矿井安全生产监测监控系统第五章教程.ppt

测量应变时，使用两个应变片，一片贴在被测试件的表面，图中R1称为工作应变片。另一片贴在与被测试件材料相同的补偿块上，图中R2，称为补偿应变片。 在工作过程中补偿块不承受应变，仅随温度发生变形。由于R1与R2接入电桥相邻臂上，造成ΔR1t与ΔR2t相同，根据电桥理论可知，其输出电压USC与温度无关。当工作应变片感受应变时，电桥将产生相应输出电压。 补偿应变片粘贴示意图 R1 R2 USC R2 R4 R1 R3 E 桥路补偿法 测量原理 根据被测试件承受应变的情况，可以不另加专门的补偿块，而是将补偿片贴在被测试件上，这样既能起到温度补偿作用，又能提高输出的灵敏度，如图所示的贴法。 梁受弯曲应变时，应变片R1和R2的变形方向相反，上面受拉，下面受压，应变绝对值相等，符号相反，将它们接入电桥的相邻臂后，可使输出电压变化。当温度变化时，应变片R1和R2的阻值变化的符号相同，大小相等，电桥不产生输出，达到了补偿的目的。 R1 R2 F 构件受弯曲应力 2 电容传感器 电容式传感器的工作原理可以用平板电容器来说明。平板电容器是由两个金属极板、中间夹一层电介质构成。当忽略边缘效应时，其电容器的电容量为 电容传感器分为三种类型：变极距型、变面积型、变介电常数型。 一、工作原理 二、结构形式 1. 变极距型电容传感器 2. 变面积型传感器 3. 变介电常数型传感器 如果在电容器两极板间插入不同介质，电容器的电容量就会不同，利用这种原理制作的电容传感器称为变介电常数型电容传感器，常被用来测量液体的液位和材料的厚度。 顺压电效应：一些电介质，在受到一定方向的外力作用而变形时，内部产生极化现象，而在其表面产生电荷，当去掉外力后，又重新回到不带电状态，这种将机械能转换成电能的现象，称为顺压电效应，又称为压电效应。 逆压电效应：当在电介质极化方向施加电场时，电介质在一定方向上产生机械变形，内部出现机械应力，这种将电能转换成机械能的现象称“逆压电效应”,又称为电致伸缩效应。 F F 极化面 Q 压电介质 机械能 ｛ 电能 ｝ 正压电效应 逆压电效应 压电效应及可逆性 3 压电式传感器 一、两个物理概念 石英晶体的压电效应演示 当力的方向改变时，电荷的极性随之改变，输出电压的频率与动态力的频率相同；当动态力变为静态力时，电荷将由于表面漏电而很快泄漏、消失。 ? 各种小巧的压力传感器 ? 压电传感器的外形 ???????????????? ?压力变送器部件 ???? 压力变送器?? 二、压电材料 种类： 压电晶体，如石英等； 压电陶瓷，如钛酸钡、锆钛酸铅等； 压电半导体，如硫化锌、碲化镉等。 对压电材料特性要求： ①转换性能。要求具有较大压电常数。 ②机械性能。压电元件作为受力元件，希望它的机械强度高、刚度大，以期获得宽的线性范围和高的固有振动频率。 ③电性能。希望具有高电阻率和大介电常数，以减弱外部分布电容的影响并获得良好的低频特性。 ④环境适应性强。温度和湿度稳定性要好。 ⑤时间稳定性。要求压电性能不随时间变化。 三、压电式传感器的特点 力敏传感器，可测如压力、加速度等 双向有源传感器 体积小、重量轻 结构简单、工作可靠 频响宽 5.2 KG4003A型负压传感器 KG4003A型矿井负压传感器能实现对矿井风压、风门、密闭通风巷道等的差压监测。 1．主要技术指标 1)测量范围：0～500Pa(或0～5.0kPa) 2)精度: 满量程的±2％ 3)输出信号：1～5mA DC 200～1000Hz 5～15Hz 4)供电电源：本安型，12-24V (DC) 5)最大工作电流：100mA 6)使用环境: 温度：0 - 40℃ 相对湿度：≤95％ 7)显示方式：3位LED数字显示 8)分辨率：l0Pa 9)防爆标志：ExibI KG4003A型负压传感器 1．主要技术指标 2． KG4003A型负压传感器的组成 KG4003A型负压传感器的组成 1）差动变压器 1 初级线圈;2.3次级线圈;4衔铁 1 2 4 3 (b)气隙型 1 2 3 (a)螺管型 4 图5－20差动变压器的组成 l一差压膜盒：2一铁芯；3一差动变压器 当没有位移时，衔铁4处于初始平衡位置， 它与两个铁芯的间隙为δ2 =δ3=δ 两个次级绕组的互感电势相等，即u2=u3。 由于次级绕组反向串联，因此，差动变压器输出电压 工作原理 , 2．主