光電壓傳感器：什么是壓電電壓傳感器？看完你就知道了
壓電材料作為感知電力設(shè)備放電、振動(dòng)等信號(hào)的關(guān)鍵材料，在電力設(shè)備振動(dòng)監(jiān)測(cè)、放電檢測(cè)、探傷、溫度測(cè)量、電壓傳感等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
壓電材料在壓電傳感器件中的應(yīng)用多種多樣，其核心在于機(jī)械能和電能的相互轉(zhuǎn)換：壓電材料受機(jī)械振動(dòng)（壓電振動(dòng)傳感器）、聲波傳導(dǎo)（壓電聲傳感器）等機(jī)械外力作用時(shí)晶格形變，引起極化狀態(tài)的變化，輸出傳感電信號(hào)，或通過(guò)對(duì)壓電材料受電場(chǎng)作用產(chǎn)生的形變進(jìn)行測(cè)量來(lái)反映電場(chǎng)大?。▔弘婋妷簜鞲衅鳎?br/>壓電電壓傳感器工作原理如圖1所示，其主要基于逆壓電效應(yīng)，將施加于壓電材料上的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為位移或者形變信號(hào)，再進(jìn)一步通過(guò)其他方式進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓信號(hào)的量測(cè)。
圖1 壓電電壓傳感器檢測(cè)示意圖
壓電電壓傳感器可分為基于應(yīng)力檢測(cè)的壓電電壓傳感器、基于光檢測(cè)的壓電電壓傳感器和基于電容值檢測(cè)的壓電電壓傳感器。
1 基于應(yīng)力檢測(cè)的壓電電壓傳感器
壓電電壓傳感器研究早期，K.Kawamura等使用壓力傳感器對(duì)壓電材料的電致應(yīng)變進(jìn)行檢測(cè)，如圖2所示。檢測(cè)電壓峰值可達(dá)26kV，測(cè)量誤差小于2%，頻率測(cè)量范圍0~2.5kHz。但此類傳感器檢測(cè)范圍和精度易受附加壓力傳感器限制，且需額外電源供電，增加了電壓傳感器的復(fù)雜性，難以滿足新型傳感器小型化、無(wú)源、抗干擾能力強(qiáng)等要求，實(shí)際應(yīng)用困難。
圖2 基于應(yīng)力檢測(cè)的壓電電壓傳感器
2 基于光檢測(cè)的電壓傳感器
相比于基于應(yīng)力檢測(cè)，通過(guò)利用無(wú)源光學(xué)器件測(cè)量壓電材料形變更為便捷。K.M.Bohnert等將石英壓電晶體與雙模光纖聯(lián)用，通過(guò)檢測(cè)光纖中的相干光相位變化對(duì)壓電材料形變進(jìn)行測(cè)量，頻率測(cè)量范圍50Hz~11kHz，測(cè)量電壓高達(dá)520kV，但其設(shè)備體積較為龐大；另有研究人員聯(lián)用PZT等高壓電性能陶瓷多晶與光柵器件，將難以準(zhǔn)確測(cè)量的壓電材料形變轉(zhuǎn)換為光柵中心波長(zhǎng)變化進(jìn)行檢測(cè)，有效提高了測(cè)試精度。
G. Fusiek等使用多個(gè)厚度為4mm的PZT壓電陶瓷片構(gòu)成疊層結(jié)構(gòu)，以放大壓電陶瓷在同等電壓下的位移大小。傳感器最大量程5kV，頻率測(cè)量范圍50Hz~20kHz。研究者采用外加鋁制結(jié)構(gòu)對(duì)壓電陶瓷到光纖光柵的位移進(jìn)行傳遞，減小了對(duì)單個(gè)壓電陶瓷片厚度的要求，但位移的多次傳遞可能引入額外的測(cè)量誤差。
