Мэдрэгч нь ихэвчлэн цахилгаан эсвэл оптик дохиог илрүүлэх, хариу үйлдэл үзүүлэхэд ашиглагддаг нарийн төвөгтэй төхөөрөмж юм. Төхөөрөмж нь физик параметрийг (температур, цусны даралт, чийгшил, хурд) төхөөрөмжөөр хэмжиж болох дохио болгон хувиргадаг.
Энэ тохиолдолд мэдрэгчийн ангилал өөр байж болно. Хэмжих төхөөрөмжийг хуваарилах хэд хэдэн үндсэн параметрүүд байдаг бөгөөд тэдгээрийг цаашид авч үзэх болно. Үндсэндээ энэ тусгаарлалт нь янз бүрийн хүчний үйлдлээс үүдэлтэй.
Температурын хэмжилтийг жишээ болгон тайлбарлахад хялбар байдаг. Шилэн термометр дэх мөнгөн ус шингэнийг тэлж, шахаж хэмжсэн температурыг хувиргадаг бөгөөд үүнийг тохируулсан шилэн хоолойноос ажиглагч уншиж болно.
Сонголтын шалгуур
Мэдрэгчийг ангилахдаа анхаарах зарим онцлог шинж чанарууд байдаг. Тэдгээрийг доор жагсаав:
- Нарийвчлал.
- Орчны нөхцөл - ихэвчлэн мэдрэгч нь температур, чийгшлийн хязгаарлалттай байдаг.
- Муж - хязгаармэдрэгчийн хэмжилт.
- Тохируулга - уншилтууд цаг хугацааны явцад өөрчлөгддөг тул ихэнх хэмжих хэрэгсэлд шаардлагатай.
- Үнэ.
- Давтах чадвар - Хувьсах хэмжигдэхүүнийг нэг орчинд дахин дахин хэмждэг.
Ангилалаар хуваарилалт
Мэдрэгчийн ангилалыг дараах ангилалд хуваадаг:
- Үндсэн оролтын параметрийн тоо.
- Трансдукцын зарчим (физик болон химийн нөлөөг ашиглан).
- Материал ба технологи.
- Очих газар.
Дамжуулах зарчим нь үр дүнтэй мэдээлэл цуглуулах үндсэн шалгуур юм. Ихэвчлэн логистикийн шалгуурыг хөгжүүлэлтийн баг сонгодог.
Мэдрэгийн шинж чанарт үндэслэн ангиллыг дараах байдлаар хуваарилсан:
- Температур: термистор, термопар, эсэргүүцлийн термометр, микро схем.
- Даралт: Шилэн кабель, Вакуум, Уян шингэн хэмжигч, LVDT, Электрон.
- Урсгал: цахилгаан соронзон, дифференциал даралт, байрлалын шилжилт, дулааны масс.
- Түвшин мэдрэгч: дифференциал даралт, хэт авианы радио давтамж, радар, дулааны шилжилт.
- Ойролцоох ба шилжилт: LVDT, фотоволтайк, багтаамж, соронзон, хэт авианы.
- Биосенсор: резонансын толь, цахилгаан химийн, гадаргуугийн плазмоны резонанс, гэрлийн хаягтай потенциометр.
- Зураг: CCD, CMOS.
- Хий ба хими: хагас дамжуулагч, хэт улаан туяа, дамжуулагч, цахилгаан химийн.
- Хурдатгал: гироскоп, акселерометр.
- Бусад: чийгшил мэдрэгч, хурд мэдрэгч, масс, хазайлт мэдрэгч, хүч, зуурамтгай чанар.
Энэ бол дэд хэсгүүдийн том бүлэг юм. Шинэ технологи нээснээр хэсгүүд байнга шинэчлэгдэж байгаа нь анхаарал татаж байна.
Ашиглалтын чиглэлээс хамааран мэдрэгчийн ангиллыг оноох:
- Үйлдвэрлэлийн процессын хяналт, хэмжилт, автоматжуулалт.
- Үйлдвэрлэлийн бус хэрэглээ: нисэх онгоц, эмнэлгийн хэрэгсэл, автомашин, өргөн хэрэглээний цахилгаан бараа.
