Википедия сенсор: Сенсорный экран — Википедия – Датчик — Википедия

Википедия сенсор: Сенсорный экран — Википедия – Датчик — Википедия

admin 08.02.2019

Содержание

Датчик — Википедия

Да́тчик — собирательный термин, который может означать: измерительный преобразователь; первичный измерительный преобразователь; чувствительный элемент,[1] сенсор, сканер . В российских рамках стандартизации датчик является средством измерений[2].

Датчики, выполненные на основе электронной техники, называются электронными датчиками. Отдельный датчик может измерять (контролировать) одну или одновременно несколько физических величин.

В состав датчика входят чувствительные и преобразовательные элементы. Основными характеристиками электронных датчиков являются чувствительность и погрешность.

Датчики широко используются в научных исследованиях, испытаниях, контроле качества, телеметрии, системах автоматизированного управления и в других областях деятельности и системах, где требуется получение измерительной информации.

Измерительный преобразователь — средство измерений, в котором измеряемый сигнал преобразуется в сигнал другой формы, удобной для дальнейшей передачи, преобразования, обработки и хранения.[3]

Первичный измерительный преобразователь — измерительный преобразователь, который взаимодействует непосредственно с исследуемым объектом.

[4]

Чувствительный элемент — часть преобразовательного элемента средства измерений, первый элемент в измерительной цепи, находящийся под непосредственным воздействием измеряемой величины.[5] В преобразовательном элементе средства измерений происходит одно из ряда последовательных преобразований величины.[6]

Датчики являются элементом технических систем, предназначенных для измерения, сигнализации, регулирования, управления устройствами или процессами. Датчики преобразуют контролируемую величину (давление, температура, расход, концентрация, частота, скорость, перемещение, напряжение, электрический ток и т. п.) в сигнал (электрический, оптический, пневматический), удобный для измерения, передачи, преобразования, хранения и регистрации информации о состоянии объекта измерений.

Исторически и логически датчики связаны с техникой измерений и измерительными приборами, например термометры, расходомеры, барометры, прибор «авиагоризонт» и т. д. Обобщающий термин

датчик укрепился в связи с развитием автоматических систем управления, как элемент обобщенной логической концепции датчик — устройство управления — исполнительное устройство — объект управления. В качестве отдельной категории использования датчиков в автоматических системах регистрации параметров можно выделить их применение в системах научных исследований и экспериментов.

Датчики используются во многих отраслях экономики — добыче и переработке полезных ископаемых, промышленном производстве, транспорте, коммуникациях, логистике, строительстве, сельском хозяйстве, здравоохранении, науке и других отраслях — являясь в настоящее время неотъемлемой частью технических устройств.

В последнее время в связи с удешевлением электронных систем всё чаще применяются датчики со сложной обработкой сигналов, возможностями настройки и регулирования параметров и стандартным интерфейсом системы управления. Имеется определённая тенденция расширительной трактовки и перенесения этого термина на измерительные приборы, появившиеся значительно ранее массового использования датчиков, а также по аналогии — на объекты иной природы, например, биологические.

Датчики по своему назначению и технической реализации близки к понятию «измерительный инструмент» («измерительный прибор»). Однако показания приборов воспринимаются человеком, как правило, напрямую (посредством дисплеев, табло, панелей, световых и звуковых сигналов и проч.), в то время как показания датчиков требуют преобразования в форму, в которой измерительная информация может быть воспринята человеком. Датчики могут входить в состав измерительных приборов, обеспечивая измерение физической величины, результаты которого затем преобразуются для восприятия оператором измерительного прибора.

В автоматизированных системах управления датчики могут выступать в роли инициирующих устройств, приводя в действие оборудование, арматуру и программное обеспечение. Показания датчиков в таких системах, как правило, записываются на запоминающее устройство для контроля, обработки, анализа и вывода на дисплей или печатающее устройство. Огромное значение датчики имеют в робототехнике, где они выступают в роли рецепторов, посредством которых роботы и другие автоматические устройства получают информацию из окружающего мира и своих внутренних органов.

В быту датчики используются в термостатах, выключателях, термометрах, барометрах, смартфонах, посудомоечных машинах, кухонных плитах, тостерах, утюгах и другой бытовой технике.

По методу измерения[править | править код]

  • Активные (генераторные)
  • Пассивные (параметрические)

По измеряемому параметру[править | править код]

По принципу действия[править | править код]

По характеру выходного сигнала[править | править код]

  • Дискретные
  • Аналоговые
  • Цифровые
  • Импульсные

По среде передачи сигналов[править | править код]

  • Проводные
  • Беспроводные

По количеству входных величин[править | править код]

  • Одномерные
  • Многомерные

По технологии изготовления[править | править код]

  • Элементные
  • Интегральные
  1. ↑ Датчик//Корнеева Т.В. Толковый словарь по метрологии, измерительной технике и управлению качеством. Основные термины: около 7000 терминов —М.:Рус.яз., 1990
  2. ↑ ГОСТ Р 51086-97. Датчики и преобразователи физических величин электронные
  3. ↑ Измерительный преобразователь//Корнеева Т.В. Толковый словарь по метрологии, измерительной технике и управлению качеством. Основные термины: около 7000 терминов —М.:Рус.яз., 1990
  4. ↑ Первичный измерительный преобразователь//Корнеева Т.В. Толковый словарь по метрологии, измерительной технике и управлению качеством. Основные термины: около 7000 терминов —М.:Рус.яз., 1990
  5. ↑ Чувствительный элемент средства измерений//Корнеева Т.В. Толковый словарь по метрологии, измерительной технике и управлению качеством. Основные термины: около 7000 терминов —М.:Рус.яз., 1990
  6. ↑ Преобразовательный элемент средства измерений//Корнеева Т.В. Толковый словарь по метрологии, измерительной технике и управлению качеством. Основные термины: около 7000 терминов —М.:Рус.яз., 1990
  • Датчики: Справочное пособие / В.М. Шарапов, Е.С. Полищук, Н.Д. Кошевой, Г.Г. Ишанин, И.Г. Минаев, А.С. Совлуков. — Москва: Техносфера, 2012. — 624 с.
  • Г. Виглеб. Датчики. Устройство и применение. Москва. Издательство «Мир», 1989
  • Capacitive Position/Displacement Sensor Theory/Tutorial
  • Capacitive Position/Displacement Overview
  • M. Kretschmar and S. Welsby (2005), Capacitive and Inductive Displacement Sensors, in Sensor Technology Handbook, J. Wilson editor, Newnes: Burlington, MA.
  • C. A. Grimes, E. C. Dickey, and M. V. Pishko (2006), Encyclopedia of Sensors (10-Volume Set), American Scientific Publishers. ISBN 1-58883-056-X
  • Sensors — Open access journal of MDPI
  • M. Pohanka, O. Pavlis, and P. Skladal. Rapid Characterization of Monoclonal Antibodies using the Piezoelectric Immunosensor. Sensors 2007, 7, 341—353
  • SensEdu; how sensors work
  • Clifford K. Ho, Alex Robinson, David R. Miller and Mary J. Davis. Overview of Sensors and Needs for Environmental Monitoring.
    Sensors
    2005, 5, 4-37
  • Wireless hydrogen sensor
  • Sensor circuits
  • Современные датчики. Справочник. ДЖ. ФРАЙДЕН Перевод с английского Ю. А. Заболотной под редакцией Е. Л. Свинцова ТЕХНОСФЕРА Москва Техносфера-2005
  • Датчики. Перспективные направления развития. Алейников А. Ф., Гридчин В. А., Цапенко М. П. Изд-во НГТУ — 2001.
  • Датчики в современных измерениях. Котюк А. Ф. Москва. Радио и связь — 2006
  • ГОСТ Р 51086-97 Датчики и преобразователи физических величин электронные. Термины и определения. раздел 3 «Термины и определения».

