10–第二章传感器一.ppt

第二章基本物理量测量技术基础----常用传感器 赵方方 本章提纲 2.1 概 述 2.1.1、传感器的作用 2.1.2、 传感器的组成 2.1.3、 传感器的分类 2.1.4、 传感器的发展动向 2.1.5、传感器选用原则 2.2 电阻应变式传感器 2.2.1、应变式传感器的工作原理 2.2.2 、 应变计的主要参数 2.2.3 、 电阻应变式传感器应用 2.2.4 、应变计的选用 2.2.5 、应变计的粘贴与防护 2.3 磁电式传感器 2.3.1、 磁电式传感器变换原理 2.3.2 、 磁电式传感器的分类 2.4 光电式传感器 2.4.1、光电效应及分类 2.4.2、 光电转换元件 2.4.3、光电式传感器的应用 2.5 光电编码器 2.1 概 述 2.1.1 常用物理量的测量 --传感器的地位和作用 2.1.2 传感器的定义 2.1.3 传感器的组成 2.1.4 传感器的分类 2.1.5 传感器的发展动向 2.1.1常用物理量的测量 1.力的测量 力的测量在机械工程领域的应用非常普遍，如物体运动过程中的摩擦力测量，机械加工过程中的切削力。 测量方式可分为机械测量和传感器测量。 常用的测力传感器： 电阻式 电容式 磁电式 压电式 电感式 2. 位移、速度、加速度的测量 非电量的测量主要采用电测法。 传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。 传感器是获取信息的主要途径与手段。 2.1.2 传感器的定义 ①传感器是测量装置，能完成检测任务； ②输入量是某一被测量，可能是物理量，也可能是化学量、生物量等； ③输出量主要是电物理量； ④输出输入有对应关系，且应有一定的精确程度。 2.1.3 传感器的组成 热电偶测温基本原理是将两种不同材料的导体或半导体焊接起来，构成一个闭合回路。由于两种不同金属所携带的电子数不同，当两个导体的二个执着点之间存在温差时，就会发生高电位向低电位放电现象，因而在回路中形成电流,温度差越大，电流越大，这种现象称为热电效应热电偶就是利用这一效应来工作的。 2.1.4传感器的分类 1)按被测物理量分类 位移、压力、振动、温度传感器等 2) 按工作原理分类： 电阻式、电容式、电感式、压电式、光电式等 3)按物理原理分类 机械式,电气式,光学式，流体式等 4)按信号变换特征:能量转换型和能量控制型 2.1.4 传感器的发展动向 集成化 数字化 微型化 智能化 仿生化 应用举例 让汽车找到“第六感”—— 新一代汽车智能传感器 电子式自动照明系统：电子式感应头灯可透过车外的光线明暗感应器自动监测外界的光线，在天色有变化或是进入山洞时，电子式感应器将头灯自动打开，减少驾驶人操作的时间，增加行车安全性 自动雨刷系统：以发光二极管对前挡风玻璃发出光束，当雨滴打在感应区的玻璃上时，光束所反射的光线强度，会因玻璃上的雨量或湿气含量而有所变化，改变雨刷的刷动频率，增进驾驶人的驾驶方便性，让驾驶更有安全性。 仿生化传感器 采用固定化的细胞、酶或者其他生物活性物质与换能器相配合组成传感器。 仿生传感器和生物学理论的方方面面都有密切的联系 2.2电阻应变式传感器 2.2.1 电阻应变式传感器工作原理 2.2.2 电阻应变片结构 2.2.3 电阻应变式传感器应用 2.2.1 电阻应变式传感器工作原理应变效应 金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着它所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化的现象。 2.2.2 电阻应变片结构 丝式应变片 箔式应变片 电阻应变片工作原理----应变效应 电阻应变式传感器是以电阻应变片为转换元件的电阻式传感器。 电阻应变片式传感器是目前用于测量力、力矩、压力、加速度、质量等参数 2.3.3 电阻应变式传感器应用 电阻应变式传感器的应用主要 有两种方式 1）直接用来测定构件的应变和应力 将应变片粘贴于被测构件上，直接用来测定构件的应变和应力，研究某些构件在工作状态下的应力、变形情况，此种方式是机械基础实验中主要的应用方式。 应变片在悬臂梁上的粘贴及变形 2）将应变片贴于弹性元件上，作为测量力、重量等的电 阻应变式传感器 应变式荷重传感器外形及受力位置 外形及应变片的粘贴位置 荷重传感器原理演示 汽车衡 汽车衡 电子秤 电子天平 人体秤 吊钩秤 应变式数显扭矩扳手 其工作原理使力作用在弹性元件上，转变成弹性元件的变形和应变，利用贴在其上的应变片再将应变转换成电阻的变化，从而测得力或重量。