工业自动化中常见传感器类型及选型技巧有哪些（工业自动化中常见传感器类型及选型技巧是什么）

传感器是电子信息设备制造业的基础产品，是重点发展的新型电子元器件中的特殊器件。传感器产业作为国内外公认的极具前景的高新技术产业，因其技术含量高、经济效益好、渗透能力强、市场前景广阔而受到世界关注。在蓬勃发展的电子信息产业市场带动下，我国传感器已形成一定的产业基础，在技术创新、自主研发、成果转化和竞争力等方面取得了长足进步，为推动国民经济发展做出了重要贡献。

随着信息时代的到来，传感器已成为人们在自然和生产领域获取信息的主要方式和手段。在现代工业生产特别是自动化生产过程中，采用各种传感器来监测和控制生产过程中的各种参数，使设备能够在正常或最佳状态下工作，使产品达到最佳质量；在基础学科研究中，传感器有着更为突出的地位。

如今，传感器已经渗透到工业生产、太空开发、海洋探索、环境保护、资源调查、医疗诊断、生物工程甚至文物保护等广泛领域。可见，传感器技术对于发展经济、推动社会进步的重要作用非常明显。统计显示，全球智能传感器市场年营业收入将以每年10%的速度增长。目前全球有6500 万个配备处理器的传感器设备，到2019 年这一数字将达到2.8 万亿个。

传感器选型要点

传感器知识也是一门比较大的电气学科，需要丰富的经验才能熟练掌握。我们以后会解释，所以今天我们主要讲选择。

1、根据测量对象和输出条件确定类型

开展具体的测量工作，首先要考虑采用哪种传感器原理，这需要分析多种因素后才能确定。因为，以流量计为例，有电磁流量计、涡街流量计和超声波流量计。我们需要根据具体目标来选择流量计。另外，我们还需要参考需要使用哪种输出模式，例如2线制或四线制电流信号，0-20ma、4-20ma、0-10v电压信号或某种协议通信。

2. 根据灵敏度选择

通常，在传感器的线性范围内，希望传感器的灵敏度尽可能高。因为只有灵敏度高时，被测变化对应的输出信号值才会比较大，有利于信号处理。但需要注意的是，传感器灵敏度较高，与测量无关的外部噪声很容易混入，并会被放大系统放大，影响测量精度。因此，要求传感器本身具有较高的信噪比，以尽量减少外界引入的干扰信号。

传感器的灵敏度是有方向性的。当被测矢量为单一矢量且方向性要求较高时，应选择其他方向灵敏度较小的传感器；如果测量的矢量是多维矢量，则传感器的交叉灵敏度必须尽可能小。

3.确定频率响应特性

传感器的频率响应特性决定了要测量的频率范围，并且必须在允许的频率范围内保持不失真。事实上，传感器的响应总是存在一定的延迟。希望延迟时间尽可能短。传感器的频率响应越高，可测量的信号频率范围越宽。在动态测量中，响应特性应根据信号的特性（稳态、瞬态、随机等）来确定，以避免误差过大。

4.根据传感器的稳定性

传感器在一段时间内保持其性能的能力称为稳定性。影响传感器长期稳定性的因素除了传感器本身的结构外，主要是传感器的使用环境。因此，为了使传感器具有良好的稳定性，传感器必须具有较强的环境适应性。在选择传感器之前，应调查其使用环境，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少对环境的影响。

5、传感器的范围和精度是最难协调的一对敌人。

精度是传感器的重要性能指标，是关系到整个测量系统测量精度的重要环节。然而，传感器的精度受到测量范围的限制。一般来说，测量范围越大，精度越低。然而，高精度传感器可能没有足够的测量范围，这使得高精度和大范围的传感器非常昂贵。因此，在选择时需要适当调整它们的关系。

选择采样传感器时，请确保设备满足应用的基本操作条件（基于制造商的数据表）。

6 个最重要的操作条件包括：

1）温度范围；

2）规格；

3）防护等级；

4）电压范围；

5）离散或模拟输出；

6）参数改变，即“改变参数是否有利？”

