第三章常用传感器02案例.ppt

第三章 常用传感器;第三章 常用传感器;第三章 常用传感器;第三章 常用传感器;第三章 常用传感器;第三章 常用传感器;第三章 常用传感器;*;*;*;*;*; 物性型与结构性;4 按敏感元件与被测对象之间的能量关系; 能量转换型与能量控制型; 机械式传感器是以弹性体作为传感器的敏感元件。它的输入量可以是力， 压力、温度等物理量，输出则是弹性元件本身的弹性变形。;典型机械式传感器;微型探测开关;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;上述任何一个参数变换均会引起电阻变化,求偏微分;代入;电阻式传感器;金属丝径向相对变形：; 对金属材料，主要考虑其几何变形引起电阻变化：;电阻式传感器;电阻式传感器;3 半导体应变片;3 半导体应变片;4 应变片的主要参数 ;5 电阻应变片的选择、粘贴技术 ;焊线:用电烙铁将应变片的引线焊接到导引线上。;6 电阻应变式传感器的应用;案例：冲床生产记数和生产过程监测;6 电阻应变式传感器的应用;6 电阻应变式传感器的应用;标准产品;6 电阻应变式传感器的应用;6 电阻应变式传感器的应用;6 电阻应变式传感器的应用;案例：桥梁固有频率测量;案例：电子称;案例：机器人握力测量;案例：振动式地音入侵探测器;电阻式传感器;3.3.2 电容式传感器 ;一、变极距型;二、变面积型;平面线位移型;柱面线位移型;三、介质变化型;( 一 ) 电桥型电路 将电容传感器作为电桥的一部分 ,由电容变化转换为电桥的电压输出。通常采用电阻、电容或电感、电容组成的交流电桥。 ;电桥型电路;( 二 ) 谐振电路 电容传感器的电容 Cx 作为谐振电路调谐电容的一部分。此谐振回路通过电压藕合 , 从稳定的高频振荡器获得振荡电压。当传感电容Cx 发生变化 , 谐振回路的阻抗发生相应变化 , 并被转换成电压或电流输出 , 经过放大、检波即可得到输出。 ;( 三 ) 调频电路 传感器电容是振荡器谐振回路的一部分。当输入量使传感器电容量发生变化时 , 振荡器的振荡频率发生变化。频率的变化经过鉴频器变为电压变化 , 再经过放大后由记录器记录或显示仪表指示。 ;传感器电容;五、电容传感器应用;机械工程测试技术基础;*;一、自感型;*;*;可变磁阻式电感传感器典型结构;双螺管线圈差动型电桥电路及输出特性;应用：电感式圆度仪;*;高频反射式;低频透射式;*;*;调频电路工作原理;*;案例：无损探伤;油管检测;案例：无损探伤;二、互感型——差动变压器式传感器; 互感型传感器就是利用这一原理，将被测位移量转换为线圈互感的变化，互感变化引起副线圈输出电压产生相应变化。因常常将两个次级线圈组成差动式，又称为差动变压器式传感器。;二、互感型--差动变压器; 右图( 差动变压器式力传感器)所示差动变压器式力传感器的弹性元件是簿壁圆筒，在外力作用下，变形使差动变压器的铁芯介质微位移，变压器次级产生相应电信号。 ;§3.4.1 磁电式传感器 ;磁电式;1.线速度型传感器工作原理。在永久磁铁产生的直流磁场内 , 放置一个可动线圈 , 当线圈在磁场中作直线运动时 , 它所产生的感应电动势为 B——磁场的磁感应强度 ; l——单匝线圈有效长度 ; W——线圈匝数 ; v——线圈与磁场的相对运动速度 ; ?——线圈运动方向与磁场方向的夹角。;2.角速度型传感器工作原理。线圈在磁场中转动时产生的感应电动势 ω——角速度 ; A——单匝线圈的截面积 ; k——与结构有关的系数 ;;二、磁阻式;n; 压电式传感器是一种可逆型换能器 , 既可以将机械能转换为电能 , 又可以将电能转换为机械能。被广泛用于力、压力、加速度测量 , 也被用于超声波发射与接收装置。 压电式传感器的工作原理是利用某些物质的压电效应。;一、压电效应;;;*;压电效应模型;*; 在压电晶片的两个工作面上进行金属蒸镀, 形成金属膜, 构成两个电极。当晶片受到外力作用时, 在两个极板上积聚数量相等、而极性相反的电荷, 形成了电场。因此压电传感器可以看作是电荷发生器 , 它又是一个电容器。;并联，适宜于以电荷作为输出的场合。;等效电路 ; 压电传感器的输出电压 当外力为正弦力F0sin?t时,ω为外力的圆频率，根据电荷平衡建立的方程式为 : ;3.4.2 压电式传感器 ;四、测量电路 1、测量电路概述;2、使用电压放大器 使用电压放大器时，放大器输入电压为 ;3、 电荷放大器 等效电路 电荷放大器是一个高增益带电容反馈的运算放大器，当略去传感器的漏电阻及电荷放大器的输入电阻时，其等效电路如下图所示。;Ca ;五、压电式传感器的应用;产品;§3.4.3 热电式传感器 ;*;*