Мэдрэгчийг тэжээлийн шаардлагын дагуу ангилж болно:
- Идэвхтэй мэдрэгч - эрчим хүч шаарддаг төхөөрөмжүүд. Жишээ нь, LiDAR (гэрэл мэдрэгч ба зай хэмжигч), фото дамжуулагч эс.
- Идэвхгүй мэдрэгч - эрчим хүч шаарддаггүй мэдрэгч. Жишээлбэл, радиометр, хальсан гэрэл зураг.
Эдгээр хоёр хэсэгт шинжлэх ухаанд мэдэгдэж байгаа бүх төхөөрөмжүүд багтана.
Одоогийн хэрэглээнд мэдрэгчийн ангиллыг дараах байдлаар бүлэглэж болно:
- Акселерометр - микро цахилгаан механик мэдрэгч технологид суурилсан. Эдгээр нь зүрхний аппаратыг асааж буй өвчтөнүүдийг хянахад ашиглагддаг. болон тээврийн хэрэгслийн динамик.
- Биосенсор - цахилгаан химийн технологид суурилсан. Хоол хүнс, эмнэлгийн хэрэгсэл, ус, аюултай биологийн эмгэг төрүүлэгчдийг илрүүлэхэд ашигладаг.
- Зургийн мэдрэгч - CMOS технологид суурилсан. Эдгээрийг хэрэглээний цахилгаан хэрэгсэл, биометр, замын хөдөлгөөний хяналт зэрэгт ашигладагзамын хөдөлгөөн, аюулгүй байдал, түүнчлэн компьютерийн зураг.
- Хөдөлгөөн мэдрэгч - хэт улаан туяаны, хэт авианы болон богино долгионы/радарын технологид суурилсан. Видео тоглоом, загварчлал, гэрлийн идэвхжүүлэлт болон аюулгүй байдлын илрүүлэлтэд ашигладаг.
Мэдрэгчийн төрлүүд
Үндсэн бүлэг бас бий. Үүнийг зургаан үндсэн хэсэгт хуваадаг:
- Температур.
- Хэт улаан туяа.
- Хэт ягаан.
- Мэдрэгч.
- Хандалт, хөдөлгөөн.
- Хэт авиан.
Технологийг тодорхой төхөөрөмжийн хэсэг болгон ашиглаж байгаа бол бүлэг бүр дэд хэсгүүдийг агуулж болно.
1. Температур мэдрэгч
Энэ бол үндсэн бүлгүүдийн нэг юм. Температур мэдрэгчийн ангилал нь тодорхой төрлийн бодис, материалыг халаах, хөргөхөд үндэслэн параметрүүдийг үнэлэх чадвартай бүх төхөөрөмжийг нэгтгэдэг.
Энэ төхөөрөмж нь эх сурвалжаас температурын мэдээллийг цуглуулж, бусад төхөөрөмж эсвэл хүмүүст ойлгомжтой хэлбэрт шилжүүлдэг. Температур мэдрэгчийн хамгийн сайн дүрслэл бол шилэн термометр дэх мөнгөн ус юм. Шилэн дэх мөнгөн ус нь температурын өөрчлөлтөөр өргөжиж, агшдаг. Гаднах температур нь индикаторыг хэмжих эхлэлийн элемент юм. Үзэгч параметрийг хэмжихийн тулд мөнгөн усны байрлалыг ажигладаг. Хоёр үндсэн төрлийн температур мэдрэгч байдаг:
- Холбоо барих мэдрэгч. Энэ төрлийн төхөөрөмж нь объект эсвэл тээвэрлэгчтэй шууд бие махбодийн холбоо барихыг шаарддаг. Тэд хяналтандаа байгааөргөн температурын хязгаарт хатуу, шингэн болон хийн температур.
- Ойролцоох мэдрэгч. Энэ төрлийн мэдрэгч нь хэмжсэн объект эсвэл орчинтой бие махбодийн холбоо барих шаардлагагүй. Тэд гэрэл цацруулдаггүй хатуу бодис, шингэнийг хянадаг боловч байгалийн ил тод байдлын улмаас хийд ашиггүй байдаг. Эдгээр хэрэгслүүд нь температурыг хэмжихдээ Планкийн хуулийг ашигладаг. Энэ хууль жишиг хэмжилт хийх эх үүсвэрээс ялгарах дулаанд хамаарна.
