第六章传感器原理与测量电路.ppt

第六章 传感器原理与测量电路 6.8.4 细分技术 通过以上分析可知，运动物体移动一个栅距，对应的计数电路输出一个计数脉冲，因此计数器能够反映的移动距离的最小单位为一个栅距，称为脉冲当量或分辨率。 提高分辨率可以通过提高光栅线纹的刻线密度和栅距测微细分来实现，提高光栅线纹的刻线密度，受到工艺水平的限制而且也不经济，细分方法为常用方法 。 细分方法有机械细分和电子细分两类。在此介绍较常用的电子四倍频细分法。 如果在指示光栅前，每隔BH/4设置一个光电接收元件，则可以获得依次相差π/2的四个正弦交流信号。用鉴零器分别在每个信号由负到正过零点时发出一个计数脉冲，既可实现在一个莫尔条纹周期内，产生四个计数脉冲，达到四细分的目的。 也可以用在BH/4间隔上，设置两个光电接收元件来实现。由光电元件可以得到两个相差π/2的正弦交流信号,若将其反相，就可以得到四个依次相差π/2的四个正弦交流信号。从而可以在移动一个栅距的周期内得到四个计数脉冲，实现四倍频细分。 五、光栅传感器的应用 光栅式传感器有很高的分辨率和准确度。 序号 测量系统名称 信号周期（或节距） 分辨率 准确度 1 光栅传感器 20μm 0.1μm ±2μm 2 感应同步器 2000μm 5μm ±20μm 3 磁栅 200μm 1μm ±10μm 4 容栅 50μm 10μm ±10μm 5 球栅 12.7μm 5μm ±30μm 6 激光 λ=0.6328μm λ/16 ? 表6-1 位置测量系统的检测精度表 * * 　　传感器是将不同物理特性的信号转换为电信号的转换装置。 　　在机械测试中，传感器一般由转换机构和敏感元件两部分组成，前者将一种机械量转变为另一种机械量，后者则将机械量转换为电量，有些结构简单的传感器则只有敏感元件部分。 　　传感器输出的电信号分为两类，一类是电压、电荷及电流，另一类是电阻、电感和电感等电参数。通常情况下传感器输出的电信号比较微弱和不适合直接分析处理。因此传感器往往与配套的前置放大器连接或者与其它电子元件组成专用的测量电路， 　　由于传感器和前置放大器或测量电路的这种不可分性，要求我们在学习传感器的原理的同时必须留意配套的前置放大器或相关测量电路 　　传感器是测量装置与被测量之间的接口，处于测量系统的输入端，其性能直接影响着整个测量系统，对测量精确度起着主要的作用。在选择和使用传感器时还应该注意以下几点： 　　传感器首先必须在它的工作频率范围内满足不失真测试的条件 　　灵敏度高意味着传感器能检测微小的信号，当被测量稍有变化，传感器就有较大的输出。但高灵敏度的传感器测量范围也较窄，较容易受噪声的干扰。所以同一种传感器常常做成一个序列，有高灵敏度测量范围较小的，也有测量范围宽灵敏度较低的，在使用时要根据被测量的变化范围（动态范围）并留有足够的余量来选择灵敏度适当的传感器。 　　传感器的精确度表示其输出电量与被测量的真值的一致程度。然而精确度越高，其价格也越高，对测量环境的要求也越高。因此应当从实际出发选择能满足测量需要的足够精确度的传感器，不应一味地追求高精度。 　　可靠性是传感器和一切测量仪器的生命，可靠性高的传感器能长期完成它的功能并保持其性能参数。为了保证传感器使用中的高度可靠性，除了选用设计合理，制作精良的产品外，还应该了解工作环境对传感器的影响。在机械工程中 ，传感器有时是在相当恶劣的的条件下工作，包括灰尘、高温、潮湿、油污、辐射和振动等，这时传感器的稳定性和可靠性就显得特别重要。 　　传感器的工作方式有接触和非接触两种。接触式传感器工作时必须可靠地与被测对象接触或固定在被测对象上，这时要求传感器与被测物之间的相互作用要小，其质量要尽可能的小，以减少传感器对被测对象运行状态的影响。非接触式传感器则无此缺点，特别适用于旋转和往复机件的在线检测。 （1）适当的灵敏度 （2）足够的精确度 （3）高度的可靠性 （4）对被测对象的影响小 第一节 概 述 　　电阻应变式传感器是通过电阻丝或电阻片随被测对象发生的应变而的改变电阻丝或电阻片电阻值的传感器。传感器由在弹性元件上粘贴电阻应变敏感元件构成。当被测量作用在弹性元件上，弹性元件的变形引起应变值的变化，通过转换电路转换成电量输出，则电量变化的大小反映了被测量的大小。 　　由于应变与被测对象所受的载荷、运动状况（速度、加速度、位移）变形情况密切相关，因此，用这类传感器能够测应变、应力、力、位移、速度、加速度、扭矩等参数，有很广泛的应用。 ６.２.１　金属应变片式传感器 　　金属应变片式传感器的核心元件是金属电阻应变片，如图所示 图6-1 金属丝应变片结构 电