3 基于電容值檢測(cè)的電壓傳感器
此外，Xue Fen等將兩層極化方向相反、兩端固定的PVDF壓電薄膜疊加成電容的上電極，外加固定的電容下電極組成壓電式電壓傳感器。當(dāng)外加電場(chǎng)變化時(shí)，PVDF薄膜發(fā)生彎折電容極板結(jié)構(gòu)變化，導(dǎo)致電容值發(fā)生變化，通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)量電容值來(lái)反推外加電場(chǎng)的信息。
盡管壓電聚合物薄膜（PVDF）在厚度方向的伸縮振動(dòng)諧振頻率遠(yuǎn)高于普通壓電陶瓷，可獲得接近10MHz寬頻帶響應(yīng)和22kV/cm的測(cè)量量程，但由于其壓電系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于普通的壓電陶瓷，形變通常在nm級(jí)，即使使用光學(xué)器件也很難對(duì)其檢測(cè)，因此使用PVDF進(jìn)行電壓/電場(chǎng)傳感研究的難點(diǎn)在于將微納級(jí)形變轉(zhuǎn)換為其他可測(cè)、易測(cè)的物理量。
本文編自2021年第7期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》，論文標(biāo)題為“壓電材料與器件在電氣工程領(lǐng)域的應(yīng)用”，作者為姚睿豐、王妍 等。
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光電壓傳感器：光學(xué)電壓傳感器
摘要：
一種電壓傳感器,包括兩根光學(xué)傳感光纖(10a,10b)和控制單元(1).該傳感光纖(10a,10b)傳送第一模式和第二模式的光,其被正交地極化,在該兩個(gè)模式之間的雙折射率取決于待測(cè)電壓.控制單元適配于產(chǎn)生對(duì)于傳感元件中的兩種模式的光并且用于測(cè)量在該兩種模式之間所遭受的相位延遲.在控制單元(1)和傳感光纖(10a,10b)之間布置了45°法拉第旋轉(zhuǎn)器(9).該法拉第旋轉(zhuǎn)器(9)允許將傳感光纖及其相關(guān)部件的行為轉(zhuǎn)換成具有偏振—旋轉(zhuǎn)的反射的磁光電流傳感器的行為,該電流傳感器反過(guò)來(lái)允許使用為光學(xué)陀螺儀和電流傳感器而開(kāi)發(fā)的高級(jí)測(cè)量技術(shù).
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光電壓傳感器：光照傳感器
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光照傳感器
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光照傳感器是一種傳感器，用于檢測(cè)光照強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱照度，工作原理是將光照強(qiáng)度值轉(zhuǎn)為電壓值，主要用于農(nóng)業(yè)林業(yè)溫室大棚培育等。
中文名
光照傳感器
工作電壓
DC5～24V（電壓型）
原 理
將光照強(qiáng)度值轉(zhuǎn)為電壓值
用 途
用于農(nóng)業(yè)林業(yè)溫室大棚培育等
目錄
1
簡(jiǎn)介
2
測(cè)量對(duì)象
3
光照范圍
?
自然光照的范圍
?
