传感器应用案例剖析.doc

传感器 【案例2.1】图2.1所示是一种可插入心内导管的微型压阻式压力传感器为了导入方便，在传感器端部加一塑料壳6。当被测压力作用于金属波纹膜片7上时，将压力转换为集中力，使硅片梁5产生变形，从而使硅片梁上扩散的电阻4发生变化由电桥输出获得心内导管的压力。这种传感器可用于心血管、颅内、眼球内等压力的测量。 1－引线；2－硅橡胶导管；3－金属外壳；4－扩散电阻； 5－硅片梁；6－塑料壳；7－金属波纹膜片；8－推杆 图2.1压阻式压力传感器 图2.1所示为压阻式加速度传感器的结构示意图。图中悬臂梁用单晶硅制成，在悬臂梁的根部扩散四个阻值相同的电阻，构成差动全桥。在悬臂梁的自由端装一质量块，当传感器受到加速度作用时，质量块的惯性力使悬臂梁发生变形产生应力，该应力使扩散电阻的阻值发生变化，由电桥输出获得加速度的大小。 图2.1压阻式加速度传感器 图2.所示为热敏电阻在温度自动控制中的应用。当实际温度低于设定温度时，热敏电阻RT较大，A点电位升高，晶体管V1和V2导通，继电器K线圈电，常开触点K1吸合，电热丝加热，发光二极管LED指示电路处于加热状态。当实际温度高于设定温度时，热敏电阻RT较小，A点电位降低，晶体管V1和V2截止，继电器K线圈电，常开触点K1断开，加热丝停止加热。二极管VD为继电器K提供放电回路保护晶体管V2电位器Rp调节设定温度。 图2.温度控制图2.所示电容式在金属带材的上下两侧各放置一块面积相等圆形极板，两极板与金属带材之间形成两个电容和当金属带材在轧制过程中的厚度变化时，将引起电容量变化电容和（2.27）得两极板与金属带材和。两电容极板预留间，被测材厚度。实现金属带材厚度的在线检测，消除变极距式电容传感器的非线性带材抖动而产生的误差。 图2.电容式厚图2.所示振荡器产生的正弦波信号一方面作为传感器电桥的供桥电压，另一方面作为移相器的输入信号移相器的输出信号通过比较输出方波作为相敏检波器的参考信号传感器的输出信号经过放大器放作为相敏检波器的信号相敏检波器位移量的位移量低通滤波器滤除高频稳定的直流信号直流信号A/D转换器，控制显示 图2. 【案例2.5】图2.4所示为感应同步器在点位控制系统中的应用。工作前通过输入装置（如可编程控制器），先给计数器预置工作台某一位置的指令脉冲数，脉冲发生器按机床移动速度要求不断发出脉冲。当计数器内有数时，门电路打开，步进电机按脉冲发生器发出的驱动脉冲控制工作台步进运动，并带动感应同步器的滑尺移动，滑尺每移动一定距离（如），感应同步器检测装置发出一个脉冲，这个脉冲进入计数器，说明工作台移动了，计数器中的数就减l。当机床运动到达预定位置时，感应同步器检测装置发出的脉冲数正好等于预置的指令脉冲数，计数器出现全0”状态，门电路关闭，步进电机停转，工作台停止运动，实现准确的定位。 图2.4点位控制图2.4所示压电式加速度传感器检测桥墩水下部位裂纹。激振器使桥墩承受垂直方向的激励，压电式加速度传感器测量桥墩的响应，响应信号经电荷放大器放大后送入数据采集仪，采集的信号再送入频谱分析仪分析后就可判断桥墩有无裂纹。没有裂纹的桥墩为一坚固整体，相当于一个大质量块，激振后只有一个谐振频率点，加速度响应曲线为单峰。若桥墩有裂纹，其力学系统变得更为复杂，相当于两个或数个质量—弹簧系统，具有多个谐振频率点，激振后的加速度响应曲线将出现双峰或多峰。 图2.4桥墩水下裂纹检测压电式超声波传感器超声波探头与被测件表面接触。主控制器产生一定频率的脉冲信号控制发射电路，经电流放大后激励超声波探头产生超声波脉冲。超声波脉冲传到被测件反射回来由同一超声波探头接收，经接收放大器放大加到示波器垂直偏转板上，标记发生器输出时间标记脉冲信号也加到示波器垂直偏转板上，扫描电路输出扫描电压加到示波器水平偏转板上。在示波器上可直接读出发射超声波脉冲与接收超声波脉冲之间的时间间隔，由此计算出被测件的厚度，为超声波在试件中的传播速度。 图2.4超声波传感器测图.54所示为热电偶测量炉温，将热电偶的热端插入炉内感受待测温度，冷端通过补偿导线与测量仪表的输入导线（铜线）相连，并插入冰瓶以保证，由测量仪表测得的热电势查分度表来确定炉内的实际温度。若测温现场不便保证冷端，则必须进行修正。 图.54 炉温测量图2.所示为光敏电阻在带材跑偏检测装置中的应用，图（a）为测量原理，图（b）为测量电路。、、、组成测量电桥，其中和为同型号的光敏电阻，用遮光罩覆盖，与处于同一温度场中，起温度补偿的作用。当带材位于正确位置时，调节电位器使电桥平衡，放大器输出电压为零。如果带材在运动的过程中向右（向左）跑偏，则光敏电阻的光照减小（增大），阻值增大（减小），电桥失去平衡，放大器反相输入端电压降低（升高），输出为正（负）。由此可见，输出电压的正负和大小分别反映了带材跑偏