Сенсорная система — Википедия

Человеческий глаз, элемент зрительной системы

Сенсо́рная систе́ма — совокупность периферических и центральных структур нервной системы, ответственных за восприятие сигналов различных модальностей из окружающей или внутренней среды

[1][2][3]. Сенсорная система состоит из рецепторов, нейронных проводящих путей и отделов головного мозга, ответственных за обработку полученных сигналов. Наиболее известными сенсорными системами являются зрение, слух, осязание, вкус и обоняние. С помощью сенсорной системы можно почувствовать такие физические свойства, как температура, вкус, звук или давление.

Также сенсорными системами называют анализаторы. Понятие «анализатор» ввёл российский физиолог И. П. Павлов[3]. Анализаторы (сенсорные системы) — это совокупность образований, которые воспринимают, передают и анализируют информацию из окружающей и внутренней среды организма.

Общие принципы функционирования и построения[править | править код]

Сенсорные системы подразделяются на внешние и внутренние; внешние снабжены экстерорецепторами, внутренние — интерорецепторами. В обычных условиях на организм постоянно осуществляется комплексное воздействие, и сенсорные системы работают в постоянном взаимодействии. Любая психофизиологическая функция полисенсорна[5].

К основным принципам конструкции сенсорных систем относятся[5]:

  • Принцип многоканальности (дублирование с целью повышения надёжности системы)
  • Принцип многоуровневости передачи информации
  • Принцип конвергенции (концевые разветвления одного нейрона контактируют с несколькими нейронами предыдущего уровня; воронка Шеррингтона)
  • Принцип дивергенции (мультипликации; контакт с несколькими нейронами более высокого уровня)
  • Принцип обратных связей (у всех уровней системы есть и восходящий, и нисходящий путь; обратные связи имеют тормозное значение как часть процесса обработки сигнала)
  • Принцип кортикализации (в новой коре представлены все сенсорные системы; следовательно, кора функционально многозначна, и не существует абсолютной локализации)
  • Принцип двусторонней симметрии (существует в относительной степени)
  • Принцип структурно-функциональных корреляций (кортикализация разных сенсорных систем имеет разную степень)

Время реакции[править | править код]

Время простой реакции, то есть время от момента появления сигнала до момента начала двигательного ответа, впервые было замерено в 1850 году Гельмгольцем[6]. Оно зависит от того, на какой анализатор действует сигнал, от силы сигнала и от физического и психологического состояния человека. Обычно оно равно: на свет 100—200, на звук 120—150 и на электрокожный раздражитель 100—150 миллисекундам.

[7]

Раздражимость как свойство организма — способность к ответу, позволяющая приспособиться к условиям среды. Раздражителем может быть любое химико-физическое изменение среды. Рецепторные элементы нервной системы позволяют воспринимать существенные раздражители и трансформировать их в нервные импульсы[8][9].

Наиболее важны следующие четыре характеристики сенсорных стимулов[8]:

  • тип
  • интенсивность (определяется деятельностью нижних уровней сенсорных систем; носит S-образный характер, то есть наибольшие изменения частоты импульсации нейрона происходят при варьировании интенсивности в средней части кривой, что позволяет улавливать малые изменения сигналов низкой интенсивности — закон Вебера — Фехнера)
  • местонахождение (например, локализация источника звука происходит благодаря разному времени прихода звуковой волны на каждое ухо (для низкочастотных сигналов) или межушным различиям стимуляции по интенсивности (для высокочастотных сигналов)
    [10]
    ; в любом случае импульсация, несмотря на теоретическую возможность широкой дивергенции, передаётся по принципу меченой линии, что позволяет определить источник сигнала)
  • продолжительность.

Помимо «принципа меченой линии» иррадиацию возбуждения ограничивает латеральное торможение (то есть возбуждённые рецепторы или нейроны затормаживают соседние клетки, обеспечивая контраст)[9].

Зрительная система обеспечивает функцию зрения.

Зрительная система (зрительный анализатор) у млекопитающих включает следующие анатомические образования:

Оптикобиологическая бинокулярная (стереоскопическая) система, эволюционно возникшая у животных, воспринимая электромагнитное излучение видимого спектра (света) и создавая изображение, одновременно формирует в виде ощущения (сенсо́рного чувства) представление о положении предметов в пространстве.

Зрение человека[править | править код]

Процесс психофизиологической обработки изображения объектов окружающего мира, осуществляемый зрительной системой, и позволяющий получать представление о величине, форме (перспективе) и цвете предметов, их взаимном расположении и расстоянии между ними. Из-за большого числа этапов процесса зрительного восприятия его отдельные характеристики рассматриваются с точки зрения разных наук — оптики (в том числе биофизики), психологии, физиологии, химии (биохимии). На каждом этапе восприятия возникают искажения, ошибки, сбои, но мозг человека обрабатывает полученную информацию и вносит необходимые коррективы. Эти процессы носят неосознаваемый характер и реализуются в многоуровневой автономной корректировке искажений. Так устраняются сферическая и хроматическая аберрации, эффекты слепого пятна, проводится цветокоррекция, формируется стереоскопическое изображение и т. д. В тех случаях, когда подсознательная обработка информации недостаточна, или же избыточна, возникают оптические иллюзии.

Сенсорная система, обеспечивающая кодирование акустических стимулов и обусловливающая способность животных ориентироваться в окружающей среде посредством оценки акустических раздражителей. Периферические отделы слуховой системы представлены органами слуха и лежащими во внутреннем ухе фонорецепторами. На основе формирования сенсорных систем (слуховой и зрительной) формируется назывательная (номинативная) функция речи — ребёнок ассоциирует предметы и их названия.

Человеческое ухо состоит из трех частей:

  • Наружное ухо — латеральная часть периферического отдела слуховой системы млекопитающих, птиц, некоторых пресмыкающихся[11] и единичных видов земноводных[12][13][* 1]. У наземных млекопитающих включает ушную раковину и наружный слуховой проход; от среднего уха отделяется барабанной перепонкой[11][14][15][16][17]. Иногда последнюю рассматривают в качестве одной из структур наружного уха[18][19].
  • Среднее ухо — часть слуховой системы млекопитающих (в том числе человека), развившаяся из костей нижней челюсти[20] и обеспечивающая преобразование колебаний воздуха в колебания жидкости, наполняющей внутреннее ухо[21]. Основной частью среднего уха является барабанная полость — небольшое пространство объёмом около 1см³, находящееся в височной кости. Здесь находятся три слуховые косточки: молоточек, наковальня и стремечко — они передают звуковые колебания из наружного уха во внутреннее, одновременно усиливая их.

Сенсорная система восприятия раздражений у позвоночных, осуществляющая восприятие, передачу и анализ обонятельных ощущений.

  • Периферический отдел включает органы обоняния, обонятельный эпителий, содержащий хеморецепторы и обонятельный нерв. В парных проводящих нервных путях отсутствуют общие элементы, поэтому возможно одностороннее поражение обонятельных центров с нарушением обоняния на стороне поражения.
  • Вторичный центр обработки обонятельной информации — первичные обонятельные центры (переднее продырявленное вещество (лат. substantia perforata anterior), лат. area subcallosa и прозрачная перегородка (лат. septum pellucidum)) и добавочный орган (вомер, воспринимающий феромоны)
  • Центральный отдел — конечный центр анализа обонятельной информации — находится в переднем мозге. Он состоит из обонятельной луковицы, связанной ветвями обонятельного тракта с центрами, которые расположены в палеокортексе и в подкорковых ядрах.

