传感器数据处理途径

传感器的输出类型有电压型和电流型，对应的输出信号类型分为0-5V\0-10V\4-20mA，采集数据如何转换成实际环境值呢？接下来，以温度传感器为例叙述。

1.电压型输出信号转换计算

例如量程-40~+80摄氏度，0-10V输出，当输出信号为5V时，计算当前温度值。此温度量程的跨度为120度，用10V电压信号来表达，120度/10V=12度/V，即电压1V代表温度变化12度.测量值5V-0V=5V.5V12度/V=60度。60+（-40）=20度，当前温度为20度。

2.电流型输出信号转换计算

例如量程-40~+80摄氏度，4~20mA输出，当输出信号为12mA时，计算当前温度值。此温度量程的跨度为120度，用16mA电流信号来表达，120度/16mA=7.5度/mA，即电流1mA代表温度变化7.5度.测量值12mA-4mA=8mA.8mA7.5度/mA=60度。60+（-40）=20度，当前温度为20度。

对于输出 0～20mA 的传感器，在电路设计上我们只需选择合适的降压电阻，通过 A/D 转换器直接将电阻上的电压转换为数字信号即可，电路调试及数据处理都比较简单。对于输出 4～20mA 的传感器，电路调试及数据处理上都比较烦琐。但这种传感器能够在传感器线路不通时，通过是否能检测到正常范围内的电流，判断电路是否出现故障，因此使用更为普遍。

常用的传感器

由于传感器涉及技术领域宽泛，学科交叉复杂，并且关于传感器原理、技术、设计、产品等介绍的书籍也很多，所以本节不再对传感器原理、技术和设计等做详细的介绍，而是从不同角度选择一部分常用的传感器，简要介绍其相关知识。

霍尔传感器

霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法，通过霍尔效应实验测定的霍尔系数，能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。

霍尔传感器分为线性型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。

1、线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成，输出模拟量。

2、开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器，斯密特触发器和输出级组成，输出数字量。

                             

霍尔传感器

激光传感器

激光传感器是利用激光技术进行测量的传感器，它由激光器、激光检测器和测量电路组成。激光传感器是新型测量设备，它的优点是能实现无接触远距离测量，速度快、精度高、量程大、抗光、电干扰能力强等。

激光传感器工作时，先由激光发射二极管对准目标发射激光脉冲，经目标反射后激光向各方向散射，部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器，它能检测极其微弱的光信号，并将其转化为相应的电信号。利用激光的高方向性、高单色性和高亮度等特点可实现无接触远距离测量。激光传感器常用于长度、距离、振动、速度、方位等物理量的测量。

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陀螺仪传感器

陀螺仪是用来固定一个方向的。就像旋转的陀螺放在一个平面上，不论将这个平面如何倾斜，陀螺的中心轴的方向总是会保持不变。陀螺仪的原理是，一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时，是不会改变的。人们根据这个道理，用它来保持方向，制造出来的东西就叫陀螺仪。陀螺仪在工作时要给它一个力，使它快速旋转起来，一般能达到每分钟几十万转，可以工作很长时间。然后用多种方法读取轴所指示的方向，并自动将数据信号传给控制系统。

在手机里装陀螺仪传感器，就能凭空固定一个方向，无论手机如果移动，这个方向总是保持不变。例如在一些手机射击游戏中，射击准心就是不变的，然后手机使用者可以通过移动手机位置，来瞄准目标。陀螺仪传感器原本是运用到直升机模型上的，现在已经被广泛运用于手机这类移动便携设备上。最先将陀螺仪传感器引入手机的是苹果公司，后续各大手机厂商才纷纷跟进，陀螺仪传感器一定程度上也为苹果的骄人战绩做了赫赫战功。陀螺仪传感器也是现代航空、航海、航天和国防工业应用中的必不可少的控制装置。

 陀螺仪传感器

热红外人体感应器和热释电红外传感器

热红外人体感应器好像一只猫的眼睛，只要人接近到一定的距离，就能开启灯光或打开防盗报警。热红外人体感应器是一种可探测静止人体的红外热释感应器，由透镜，感光元件，感光电路，机械部分和机械控制部分组成。通过机械控制部分和机械部分，带动红外感应部分做微小的左右或圆周运动，移动位置，使感应器和人体之间能形成相对的移动。所以无论人体是移动还是静止，感光元件都可产生极化压差，感光电路发出有人的识别信号，达到探测移动或静止人体的目的。

   

            热红外人体感应器                                热释电红外传感器

由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜，该透镜用透明塑料制成，将透镜的上、下两部分各分成若干等份，制成一种具有特殊光学系统的透镜，它和放大电路相配合，这样就可以测出20米范围内人的行动。菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理，在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”，以提高它的探测接收灵敏度。当有人从透镜前走过时，人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”，这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而强其能量幅度。人体辐射的红外线中心波长为9~10um，而探测元件的波长灵敏度在0.2~20um范围内几乎稳定不变。在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为7~10um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。

超声波测距离传感器

超声波测距离传感器采用超声波回波测距原理，运用精确的时差测量技术，检测传感器与目标物之间的距离。采用小角度，小盲区超声波传感器，具有测量准确、无接触、防水、防腐蚀、低成本等优点，可应于液位、物位检测，工业过程控制等。

 

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