第7章力学量和运动学量检测.ppt

一、 测力传感器及其应用 1. YDS-781型压电式单向力传感器　　 多普勒雷达电原理框图 它由发射机、 接收机、 混频器、 检波器、 放大器及处理电路等组成。 当发射信号和接收到的回波信号经混频器混频后， 两者产生差频现象， 差频的频率正好为多普勒频率。 　　利用多普勒雷达可以对物体的线速度和转速进行测量。　　 式中，v为被测物体的线速度；θ为电磁波方向与速度方向的夹角；λ0为电磁波的波长；vcosθ为电磁波方向上被测物体的速度分量。 如图是检测线速度的工作原理图。多普勒雷达产生的多普勒频率为: 多普勒雷达检测线速度工作原理图 　　2） 激光多普勒测速原理 　　根据多普勒效应，当激光作为光源照射运动物体或流体时， 其反射或散射光的频率将随物体或流体的速度变化。 所示为激光多普勒测速示意图。 将激光器发出的光作为参考光束， 与散射光束在分光镜上产生差频， 经光电器件将频率差转换为电信号。 该电信号与物体或流体运动速度成比例。 由于激光频率高， 而频率的测量又可达到极高的精度， 因此激光多普勒测速可用于高精度、 宽范围（1 cm/h的超低速～超音速的高速）非接触性的测量中。 7.3 接近传感器与转速测量 一、 接近传感器的类型与选择 　1. 接近传感器的特点 　与机械开关相比，接近传感器具有以下特点：  　（1） 非接触测量，无机械力影响，测量精度高。  　（2） 无机械磨损和疲劳破坏，使用寿命长。 　（3） 反应快，转换频率可达100次/s。 　（4） 可采用封闭式结构，有防尘、 防湿的功能。 　（5） 无触点、无火花、无噪音， 输出信号灵活， 能适应各种后置处理的需要。　 　（6） 体积小， 能适应各种使用场合， 也便于设计造型。 2. 接近传感器的分类 　　1） 按原理分类 　　因为位移传感器可以根据不同的工作原理制作， 而不同的位移传感器对物体接近的感知方法也不同， 所以常见的接近传感器的形式有电感式、 电涡流式、 电容式、 霍尔式、 干簧式、 光电式、 热释电式、 多普勒式、 电磁感应式、 微波式、 超声波式等。 电感式和电涡流式只能感应金属体； 电容式可感应非金属体； 光电式对金属体和非金属体都能感应； 霍尔式和干簧式可感应磁性体。 　　2） 按结构分类 　　（1） 一体式： 感应头和信号处理电路置于一体中， 又分螺纹式和基地式两种。  　　（2） 分离式： 感应头和信号处理电路分开安装。  　　（3） 组合式： 有多个感应头组合在一体中。 3） 按工作电压分类 　　（1） 直流型： 工作电压为5～30 V。  　　（2） 交流型： 工作电压为AC 220 V或AC 110 V。 　　4） 按输出信号分类 　　（1） 正逻辑输出： 当传感器感应到信号时， 输出从0跳变成1。  　　（2） 负逻辑输出： 当传感器感应到信号时， 输出从1跳变成0。 5） 按输出引线分类 　　（1） 四线制：两根电源线，两根正、负逻辑输出的信号线。  　　（2） 三线制：两根电源线，一根正或负逻辑输出的信号线。 　　 （3） 二线制：两根电源线与信号线合二为一。 　　6） 按输出电信号性质分类 　　（1） 电流输出：能输出50～500 mA的电流，能直接驱动执行器。  　　（2） 电压输出：用以和各种数字电路相配合。  　　（3） 触点输出：用微型继电器的触点输出。  　　（4） 光耦输出：感应信号与输出信号隔离，用于计算机控制。 7） 按信号传送方式分类 　　（1） 有线传送：感应头信号与后置处理电子线路直接相连。  　　（2） 无线传送： 用于运动中的物体测试， 或不能靠近、 不能连线的场合。  　　3. 接近传感器的应用 　　（1） 定位控制：在定位控制中应用最广的是电感式接近开关。距离5 mm可输出信号，精度可达±2 mm。  　　（2） 限位控制：它是指对机床或自动生产线设备中运动件的控制，如龙门刨的工作行程，冲床、摩擦压力机的冲程， 摇臂摆动角度的行程等。  　　（3） 计数及计数控制： 它是工业自动化中的重要内容之一， 如冲床的冲件计数， 饮料生产线的瓶罐计数， 彩电、 冰箱生产线的产品计数， 电线、 塑料、 纸张的长度计数以及转速测量等等。 　　（4） 物位控制：在各种生产线中经常需要自动加料， 如在面粉、塑料、水泥、饮料、药品等生产过程中，对这些非金属材料料位的检测和控制，一般都采用电容式接近开关，对液位的控制常采用光电开关。其它超声波、 微波、激光等传感器也可以用来检测料位。  　　（5） 逻辑控制： 在机械设备的启