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1.称重传感器是一种能够将重力转换为电信号的力-电转换装置,它是电子衡器的核心部件。常见的力-电转换传感器有电阻应变式、电磁力式和电容式等。电阻应变式称重传感器因其结构简单、准确度高、适用面广,且能在较差的环境下使用,在衡器中得到了广泛应用。
2.压阻式传感器是根据半导体材料的压阻效应制成的器件,其基片可直接作为测量传感元件,扩散电阻在基片内接成电桥形式。硅压阻传感器因其高灵敏度和稳定性,在测量压力和速度方面得到了广泛应用。
3.热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度增加而增加的特性进行温度测量的。热电阻传感器主要利用电阻值随温度变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。
4.激光传感器利用激光的高方向性、高单色性和高亮度等特点实现无接触远距离测量。激光传感器广泛应用于长度、距离、振动、速度、方位等物理量的测量。
5.霍尔传感器是根据霍尔效应制作的磁场传感器,广泛应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。霍尔传感器分为线性型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。
6.室温管温传感器用于测量室内和室外的环境温度,以及蒸发器和冷凝器的管壁温度。排气温度传感器用于测量压缩机顶部的排气温度。模块温度传感器用于测量变频模块的温度。
7.无线温度传感器将控制对象的温度参数转换为电信号,并对接收终端发送无线信号,对系统进行检测、调节和控制。
8.智能传感器通过模拟人的感官和大脑的协调动作,结合测试技术的研究和实际经验,实现信息存储和传输、自补偿和计算功能、自检、自校、自诊断功能、复合敏感功能等。
9.生物传感器是利用生物活性材料(如酶、蛋白质、DNA等)与物理化学换能器结合的一门交叉学科。生物传感器广泛应用于医学、生物学、食品工业等领域。
10.视觉传感器具有从一整幅图像捕获光线的数千个像素的能力,广泛应用于汽车组装、瓶装、包装、药品包装、金属冲压等行业。
11.位移传感器是一种将位移转换为电量的传感器,分为电感式、电容式、光电式、超声波式、霍尔式等。
12.一体化温度传感器由测温探头和固体电子单元组成,分为热电阻和热电偶型两种类型。
13.浮球式液位传感器由磁性浮球、测量导管、信号单元、电子单元、接线盒及安装件组成。浮筒式液位传感器利用微小的金属膜应变传感技术测量液体的液位、界位或密度的。静压或液位传感器利用液体静压力的测量原理工作。
14.真空度传感器采用硅微机械加工技术生产,适用于各种情况下绝对压力的测量与控制。
15.电容式物位传感器适用于工业企业的生产过程中进行测量和控制生产过程,用于类导电与非导电介质的液体液位或粉粒状固体料位的远距离连续测量和指示。
16.锑电极酸度传感器集PH检测、自动清洗、电信号转换为一体,用于测量酸性溶液中的PH值。
17.酸、碱、盐浓度传感器通过测量溶液电导值来确定浓度,应用于锅炉给水处理、化工溶液的配制以及环保等工业生产过程。
霍尔效应是一种电磁现象,当电流垂直穿过外磁场的半导体时,载流子发生偏转,在半导体的两端产生电势差,称为霍尔电势差。利用左手定则可以判断这一现象的方向。
霍尔传感器通过检测磁场变化,将之转化为电信号输出,广泛应用于汽车的监控和测量。这些传感器能够检测位置、位移、角度、角速度、转速等参数,并可将这些变量进行二次变换;同样适用于测量压力、质量、液位、流速、流量等物理量。霍尔传感器的输出可以直接与电控单元接口,实现自动检测。
现代霍尔传感器具备较强抗振性,能够在零下40摄氏度到零上150摄氏度的温度范围内稳定工作,密封设计使其不受水油污染,完全适应汽车等恶劣工作环境。
霍尔器件在现代汽车上有着广泛应用,如在分电器上用作信号传感器、ABS系统中的速度传感器、汽车速度表和里程表、液体物理量检测器、各种用电负载的电流检测及工作状态诊断、发动机转速及曲轴角度传感器、各种开关等。
