传感器,其特点是非接触式,最大量程2mm,分辨率为0.25um。MTI2000光纤位移传感器包含一组发射光光纤和一组接收光光纤,如图 2 1所示,发射光光纤和接受光光纤以三种不同方式排列(不规则、半圆心及同心圆形状),卤钨灯提供光源,光传输到光纤中,光纤探头发出的光照射在被测物上,被测物反射回来的光进入接受光光纤并传入到MTI-2000中。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/10/201610221657_614789_3384_3.png图 2-1 光纤分布示意图 如图 2-2所示,当光纤与被测物接触时,没有光能传输给接收光光纤,输出信号为“零”。随着探头与被测物之间距离的增加,接收光纤接收的光也增加,并且增加的光和距离之间非常敏感,与信号输出也呈很好的线性。随着距离的继续增加,接收光光纤接收到的光达到峰值,如果探头和被测物之间的距离继续增加,接收到的光将会持续减少,结果是具有第二个很灵敏且具有大量程和标准距离的测量范围。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/10/201610221657_614790_3384_3.png图 2-2 MTI2000光纤位移传感器输出信号与位移的变化关系 整个测量系统的测量基准利用低膨胀系数材料殷钢制作,测量基准包括殷钢连杆、传感器微调台和殷钢传感器夹具。测量基准至于试验箱外,因醋不受试验箱内温度变化影响,而且整个测量基准能够控制在0.5um/m℃以下。 被测件通过试件支架安装在试验箱内,试件支架包括殷钢V形架、低导率材料升降杆和剪式升降台,被测件水平置于V形架内,由V形架自动定心,从而保证被测件轴心与两个传感器侧头平行。被测件支架通过剪式升降台固定在大理石基础件上,不与试验箱体接触。 剪式升降台能够调整被测件在试验箱内高度,从而保证能够测量不同直径的被测件的热膨胀系数。在温度快速变化的情况下保证箱体和支架对称变形,同时减小支架的质量,以减小其热容,防止测量时受到支架变形影响而产生的缓慢漂移。 文献中并未报道此测试系统的结构,但根据分析可以大概此测试系统为双端面测试结构,即将两路光纤位移传感器对准被测件的两个端面,同时测量两个端面的位移,最终得到整个测试件的热膨胀长度变化。整个测试系统的结构如图2-3所示。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/10/201610221657_614791_3384_3.png图 2-3 低膨胀纤维增强复合材料杆件热膨胀系数测试系统结构示意图 从文献报道分析这套大尺寸构件热膨胀系数测试系统技术指标和测试结果,可以得出以下初步的结论: (1)位移传感器分辨率为0.25um,那么测量准确度基本也就在1um左右,这个测量准确度基本与千分表相同,所能测试的热膨胀系数最小也就在1E-06/K左右,还无法测试-7量级甚至-8量级的零膨胀系数材料。而目前的2m长构件热膨胀系数可以达到5E-08/K水平,由此可见采用这种测试方法无法满足目前零膨胀构件的测试需求。 (2)采用光纤式位移传感器所进行的位移测量,是一种相对测试方法,实际测量精度还需要采用更高级别仪器进行计量标定才能保证热膨胀系数测量准确性。 (3)采用已知热膨胀系数的铝材Ly12CZ(淬火状态)制成的测试件进行测量精度考核,测试件直径为φ20mm,常温下长度1m,壁厚为2.5的管型材。在-50?20℃测试温度范围内,测定的平均热膨胀系数为19.9E-6/K,20~100℃测试温度范围内,测定的平均热膨胀系数为21.4E-6/K。文中得出的结论是对于这种E-06/K量级的热膨胀系数测试偏差在7%以内。由此试验证明这套大尺寸只能测试E-06/K量级的热膨胀系数。 (4)文中报道了对直径?20mm、壁厚2mm、长度为1m的碳纤维复合材料圆杆热膨胀系数测试结果,测试温度范围为10~30℃。测试结果显示热膨胀长度变化量为-17.47um,线膨胀系数为-0.87E-06/K。文中仅报道了两次重复性测量,两次重复行测量重复精度为1.3%。