传感器工作原理及故障.ppt

1.2 传感器的构成 1.3 传感器的分类 1.4 常见的被测物理量 2 电阻式传感器 4）应变片的主要参数 5）应用 案例2：电子称 3 电感式传感器 高频反射式涡流传感器 低频透射式涡流传感器 固态图象传感器的应用: 用CCD线阵型摄象机作流水线零件尺寸在线检测。 光电开关式标志传感器 透明薄膜上标志检测 电度表转速检测 仪表指针位置检测 标志检测 图. CCD线阵摄象机作二维零件尺寸在线检测 以PSMS系统传感器为例，供参考 1）极距变化型 优点：可进行动态非接触式测量 4.2 分类 2.面积变化型 保持电容器极板距离、介质不变，仅改变极板间的相对覆盖面积。则此中传感器灵敏度为常数 通常电容传感器的覆盖面积与线形位移间有良好的线形关系，故面积变化型传感器有着良好的线形关系。 3.介质变化型 利用介质介电常数的变化将被测量转换为电量的传感器。 常用于液位测量，或某些材料的厚度、温度、湿度等参数的变化测量 5 压电式传感器 5.1 工作原理 某些物质，如石英，当受到外力作用时，不仅几何尺寸会发生变化，而且内部也会被极化，表面会产生电荷；当外力去掉时，又重新回到原来的状态，这种现象称为压电效应。 F + 最简单的压电式传感器的工作原理如图所示。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。当压电晶片受到压力F的作用时，分别在两个极板上积聚数量相等而极性相反的电荷，形成电场。因此，压电传感器可以看作是一个电荷发生器，也可以看成是一个电容器。 工作原理： 在实际应用中，由于单片的输出电荷很小，因此，常常将两片或两片以上的晶片粘结在一起（即并联和串联），组成压电式传感器。 + 并联 + 串联 并联和串联： 压电效应是压电传感器的主要工作原理，压电传感器不能用于静态测量，因为经过外力作用后的电荷，只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存，所以这决定了压电传感器只能够测量动态的应力。 ? 并联时，传感器的电容量大、输出电荷量大、时间常数也大，故适用于测量缓变信号及电荷量输出信号。 串联时，传感器本身的电容量小、响应快、输出电压大，故适用于测量以电压作输出的信号和频率较高的信号。 5.2 测量电路 压电式传感器输出电信号很微弱，通常应把传感器信号先输入到高输入阻抗的前置放大器中，经过阻抗变换后，方可输入到后续显示仪表中。 5.3 应用 b) 压力变送器 a) 加速度计，力传感器 压电传感器主要应用在加速度、压力和力等的测量中。压电式加速度传感器是一种常用的加速度计。它具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。压电式加速度传感器在飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑的振动和冲击测量中已经得到了广泛的应用，特别是航空和宇航领域中更有它的特殊地位。 压电式传感器也可以用来测量发动机内部燃烧压力的测量与真空度的测量。也可以用于军事工业，例如用它来测量枪炮子弹在膛中击发的一瞬间的膛压的变化和炮口的冲击波压力。它既可以用来测量大的压力，也可以用来测量微小的压力。 产品 压力变送器 加速度计 力传感器 6.1 变换原理: 磁电式传感器简称感应式传感器，也称电动式传感器。它把被测物理量的变化转变为感应电动势，是一种机-电能量变换型传感器，不需要外部供电电源，电路简单，性能稳定，输出阻抗小，又具有一定的频率响应范围(一般为10～1000Hz)，适用于振动、转速、扭矩等测量。但这种传感器的尺寸和重量都较大。 6 磁电式传感器 6.2 分类 磁电式 动圈式 磁阻式 线速度型 角速度型 6.3 动圈式传感器 （恒定磁通式 ） 在传感器中当结构参数确定后，感应电动势与线圈相对磁场的运动速度(v或ω)成正比，所以这类传感器的基本形式是速度传感器，能直接测量线速度或角速度。如果在其测量电路中接入积分电路或微分电路，那么还可以用来测量位移或加速度。但由上述工作原理可知，磁电感应式传感器只适用于动态测量。 6.4 应用 b) 测速电机 a)磁电式车速传感器 变磁通式传感器对环境条件要求不高，能在-150～＋90℃的温度下工作，也能在油、水雾、灰尘等条件下工作。但它的工作频率下限较高，约为50Hz，上限可达100Hz。 7 半导体敏感元件传感器 物性型传感器； 结构简单、体积小、重量轻； 功耗低、安全可靠、寿命长； 响应快； 易于实现集成化； 半导体传感器与前面介绍的传感器相比，有很多明显的特点： 输出一般是非线性的，需要采用线性化电路； 受温度影响大，须采用温度补偿措施； 性能参数分散性较大。