人工光照的范圍
4
常用選型舉例
光照傳感器簡(jiǎn)介
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設(shè)面元dS 上的光通量為dΦ，則此面元上的照度E為：E=dΦ/dS 。照度的單位為lx（勒克斯）,也有用lux的，1lx=1lm/㎡。照度表示物體表面積被照明程度的量。
光照傳感器測(cè)量對(duì)象
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自然光照，日光照射即為自然光照。人工光照，燈光照明即為人工光照。
光照傳感器光照范圍
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光照傳感器自然光照的范圍
夏季在陽(yáng)光直接照射下，光照強(qiáng)度可達(dá)6萬(wàn)～10萬(wàn)lx，沒(méi)有太陽(yáng)的室外0.1萬(wàn)～1萬(wàn)lx，夏天明朗的室內(nèi)100～550lx，夜間滿月下為0.2lx。
光照傳感器人工光照的范圍
白熾燈每瓦大約可發(fā)出12.56lx的光，但數(shù)值隨燈泡大小而異，小燈泡能發(fā)出較多的流明，大燈泡較少，熒光燈的發(fā)光效率是白熾燈的3～4倍。壽命是白熾燈的9倍，但價(jià)格較高 但是一個(gè)不加燈罩的白熾燈泡所發(fā)出的光線中，約有30%的流明被墻壁、頂棚、設(shè)備等吸收；燈泡的質(zhì)量差與陰暗又要減少許多流明，所以大約只有50%的流明可利用。一般在有燈罩、燈高度為2.0～2.4m(燈泡距離為高度的1.5倍)時(shí)，每0.37m2面積上需lW燈泡或1m2，面積上需2.7W燈泡可提供10.76lx。燈泡安裝的高度及有無(wú)燈罩對(duì)光照強(qiáng)度影響很大。
光照傳感器常用選型舉例
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HA2003 光照傳感器原理：采用先進(jìn)光電轉(zhuǎn)換模塊，將光照強(qiáng)度值轉(zhuǎn)化為電壓值，再經(jīng)調(diào)理電路將此電壓值轉(zhuǎn)換為0～2V或4～20mA產(chǎn)品簡(jiǎn)介高精度的光照強(qiáng)度測(cè)量體積小巧，IP65防護(hù)等級(jí)設(shè)計(jì)傳感器結(jié)實(shí)、耐腐蝕響應(yīng)速度快，<1秒可選用電壓或電流輸出，電流輸出在長(zhǎng)纜線傳輸?shù)臅r(shí)候沒(méi)有信號(hào)衰減采用真實(shí)太陽(yáng)光標(biāo)定，使光源影響最小技術(shù)規(guī)格：量 程：0～20萬(wàn)lx光譜范圍：400～700（nm）可見(jiàn)光誤 差：±5%工作電壓：DC5～24V（電壓型）DC12～24V（電流型）輸出信號(hào)：0～2V、0～5V、0～10V、0～20mA 、4～20mA工作溫濕度:-20℃～60℃、0～70%RH儲(chǔ)存溫濕度:-30℃～80℃、0～80%RH大氣壓力:80～110KPa長(zhǎng) 度：3米最遠(yuǎn)引線長(zhǎng)度：800米(電流型)響應(yīng)時(shí)間：< 1 秒穩(wěn)定時(shí)間：1秒電路密封：防水塑料殼子用途：廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、溫室大棚培育、養(yǎng)殖、建筑的光照測(cè)量及研究。全套產(chǎn)品附件：
光照傳感器
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米家新品·米家多模網(wǎng)關(guān)、光照傳感器
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2019-10-130
云息通信技術(shù)有限公司
倉(cāng)儲(chǔ)物流中人物場(chǎng)景全方位實(shí)時(shí)監(jiān)控方案
貨物監(jiān)控設(shè)備研發(fā)中，光照傳感器的應(yīng)用
最近，筆者在進(jìn)行貨物監(jiān)控設(shè)備的研發(fā)工作。貨物監(jiān)控設(shè)備是基于最新的無(wú)線傳感技術(shù)研發(fā)的產(chǎn)品?？梢詫?duì)貨物運(yùn)輸環(huán)境中的溫度、濕度、光感度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。其中，光感度監(jiān)測(cè)的作用就是為了預(yù)防貨物在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中在不被允許的情況下被開(kāi)箱。貨物在運(yùn)輸過(guò)程中，因?yàn)槭翘幱诿荛]的環(huán)境中，所以貨物是處在一...
2021-06-110
IT之家
青島軟媒網(wǎng)絡(luò)科技有限公司,優(yōu)質(zhì)數(shù)碼領(lǐng)域創(chuàng)作者
小米發(fā)布米家光照傳感器：實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開(kāi)燈拉窗簾，售價(jià)49元
IT之家12月11日消息 今天小米發(fā)布了一款米家光照傳感器，售價(jià)49元，將于雙12零點(diǎn)開(kāi)售。據(jù)介紹，米家光照傳感器需搭配小米米家智能多模網(wǎng)關(guān)使用，可以精準(zhǔn)檢測(cè)周圍環(huán)境光照強(qiáng)弱變化，針對(duì)不同的光照情況自動(dòng)切換測(cè)量區(qū)間，提供準(zhǔn)確的光照信息。...
