[管理学]第四章1：传感器技术及机械量检测2学时.ppt

(a)4位二进制绝对式编码器的编码盘 (b) 4位格雷码盘示意图 绝对式光电编码器的编码盘 绝对式光电编码器的结构示意 1—光源；2—透镜；3—编码盘； 4—狭缝；5—光电元件 光电编码器的应用——转速测量 转速可由编码器发出的脉冲频率或周期来测量。 脉冲频率法测转速 脉冲周期法测转速 × 编码器的安装调整 要求：保证被测轴与编码器的回转轴同轴度 联接方式：柔性（浮动联轴器） 编码器的正确维护 (1)保证被测轴与编码器回转轴的位置精度不被破坏（特别注意联轴节不要松动）; (2)避免输出轴受到冲击（特别是轴向）; (3)确保外引出线及接插头可靠. 三、 球栅尺位移传感器 1、球栅传感器的基本结构 球栅尺：由一根不锈钢管和装入钢管的钢球组成，钢球经高精度加工，研磨，再将装满钢球的球栅尺在预载的条件下矫正封装 。 读数头：包括6组线圈，围绕在一通管上，每组线圈均包括输入（传送）和输出（读取）绕组(如图所示)，线圈及相关的电子电路全部用环氧树脂密封，以隔绝冷却液，机液，和其他物质的损害。 2、球栅尺的工作原理 空气的导磁率约为1，如果在输入、输出线圈间放入导磁金属，在输出线圈中得到的感应电压就增加了，且导磁金属越多，输出电压越大。 在不导磁的钢管内依次放入多个钢球，在钢管外配置输入线圈和输出线圈，当给输入线圈通以输入激磁电流信号时，测量输出线圈中的电压值，便可知道读数头（由输入线圈和输出线圈组成）所在的位置。 位置的测量是以球的直径为周期，连续测量时累加进行。  在一周期内输出信号电压值与位置的函数关系决定于各不同位置 的金属量，即球在不同位置的截面的大小。 3、球栅尺的特点 （1）较高的精度:球栅尺的精度主要决定于钢球的精度，即钢球的直径和圆度，由于球径可以精选且能相互补偿，因此球栅尺可以达到较高精度 （2）量程可以足够大:钢球的直径即为球栅尺的测量周期，只要增加钢球的数量就可以增大量程，只要装钢球的不锈钢管足够长。 （3）分辨率较高，新和球栅尺分辨率可以达到0.1微米。 （4）适合恶劣的环境:由于球尺全部密封，可以工作在粉尘、油雾较大的场合。 四、 感应式接近传感器 适用：空间有限情况的金属的非接触接近测量 感应式接近传感器 探头结构分类：有屏蔽的、无屏蔽的两种。后者测量距离较前者为大。 结构：振荡器、感应线圈、斯密特电路及输出电路组成。 工作原理：振荡器在探头端部产生磁场作用区，当金属进入该作用区时，引起振荡器停振。 应用：属于二值型输出传感器，在自动化控制系统中用于物体（金属）运动位置的检测。 五、 电容式接近传感器 电容式接近传感器的电路结构及工作原理 适用：非接触、空间有限。如各种管道内流体的测 量、料位测量及对金属物品测量。 电容式接近传感器 结构：由振荡器、斯密特电路及输出电路组成，电容器的一个电极是传感电极，另一个电极是大地。 原理：加电后，两极间产生电场，当与大地连接的金属物体靠近电容器时引起振荡器停振。 应用：属于二值型输出传感器，在自动化控制系统中用于物体（金属或非金属）运动位置的检测。 六、 电磁式接近传感器 适用：非接触式导磁材料测量 结构：内部有4个磁铁和一个常开触点的干簧继电器。 原理：导磁材料外界物体 → 靠近电磁式接近开关诱导面 → 磁场失去平衡 → 干簧继电器的触点闭合 应用：和电感式相同。 七、霍尔效应式线位移传感器 图 5-17霍尔效应线位移传感器工作原理 图 5-18 霍尔效应线位移传感器输出特性 八、其他常见传感器 1、电阻应变计 电阻应变计是根据应变—电阻效应，将给测试件的应变量转换成电阻变化量的敏感元件。它不仅直接作为应力、应变测量的传感器而且可以与弹性元件组合构成力、压力、称重、位移、扭矩、振动、加速度等多种专用式传感器，广泛应用于机械、交通、建筑、化工和电力等行业。 电阻应变计的结构 电阻应变计主要由电阻敏感栅、基底和面胶（或覆盖层）、粘结剂、引出线五部分组成。电阻应变计的结构如图所示。 图5-9 电阻应变计的构造 1—敏感栅；2—引出线；3—粘结剂（未示出）； 4—覆盖层；5—基底 应变计的类型 电阻应变计的分类方法很多，常用的是按应变计的制造材料、 温度以及用途的不同来分类。 （1）按敏感栅的制造方法分类 1）金属丝式应变计 箔式应变计 箔式应变计的敏感栅是利用照相制版或光刻腐蚀技术制成的，箔栅厚度一般为0.002mm~0.005mm,最薄的达0.00035mm。箔式应变计，工艺上能保证敏感栅尺寸的准确，线条均匀，适应不同的测量要求，传递试件应变性能好、横向效应小和散热性能好，因此得到了广泛的应用，现在已经基本上取代金属丝应变计