Сенсорная система, при помощи которой воспринимаются вкусовые раздражения. Вкусовые органы — периферическая часть вкусового анализатора, состоящая из особых чувствительных клеток (вкусовых рецепторов). У большинства беспозвоночных вкусовые органы и органы обоняния ещё не разделены и являются органами общего химического чувства — вкуса и обоняния. Вкусовые органы насекомых представлены особыми хитиновыми волосками — сенсиллами, расположенными на ротовых придатках, в полости рта и др. В состав волоска входят опорные клетки, они окружают рецепторные клетки, дающие 2 тонких отростка — периферический, снабжённый видоизменённой ресничкой, которая заканчивается в области поры и непосредственно соприкасается со вкусовыми веществами, и центральный, идущий в центральную нервную систему. У низших позвоночных, например рыб, вкусовые органы могут располагаться по всему телу, но в особенности на губах, усиках, в ротовой полости, на жаберных дужках. У земноводных вкусовые органы находятся только в ротовой полости и отчасти в носовой. У млекопитающих животных и человека вкусовые органы помещаются главным образом на сосочках языка и отчасти на мягком нёбе и задней стенке глотки. Наибольшего развития вкусовые органы достигают у животных, медленно и хорошо пережёвывающих пищу.

Комплексная система, образованная рецепторами и центрами обработки нервной системы, осуществляющая такие сенсорные модальности, как осязание, температура, проприоцепция, ноцицепция. Соматосенсорная система также осуществляет контроль пространственного положения частей тела между собой. Необходима для выполнения сложных движений, управляемых корой головного мозга. Проявлением деятельности соматосенсорной системы является так называемое «мышечное чувство».

У человека имеются, согласно классификации по физической энергии стимула, являющейся для данного рецептора адекватной:

  • Хеморецепторы — рецепторы, чувствительные к воздействию химических веществ. Каждый такой рецептор представляет собой белковый комплекс, который, взаимодействуя с определённым веществом, изменяет свои свойства, что вызывает каскад внутренних реакций организма. Среди таких рецепторов: рецепторы органов чувств (обонятельные и вкусовые рецепторы[22]) и рецепторы внутреннего состояния организма (рецепторы углекислого газа дыхательного центра, рецепторы рН внутренних жидкостей).
  • Механорецепторы — это окончания чувствительных нервных волокон, реагирующие на механическое давление или иную деформацию, действующую извне, или возникающие во внутренних органах. Среди таких рецепторов: тельца Мейснера, тельца Меркеля, тельца Руффини, тельца Пачини, мышечные веретена, сухожильные органы Гольджи, механорецепторы вестибулярного аппарата[23][24].
  • Ноцицепторы — периферические болевые рецепторы. Интенсивная стимуляция ноцицепторов обычно вызывает неприятные ощущения и может причинить вред организму[25]. Ноцицепторы расположены главным образом в коже (кожные ноцирецепторы) или во внутренних органах (висцеральные ноцирецепторы). В окончаниях миелинизированных волокон (А-тип) они обычно реагируют только на интенсивное механическое раздражение; в окончаниях немиелинизированных волокон (С-тип) могут реагировать на различные типы раздражений (механическое, тепловое или химическое).
  • Фоторецепторы — светочувствительные сенсорные нейроны сетчатки глаза. Фоторецепторы содержатся во внешнем зернистом слое сетчатки. Фоторецепторы отвечают (а не , как другие нейроны) в ответ на адекватный этим рецепторам сигнал — свет. Фоторецепторы размещаются в сетчатке очень плотно, в виде шестиугольников (гексагональная упаковка)[26][27][28][29].
  • Терморецепторы — рецепторы, отвечающие за температурную рецепцию. Основные из них: колбочки Краузе (дающие ощущение холода) и уже упоминавшиеся тельца Руффини (способные реагировать не только на растяжение кожи, но и на тепло)[30].

Рецептивное поле (поле рецепторов) — это область, в которой находятся специфические рецепторы, посылающие сигналы связанному с ними нейрону (или нейронам) более высокого синаптического уровня той или иной сенсорной системы. Например, при определённых условиях рецептивным полем может быть названа и область сетчатки глаза, на которую проецируется зрительный образ окружающего мира, и единственная палочка или колбочка сетчатки, возбуждённая точечным источником света[31]. На данный момент определены рецептивные поля для зрительной, слуховой и соматосенсорной систем.

  1. У некоторых видов, таких как Amolops tormotus (Feng et al. 2006), имеется полость перед барабанной перепонкой, которую можно считать наружным слуховым проходом, а следовательно, и наружным ухом.

    Оригинальный текст (англ.)

    Some species, like Amolops tormotus (Feng et al. 2006), have a cavity in front of the tympanic membrane which is considered to be an ear canal and thus an outer ear.