Төрөл бүрийн төхөөрөмжтэй ажиллах
Температур мэдрэгчийг ажиллуулах зарчим, ангиллыг бусад төрлийн тоног төхөөрөмжид ашиглах технологийг хуваадаг. Эдгээр нь машины хяналтын самбар, үйлдвэрийн дэлгүүрийн тусгай үйлдвэрлэлийн хэсгүүд байж болно.
- Термопар - модулиуд нь хоёр утаснаас (тус бүр нь өөр өөр нэгэн төрлийн хайлш эсвэл металлаас) хийгдсэн бөгөөд нэг төгсгөлд холбох замаар хэмжих шилжилтийг бүрдүүлдэг. Энэхүү хэмжих нэгж нь судлагдсан элементүүдэд нээлттэй байна. Утасны нөгөө төгсгөл нь жишиг уулзвар үүссэн хэмжих төхөөрөмжөөр төгсдөг. Хоёр уулзварын температур өөр өөр байдаг тул гүйдэл хэлхээгээр дамждаг. Үүссэн милливольт хүчдэлийг хэмжиж уулзвар дээрх температурыг тодорхойлно.
- Эсэргүүцлийн температур мэдрэгч (RTD) нь температурын өөрчлөлтийн үед цахилгаан эсэргүүцлийг хэмжих зориулалттай термисторуудын төрөл юм. Эдгээр нь бусад температур илрүүлэх төхөөрөмжөөс илүү үнэтэй.
- Термистор. Эдгээр нь том хэмжээтэй дулааны резисторын өөр нэг төрөл юмЭсэргүүцлийн өөрчлөлт нь температурын бага зэргийн өөрчлөлттэй пропорциональ байна.
2. IR мэдрэгч
Энэ төхөөрөмж нь хүрээлэн буй орчны тодорхой үе шатыг илрүүлэхийн тулд хэт улаан туяаны цацраг ялгаруулж эсвэл илрүүлдэг. Дүрмээр бол дулааны цацрагийг хэт улаан туяаны спектрийн бүх объектоос ялгаруулдаг. Энэ мэдрэгч нь хүний нүдэнд харагдахгүй эх үүсвэрийн төрлийг илрүүлдэг.
Үндсэн санаа нь хэт улаан туяаны LED ашиглан гэрлийн долгионыг объект руу дамжуулах явдал юм. Объектоос туссан долгионыг илрүүлэхийн тулд ижил төрлийн өөр IR диод ашиглах шаардлагатай.
Үйл ажиллагааны зарчим
Энэ чиглэлд автоматжуулалтын систем дэх мэдрэгчийг ангилах нь түгээмэл байдаг. Энэ нь технологи нь гадны параметрүүдийг үнэлэх нэмэлт хэрэгслийг ашиглах боломжтой болсонтой холбоотой юм. Хэт улаан туяаны хүлээн авагч нь хэт улаан туяанд өртөх үед утсан дээр хүчдэлийн зөрүү үүсдэг. IR мэдрэгчийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн цахилгаан шинж чанарыг объект хүртэлх зайг хэмжихэд ашиглаж болно. Хэт улаан туяаны хүлээн авагч гэрэлд өртөх үед утсанд боломжит зөрүү үүсдэг.
Холбогдох газруудад:
- Термографи: Объектуудын цацрагийн хуулийн дагуу энэ технологийг ашиглан хүрээлэн буй орчныг харагдахуйц гэрэлтэй болон гэрэлгүй ажиглах боломжтой.
- Халаалт: Хэт улаан туяаг хоол хийж, халаахад ашиглаж болно. Тэд онгоцны далавчнаас мөсийг арилгаж чаддаг. Хөрвүүлэгч нь аж үйлдвэрийн салбарт түгээмэл байдагхэвлэх, хуванцар хэвлэх, полимер гагнуур зэрэг салбарууд.
