传感器第4次课能量控制型传感器(免费阅读).ppt

能量控制型传感器 广东工程职业技术学院 1.电位器式传感器 1.电位器式传感器 2.应变片式电阻传感器 3.电感式传感器 3.电感式传感器 3.电感式传感器 利用线圈自感的变化来实现非电量电测的一种装置。对位移压力、压力、振动、应变、流量等进行测量。自感式传感器有变隙式、变面积式和螺管式三种。它把被测物理量转变为自感系数L。 一、变隙式 结构：如图所示，由线圈、铁芯、衔铁等组成。 3.电感式传感器 3.电感式传感器 3.电感式传感器 3.电感式传感器 3.电感式传感器 涡流式传感器 4.电容式传感器 4.电容式传感器 由绝缘介质分开的两个平行金属板组成的平板电容器，当忽略边缘效应影响时，其电容量介电常数ε、极板的有效面积A以及两极板间的距离δ有关： 4.电容式传感器 这种电容传感器有较多的结构型式，可以用来测量纸张、绝缘薄膜等的厚度，也可用来测量粮食、纺织品、木材或煤等非导电固体物质的湿度。被测物以电介质形式插入电容器中，从而改变两种介质的极板覆盖面积。传感器的总电容量C为被测物介质极板电容和空气介质极板电容并联结果。 Ⅰ.温度稳定性好 电容式传感器的电容值一般与电极材料无关，有利于选择温度系数低的材料，又因本身发热极小，影响稳定性甚微。 而电阻传感器有铜损等，易发热产生零漂。 C=εA/δ? 由于变极距型的分辨力极高，可测小至0.01μm的线位移，故在微位移检测中应用最广 说明位移与C的变化不成线性关系，只有当 位移变化量很小时候，我们才可以认为是线性的，因此变极距型电容传感器一般用来测量微小变化量如，0.01um—零点几个毫米的线位移。 极板间采用高介电常数的材料(云母、塑料膜等)作介质可以减小非线性误差，防止电容器击穿或短路。 右图所示为差动结构，动极板置于两定极板之间。初始位置时，δ1＝δ2＝δ0，两边初始电容相等。当动极板向上有位移Δδ时，两边极距为δ1＝δ0-Δδ，δ2 ＝δ0+Δδ； 两组电容一增一减灵敏度提高一倍，且非线性误差大为减小。由于结构上的对称性，它还能有效地补偿温度变化所造成的误差。 变面积型电容传感器 C=εA/δ? 变面积型电容传感器的输出特性呈线性。因而其量程不受线性范围的限制，适合于测量较大的直线位移和角位移。 变面积型差动式结构 (a)扇形平板结构；(b)柱面板结构 当动极板C随角位移(Δα)输入而摆动时两组AB电容值一增一减，差动输出 变介质型电容传感器 (a)电介质插入式 (b)非导电流散材料物位的电容测量 常用测量电介质的厚度、位移、液位、容量 P43 图3-44 点名回答为什么可以测量。。。？ 采用差动式结构，除了可以改善非线性、提高灵敏度外，对电源电压与频率的波动及温度变化等外界影响也有补偿作用，从而提高了传感器的稳定性。 变隙式、变面积式和螺管式三种自感式传感器均对应有差动方式 截面差动型自感传感器原理 气隙差动型自感传感器原理 静铁 自感式传感器应用举例测试气体压力的传感器 图中，感受气体或流体压力的元件为膜盒，因此测试压力范围由膜盒的刚度来决定。这种传感器用于测量精度要求不高的场所或者报警系统。 差动变压器的工作原理类似变压器的作用原理。这种类型的传感器主要包括衔铁、一次绕组和二次绕组等。一、二次绕组间的耦合能随衔铁的移动而变化，即绕组间的互感随被测唯一改变而变化。由于在使用时采用两个二次绕组反向串接，以差动方式输出，所以把这种传感器称为差动变压器式电感传感器，通常通称差动变压器。 右图显示：当X从中心位置的0往更大移动时候，原来等大的E21增加，E22减少，差值为E2，虚线为E2实际曲线。 底端的E0为残余电动势，产生的原因是不对称以及衔铁位置。此值使得在零点附近不灵敏，给测量带来误差 两个次级分别整流 简易整流 位移变化频率很低，无法通过变压器互感，所以必须调制到高频再检波 缸体状空心截面弹性元件受力发生形变，衔铁相对线圈移动 压力传感器 位移传感器 微压传感器 当存在压力时，膜盒自由端产生正比于压力的位移，带动衔铁移动 当有垂直方向的加速度时，悬臂梁弯曲，带动衔铁移动 当金属体在变化的磁场中，导体内就会产生电流，这种电流的流线形状成闭合回路，似水中漩涡称涡电流。这种现象成为涡流效应。 视频播放 视频播放 视频播放 圆盘产生涡电流，涡电流产生抵抗的磁场，产生阻尼 通电的线圈代替永磁铁来产生磁场，当金属中产生涡流，涡流产生相对的磁场抵消部分原磁场，从而导致线圈的电感、阻抗、品质因素发生变化，那么通过检测这些变化，就可以检测运动块的位置。 利用涡流效应制作的传感器称涡流式传感器 通有交变电流I1的传感器线圈L1,产生变化的磁场I,磁场I内的被测金属产生涡