2019-12-110
貍叔玩數(shù)碼
優(yōu)質(zhì)數(shù)碼領(lǐng)域創(chuàng)作者
小米公測(cè)：米家智能多模網(wǎng)關(guān)、光照傳感器新品免費(fèi)嘗鮮沒(méi)網(wǎng)也能用
前段時(shí)間，我的米家多功能網(wǎng)關(guān)突然不能聯(lián)網(wǎng)了，導(dǎo)致米家門窗傳感器等幾個(gè)Zigbee設(shè)備都不能正常使用，所以看到小米米家智能多模網(wǎng)關(guān)和米家光照傳感器招募100位體驗(yàn)官的公測(cè)信息后第一時(shí)間報(bào)了名。到現(xiàn)在也體驗(yàn)了一個(gè)月左右，是時(shí)候給大家匯報(bào)下整體使用感受嘍，一起來(lái)看看吧。這次收到的...
2019-10-200
驅(qū)動(dòng)之家
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眾籌39元包郵 小米門窗傳感器2發(fā)布：新增光照傳感器
剛剛，小米商城官微放出預(yù)告，小米門窗傳感器2將于8月12日10點(diǎn)，在小米商城、小米之家開(kāi)啟新品眾籌，眾籌39元包郵，未來(lái)零售價(jià)49元。感興趣的可以去小米商城APP參與眾籌。第一代小米門窗傳感器早在2015年就發(fā)布了，搭配米家多功能網(wǎng)關(guān)，能夠?qū)崟r(shí)感知門窗開(kāi)關(guān)狀態(tài)，現(xiàn)在這款產(chǎn)品...
2020-08-100
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可見(jiàn)光傳感器
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本詞條缺少概述圖，補(bǔ)充相關(guān)內(nèi)容使詞條更完整，還能快速升級(jí)，趕緊來(lái)編輯吧！
可見(jiàn)光傳感器，是一種敏感的電子元件。
中文名
可見(jiàn)光傳感器
工作電壓
2.4--12v
焊接溫度
260攝氏度
特 性
暗電流小，低照度響應(yīng)等
目錄
1
參數(shù)：
2
特性：
3
應(yīng)用：
可見(jiàn)光傳感器參數(shù)：
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語(yǔ)音
工作電壓范圍：2.4--12v工作溫度范圍：-20to + 75 攝氏度存儲(chǔ)溫度：-40to+120 攝氏度焊接溫度：260攝氏度靜態(tài)電流：< 5uA @<1Lux uA
可見(jiàn)光傳感器特性：
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語(yǔ)音
1.暗電流小，低照度響應(yīng)，靈敏度高，電流隨光照度增強(qiáng)曾線性變化2.內(nèi)置雙敏感源，自動(dòng)衰減近紅外，光譜響應(yīng)接近人眼函數(shù)曲線3.內(nèi)置微信號(hào)CMOS放大器、高精度電壓源和修正電路，輸出電流大，工作電壓范圍寬，溫度穩(wěn)定性好。4.可選光學(xué)納米材料封裝，可見(jiàn)光透過(guò)，紫外線截止、近紅外相對(duì)衰減，增強(qiáng)了光學(xué)濾波效果。
可見(jiàn)光傳感器應(yīng)用：
編輯
語(yǔ)音
1.背光調(diào)節(jié)：電視機(jī)、電腦顯示器、LED背光、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等。2.節(jié)能控制：室外廣告機(jī)、感應(yīng)照明器具、玩具。3.儀器儀表：測(cè)量光照度的儀器及工程控制。4.環(huán)保替代：替代傳統(tǒng)光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管。