在考虑将传感器与IO-Link 结合使用时，还需要记住以下六件事：

1）响应速度；

2）感应范围；

3）重复性；

4）电气连接；

5）安装型式；

6) 视觉显示： 应用是否需要在传感器上进行视觉显示。

在现代工业生产特别是自动化生产过程中，采用各种传感器来监测和控制生产过程中的各种参数，使设备能够在正常或最佳状态下工作，使产品达到最佳质量。因此，可以说，没有许多优秀的传感器，现代化生产就失去了基础。接下来，将详细介绍制造业中几种最常见的传感器类型，并提供一些应用技巧和见解。

最常见的传感器类型

接近传感器

接近传感器无需物理接触即可检测附近区域是否存在物体。有传感器，它们是离散输出设备。通常，磁性接近传感器通过感测位于致动器中的磁体来检测致动器何时到达特定位置。

从一家公司购买执行器并从另一家公司购买磁性接近传感器通常不是一个好主意。虽然传感器制造商可能会说传感器与X、Y 和Z 执行器兼容，但实际情况是，磁铁和安装位置的变化可能会导致传感问题。例如，当磁体未处于正确位置时，传感器可能会通电，或者可能根本不会通电。如果执行器制造商提供了与执行器匹配的接近传感器，那么它应该是首选传感器。

基于晶体管的接近传感器没有移动部件，并且使用寿命长。基于簧片的接近传感器使用机械触点，其寿命较短，但成本低于晶体管类型。干簧传感器最适合需要交流电源的应用和高温应用。

位置传感器

位置传感器具有模拟输出，可根据执行器上磁铁的位置指示器显示执行器的位置。从控制的角度来看，位置传感器提供了很大的灵活性。控制工程师可以确定一系列设定点来匹配组件的变化。

由于这些位置传感器基于磁铁（如接近传感器），因此最好从同一制造商购买传感器和执行器（如果可能）。通过IO-Link功能可以获得位置传感器的数据，还可以简化控制并实现参数化。

电感式传感器

电感式接近传感器利用法拉第感应定律来测量物体的存在或模拟输出位置。选择电感式传感器时，最关键的因素是确定传感器检测的金属类型以及感应距离。与黑色金属相比，有色金属的传感范围缩小50%以上。传感器制造商的产品手册应提供样品选择所需的信息。

压力和真空传感器

确保压力或真空传感器能够测量英制（磅每平方英寸）和公制（巴）测量的压力范围。指定最适合分配空间的外形尺寸。安装设备时应考虑传感器是否应配备指示灯或显示屏，以方便操作人员使用。如果需要快速更改设定值，请考虑使用配备IO-Link 的压力和真空传感器。

流量传感器

与压力和真空传感器一样，流量传感器是根据流量范围、尺寸和设定点变化来选择的。订购传感器时可以指定显示选项。对于设备的某些区域和整个设备应用，可以选择流量相对较低的流量传感器。

光学传感器

最常见的光学传感器是光电散射、反射和对射式。激光传感器和光纤传感装置也是光学传感器的类型。

光电传感器主要是存在传感器。光电传感器通过反射光或阻挡光束来检测物体。由于成本低、多功能性和可靠性，这些传感器是制造业中使用最广泛的传感器之一。漫反射光电传感器不需要反射器。它是一种经济高效的传感器，用于检测附近物体的存在。

对射型光电传感器提供最长的感应范围，该传感器具有安装在两点的发射单元和接收单元。车库门安全传感器是光束传感器。当光束被中断时，表明目标存在。槽式光电传感器是一种有趣的对射式传感器。它的发射器和接收器安装在同一个紧凑单元上。槽式光传感器，用于检测小零件的存在和不存在。