- Спектроскопи: Энэхүү техникийг бүрдүүлэгч холбоог шинжлэн молекулуудыг тодорхойлоход ашигладаг. Энэхүү технологи нь органик нэгдлүүдийг судлахын тулд гэрлийн цацрагийг ашигладаг.
- Цаг уур: үүлний өндрийг хэмжиж, дэлхийн температурыг тооцоолж, цаг уурын хиймэл дагуулууд сканнерийн радиометрээр тоноглогдсон тохиолдолд гадаргыг тооцоолох боломжтой.
- Фотобиомодуляци: Хорт хавдартай өвчтөнүүдэд хими эмчилгээнд хэрэглэдэг. Түүнчлэн, уг технологийг герпес вирусыг эмчлэхэд ашиглаж байна.
- Цаг уур судлал: Агаар мандал ба дэлхийн хоорондох энергийн солилцоог хянах.
- Харилцаа: Хэт улаан туяаны лазер нь шилэн кабелийн холболтыг гэрлээр хангадаг. Эдгээр ялгаруулалтыг мөн гар утас болон компьютерийн дагалдах төхөөрөмжүүдийн хооронд богино зайн холбоо барихад ашигладаг.
3. Хэт ягаан туяаны мэдрэгч
Эдгээр мэдрэгч нь хэт ягаан туяаны цацрагийн эрчим буюу хүчийг хэмждэг. Цахилгаан соронзон цацрагийн нэг хэлбэр нь рентген туяанаас урт долгионы урттай боловч харагдахуйц цацрагаас богино хэвээр байна.
Хэт ягаан туяаг найдвартай хэмжихэд поликристал алмаз гэгддэг идэвхтэй материалыг ашигладаг. Багажууд нь хүрээлэн буй орчны янз бүрийн нөлөөллийг илрүүлэх боломжтой.
Төхөөрөмж сонгох шалгуур:
- Долгионы урт нь хэт ягаан туяа мэдрэгчээр илрүүлж болох нанометр (нм)-ийн хэлбэлзэлтэй.
- Ашиглалтын температур.
- Нарийвчлал.
- Жин.
- Хүрээхүч.
Үйл ажиллагааны зарчим
Хэт ягаан туяа мэдрэгч нь нэг төрлийн энергийн дохиог хүлээн авч, өөр төрлийн дохиог дамжуулдаг. Эдгээр гаралтын урсгалыг ажиглах, бүртгэхийн тулд тэдгээрийг цахилгаан тоолуур руу илгээдэг. График болон тайлан үүсгэхийн тулд уншилтыг аналог-тоон хөрвүүлэгч (ADC) руу шилжүүлж, дараа нь программ хангамж бүхий компьютерт шилжүүлнэ.
Дараах цахилгаан хэрэгсэлд ашигласан:
- Хэт ягаан туяаны фото хоолой нь хэт ягаан туяаны агаар, хэт ягаан туяаны ус цэвэршүүлэх болон нарны цацрагийг хянадаг цацрагт мэдрэмтгий мэдрэгч юм.
- Гэрлийн мэдрэгч - туссан цацрагийн эрчмийг хэмжинэ.
- Хэт ягаан туяаны спектр мэдрэгч нь лабораторийн дүрслэлд ашиглагддаг цэнэглэгдсэн төхөөрөмж (CCD) юм.
- Хэт ягаан туяа мэдрэгч.
- Хэт ягаан туяаны бактери устгагч илрүүлэгч.
- Зураг тогтворжуулах мэдрэгч.
4. Мэдрэгч
Энэ бол өөр нэг том бүлэг төхөөрөмжүүд юм. Даралт мэдрэгчийн ангиллыг тодорхой объект эсвэл бодисын нөлөөн дор нэмэлт шинж чанаруудын харагдах байдлыг хариуцдаг гадаад параметрүүдийг үнэлэхэд ашигладаг.
Мэдрэхүй мэдрэгч нь холбогдсон газраасаа хамааран хувьсах резистор шиг ажилладаг.
Мэдрэхүй мэдрэгч нь:
- Зэс зэрэг бүрэн дамжуулагч материал.