前几天,我国首款20千瓦大功率霍尔推力器成功完成点火试验的新闻在网络上引起了热评,大家狂赞不已,骄傲之情引爆网络。我国这款霍尔推进器实测推力达到1牛,实现了我国霍尔电推力器推力从毫牛级向牛级的跨越。
这款霍尔推进器是由航天科技集团六院801所研制的,比冲为3068秒,效率大于70%,性能指标达到国际先进水平。是我国第一款推力可以达到牛顿级别的霍尔推进器,目前世界上只有美国、俄罗斯以及欧盟可以研制这个级别的霍尔推进器。
霍尔推进器其实并不罕见,它也叫霍尔效应推进器,属于等离子体推力器一种。其工作原理如下:推进剂在推进器中被电场加速,霍尔推力器将电子约束在磁场中,并利用电子电离推进剂,加速离子产生推力,并中和羽流中的离子,从而得到极高的排气速度,继而大量提升比冲。
霍尔效应属于电磁效应的一种,其现象表现为当电流通过位于磁场里面的导体时,载流子发生偏转,垂直于电流和磁场的方向会产生一附加电场,从而在半导体的两端产生电势差,这个电势差也被称为霍尔电势差。这是美国物理学家霍尔于1879年在研究金属的导电机制时发现的,经实践发现,霍尔效应在半导体中要比在金属中强烈很多。
霍尔效应在信号测量、自动控制及保护等方面应用很多,最常见的就是霍尔传感器,可以用来测量位移、角度、转速、压力、液位、电压等各种参数。霍尔推力器,是上世纪50~60年代开始发展起来的,最早研究的国家是美国和苏联。
霍尔推力器主要就是利用霍尔效应,捕捉和并加速电子,并利用这些电子离子化推进剂,再利用电场加速离子产生推力,最后在尾焰里对离子进行中和。在霍尔推力器中,末端的空心阴极(离子推力器中的空心阴极在前端)与前端的阳极放电室自发形成了一个电场。空心阴极产生的一部分电子会自发向阳极迁移用于维持放电,另一部分则与离子推力器的中和枪作用一致,保持排出工质的电中性。
由于霍尔推进器是使用推进剂被电场和磁场离子化而产生推力,因此其燃烧效率更高、更清洁、更安全。据推测,使用霍尔推进器,飞船的速度可以达到40公里/秒,飞到火星只需要两个多月,而其燃料只需要传统化学燃料的十分之一。
世界上第一台安装霍尔推力器的卫星是前苏联的“流星-1”(Meteor-1)气象卫星,该卫星于1972年发射,也是世界第一颗气象卫星。如今,各种型号的霍尔推力器安装在各种航天器中,发挥着重要的作用。霍尔推力器还是毫牛级时候,主要应用于调整卫星姿态,包括卫星的升轨和变轨。而一旦突破牛级后,就有可能应用于航天器的加速,从而实现深空探测的可能。
霍尔推力器喷气速度最大可达10-80km/s(比冲1000-8000s),但大多数型号喷气速度都在15-30km/s(比冲1500-3000s)之间。霍尔推力器推力与功率有关,1kw的推力器大约可以产生61mN的推力。随着世界各国对大功率霍尔推进器的研究,已经出现了可以产生数牛推力的推力器,比如NASA-457M,这台功率50kw,具有接近3N推力。
看起来这些推力微不足道,还不如一个婴儿用手推一下的力气。但是在近乎零阻力的太空中,这点推力足可以改变航天器的飞行方向,甚至给航天器不断加速。由于太空中可以利用阳光发电,只要可以收集阳光发电,霍尔推进器只需要携带少量的推进剂,就可以实现深空飞行。目前世界最大的霍尔推进器是NASA在2017年推出的X3霍尔推进器,这货的推力达到了惊人的5.4N,功率大约为102kw。X3霍尔推进器直径80cm,重量230公斤,设计功率为200kw。有科学家认为,只要在飞船上安装3台X3霍尔传感器,就可以将人送到火星。
从原理可知,霍尔推力器需要使用推进剂,目前最常用的推进剂是氙,其他推进剂包括氩、氡、铋、碘、镁和锌等。spacex的星链卫星使用的霍尔推进器使用的推进剂介质为氪,其成本更低,这也是世界上第一款使用氪为推进器的卫星。
我国霍尔推进器研究起步比较晚,上世纪90年代才开始进行相关的研究,比起技术底子厚的美俄,差距还是不小。但是利用后发优势,加上我国技术人员的不懈努力、负重前行,我国霍尔推进器的追赶速度很快,目前已经实现了牛级的突破。相信不久的将来,我们星辰大海的目标必将实现!
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