    Schoffelen et al., 2008[13].
  1. Хандверкер Х.  Глава 8. Общая сенсорная физиология // Физиология человека: в 3-х томах. Т. 1. Пер. с англ = Human Physiology. Edited by R. F. Schmidt and G. Thews. 2nd, completely revised edition / под ред. Р. Шмидта и Г. Тевса (перевод под ред. акад. П. Г. Костюка). — М.: Мир, 1996. — 323 с. — ISBN 5-03-002545-6. — С. 178—196.
  2. Смирнов В. М., Будылина С. М.  Физиология сенсорных систем и высшая нервная деятельность: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. — М.: Издат. центр «Академия», 2003. — 304 с. — ISBN 5-7695-0786-1. — С. 178—196.
  3. 1 2 Островский М. А., Шевелев И. А.  Глава 14. Сенсорные системы // Физиология человека. Учебник (В двух томах. Т. II) / Под ред. В. М. Покровского, Г. Ф. Коротько. — М.. — 368 с. — (Учеб. лит. для студентов мед. вузов). — ISBN 5-225-02693-1. — С. 201—259.
  4. ↑ Mortality and Burden of Disease Estimates for WHO Member States in 2002 (неопр.) (xls). World Health Organization (2002). Архивировано 30 июля 2012 года.
  5. 1 2 Батуев А. С.  Глава 2. Сенсорная функция мозга. § 1. Общие принципы конструкции сенсорных систем // Физиология высшей нервной деятельности и сенсорных систем. — 3. — СПб.: Питер, 2010. — 317 с. — ISBN 978-5-91180-842-6. — С. 46—51.
  6. Гельмгольц К. Скорость распространения нервного возбуждения. — М.: Политиздат, 1923. — 134 с.
  7. Платонов К. К. Занимательная психология. — М.: Молодая гвардия, 1964. — 384 с.
  8. 1 2 Батуев А. С. Глава 2. Сенсорная функция мозга. § 2. Закономерности обнаружения сигналов // Физиология высшей нервной деятельности и сенсорных систем. — 3. — СПб.: Питер, 2010. — 317 с. — ISBN 978-5-91180-842-6. — С. 51—54.
  9. 1 2 Батуев А. С. Глава 2. Сенсорная функция мозга. § 3. Системная организация процессов кодирования информации // Физиология высшей нервной деятельности и сенсорных систем. — 3. — СПб.: Питер, 2010. — 317 с. — ISBN 978-5-91180-842-6. — С. 54—56.
  10. Альтман Я. А.  Глава 5. Пространственный слух // Слуховая система / Ред. Я. А. Альтман. — Л.: Наука, 1990. — 620 с. — (Основы современной физиологии). — ISBN 5-02-025643-9. — С. 366—448.
  11. 1 2 Гиляров (ред.), 1998, с. 393.
  12. ↑ Константинов, 1991, с. 446.
  13. 1 2 Schoffelen et al., 2008.
  14. ↑ Привес и др., 1985, с. 627.
  15. ↑ Краев, 1978, с. 317.
  16. ↑ Альтман, Таварткиладзе, 2003, с. 31.
  17. ↑ Шупляков, 1990, с. 156.
  18. ↑ Афанасьев и др., 2002, с. 365—366.
  19. ↑ Быков, 2001, с. 227.
  20. ↑ Длинный зверёк стал звеном в истории уха (неопр.). Дата обращения 31 мая 2013.
  21. ↑ Функционирование уха человека (слух) (неопр.). Биофайл. Научно-информационный журнал. Дата обращения 5 декабря 2012. Архивировано 7 декабря 2012 года.
  22. ↑ Воротников, 2005, с. 21.
  23. ↑ The Major Classes of Somatic Sensory Receptors
  24. ↑ Воротников, 2005, с. 23—24, 28.
  25. ↑ Глоссарий // Шиффман Х. Р. Ощущение и восприятие / Пер. с англ. З. Замчук. — 5-е изд. — СПб.: Питер, 2003. — 928 с. — (Мастера психологии). — ISBN 5-318-00373-7. — С. 790—833. — С. 811.
  26. Хьюбел Д. Глаз, мозг, зрение. — М.: Мир, 1990. — 240 с.
  27. Меденников П. А., Павлов Н. Н. Гексагональная пирамида как модель структурной организации зрительной системы // Сенсорные системы. — 1992. — Т. 6, № 2. — С. 78—83.
  28. Лебедев Д. С., Бызов А. Л. Электрические связи между фоторецепторами способствуют выделению протяженных границ между разнояркими полями // Сенсорные системы. — 1988. — Т. 12, № 3. — С. 329—342.
  29. Watson A. B., Ahumada A. J. A hexahonal orthogonal-oriented pyramid as a model of image representation in visual cortex // IEEE Transactions on Biomedical Engineering. — Vol. 36, № 1. — P. 97—106.
  30. ↑ Воротников, 2005, с. 28.
  31. Kolb B., Whishaw I. Q.  Fundamentals of Human Neuropsychology. 6th edition. — Basingstoke: Palgrave Macmillan, 2008. — 913 p. — ISBN 0-7167-9586-8.
  • Альтман Я. А., Таварткиладзе Г. А. . Руководство по аудиологии. — М.: ДМК Пресс, 2003. — 360 с. — ISBN 5-93189-023-8.
  • Афанасьев Ю. И., Юрина Н. А., Котовский Е. Ф. и др. . Глава 12. Сенсорные системы. Органы чувств // Гистология, цитология и эмбриология / Под ред. Ю. И. Афанасьева, Н. А. Юриной. — М.: Медицина, 2002. — С. 332—378. — 744 с. — ISBN 5-225-04523-5.
  • Быков В. Л. . Органы слуха и равновесия // Частная гистология человека (краткий обзорный курс). — СПб.: СОТИС, 2001. — С. 227—235. — 304 с. — 40 000 экз. — ISBN 5-85503-116-0.
  • Биология. Большой энциклопедический словарь / Гл. ред. М. С. Гиляров. — 3-е изд.. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. — 864 с. — 100 000 экз. — ISBN 5-85270-252-8.
  • Константинов А. И. . Глава 4. Физиология сенсорных систем // Общий курс физиологии человека и животных. Книга 1. Физиология нервной, мышечной и сенсорной систем / Под ред. А. Д. Ноздрачёва. — М.: Высшая школа, 1991. — С. 372—500. — 509 с. — ISBN 5-06-000126-1.
  • Краев А. В. . Учение о сенсорных аппаратах — эстезиология // Анатомия человека, в 2-х томах / Под ред. Р. Д. Синельникова. — М.: Медицина, 1978. — Т. 2. — С. 295—331. — 352 с. — 75 000 экз.
  • Нагель А.  Аномалии рефракции и аккомодации глаза / Пер. с немецкого В. Добровольского. — СПб.: Типография А. С. Суворина, 1881. — viii + 251 с.
  • Привес М. Г., Лысенков Н. К., Бушкович В. И. . Анатомия человека / Ред. М. Г. Привес. — 9-е изд., перераб. и доп. — М.: Медицина, 1985. — 673 с. — 110 000 экз.
  • Шупляков В. С. . Глава 3. Физиология периферического отдела слуховой системы // Слуховая система / Ред. Я. А. Альтман. — Л.: Наука, 1990. — С. 156—223. — 620 с. — (Основы современной физиологии). — 1800 экз. — ISBN 5-02-025643-9.
  • Imbert A.  Les anomalies de la vision. — Paris: J. B. Bailliere et Fils, 1889. — vii + 365 p.
  • Longmore.  Руководство к исследованию зрения для военных врачей / Пер. Лаврентьева. — 1894.
  • Грегг Дж.  Опыты со зрением в школе и дома. — М.: Мир, 1970. — 200 с.
  • Грегори Р. Л.  Глаз и мозг. Психология зрительного восприятия. — М.: Прогресс, 1970. — 271 с.
  • Молковский А.  Зрение человека. — С.: Слово, 1983. — 347 с.
  • Хьюбел Д.  Глаз, мозг, зрение. — М.: Мир, 1990. — 239 с. — ISBN 5-03-001254-0.
  • Грегори Р. Л.  Разумный глаз. 2-е изд. — М.: Едиториал УРСС, 2003. — 240 с. — ISBN 5-354-00342-3.
  • Воротников С. А.  Информационные устройства робототехнических систем. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2005. — 384 с. — ISBN 5-7038-2207-6.
  • Слуховая система // Физиология человека / Под ред. В. М. Покровского, Г. Ф. Коротько. — Медицина, 2007. — 656 с. — (Учебная литература для студентов медицинских вузов). — ISBN 5-225-04729-7.
  • Батуев А. С., Куликов Г. А. Введение в физиологию сенсорных систем. — М.: Высшая школа, 1983. — 247 с.
  • Bradbury J. Taste perception: cracking the code (англ.) // PLoS Biol. : journal. — 2004. — March (vol. 2, no. 3). — P. E64. — doi:10.1371/journal.pbio.0020064. — PMID 15024416.
  • Smith D. V., Margolskee R. F. Making sense of taste (неопр.) // Sci. Am.. — 2001. — March (т. 284, № 3). — С. 32—9. — doi:10.1038/scientificamerican0301-32. — PMID 11234504.
  • Gleason, Michael. Chemoreception (неопр.) (2004).
  • Watson, Flora. Tarsal Taste Receptors of Flies (неопр.) (недоступная ссылка) (2004). Дата обращения 31 мая 2013. Архивировано 8 сентября 2006 года.
  • Schoffelen R. L. M., Segenhout J. M., van Dijk P.  Mechanics of the exceptional anuran ear (англ.) // J Comp Physiol A Neuroethol Sens Neural Behav Physiol. — 2008. — Vol. 194 (5). — P. 417—428. — ISSN 0340-7594. — doi:10.1007/s00359-008-0327-1. — PMID 18386018.
  • Scholey J. M., Ou G., Snow J., Gunnarson A. Intraflagellar transport motors in Caenorhabditis elegans neurons (англ.) // Biochem. Soc. Trans. (англ.)русск. : journal. — 2004. — November (vol. 32, no. Pt 5). — P. 682—684. — doi:10.1042/BST0320682. — PMID 15493987.
  • Augustine, James R. Human Neuroanatomy (неопр.). — San Diego, CA: Academic Press, 2008. — С. 360. — ISBN 978-0-12-068251-5.
  • Emile L. Boulpaep (англ.)русск.; Walter F. Boron (англ.)русск.. Medical Physiology (неопр.). — Saunders, 2003. — С. 352—358. — ISBN 0-7216-3256-4.
  • Flanagan, J.R., Lederman, S.J. Neurobiology: Feeling bumps and holes, News and Views, Nature, 2001 Jul. 26;412(6845):389-391.
  • Hayward V, Astley OR, Cruz-Hernandez M, Grant D, Robles-De-La-Torre G. Haptic interfaces and devices. Sensor Review 24(1), pp. 16-29 (2004).
  • Purves, Dale. Neuroscience, Fifth Edition (неопр.). — Sunderland, MA: Sinauer Associates, Inc, 2012. — С. 202—203. — ISBN 978-0-87893-695-3.

