chapter 6 信息传输元件.ppt

6.1. Functions 作用 Data transmission element: Sensors 信号传输元件：传感器 Detecting output parameter, then transform it into voltage or digital numbers proportionally 检测输出量，并将其成比例地变换成电压或数字量 Output analogue parameters: analogue sensors 输出模拟量——模拟式传感器 Output digital parameters: digital sensors 输出数字量——数字式传感器 6.2. Classifications and working principles 类型及其工作原理 According to the parameters transmitted, it can be: 根据检测传输的的物理量可分为： (1) Position sensors 位移传感器（线位移和角位移） (2) Velocity sensors 速度传感器（线速度和角速度） (3) Acceleration sensors 加速度传感器 (4) Force (pressure) sensors 力（压力）传感器 (5) Flow sensors 流量传感器 （1）Position sensors 位移传感器 （1） 位移传感器——电位器 输出电压u与电刷位移x或角位移φ（旋转式）成正比 分辨率取决绕线的粗细和均匀程度（塑料膜片式的例外） 优点：简单、价廉、易维护 缺点：速度低，易产生杂波，寿命短，分辨率低 不适合小位移、高精度和长期连续工作 （1）位移传感器——差动变压器（电感式） 直线式和回转式，直线式最常用 一次线圈加恒幅高频(1kHz,3kHz,5kHz甚至10kHz)交流电压激磁，二次绕组(差动连接)产生感应电势E1和E2 铁芯中间位E1=E2，输出E=E1-E2=0 铁芯左右移动时，输出电压E的大小和极性与铁芯位移x的大小和方向相关 优点：简单，精度较高，线性区大，无机械摩擦，寿命长。广泛应用 缺点：线圈几何形状不对称和存在磁环等造成不灵敏区 （1）位移传感器——自整角机 （1） 位移传感器——旋转变压器 （1） 位移传感器——感应同步器 （1）位移传感器——感应同步器 （1）位移传感器——感应同步器（鉴幅工作方式） （1）位移传感器——感应同步器（鉴幅工作方式测位移差） （1） 位移传感器——感应同步器（鉴相工作方式测位移） 正、余弦绕组分别加频率和幅值相等，相位差90度的激磁电压 （1） 位移传感器——感应同步器（鉴相工作方式测位移） （1） 位移传感器——磁栅 （1） 位移传感器——磁栅 ——输出幅值系数； ——磁栅的节距，通常为0.05mm和0.2m； ——磁头在磁栅一个节距范围内的相对位移； ——输出信号的频率。 两个磁头的间距为 （m为正整数），即两个磁头相对磁栅相差1/4节距，输出信号的相位差 也分鉴幅和鉴相两种，经检测电路处理，利用相位计原理测出输出信号的相位，便可测的位移 （1）位移传感器——光栅 （2） 速度传感器 ——动圈式 （2） 速度传感器 ——测速发电机（交流式） 定子激磁绕组和输出绕组垂直安装 激磁绕组加频率、振幅恒定的电压，便产生脉动磁场 转子不转，输出绕组不产生感应电势 当转子旋转切割激磁磁通，在转子产生感应电势引起电流形成转子磁通而在输出绕组中产生感应电势E E的幅值与转子速率成比例 优点：无电刷、无杂波、空心转子惯量小 缺点：输出电压较小 多用于交流伺服系统 （2)）速度传感器 ——测速发电机 （直流式） （2）速度传感器 ——差动变压器式 （2） 速度传感器 ——脉冲发生器（电磁式） 齿轮旋转，气隙变化，导致磁阻变化，进而磁通变化，线圈便产生与磁阻变化频率相同的脉冲 经整形后得到与转速成比例的脉冲输出信号 如果把齿轮换成齿条，便成为直线式电磁脉冲发生器 （2） 速度传感器 ——脉冲发生器（光电式 ） 光源通过转盘的透光孔射到光敏元件上，转盘旋转时，光电管便发出与转速成比例的电脉冲信号 光电脉冲信号处理方便，脉冲频率高，检测精度高，被广泛应用 （3） 力传感器 ——电阻式 当应变筒受拉、压力F作用时，电阻R1和R2 的阻值发生变化 电桥的输出电压U，因阻值改变而发生变化 电压U与力F成比例 作用力转变成电压信号 （3） 力传感器 ——电磁式 （4） 压力传感器 组成：垂链形膜片，应变筒，输出插座，壳体 垂链形膜片将流体压力转换成总力 应变筒将力转换成电压信号 工作原理同力传感器 （5）流量传感