机电一体化第四章 机械参数的检测.ppt

机电一体化系统设计 第四章 机械参数的检测 第四章 机械参数的检测 § 4.1 概述 1 什么是机械参数？ 机械参数包括：位置、位移、速度、压力、温度、流量等。 2 检测系统的组成 （1）传感器。 （2）信号检测与处理电路，其作用是将传感器的信号进行变换 加工 分析及运算。 3 计算机测控系统组成框图 机电一体化系统设计 第四章 机械参数的检测 4、对检测系统的要求 （1）几个概念 精度：检测系统的输出与被测量之间的对应程度。 什么是一级精度？二级精度？ 分辨率：可辨别的最小量（单位）。 灵敏度：灵敏度高意味着被测量有微小的变化时，传感器的输出有较大的变化。 线性：有效量程范围内输入与输出成比例的关系。 重复性：对于同一被测量反复测量结果的一致性。 （2）要求 精度、灵敏度、分辨率高，线性、重复性、稳定性好，响应快，价格低。 机电一体化系统设计 第四章 机械参数的检测 § 4.2 传感器的定义及分类 一、定义 两种定义： 1 凡接受外界刺激并产生输出的装置。 2 将被测物理量转换成相对应的容易检测 传输或处理的信号的装置。 二、分类 传感器的分类方法很多，下面列举三种通常的分类方法： 1 按被测物理量分 有位移传感器、力传感器、温度传感器等。 2 按信号变换的特征分 （1）物性型传感器 靠敏感元件本身物理性质变化实现信号的变换（如水银温度计） （2）结构型传感器 靠结构参数的变化实现信号的变换（如电容传感器 电感传感器等。 机电一体化系统设计 第四章 机械参数的检测 3 根据输出的信号方式分 （1） 非电量型 如室内温度计、弹簧称等。 （2）电量型 ① 二值型：如各种开关。 ② 模拟型： 如电压型、电流型、电感型等。 ③ 数字型： 如流量计、旋转编码器 、光栅等。 §4.3 常用传感器原理（复习） 一 机械式传感器 1 测力 2 测压 3 测温 机电一体化系统设计 第四章 机械参数的检测 二、电阻式传感器 ——把被测物理量（如位移 、力）转换成电阻变化的一种装置。 1、电位计式传感器 2 、电阻应变片式传感器 （1）原理 机械变形引起电阻变化 （2） 特点 体积小 响应快 精度高 使用方便。 （3）结构 电阻应变片结构如图所示: 机电一体化系统设计 第四章 机械参数的检测 （4）电阻应变片典型应用 若 R1=R2=R3=R4=R0 则全桥输出为： 机电一体化系统设计 第四章 机械参数的检测 三、电感式传感器(差动变压器式) 下面为互感型（差动变压器式）位移传感器工作原理图。 当初级线圈W加上交流电压V时，次级线圈W1与W2分别产生感应电动势E1与E2，E1与E2的大小与铁芯的位置有关。 铁芯在中心位置时，E1=E2，输出电压E0=0 铁芯向上运动时，E1 E2，E0 0 铁芯向下运动时，E1 E2，E0 0 特点：测量范围相对较大。 注意：与教材P136~138内容的区别，接线不一样算式不一样，原理是一样的。 机电一体化系统设计 第四章 机械参数的检测 四、电容式传感器 原理: 电容C=ε0εrA/ δ ε0— 真空中介电常数 εr—极板间介质相对介电常数 δ—极板间距离 A—极板面积 1 极距变化型 由极距δ 的变化，引起电容C 的变化。 2 面积变化型 由面积A 的变化，引起电容C 的变化。 测量范围较小，常用于小位移的测量。 机电一体化系统设计 第四章 机械参数的检测 五、压电式传感器 1、概念 某些材料存在压电效应，即对材料施加压力