反射式光电传感器具有传感器和反射器，用于中距离存在感测。就精度和成本而言，这是一种介于漫射式和对射式之间的传感器。

光纤传感设备用于存在和距离传感。这些多功能传感器的参数可以调整以检测各种颜色、背景和距离范围。

激光传感器可用于远距离存在感测，并且在短距离测量应用中最为准确。

视觉传感器可用于条形码读取、计数、形状验证等。视觉传感器是一种经济高效的视觉应用，可用于相机系统昂贵且复杂的地方。视觉传感器用于读取条形码、跟踪各个组件并执行与该组件匹配的流程。传感器可以验证零件上存在的特征数量。视觉传感器可以确定是否已实现指定的曲线或其他形状。由于这些传感器需要处理光，因此在环境光和背景反射率方面尽可能接近操作环境的条件下测试传感器至关重要。在大多数应用中，建议将视觉传感器放置在将其与外部光源隔离的外壳内。在传感器测试中，最好向视觉传感器制造商寻求帮助。另外，不要忘记确保选择正确的现场总线。

信号转换器将来自传感器的模拟输出信号转换成信号转换器上的开关值。另一种选择是转换为IO-Link 过程数据。

其他传感器

1、磁力开关：是气缸传感器的专用名称，主要用于检测气缸活塞的位置。通常由气瓶供应商根据客户的用途提供。顾名思义，磁力开关是通过电磁感应来检测目标的，因此其检测精度相当低。

2、接近开关：接近开关也是根据电磁感应原理设计制造的。因此，它只能检测金属目标，并且不同金属的感应距离略有不同。目前常用的接近开关检测距离有：1mm、2mm、4mm、8mm、12mm等。接近开关通常有嵌入式和非嵌入式两种类型。所谓嵌入式是指接近开关的传感头不检测圆周方向的金属目标，而只检测其前面的金属目标，即传感器的传感头不需要暴露在外。金属安装支架；所谓非嵌入型是指接近开关传感头不仅可以检测前方的金属目标，还可以检测圆周方向的金属目标。即传感器头必须露出金属安装支架一定的距离，并且圆周方向一定范围内不能有金属目标，以免误判。接近开关的检测精度比磁性开关高。接近开关通常用于判断产品是否存在、工装夹具是否到位等位置精度要求较低的场合。

3、光电开关：光电检测方式具有精度高、响应快、非接触等优点，可测量参数较多。该传感器结构简单，灵活多样。因此，光电传感器广泛应用于检测和控制。我们通常所说的光电开关大致有三种：一种是反射型光电传感器，一种是对射型光电传感器，还有一种是利用反射板反射光线的光电传感器。后两者是通过遮挡目标来检测的，前者是通过目标反射光来检测的。因此，通常后两种检测距离较远，精度较高。由于光电传感器具有非常高的检测精度，因此通常用于检测机器人等产品或工件的精确位置，以及步进和伺服系统的反馈装置中。

4、光纤传感器：光纤传感器也是应用光电信号转换的检测元件。与光电开关相比，它通常可以检测更小的目标，检测距离更远，精度更高。因此，光纤传感器通常用于更精确的检测场合以及步进和伺服系统的定位反馈装置。

5、光栅：光栅也是一种利用光电信号的传感器。光栅检测面积较大，因此通常称为区域传感器。光栅的主要应用领域是设备之间的联锁和安全功能，特别是对人员的保护。

8、热电偶：热电偶主要用于检测其周围的环境温度。

9、激光探测器：激光探测器的主要作用是精确测量目标物体的尺寸。

10、工业相机：工业相机在工程上也俗称CCD（Charge- CoupledDevice）。主要用于检测目标物体的形状和位置。随着目前CCD技术的进步，高分辨率工业相机已经可以应用于精密测量领域。

11、编码器：根据工作原理，编码器可分为增量式和绝对式两大类。增量式编码器将位移转换成周期性的电信号，然后将此电信号转换成计数脉冲，用脉冲的数量来表示位移的大小。绝对式编码器的每个位置都对应一定的数字代码，因此其指示仅与测量的起始和结束位置有关，与测量的中间过程无关。编码器通常与步进电机或伺服电机配合使用，构成闭环或半闭环控制系统。

12、微动开关：微动开关是接触式传感器。目前主要应用于设备之间的连接或者设备安全门状态的检测。