Датчик движения — Википедия

Датчик движения (англ. motion sensor) — сигнализатор, фиксирующий перемещение объектов и используемый для контроля за окружающей обстановкой или автоматического запуска требуемых действий в ответ на перемещение объектов.

Детектор движения (англ. motion detector) — устройство или функция охранной телевизионной системы, формирующие сигнал извещения о тревоге при обнаружении движения в поле зрения видеокамеры[1].

Более чувствительную разновидность датчика движения называют также датчиком присутствия (англ. presence sensor или occupancy sensor).

Датчик движения

Сенсоры движения широко распространены, и аналитики ожидают роста их использования еще на 13—14 % ежегодно до 2020 года[2]. Применение датчиков движения и присутствия в жилых домах и офисах, как прогнозируют специалисты, будет в тот же период расти на 20 % в год, при этом наибольший рост ожидается в Европе и России, прежде всего в сфере защиты от постороннего проникновения[3] и в других аспектах домашней автоматизации[4].

Датчики движения и присутствия широко применяются независимо или в составе охранных систем, чтобы обнаруживать проникновение посторонних, а также для автоматизации освещения и климатической техники (отопления и кондиционеров) в квартирах, жилых домах и коммерческой недвижимости.

Работа датчика движения основана на анализе волн различных типов (акустических, оптических или радиоволн), поступающих на датчик из окружающей среды. В зависимости от типа используемой волны датчики движения делятся на:

В зависимости от того, инициирует ли сенсор сам эти волны и анализирует их после отражения или только получает волны из внешнего мира, датчики делятся на:

  • активные,
  • пассивные и
  • комбинированные, когда одна часть датчика посылает волны, а отделённая от неё вторая получает их.

Большинство существующих датчиков движения представляет собой комбинацию этих критериев, причём датчики одного типа волн, как правило, используют один механизм их создания и обработки. Наиболее распространены:

  • пассивные инфракрасные датчики (PIR), самые доступные и распространенные датчики движения в принципе[5], инфракрасные датчики составляют около 50 % применяемых по всему миру сенсоров движения[2];
  • активные ультразвуковые, микроволновые и томографические датчики;
  • комбинированные фотоэлектрический и инфракрасный датчики.

Каждый механизм имеет свои погрешности, время от времени допуская ложные тревоги. Чтобы снизить вероятность ложного срабатывания, датчики иногда объединяют две технологии в одном устройстве (например, инфракрасный и ультразвуковой). Однако это, в свою очередь, повышает уязвимость датчика, поскольку он становится менее чувствительным и может в результате не сработать, даже когда должен.

Инфракрасный датчик[править | править код]

Инфракрасный датчик движения

Действие инфракрасного датчика основано на анализе теплового (инфракрасного) излучения. Пассивный инфракрасный датчик (PIR) при этом не испускает никакого излучения, а только анализирует входящие тепловые лучи.

Чувствительные элементы

Внутри датчика располагаются два чувствительных элемента, фиксирующих уровень инфракрасного излучения. Перед каждым установлена линза Френеля, которая фокусирует на нём падающие на датчик инфракрасные лучи. Простейший датчик сконструирован так, что окружающее пространство «разделено» между двумя линзами, каждая из которых проецирует тепловое излучение из своей зоны ответственности на «свой» чувствительный элемент. В обычных условиях поступающее на обе части датчика излучение примерно одинаково. Когда появляется тепловой объект (человек), он сначала попадает в поле зрения только одной части датчика, так что показания двух чувствительных элементов начинают различаться, и датчик делает вывод, что имело место движение[6].

В реальных условиях датчик с двумя линзами был бы слишком груб, поэтому на практике в датчиках устанавливают не одну пару линз, а несколько десятков. Они легко заметны на поверхности — это ячеистая структура полупрозрачного окошка, за которым и располагаются чувствительные элементы. Для экономии места и материалов датчик конструируют так, что все линзы фокусируют входящее излучение только на двух чувствительных элементах. Таким образом окружающее пространство разделяется на зоны ответственности между парами линз, каждая из которых способна фиксировать движение в своей зоне[6].

В качестве чувствительного элемента используются в основном пироэлектрические элементы, на них приходится львиная доля инфракрасных датчиков движения. Менее распространены термопары, микроболометры и полупроводники: арсенид галлия-индия (InGaAs) и теллурид ртути-кадмия (MCT)[4].

Ультразвуковой датчик[править | править код]

См. также Эхолокация

Ультразвуковой датчик основан на анализе звуковых волн за порогом человеческого восприятия.

Специальный элемент внутри датчика регулярно испускает пучки ультразвуковых волн. Затем датчик переключается в режим приёма и ожидает возврата отраженных волн, после чего анализирует их.

Если обстановка в зоне покрытия датчика осталась неизменной, посланные волны каждый раз возвращаются отраженными одинаково; но если начинается движение, то волны изменяются (эффект Доплера), на основании чего датчик делает вывод, что обстановка изменилась. Когда изменения превышают установленный порог чувствительности, датчик срабатывает.

В качестве генератора ультразвука в датчике обычно используется кварцевый или керамический пьезоэлектрический элемент или специальная мембрана, вибрирующая под действием электростатического поля.

Радиоволновые датчики[править | править код]

Микроволновый датчик движения

Томографические (радиоволновые) и микроволновые датчики действуют так же, как ультразвуковые, но анализируют отражение не акустических, а радиоволн.

Поскольку радиоволны способны проходить через неметаллические преграды, например через стены и деревянную мебель, радиоволновые датчики пригодны для контроля пространства за такими преградами. Радиоволновые датчики достаточно дорогие, и потому их обычно используют для наблюдения за большими коммерческими площадями, к примеру за складскими помещениями[7].

Фотоэлектрический датчик[править | править код]

Принцип действия фотоэлектрического датчика основан на проверке прерывания пучка световых лучей, при затенении которого он срабатывает. Обычно этот датчик состоит из двух частей, одна из которых испускает свет, а другая принимает. В приёмной части находится фотоприёмник, в котором под действием падающего света возникает электрический ток. Когда световой пучок перекрывается каким-либо телом, на приёмник перестаёт падать свет, и датчик срабатывает.

Известный пример использования такого датчика — в турникетах метрополитена, которые захлопываются перед пассажирами при пересечении ими светового пучка без оплаты проезда.

В фотоэлектрических датчиках часто используют невидимое инфракрасное излучение.

Датчик присутствия представляет собой более чувствительную версию датчика движения, в основе обоих датчиков лежат одни и те же механизмы. Однако, к примеру, если в инфракрасном датчике движения используются несколько десятков пар линз, которые таким образом делят окружающее пространство на несколько десятков зон, то в датчике присутствия применяются несколько сотен пар линз. Таким образом, каждая пара отвечает за небольшой участок пространства, что позволяет ей фиксировать даже небольшие движения, вплоть до движения пальцев по клавиатуре[8].

