传感器原理及应用第二章力传感器概要.ppt

4、差动脉冲调宽电路 利用对传感器电容的充放电使电路输出脉冲的宽度随传感器电容量变化而变化。通过低通滤波器得到对应被测量变化的直流信号。 R2 双稳 态触 发器 VD1 VD2 A1 A2 A B R1 C1 C2 uAB F Q Q Ur 差动脉冲调宽电路 G t uA uA uB uB uAB uAB UF UF UG UG Ur Ur Ur Ur -U1 U1 T1 U1 -U1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 T2 U1 U1 U1 U1 T1 T2 t t t t t t t t t (a) (b) 差动脉冲调宽电路各点电压波形图 U0 UAB经低通滤波后，得到直流电压U0为 设R1＝R2＝R，则 因此，输出的直流电压与传感器两电容差值成正比。 5、运算放大器电路 采用比例运算放大器电路，可以使变极距型电容式传感器输 出电压与位移的关系转换为线性关系。 三、应用 位移测量 压力测量 水分检测：粮食、油 液位测量 加速度测量 与电感传感器相比，可以对非金属材料测量，如涂层、油 膜厚度、电介质的湿度、容量、厚度等。可检测塑料、木材、 纸张、液体等电介质。 C1 C2 C3 C C1 C2 C3 C C4 C1 C C2 电容式液位计 棒状电极（金属管）外面包裹聚四氟乙烯套管，当被测液体的液面上升时，引起棒状电极与导电液体之间的电容变大。 聚四氟乙烯外套 产品. 电容式液位传感器（液位计/料位计） 湿敏电容模块及传感器外形 湿敏电容传感器的安装使用 在野外的使用 带报警器的家庭使用型 电容测位移 液压差传感器 加速度传感器 测厚传感器应用 电容式传感器测钢带厚度 电容式差压变送器 高压侧进气口 低压侧进气口 电子线路位置 内部不锈钢膜片的位置 产品. 陶瓷电容压力传感器 液体压力作用在陶瓷膜片的表面，使膜片产生 位移。 ?????????????????????????????? 压力变送器 电容式接近开关 振荡电路 被测物体 感应电极 被测电容 测量头构成电容器的一个极板，另一个极板是物体本身，当物体移向接近开关时，物体和接近开关的介电常数发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化.接近开关的检测物体，并不限于金属导体，也可以是绝缘的液体或粉状物体。 电容接近开关的规格 电容式接近开关在物位测量控制中的使用演示 压电式传感器是一种典型的发电型传感器，以电介质的压电效应为基础，外力作用下在电介质表面产生电荷，从而实现非电量测量。 压电式传感器可以对各种动态力、机械冲击和振动进行测量，在声学、医学、力学、导航方面都得到广泛的应用。 第四节? 压电式传感器 当沿着一定方向施加力变形时，内部产生极化现象，同时在它表面会产生符号相反的电荷； 当外力去掉后，又重新恢复不带电状态 当作用力方向改变后，电荷的极性也随之改变； 这种现象称压电效应。 一、变换原理: 压电式传感器是一种可逆型换能器， 机械能 电能。 它的工作原理是基于某些物质的压 电效应。 石英晶体的压电效应演示 当力的方向改变时，电荷的极性随之改变，输出电压的频率与动态力的频率相同；当动态力变为静态力时，电荷将由于表面漏电而很快泄漏、消失。 ???压电效应是可逆的 在这些材料的极化方向施加电场，它们就在一定方向上产生机械变形或机械应力，当外电场撤去时，这些变形或应力也随之消失，这种现象称为“逆压电效应”，或称为“电致伸缩效应”。 所以压电元件可以将机械能——转化成电能 也可以将电能——转化成机械能。????? 压电元件 机械能 电能 压电效应是可逆的，压电传感器是双向传感器。 二、压电材料 具有压电效应的物质(物体)称为压电材料(或压电元件)。 常见的压电材料可分为两类： 单晶体：石英晶体等 多晶体：压电陶瓷等 石英晶体有天然石英和人工石英单晶体两种。 特点：石英晶体的相对介电常数较小，温度稳定性很好。机械 强度很高。性能稳定，没有热释电效应（由于温度变化 导致电荷释放），绝缘性能相当好。 石英晶体 天然形成的石英晶体外形 天然形成的石英晶体外形 石英晶体振荡器（晶振） 石英晶体在振荡电路中工作时，压电效应与逆压电效应交替作用，从而产生稳定的振荡输出频率。 晶振 压 电 晶 片 按特定方向切片 人工合成水晶 天然石英晶体，其结构形状为一个六角形 晶柱，两端为一对称棱锥。在晶体学中， 可以将其用三根互相垂直的轴表示。 纵轴Z——光轴 通过六棱线而垂直于光轴的X轴——电轴 垂直