由此可见这种碳纤维复合材料圆杆热膨胀系数很大,距离所需要的零膨胀系数差距很大。 (5)从文中报道可以看出,整个测试是以殷钢基座为基准,理论上这个测量基准能够控制在0.5um/m℃以下。但考虑到伸入试验箱内光纤长度的变化,以及并未采用同侧差分测量抵消光纤长度的技术手段,很大可能会出现碳纤维复合材料圆杆实际热膨胀系数很小,但此套装置并不能准确测试,测试结果反而是此装置的系统误差,即碳纤维复合材料圆杆很小的热膨胀以及完全淹没在测试系统误差内。 (6)尽管文中报道的碳纤维复合材料圆杆热膨胀系数测试结果在-0.87E-06/K左右,这表现出碳纤维复合材料圆杆生产工艺还未能实现整体圆杆的零膨胀,更表现出测试方法自身精度完全无法达到零膨胀测试需要,但这是目前国内对大尺寸管件低膨胀测试的首次尝试,尽管不成功但意义非常重大。从对1m长的圆杆测试结果可以看出,在10?30℃温度范围内,圆杆收缩了17.47um。那么如果采用取样方式进行热膨胀测试,取样尺寸如果为100mm,那么100mm小试样的受热收缩也仅仅为1.7um左右。对于这种不到2um的热膨胀,采用目前常规的热膨胀仪器都无法进行测量。文中所报道的1m长碳纤维复合材料圆杆热膨胀系数测试恰恰证明了低膨胀构件整体热膨胀系数测试的必要性,这点在超低热膨胀系数构件中显得更为突出。[color=#ff000
ADS7041IDCUR是一款高性能、低功耗、小尺寸的10位模数转换器(ADC),专为空间受限和电池供电的应用而设计。该器件具有1MSPS的转换速率,支持从1.65V到3.6V的宽模拟输入电压范围,以及从1.65V到3.6V的宽数字电源范围,使其能够灵活地与各种主机控制器直接连接。[align=center][img=ADS7041IDCUR低功耗小尺寸模数转换器(ADC)TI德州仪器,368,304]https://www.ldteq.com/public/ueditor/upload/image/20240529/1716945280873112.png[/img][/align][b] 主要特性:[/b] - 低功耗: 在1MSPS和1.8V AVDD时功耗仅为189μW,在1MSPS和3V AVDD时为600μW,而在100kSPS和3V AVDD时仅为60μW,甚至在1kSPS和3V AVDD时功耗低于1μW,这使得ADS7041成为业界第一款具有毫微瓦功耗的SAR ADC。 - 小尺寸: 采用X2QFN-8封装,封装尺寸仅为2.25mm2,是业界最小的SAR ADC之一。 - 高性能: 提供10位分辨率,无丢码(NMC),最大±0.8 LSB的积分非线性(INL),最大±0.7 LSB的差分非线性(DNL),以及在3V AVDD时的61dB信噪比(SNR)和-75dB的总谐波失真(THD)。 - 宽工作范围: 工作温度范围为-40°C至125°C,AVDD和DVDD的电压范围均为1.65V至3.6V。 - 单极输入范围:输入范围为0V至AVDD,并集成了偏移校准功能。 - 串行外设接口(SPI)兼容:提供14MHz的SPI兼容串口,由CS和SCLK信号控制,输入信号在CS下降沿进行采样,SCLK用于转换和串行数据输出。[b] 应用领域:[/b] ADS7041IDCUR适用于多种低功耗数据采集应用,包括电池供电的手持设备、液位传感器、超声波流量计、电机控制、可穿戴健身器、便携式医疗设备、硬盘和血糖仪等。其低功耗和小尺寸特性使其成为便携式和可穿戴设备的理想选择。 [b]产品型号[/b]:ADS7041IDCUR ADS7041IDCUT ADS7041IRUGR[font=宋体][size=14px]深圳市[url=https://www.ldteq.com/]立维创展[/url]科技有限公司,专注于[/size][/font][url=https://www.ldteq.com/brand/57.html]TI 德州仪器[/url][font=宋体][size=14px]品牌高端可出口产品系列新品产品,并备有现货库存,可当天发货。[/size][/font]