技术驱动存在传感器的范围和精度的性能

范围和精度是关键的传感器功能，为工程师和原始设备制造商(oem)提供了一个了解设备级流程运行情况的窗口。

这对于在自动化环境中使用的状态传感器来说尤其如此。从检测传送带上的产品，到监控容器中的液位，再到确保组件到位，对对象的可靠、准确检测对工作流程至关重要。

通过了解传感器范围和精度的本质，以及新技术如何影响这些功能，工程师可以为其应用选择最佳解决方案。

传感器范围和精度的要点

物理是存在感测能力的关键，这门科学的规则决定了范围和精度。电感式接近传感器和超声波传感器是两种常见的存在传感器。

感应式接近传感器采用内部线圈技术，可产生射频(RF)场来检测物体的存在。为了获得最佳的精度和精度，工程师应该选择探测物体所需的最小射频场。

这是因为可重复性和迟滞性。重复性是指工作点相对于重复操作的精度，通常为传感范围的2%或更低。滞后是当目标接近传感器表面时传感器发出物体存在的信号与当目标移动时信号关闭之间的差值。它是按感应场中运动的百分比计算的，通常为5%。

例如，如果一个8毫米传感器的范围为3毫米，则可重复性将为0.06毫米，典型的迟滞将为.15毫米。一个更大的80 x 80毫米的“冰球”式传感器，具有50毫米的范围，可重复性为1毫米，典型迟滞为2.5毫米。对于需要非常特定的存在感测的应用程序，8mm传感器将更准确，因为开/关信号窗口更精确。

对于扩展范围的存在感测，超声波传感器通常更适合。这些传感器通过发射声波脉冲，然后接收反射信号，利用声波来探测物体。

超声波传感器可以在6米的范围内实现可靠的检测。该设备也适用于更复杂的存在感测，如不规则形状或透明目标，非金属物体，宽传感区域，当灰尘或油膜存在时。

液位监测和玻璃检测是超声波传感器擅长的两个应用实例。对于基于视觉的系统来说，检测透明物体(如玻璃)可能具有挑战性，但当传感器正确安装时，这些透明材料仍然会反射声波。当表面透明时，液体在反射声波方面是例外的，超声波传感器通常用于监测容器中的液位。

恶劣的环境也会严重影响射程和精度。恶劣的环境可能涉及任何数量的环境挑战，从侵略性的化学物质到灰尘和其他入侵。为了确保传感器能够承受这些变量并可靠地检测物体，材料的选择至关重要。当有刺激性化学物质存在时，不锈钢是最好的选择。黄铜通常适用于没有化学物质的环境。

新技术如何影响传感器性能

由于微处理器和内部传感器技术的进步，今天的存在传感器正在经历性能的改进。随着新的解决方案进入市场，工程师和原始设备制造商正在探索这些创新如何提高操作中传感器的精度或扩展传感器的范围。

其中一项进步是IO-Link，这是一种标准化的点对点通信技术，旨在增加从传感器收集并报告给控制器的数据。它在数据精度方面也有实际应用，特别是在模拟系统中。

在传统的模拟系统中，信号在最终传递到可编程逻辑控制器(PLC)之前，可能会从数字转换为模拟，在那里它从模拟转换回数字。每次翻译都可能发生数据丢失。然而，在IO-Link中，传感器信号只进行一次数字传输，然后被带回IO-Link主机，最终被带回PLC。限制翻译的数量可以减少损失的机会。

该技术还提高了传感值的精度，因为数字分辨率是固定的。工程师可以查看二进制数字信号，选择代表位置的点，并根据读数做出决定。工程师不再需要在所需的测量范围内缩放模拟信号。内部微处理器的设计使数字信号更加精确。

除了IO-Link，微处理器技术也对传感器的设计和性能产生了根本性的影响。公司可以制造具有诊断功能的智能传感器，并将内部信号线性化，以制造更准确和可重复的传感器。

在过去，为了将导线焊接到印刷电路板上，电子设备需要占用额外的空间。新的倒装芯片设计将焊锡连接在封装的底部，可以管理更高的电流，在更小的物理空间内具有更强的处理能力和更长的传感范围。这允许更紧凑的传感器尺寸。最近发布的传感器设计比以前的解决方案小了30%，传感范围延长了50%。

传感器设计将继续发展，为洞察流程和工作流程提供新的机会。通过将存在传感器的基本知识与IO-Link和日益强大的微处理器等技术相结合，工程师可以推动从PLC到设备级别的系统性能和操作的改进。

托尼Udelhoven图尔克传感器部门副总裁。由制作编辑克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程， CFE传媒，cvavra@cfemedia.com．

更多的建议

关键概念

• 了解传感器范围准确性使工程师能够为他们的应用做出最佳选择。
• 工程师应该选择最小的射频(RF)场来检测对象，因为可重复性和迟滞。
• 技术的进步例如IO-link正在改善传感器的性能，并帮助它们更加准确。

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