传感器第9章剖析.pptx

普通高等教育“十一五”国家级规划教材 传 感 器（第5版） 第一节 气动测量的原理 第二节 气动测头 第三节 压力式气电传感器 第四节 流量式气电传感器 第九章 气电式传感器 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 返回主目录 原理：气动测量+气电转换 结构组成： 气动量仪（关键部件：气动测头）＋气电转换部件 气电转换方式：电触式、光电式、电感式、电容式、压阻式 优点：非接触测量，测量精度高，可以进行两个尺寸差值、平均值以及复杂形状综合参数测量。 缺点：需要净化的恒压气源，对稳压气源较难获得；动态响应时间比较长（约0.2～1s），限制了检测速度。 被测量（尺寸大小） 气压变化 气流量变化 电信号 第九章 气电式传感器 气动测量原理：把被测尺寸量的变化转换为气室中压力的变化或管路中流量的变化。 气动测量分类：压力式气动测量、流量式气动测量。 第一节 气动测量原理 第九章 气电式传感器 图9-1 压力式气动测量原理图 一、压力式气动测量原理 工作过程： 净化和稳压气体以工作压力pg送入管路1，通过进气喷嘴2和气室4后，由测量喷嘴5喷入大气。 测量喷嘴与它前面的挡板或工件6之间的间隙变化时，代表了工件尺寸的变化，z越小，气室内压力pc越大。 气室测量压力计算： a——流量系数； d——测量喷嘴直径； d1——进气嘴直径。 第一节 气动测量原理 结论： pc与z2成反比，为非线性系统，测量时应该利用特性曲线中间近似线性的部分； pc=0.75 pg的左右范围内变动，线性度较好； d1越大，灵敏度越小，但测量范围大。 第一节 气动测量原理 图9-2 压力式气动测量特性曲线 测头包括测量喷嘴，就是测量时感受被测几何量变化的机构。 种类：按测量方式不同，分为非接触式和接触式两类；按其结构原理来分，有喷嘴挡板和阀式。 一、喷嘴挡板结构 五种结构形式：平行式、不平行式、反射式、负压式和喷射式。 第二节 气动测头 第九章 气电式传感器 图9-5 喷嘴挡板机构原理 a)平行式 b)不平行式 c)发射式 d)负压式 e)喷射式 平行式：喷嘴为平端面，挡板是被测构件的平面。当喷嘴固定，被测构件尺寸变化时，喷气口气体流入大气的面积不是喷嘴孔的截面积，而是以喷嘴孔截平面为底，间隙Z为高的圆柱体侧面，流出面积F=πdz，流出流量为Q=vπdz。 第二节 气动测头 不平行式：喷嘴孔的截面积可根据几何关系，等效为平行挡板的流出流量Q。它常用在气动塞规和卡规中测量轴和孔的尺寸。 第二节 气动测头 3. 反射式：输出压力比较低，但测量间隙较大，一般可达3~4mm。 第二节 气动测头 负压式：靠高速气流的抽吸作用，把喷嘴d2内的空气带出，测量气室形成负压区。线性范围不大于0.12mm。 第二节 气动测头 气动测头应用： 气动赛规 应用：测量孔径； 结构：塞规体1、喷嘴孔、排气槽、管嘴2、管路、测量气室、导向头； 参数：喷嘴直径d（影响灵敏度和测量范围）；排气槽和下沉量δ（影响仪器稳定性）。 第二节 气动测头 气动卡规 应用：测量外径尺寸； 结构：卡规体、喷嘴孔、管路、排气槽、V字形定位面等。 第二节 气动测头 图9－6 气动塞规和卡规 压力式气电传感器是在压力式气动测量的基础上，再加上气电转换元件，将气室压力转换为电信号输出。 类型：液柱式、膜片式、膜盒式和波纹管式等。 一、膜片式气电传感器 1、工作原理 过滤稳压器1过滤的恒压气体进入两路系统： 下喷嘴11、下气室和测量喷嘴9，工件10组成的气动测量系统； 上喷嘴2、上气室、锥杆3与出气环7之间的的环形出气间隙组成平衡气路系统。 第三节 压力式气电传感器 第九章 气电式传感器 图9-8 膜片式气电传感器工作原理 1、过滤稳压器 2（11）、进气喷嘴 3、锥杆 4、弹簧 5、指示表 6、电触点副 7、出气环 8、金属膜片 9、测量喷嘴 10、工件 第三节 压力式气电传感器 测量间隙z改变时，引起下气室压力的变化，于是金属膜片8失去原来的平衡状态，使膜片位移带动锥杆3移动，使环形气隙7变化，直到上下气室的压力重新平衡为止。 测量间隙z的微小变化可以引起锥杆3较大位移，并传到指示表5，由指示表指示出工件尺寸的变化值，同时电触点副6可以发生相应的电信号。 弹簧4产生指示表的测力，使表头和锥杆3可