Взаимодействие с другими устройствами[править | править код]

Поскольку датчики лишь фиксируют изменения внешней среды, они почти всегда используются во взаимодействии с другими устройствами, которые при срабатывании датчика выполняют требуемые действия:

  • включают тревогу,
  • рассылают уведомления,
  • включают или выключают освещение и другие приборы,
  • изменяют параметры работы климатической техники или других устройств.

Если датчики движения (охранные извещатели) устанавливаются в составе комплексных охранных систем (пультовая охрана), связи между устройствами настраиваются уже при установке, а их дальнейшее взаимодействие происходит через контроллер, который поставщик (государственная вневедомственная охрана или частная охранная организация) устанавливает вместе с остальным оборудованием[9].

Если пользователь приобретает датчики, сирены и умные выключатели от разных поставщиков и устанавливает их сам, контроллер также устанавливается самостоятельно. Вместе с контроллером поставщики предоставляют доступ к аккаунту на специализированном веб-портале и мобильному приложению, которые позволяют самостоятельно настроить уведомления и взаимодействие устройств.

Датчики движения и присутствия широко применяются в повседневной жизни, прежде всего в домашней автоматизации и автоматизации зданий для[5][10][11]:

Например, использование датчиков движения и присутствия для автоматизации освещения и кондиционирования позволяет сократить потребление энергии на 40 %, а расходы на освещение на 60—70 %[3].

Коммерческие применения датчиков движения включают[2]:

Защита от проникновения[править | править код]

Датчик активирует сирену, когда фиксирует проникновение посторонних в помещение. Установленный в составе системы пультовой охраны датчик также отправляет сигнал тревоги в диспетчерский центр охранной организации, которая при необходимости высылает на место группу реагирования.

Кроме того, в случае тревоги датчик может запустить отправку уведомления владельцу: SMS-, Email- или push-уведомление — в зависимости от настроек. Некоторые системы предлагают также функцию автоматического телефонного звонка владельцу или указанным им доверенным людям.

Датчик также может активировать видеонаблюдение, а в самостоятельно установленной системе также запустить любую другую функцию по усмотрению владельца: заблокировать замки до приезда правоохранителей, обесточить технику, отключить освещение и так далее.

Автоматизация света[править | править код]

Прожектор, снабжённый датчиком движения
См. также Автоматизация освещения

В зависимости от того, фиксирует он движение в помещении или нет, датчик движения или присутствия может автоматически включать или выключать освещение и менять его яркость, сразу или с задержкой.

В общем случае датчик через контроллер передает соответствующие команды на выключатель (формально датчик лишь сообщает контроллеру о том, что в помещении есть или нет движения, а уже контроллер в соответствии с оставленными владельцем инструкциями отдает нужные команды выключателям). Однако распространены и выключатели со встроенными датчиками движения; как правило, они используются в общественных и коммерческих пространствах: офисах, складах, подъездах.

Вместо выключателя может использоваться любой другой контроллер освещения, например RGB-контроллер для управления светодиодной лентой или умная лампа.

Автоматизация климата[править | править код]

Сработавший датчик способен автоматически изменить мощность климатических систем в соответствии с инструкциями, указанными владельцем. Для этого он уведомляет контроллер о том, что зафиксировал движение или его отсутствие, а контроллер пускает в ход нужные алгоритмы, командуя климатическим устройствам включиться, отключиться или изменить параметры работы.

Например, если зимой датчик обнаруживает присутствие людей в помещении, контроллер передаёт установленному на батарею терморегулятору или регулятору тёплого пола команду повысить температуру. Если летом датчик зафиксировал отсутствие людей, контролер командует кондиционеру снизить мощность.

  1. ↑ ГОСТ Р 51558-2014 Средства и системы охранные телевизионные. Классификация. Общие технические требования. Методы испытаний
  2. 1 2 3 Motion Sensors Market — Global Forecast to 2020 Markets and Markets, 4 фев 2017
  3. 1 2 Occupancy Sensor Market — Global Forecast to 2020 — Markets and Markets, 4 фев 2017
  4. 1 2 Growth Opportunities in the Global Infrared Detector Market — Lucintel, 4 фев 2017
  5. 1 2 Occupancy Sensor Market Worth 2.78 Billion USD by 2020 — Market Watch, 4 фев 2017
  6. 1 2 How PIRs Work — Adafruit, 4 фев 2017
  7. ↑ Motion Detectors — SimpsiSafe, 4 фев 2017
  8. ↑ How does a presence detector work Архивная копия от 5 февраля 2017 на Wayback Machine — Theben, 4 фев 2017
  9. ↑ Охрана объектов Архивная копия от 7 февраля 2017 на Wayback Machine — Управление вневедомственной охраны Росгвардии по Москве, 7 фев 2017
  10. ↑ Практическое энергосбережение в быту (недоступная ссылка) — Министерство энергетики Московской области, 4 фев 2017
  11. ↑ Стоимость энергоэффективных решений — Минстрой России, 4 фев 2017

сенсор — Викисловарь

Морфологические и синтаксические свойства[править]

падеж ед. ч. мн. ч.
Им. се́нсор се́нсоры
Р. се́нсора се́нсоров
Д. се́нсору се́нсорам
В. се́нсор се́нсоры
Тв. се́нсором се́нсорами
Пр. се́нсоре се́нсорах

се́н-сор

Существительное, неодушевлённое, мужской род, 2-е склонение (тип склонения 1a по классификации А. А. Зализняка).

Корень: -сенсор-.

Произношение[править]

  • МФА: ед. ч. [ˈsʲensər], мн. ч. [ˈsʲensərɨ]
  • МФА: ед. ч. [ˈsɛnsər], мн. ч. [ˈsɛnsərɨ]

Семантические свойства[править]

Значение[править]
  1. техн. датчик; первичный преобразователь, элемент, воспринимающий контролируемое воздействие (свет, давление, температуру и т. п.) ◆ Отсутствует пример употребления (см. рекомендации).
  2. чувствительный элемент датчика ◆ Отсутствует пример употребления (см. рекомендации).
Синонимы[править]
Антонимы[править]
Гиперонимы[править]
Гипонимы[править]
  1. аудиосенсор

Родственные слова[править]

Этимология[править]

Происходит от англ. sensor «сенсор», далее из sense «чувство; ощущение», из лат. sensus «чувство, ощущение, восприятие», далее из sentire «чувствовать; узнавать; думать», далее из праиндоевр. *sent- «идти».

Фразеологизмы и устойчивые сочетания[править]

Перевод[править]

Морфологические и синтаксические свойства[править]

падеж ед. ч. мн. ч.
Им. се́нсор се́нсоры
Р. се́нсора се́нсоров
Д. се́нсору се́нсорам
В. се́нсора се́нсоров
Тв. се́нсором се́нсорами
Пр. се́нсоре се́нсорах

се́н-сор

Существительное, одушевлённое, мужской род, 2-е склонение (тип склонения 1a по классификации А. А. Зализняка).

Корень: -сенсор-.

Произношение[править]

  • МФА: ед. ч. [ˈsʲensər], мн. ч. [ˈsʲensərɨ]
  • МФА: ед. ч. [ˈsɛnsər], мн. ч. [ˈsɛnsərɨ]

Семантические свойства[править]

Значение[править]
  1. человек, обладающий чувствительностью ◆ Отсутствует пример употребления (см. рекомендации).
Синонимы[править]
Антонимы[править]
Гиперонимы[править]
Гипонимы[править]

Родственные слова[править]

Этимология[править]

См. сенсор I.

Фразеологизмы и устойчивые сочетания[править]

Перевод[править]

Список переводов

Библиография[править]

Морфологические и синтаксические свойства[править]

сенсор

Существительное, неодушевлённое, мужской род.

Корень: .