- Хөөс эсвэл хуванцар зэрэг тусгаарлагдсан завсрын материал.
- Хэсэгчилсэн дамжуулагч материал.
Үүний зэрэгцээ хатуу тусгаарлалт байхгүй. Даралтын мэдрэгчийн ангиллыг судалж буй объектын дотор болон гадна талд гарч буй хүчдэлийг үнэлдэг тусгай мэдрэгчийг сонгох замаар тогтооно.
Үйл ажиллагааны зарчим
Хэсэгчилсэн дамжуулагч материал нь гүйдлийн урсгалыг эсэргүүцдэг. Шугаман кодлогчийн зарчим нь гүйдэл дамжуулах материалын урт нь илүү урт байх үед гүйдлийн урсгалыг илүү эсрэг гэж үздэг. Үүний үр дүнд материалын эсэргүүцэл нь бүрэн дамжуулагчтай биеттэй холбогдох байрлалыг өөрчилснөөр өөрчлөгддөг.
Автоматжуулалтын мэдрэгчийн ангилал нь бүхэлдээ тодорхойлсон зарчим дээр суурилдаг. Энд тусгайлан боловсруулсан програм хангамжийн хэлбэрээр нэмэлт нөөцийг оролцуулдаг. Ерөнхийдөө програм хангамж нь мэдрэгчтэй мэдрэгчтэй холбоотой байдаг. Мэдрэгч идэвхгүй болсон үед төхөөрөмжүүд "сүүлчийн мэдрэгч" -ийг санах боломжтой. Тэд мэдрэгч идэвхжсэн даруйдаа "анхны мэдрэгч" -ийг бүртгэж, үүнтэй холбоотой бүх утгыг ойлгож чадна. Энэ үйлдэл нь компьютерийн хулганыг хулганы дэвсгэрийн нөгөө үзүүр рүү зөөхтэй адил курсорыг дэлгэцийн нөгөө тал руу зөөнө.
5. Ойролцоох мэдрэгч
Орчин үеийн тээврийн хэрэгсэл улам бүр энэ технологийг ашиглаж байна. Гэрэл болон мэдрэгч модулийг ашиглан цахилгаан мэдрэгчийн ангилал нь автомашин үйлдвэрлэгчдийн дунд түгээмэл болж байна.
Ойролцоох мэдрэгч бараг байхгүй объект байгааг илрүүлдэгхолбоо барих цэгүүд. Модулиуд болон мэдрэгчтэй объектын хооронд ямар ч холбоо байхгүй, механик эд анги байхгүй тул эдгээр төхөөрөмжүүд нь урт хугацааны үйлчилгээтэй, өндөр найдвартай байдаг.
Янз бүрийн төрлийн ойртох мэдрэгч:
- Индуктив ойрын мэдрэгч.
- Багтаамжийн ойрын мэдрэгч.
- Хэт авианы ойрын мэдрэгч.
- Фото цахилгаан мэдрэгч.
- Хоол мэдрэгч.
Үйл ажиллагааны зарчим
Ойролцоох мэдрэгч нь цахилгаан соронзон эсвэл цахилгаан статик орон эсвэл цахилгаан соронзон цацраг (хэт улаан туяа гэх мэт) ялгаруулж, хариу дохио эсвэл талбайн өөрчлөлтийг хүлээнэ. Илэрсэн объектыг бүртгэлийн модулийн зорилт гэж нэрлэдэг.
Ашиглалтын зарчим, зориулалтын дагуу мэдрэгчийг дараах байдлаар ангилна:
- Индуктив төхөөрөмжүүд: оролтын хэсэгт цахилгаан дамжуулагчийн ойролцоох алдагдлын эсэргүүцлийг өөрчилдөг осциллятор байдаг. Эдгээр төхөөрөмжийг металл зүйлд илүүд үздэг.
