发电式传感器与其应用.pptVIP

测量 电荷易泄漏，适宜作动态测量 电荷测量：电荷放大器（电容反馈放大器） 如果放大器开环增益A足够大 uo≈-qe/Cf 电荷放大器的输出电压与传感器的电荷量成正比，并且与电缆分布电容无关 电荷放大器的灵敏度取决于Cf——灵敏度的选择 常做高精度测量 测量 电荷测量：电荷放大器 测量 电压测量：阻抗变换＋放大 压电传感器的内阻抗Ra很高，输出的信号微弱 测量电路 阻抗变换：低阻抗输出 微弱信号进行放大 连接电缆改变（长度、布线）?Cc?影响电压灵敏度值 电压灵敏度随被测信号频率而变 不可以用于静态测量、测量精度不高 优缺点 优点 它具有很高的刚度，测量过程中变形甚小，是一种近乎理想的测力元件 尺寸与重量很小，可以小到只有零点几克，因而使用中对被测对象的附加质量小 固有频率高，可以高达数万赫兹，线性好 横向干扰小（最大不超过5%），可做成多向测力仪 响应快、灵敏度高、信噪比大、结构简单、性能可靠 缺点 调理特殊、不宜做静态测量 需经常校正灵敏度 压电式加速度传感器 结构 敏感元件：弹簧、质量 转换元件：压电元件 转换电路：电荷放大器、阻抗变换器 压电式传感器 内装IC 压电加速度传感器 内装微型IC-集成电路放大器 低阻抗输出，抗干扰，噪声小 性能价格比高，安装方便，尤其适于多点测量 稳定可靠、抗潮湿、抗粉尘、抗有害气 压电式传感器 阻抗头：同时给出同一个点动态加速度和力的传感器 机械阻抗：响应加速度/激振力 8770A5型阻抗头 量程 灵敏度 频率范围 加速度 ±5g 1000 mV/g 1Hz ~ 4kHz 力 ±5Ib 1000 mV/Ib 磁电式扭矩传感器 三角法测量 轮廓测量 原理： 激光?X平面光幕?轮廓线?反射光幕?2维CMOS阵列?信号处理器?剖面图形(X为轮廓线的长度，Z为轮廓线的高低) 通过移动被测物体或传感器?3 D 回顾 压电式传感器 压电效应：力??电荷 结构形式（串、并联）、测量电路（电压、电荷测量） 应用：加速度计、安装 磁电式传感器 电磁感应：磁通变化在线圈回路产生感应电势 变磁通方法：线圈运动、磁阻变化 应用：（绝对/相对）速度传感器、转速传感器 光电式传感器 光电效应：外光电效应、内光电效应 几种设计方式：转速、表面测量、光电开关 图像传感器 CCD、CMOS优缺点 应用：三角法测量——形状检测 热电偶连接 接入仪表 开路热电偶 只要A、B电极接入处温度一致 ——任意焊接、任意连接 冷端温度补偿 冷端：参考/比端、自由端——t0 热电偶的热电势的大小不仅与工作端温度有关，而且与冷端温度有关 只有当冷端温度不变时，热电势才是热端温度的单值函数 定点法——恒温法 把冷端置于恒温器中，使其维持在一恒定温度下，最常用冰槽 精度很高，比较麻烦，仅限于实验室用 冷端温度补偿 补偿电桥法 ——在热电偶回路中串联一电势U=e(t0,0) 原理：电桥输出与环境温度/冷端变化成正比 补偿环境温度对热电偶的影响 电桥补偿： 在0oC时，电桥平衡，输出为U=0 如果环境温度上升，热电偶输出热电势数值要降低 电桥中桥臂电阻Rcu随温度上升而增大，使电桥输出电压增加，它与前者迭加可起到补偿作用 热电偶分类 热电偶材料性能要求 物理化学性能稳定、电阻温度系数小、机械性能好、灵敏度高、复现性好、线性关系等 热电偶分类 按其热电势与温度的关系以及使用性能可分为：常用热电偶和特殊热电偶 按其适应的温度范围不同可分为：高、中温热电偶和低温热电偶 按其结构型式不同可分为：铠装式、插入式和裸线式热电偶 一般热电偶的灵敏度随温度降低而明显下降。这是热电偶进行低温测量的主要困难. 热电偶分类 热电偶分类 热电偶优点 结构简单、制作方便、价格低廉、测温范围宽、正确度高 流体、固体、及表面温度均可用它测量 微型热电偶可用于快速及动态温度测量 热电偶缺点： 需要恒定的冷端温度 DOREX红外线全身热像仪 回顾 霍尔传感器 霍尔效应：霍尔电压与通过电流和磁感应强度成正比 霍尔元件：N型半导体材料、尺寸小、灵敏度高、输出电阻小 应用：直接——磁场、电流；间接：位移、厚度、重量、转速 热电偶传感器 热电效应：接触电势、温差电势、中间导体定理 冷端温度补偿：恒温法、补偿电桥法、查表修正——分度表 红外探测器 物体温度——辐射电磁波——红外辐射透镜——测温/测光 热探测器：测温——热电偶型、气动型、热释电型 光子探测器：辐射光子与半导体材料直接作用，产生内光电效应