Произношение[править]

Семантические свойства[править]

Значение[править]
  1. техн. сенсор ◆ Отсутствует пример употребления (см. рекомендации).
Синонимы[править]
Антонимы[править]
Гиперонимы[править]
Гипонимы[править]

Родственные слова[править]

Ближайшее родство

Этимология[править]

Происходит от англ. sensor «сенсор», далее из sense «чувство; ощущение», из лат. sensus «чувство, ощущение, восприятие», далее из sentire «чувствовать; узнавать; думать», далее из праиндоевр. *sent- «идти».

Фразеологизмы и устойчивые сочетания[править]

Датчик давления — Википедия

Датчик давления — устройство, физические параметры которого изменяются в зависимости от давления измеряемой среды (жидкости, газа, пара). В датчиках давление измеряемой среды преобразуется в унифицированный пневматический, электрический сигналы или цифровой код.

Датчик давления

Датчик давления состоит из первичного преобразователя давления, в составе которого чувствительный элемент — приемник давления, схемы вторичной обработки сигнала, различных над конструкции корпусных деталей, в том числе для герметичного соединения датчика с объектом и защиты от внешних воздействий и устройства вывода информационного сигнала. Основными отличиями одних приборов от других являются пределы измерений, динамические и частотные диапазоны, точность регистрации давления, допустимые условия эксплуатации, массогабаритные характеристики, которые зависят от принципа преобразования давления в электрический сигнал: тензометрический, пьезорезистивный, ёмкостный, индуктивный, резонансный, ионизационный, пьезоэлектрический и другие.

Тензометрический метод[править | править код]

Чувствительные элементы датчиков базируются на принципе изменения сопротивления при деформации тензорезисторов, приклеенных к упругому элементу, который деформируется под действием давления.

Пьезорезистивный метод[править | править код]

Основан на интегральных чувствительных элементах из монокристаллического кремния. Кремниевые преобразователи имеют высокую чувствительность благодаря изменению удельного объемного сопротивления полупроводника при деформировании давлением.

Для измерения давления чистых неагрессивных сред применяются так называемые Low cost — решения, основанные на использовании чувствительных элементов либо без защиты, либо с защитой силиконовым гелем.

Для измерения агрессивных сред и большинства промышленных применений используется преобразователь давления в герметичном металло-стеклянном корпусе, с разделительной диафрагмой из нержавеющей стали, передающей давление измеряемой среды посредством кремнийорганической жидкости.

Ёмкостный метод[править | править код]

«Сердцем» датчика давления является ёмкостная ячейка. Ёмкостный метод основан на зависимости изменения электрической ёмкости между обкладками конденсатора и измерительной мембраны от подаваемого давления. Основным преимуществом ёмкостного метода является защита от перегрузок (изм. мембрана при перегрузке ложится на стенки «обкладки» конденсатора, длительное время не подвергаясь деформации, при снятии перегрузки мембрана восстанавливает исходную форму, при этом дополнительная калибровка сенсора не требуется), также обеспечивается высокая стабильность метрологических характеристик, уменьшение влияния температурной погрешности за счет малого объема заполняющей жидкости непосредственно в ячейке.

Резонансный метод[править | править код]

В основе метода лежит изменение резонансной частоты колеблющегося упругого элемента при деформировании его силой или давлением. Это и объясняет высокую стабильность датчиков и высокие выходные характеристики прибора.

К недостаткам можно отнести индивидуальную характеристику преобразования давления, значительное время отклика, невозможность проводить измерения в агрессивных средах без потери точности показаний прибора.

Индуктивный метод[править | править код]

Основан на регистрации вихревых токов (токов Фуко). Чувствительный элемент состоит из двух катушек, изолированных между собой металлическим экраном. Преобразователь измеряет смещение мембраны при отсутствии механического контакта. В катушках генерируется электрический сигнал переменного тока таким образом, что заряд и разряд катушек происходит через одинаковые промежутки времени. При отклонении мембраны создается ток в фиксированной основной катушке, что приводит к изменению индуктивности системы. Смещение характеристик основной катушки дает возможность преобразовать давление в стандартизованный сигнал, по своим параметрам прямо пропорциональный приложенному давлению.

Ионизационный метод[править | править код]

В основе лежит принцип регистрации потока ионизированных частиц. Аналогом являются ламповые диоды.

Лампа оснащена двумя электродами: катодом и анодом, — а также нагревателем. В некоторых лампах последний отсутствует, что связано с использованием более совершенных материалов для электродов.

Преимуществом таких ламп является возможность регистрировать низкое давление — вплоть до глубокого вакуума с высокой точностью. Однако следует строго учитывать, что подобные приборы нельзя эксплуатировать, если давление в камере близко к атмосферному. Поэтому подобные преобразователи необходимо сочетать с другими датчиками давления, например, емкостными. Зависимость сигнала от давления является логарифмической.

Пьезоэлектрический метод[править | править код]

В основе лежит прямой пьезоэлектрический эффект, при котором пьезоэлемент генерирует электрический сигнал, пропорциональный действующей на него силе или давлению. Пьезоэлектрические датчики используются для измерения быстроменяющихся акустических и импульсных давлений, обладают широкими динамическими и частотными диапазонами, имеют малую массу и габариты, высокую надежность и могут использоваться в жестких условиях эксплуатации.

Регистрация сигналов датчиков давления[править | править код]

Сигналы с датчиков давления могут быть как медленноменяющимися, так и быстропеременными. В первом случае их спектр лежит в области низких частот. Для того, чтобы с высокой точностью оцифровать такой сигнал, необходимо подавить высокочастотную часть спектра, полностью состоящую из помех. Это особенно актуально в промышленных условиях.

Специально для ввода медленноменяющихся сигналов используются интегрирующие АЦП. Они проводят измерение не мгновенного значения сигнала (которое изменяется под действием помех), а интегрируют сигнальную функцию за заданный промежуток времени, который заведомо меньше постоянной времени процессов, происходящих в контролируемой среде, но заведомо больше периода самой низкочастотной помехи. Интегрирующие АЦП выпускают многие зарубежные фирмы (Texas Instruments, Analog Devices и др).

Для измерения переменных давлений применяют датчики с аналоговым выходным сигналом, например, 0—20, 4—20 мА и 0—5, 0,4—2 В.

Пьезоэлектрические датчики применяются для измерения быстропеременных процессов в диапазоне частот от единиц Гц до сотен кГц.

В отличие от датчика давления, манометр — прибор, предназначенный для измерения (а не просто преобразования) давления. В манометре от давления зависят показания прибора, которые могут быть считаны с его шкалы, дисплея или аналогичного устройства.

Газовый детектор — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 21 мая 2018; проверки требуют 3 правки. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 21 мая 2018; проверки требуют 3 правки.

Газовый детектор — чувствительный элемент или измерительный преобразователь для определения качественного и/или количественного состава газовой смеси.[1][2] Основной компонент газоанализаторов и газосигнализаторов.

Газовые сенсоры входят в состав датчиков или систем измерения и контроля, в которых, помимо них, имеются системы преобразования сигнала и индикации. Основной функцией газового сенсора является преобразование концентрации анализируемого вещества в электрический или какой-либо другой сигнал, позволяющий регистрацию и визуализацию этого сигнала. Наиболее распространёнными являются полупроводниковые, электрохимические и оптические (инфракрасные) сенсоры. В сенсорах первых двух типов за счёт адсорбции компонента смеси происходит изменение электрических свойств сенсора; в третьем случае фиксируется изменение оптической плотности анализируемой смеси газов при определённой длине волны. Наиболее важными характеристиками газовых сенсоров являются селективность по отдельному компоненту, концентрационные пределы определения компонента и время отклика (реакции сенсора на изменение концентрации компонента)..[3]

Используемые в промышленности датчики загазованности подразделяются на следующие категории:

Каталитический датчик MSA 94150
  • Термохимические датчики, основанные на измерении теплового эффекта реакции каталитического окисления газа, применяют для определения концентраций горючих газов. Они состоят из миниатюрного чувствительного элемента, иногда называемого также «шариком», «пеллистором» (Pellistor) или «сигистором» (Siegistor). Последние два являются зарегистрированными торговыми марками серийных устройств. Они изготовлены из электроподогреваемой катушки с платиновой проволокой, на которую сначала нанесена керамическая подложка, например, оксид алюминия, а затем кроющая наружная оболочка из палладиевого или родиевого катализатора, распылённого на подложку из окиси тория.