- Багтаамжийн ойрын мэдрэгч: Эдгээр нь илрүүлэх электрод ба газрын хоорондох электростатик багтаамжийн өөрчлөлтийг хувиргадаг. Энэ нь хэлбэлзлийн давтамжийн өөрчлөлттэй ойролцоох объект руу ойртох үед тохиолддог. Ойролцоох объектыг илрүүлэхийн тулд хэлбэлзлийн давтамжийг тогтмол гүйдлийн хүчдэл болгон хувиргадаг бөгөөд үүнийг урьдчилан тогтоосон босготой харьцуулдаг. Эдгээр бэхэлгээг хуванцар эд зүйлд илүүд үздэг.
Хэмжих төхөөрөмж, мэдрэгчийн ангилал нь дээрх тайлбар болон параметрүүдээр хязгаарлагдахгүй. Ирсэнтэй хамтшинэ төрлийн хэмжих хэрэгсэл, нийт бүлэг нэмэгдэж байна. Мэдрэгч болон хувиргагчийг ялгахын тулд янз бүрийн тодорхойлолтыг баталсан. Мэдрэгчийг ижил буюу өөр төрлийн энергийн хувилбар гаргахын тулд энергийг мэдэрдэг элемент гэж тодорхойлж болно. Мэдрэгч нь хөрвүүлэх зарчмыг ашиглан хэмжсэн утгыг хүссэн гаралтын дохио болгон хувиргадаг.
Хүлээн авсан болон үүсгэсэн дохион дээр үндэслэн уг зарчмыг цахилгаан, механик, дулаан, химийн, цацраг, соронзон гэсэн бүлэгт хувааж болно.
6. Хэт авианы мэдрэгч
Хэт авианы мэдрэгч нь объект байгаа эсэхийг илрүүлэхэд ашиглагддаг. Энэ нь төхөөрөмжийн толгойноос хэт авианы долгион ялгаруулж, дараа нь харгалзах объектоос туссан хэт авианы дохиог хүлээн авах замаар хийгддэг. Энэ нь объектын байрлал, байгаа байдал, хөдөлгөөнийг илрүүлэхэд тусалдаг.
Хэт авианы мэдрэгчийг илрүүлэхдээ гэрэл гэхээсээ илүү дуу чимээнд тулгуурладаг тул усны түвшний хэмжилт, эмнэлгийн сканнерын процедур болон автомашины үйлдвэрлэлд өргөн хэрэглэгддэг. Хэт авианы долгион нь тунгалаг цаас, шилэн сав, хуванцар сав, хуудасны шил зэрэг үл үзэгдэх объектуудыг тусгал мэдрэгчээрээ илрүүлж чадна.
Үйл ажиллагааны зарчим
Индуктив мэдрэгчүүдийн ангилал нь тэдгээрийн хэрэглээний хамрах хүрээнээс хамаарна. Энд объектуудын физик, химийн шинж чанарыг харгалзан үзэх нь чухал юм. Хэт авианы долгионы хөдөлгөөн нь орчны хэлбэр, төрлөөс хамааран өөр өөр байдаг. Жишээлбэл, хэт авианы долгион нь нэгэн төрлийн орчинд шууд дамждаг бөгөөд тусгаж, өөр өөр мэдээллийн хэрэгслийн хоорондох хил рүү буцаж дамждаг. Агаар дахь хүний бие ихээхэн тусгал үүсгэдэг бөгөөд үүнийг амархан илрүүлэх боломжтой.
Технологи нь дараах зарчмуудыг ашигладаг:
- Олон бодолт. Мэдрэгч болон байны хооронд долгион нэгээс олон удаа тусах үед олон тусгал үүсдэг.
- Хязгаарлалтын бүс. Хамгийн бага мэдрэгчтэй зай, хамгийн их мэдрэгчтэй зайг тохируулж болно. Үүнийг хязгаарын бүс гэж нэрлэдэг.
- Илрүүлэх бүс. Энэ нь мэдрэгчийн толгойн гадаргуу болон сканнердах зайг тохируулснаар олж авсан илрүүлэх хамгийн бага зай хоорондын зай юм.
Энэ технологиор тоноглогдсон төхөөрөмжүүд нь янз бүрийн төрлийн объектыг сканнердах боломжтой. Хэт авианы эх үүсвэрийг машин бүтээхэд идэвхтэй ашигладаг.
