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傳感器39個知識

圖文 更新时间:2024-09-14 11:20:05

傳感器39個知識?如果要說在哪個電子訊号鍊領域仍然頑強地堅守「模拟」陣營,那就是感測器(sensor)了 沒錯,您當然可以讓傳感器輸出「數字化」至極其接近感測器,但感測器本身幾乎還是模拟的,而且所「傳感」(sensing)的實體參數也是如此 這就是物理學的現實,除非你能深入至以某種離散量子态存在的原子和次原子粒子,現在小編就來說說關于傳感器39個知識?下面内容希望能幫助到你,我們來一起看看吧!

傳感器39個知識(傳感器看似簡單)1

傳感器39個知識

如果要說在哪個電子訊号鍊領域仍然頑強地堅守「模拟」陣營,那就是感測器(sensor)了。 沒錯,您當然可以讓傳感器輸出「數字化」至極其接近感測器,但感測器本身幾乎還是模拟的,而且所「傳感」(sensing)的實體參數也是如此。 這就是物理學的現實,除非你能深入至以某種離散量子态存在的原子和次原子粒子。

盡管如此,以最廣義而言,無疑地,當今的電子學已經能夠讓傳感器撷取而來的模拟輸出、放大、數字化、校正和補償以及分析變得更容易了。 但是,傳感器組件或設備本身仍然是模拟的,而且,想嘗試捕獲信息通常都是說時容易做時難。

要找到一個用于物理變量(如溫度或壓力)的基本傳感器是一回事,但要安裝該傳感器使其能夠實際進行準确和穩定的測量,通常又是另一項更加困難的挑戰。

這就是太空載具在軌道或太空旅行的失重環境中經常面對的挑戰。 準确地知道剩餘的液體燃料量當然很重要,但是燃料的晃動和不良情況,包括在該設置中多個未連接配量間的中斷,經常使其變得非常困難。

傳統方法采用「稱重」燃料的質量或測量其壓力,其準确度并不如預期;而替代方案是在耗用燃料時通過内部觸點進行測量,但這會增加質量并帶來新的技術問題。 還有一種廣泛使用的替代方法是基本「簿記」法,追蹤在某次特定燃燒中使用了多少燃料,然後用以前的值相減。 當油箱裝滿時應該是相當準确的作法,但随着燃料的使用,準确度随之下降,而且還會有來自這些數字積聚的累積誤差。

如今,由美國太空總署(NASA)技術移轉經理Manohar Deshpande和美國國家标準技術局(NIST)主導的研究團隊開發了一種實驗系統,使用稱為電容體積斷層掃描(ECVT)的先進3D成像技術。 透過這一途徑,電極發射電場并測量目标電容(見下圖)。

上圖:透過結合電極對讀數的測量值,以及先進的2D和3D算法和分析,該測量架構可估計氣球的位置和體積。 (數據來源:NIST)

原型燃料箱的内部襯有軟性電極,可用作電容器闆。 所測得的電容值由燃料箱中流體的質量及其位置決定;此處顯示的是第一級測試,使用填充傳熱流體(标準 HT-90)的懸浮氣球代替真實且具潛在危險的火箭燃料來完成。

「這并不是簡單的單電容器布置;反之,燃料箱中襯着傳感器電極陣列,并在多個傳感器對之間測量電容。 」該項目團隊的NIST機械工程師Nick Dagalakis說,「我們測量了每個可能的感測器對之傳輸差異,并且透過結合所有的測量,就可以知道哪裡有燃料,哪裡沒有燃料,并且能夠創建3D影像。 」

該團隊使用「軟微影技術」制作了在燃料箱中排列的電容感測器陣列,這類似于制作PCB,不同之處在于他們在軟性塑料背襯(例如Kapton)上印出墨水圖案,然後蝕刻掉暴露且不需要的銅。 電容數據矩陣用于産生一組2D影像,在整個燃料箱長度上映射流體位置,接着這些影像反過來導緻燃料箱中燃料的3D再現,且其體積和質量是可以計算。

有趣的是(也許有點諷刺),這種高度複雜的方法從一組十分基本的電容參數之傳感器讀數開始,然後透過多個傳感器和讀數加上先進數據分析。 NIST有一則新聞報道「NIST為軌道設計原型燃料計」(NIST Designs a Prototype Fuel Gauge for Orbit)提供了該項目的概述,并簡要讨論了工程師如何對其進行測試。 還有一篇詳細的技術論文「用于測量太空船燃料的電容式體積斷層掃描感測器的軟性組裝」(Flexible Assemblies of Electro capacitive Volume Tomographic Sensors for Gauging Fuel of Spacecraft)發表于《太空船和火箭》(Journal of Spacecraft and Rockets)期刊。

您是否曾經遇過這樣的情況:令人感興趣的基本實體參數似乎很容易感測,但從「感測」到「感測」的轉換卻是一大挑戰? 你會用複雜的、極端的技術還是較基本的"蠻力"持續推進來解決問題? 先進的解決方案是不是太複雜了? 甚至比您試圖解決的問題更令人頭疼?

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