09气电式传感器详解.ppt

传感器 * 第九章 气电式传感器 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 第九章 气电式传感器 被测量（尺寸大小） 气压变化 气流量变化 电信号 * 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。 * 第一节 气动测量的原理 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。 * 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。 * 二、流量式气动测量原理 * 第二节 气动测头 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。 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。 * 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。 * 反射式：输出压力比较低，但测量间隙较大，一般可达3~4mm。 * 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（与大气压相比）。 * 5、喷射式： 压缩空气Pg不经测量气室而直接从进气嘴射出，并经测量喷嘴与工件之间的间隙流入大气。 由于高速靠高速气流的抽吸作用，使测量气室的气压Pc随测量间隙Z而变化。Pc可以为正值、负值和零。 * 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）。 * 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。 * * 第三节 压力式气电传感器 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。 * 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 * 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。 * 特点： 高压可吹净工件表面，适于加工过程的自动测量。 二、波纹管式气电传感器的工作原理 背压式 经过净化和稳压后的工作压力为Pg的压缩空气由管路1送来，进气喷嘴2和测量喷嘴6组成背压式测量系统。 * 被测工件尺寸改变引起测量间隙z变化，测量压力Pc随之变化，因而使波纹管伸缩变形并带动磁芯5在电感线圈4中移动。这样就把被测尺寸的微小变化转换成电感线圈中的电感量的变化。 最后经电路处理并指示出被测尺寸的变化值和发出控制信号。 * 差压式 工作压力为pg的压缩空气进来后分为两路，一路经进气喷嘴1进入波纹管的内腔，并由可调排气喷嘴排向大气； 另一路经进气喷嘴2进到波纹管的外腔，经测量喷嘴喷出。 工件尺寸的变化经测量间隙z改变了波纹管内外腔原来的压力差，使波纹管伸缩变形而带动磁芯位移。 * * * * * * *