Действие этого типа датчика основано на том, что при прохождении газо-воздушной смеси на поверхности катализатора возникает горение и выделяющееся тепло повышает температуру шарика. Вызванное этим увеличение сопротивления платиновой катушки регистрируется мостовой схемой, второе плечо которой не имеет оболочки — катализатора. При малых концентрациях изменение сопротивления находится в прямой зависимости от концентрации газа в окружающей среде. Типичное напряжение на датчике- несколько вольт, ток 0,1-0,3 ампера. Значение Т90 для каталитических датчиков обычно составляет 20 — 30 секунд.

  • Инфракрасные датчики работают по принципу поглощения ИК излучения и предназначены для измерения концентраций многоатомных газов.

Газы, состоящие из симметричных двухатомных молекул диатермичны (прозрачны для ИК излучения), поэтому поглощения излучения в них нет. Инфракрасные датчики позволяют определять тип газа по длине волны поглощения (например, опасных концентраций метана в воздухе).

  • Электрохимические датчики позволяют определять концентрацию газа в смеси по значению электрической проводимости раствора, поглотившего этот газ. Чувствительным элементом датчика является электрохимический сенсор, состоящий из трёх электродов, помещённых в сосуд с электролитом. Чувствительность к различным компонентам определяется материалом электродов и применяемым электролитом. Например, сенсор кислорода представляет собой гальванический элемент с двумя электродами и является источником тока, величина которого пропорциональна концентрации кислорода.
  • Фотоионизационные датчики предназначены для измерения концентрации летучих органических соединений в воздушной среде, при условии её загазованности только одним определяемым компонентом.

При прохождении газа через сенсор молекулы органических и неорганических веществ ионизируются под действием ультрафиолетового излучения. Свободные электроны и ионы создают ток в межэлектродном пространстве. Ток ионизации, величина которого пропорциональна концентрации анализируемого газа, измеряется и сравнивается с пороговой установкой.

  1. ↑ Детектор, газовый//Корнеева Т.В. Толковый словарь по метрологии, измерительной технике и управлению качеством. Основные термины: около 7000 терминов —М.:Рус.яз., 1990
  2. ↑ Газоанализатор//Корнеева Т.В. Толковый словарь по метрологии, измерительной технике и управлению качеством. Основные термины: около 7000 терминов —М.:Рус.яз., 1990
  3. ↑ Сенсор, газовый // Словарь нанотехнологических терминов

Оптические датчики — Википедия

Оптический бесконтактный датчик (выключатель)

Опти́ческие да́тчики — электронные устройства, способные под воздействием электромагнитного излучения в видимом, инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах подавать единичный или совокупность сигналов на вход регистрирующей или управляющей системы. Оптические датчики реагируют на непрозрачные и полупрозрачные предметы, водяной пар, дым, аэрозоли.

Оптические датчики являются разновидностью бесконтактных датчиков, так как механический контакт между чувствительной областью датчика (сенсором) и воздействующим объектом отсутствует. Это свойство оптических датчиков обуславливает их широкое применение в автоматизированных системах управления.

Дальность действия оптических датчиков обычно намного больше, чем у других типов бесконтактных датчиков.

Оптические датчики называют ещё оптическими бесконтактными выключателями, фотодатчиками, фотоэлектрическими датчиками.

излучатель оптического датчика

Излучатель датчика состоит из:

  • Корпус
  • Излучатель
  • Подстроечный элемент
  • Генератор
  • Индикатор
приёмник оптического датчика

Приёмник датчика состоит из:

По типу устройства оптические датчики делятся на моноблочные и двухблочные. В моноблочных излучатель и приёмник находятся в одном корпусе. У двухблочных датчиков источник излучения и приёмник оптического сигнала расположены в отдельных корпусах и при работе разнесены в пространстве.

По принципу работы выделяют три группы оптических датчиков:

тип T — датчики барьерного типа (приём луча от отдельно стоящего излучателя)
тип R — датчики рефлекторного типа (приём луча, зеркально отражённого от объекта или катафотом, закреплённым на объекте)
тип D — датчики диффузионного типа (приём луча, рассеянно отражённого объектом)

У датчиков барьерного типа излучатель и приёмник находятся в отдельных корпусах, которые устанавливаются друг напротив друга на одной оси светового пучка. Расстояние между излучателем и приёмником может достигать 100 метров. Предмет, попавший в активную зону оптического датчика, прерывает прохождение луча. Изменение светового потока фиксируется приёмником, появившийся сигнал после обработки подаётся на управляемое устройство.

Датчики рефлекторного типа содержат в одном корпусе и передатчик оптического сигнала и его приёмник. Для отражения луча используется рефлектор (катафот). Датчики такого типа часто используются на конвейере для подсчёта единиц продукции. Для обнаружения объектов с зеркальной, отражающей металлической поверхностью в датчиках рефлекторного типа используют поляризационный фильтр. Дальность действия датчиков рефлекторного типа может достигать 8 метров.

В датчиках диффузионного отражения источник оптического сигнала и его приёмник находятся в одном корпусе. Приёмник учитывает интенсивность луча, отражённого контролируемым объектом. Для точности срабатывания в датчиках данного типа может включаться функция подавления внешней засветки. Дальность действия зависит от отражательных свойств объекта, может быть определена с помощью поправочного коэффициента, и при использовании стандартной отражающей поверхности может достигать 2 метров.

Оптические датчики обычно имеют индикатор рабочего состояния и, как правило, регулятор чувствительности, который даёт возможность настроить срабатывание на объект, находящийся на неблагоприятном фоне.

Современные оптические датчики имеют режимы работы:

  • «DARK ON»;
  • «LIGHT ON».

Эти режимы были специально введены для оптических датчиков, для лучшего понимания, как ведет себя выходной сигнал с датчика при наличии или отсутствии светового луча.

Режим «DARK ON» означает — переключение коммутационных элементов при прерывании светового луча.

Режим «LIGHT ON» означает — переключение коммутационных элементов при наличии светового луча.

Источником излучения в современных оптических датчиках являются светодиоды.

На выходе оптического датчика обычно стоит транзистор PNP- или NPN-типа с открытым коллектором. Нагрузка подключается между выходом и, в зависимости от типа транзистора, общим минусовым или плюсовым проводом источника электрического питания.

Оптические датчики как составная часть автоматизированных систем управления технологическими процессами широко применяются для определения наличия и подсчёта количества предметов, присутствия на их поверхности наклеек, надписей, этикеток или меток, позиционирования и сортировки предметов.

С помощью оптических датчиков можно контролировать расстояние, габариты, уровень, цвет и степень прозрачности. Их устанавливают в системы автоматического управления освещением, приборы дистанционного управления, используют в охранных системах.

  • Виглеб Г. Датчики. Устройство и применение. Москва. Издательство «Мир», 1989
  • Катыс Г. П. Библиотека по автоматике, вып. 6. Оптические датчики температуры. «Госэнергоиздат», 1959
  • Окоси Т. Волоконно-оптические датчики, 1990

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о