常见传感器原理及应用课件.ppt

3.3.6光栅式传感器光栅尺位移传感器GWC系列光栅位移传感器光栅位移传感器的结构原理图由主光栅、指示光栅、光源和光电器件等组成。光源：钨丝灯泡；半导体发光器件光电元件：光电池；光敏二极管光栅位移传感器的结构如果把两块栅距W相等的光栅面平行安装，且让它们的刻痕之间有较小的夹角θ时，这时光栅上会出现若干条明暗相间的条纹，这种条纹称莫尔条纹。莫尔条纹是光栅非重合部分光线透过而形成的亮带，它由一系列四棱形图案组成，图中d－d线区所示。图中f－f线区则是由于光栅的遮光效应形成的。长光栅莫尔条纹播放动画莫尔条纹亮带暗带（1）莫尔条纹移动方向与两光栅相对移动方向垂直。（2）莫尔条纹有位移的放大作用。(1)莫尔条纹的移动方向：当指示光栅不动，主光栅左右平移时，莫尔条纹将沿着指示栅线的方向上下移动。查看莫尔条纹的上下移动方向，即可确定主光栅左右移动方向。(2)位移的放大作用：当主光栅沿与刻线垂直方向移动一个栅距W时，莫尔条纹移动一个条纹间距B。当两个等距光栅的栅间夹角θ较小时，主光栅移动一个栅距W，莫尔条纹移动KW距离，K为莫尔条纹的放大系数：莫尔条纹测位移具有三个特点条纹间距与栅距的关系为：当θ角较小时，例如θ=30′，则K=115，表明莫尔条纹的放大倍数相当大。这样，可把肉眼看不见的光栅位移变成为清晰可见的莫尔条纹移动，可以用测量条纹的移动来检测光栅的位移。从而实现高灵敏的位移测量。(3)误差的平均效应：莫尔条纹具有平均光栅误差的作用。动态测量范围广（0～1000mm）光栅位移传感器的应用测量精度高（分辨率为0.1μm）在机械工业中得到了广泛的应用，特别是在量具、数控机床的闭环反馈控制、工作母机的坐标测量等方面。容易实现系统的自动化和数字化可进行无接触测量3.3.7磁栅式传感器价格低于光栅、制作简单、复制方便；测量范围宽（从几十毫米到数十米）、不需接长；易安装和调整、抗干扰能力强。磁栅优点磁栅传感器是由磁栅（磁尺）、磁头、检测电路组成。磁尺磁栅外观图磁头磁栅位移传感器工作时，磁头相对于磁栅有一定的相对位置，通过读取磁栅的输入输出感应电动势相位差即可把磁栅上的磁信号读出来，这样就把被测位移转换成电信号。工作原理德国SIKO磁栅尺磁栅式传感器的应用1．磁栅测量系统压板磁头磁尺数显2.磁栅在磨床测长系统中的应用3.3.8压电式传感器电压和力力和电压瞬态测量模型—电源—并联电阻—并联电容料斗无红外辐射电荷平衡有红外线电极两端有剩余电荷压电传感器的工作原理压电式传感器是一种自发电式传感器。它以某些电介质的压电效应为基础，在外力作用下，在电介质表面产生电荷，从而实现非电量电测的目的。压电式传感器主要用途：压电传感元件是力敏感元件，它可以测量最终能变换为力的那些非电物理量，例如动态力、动态压力、振动加速度等，但不能用于静态参数（例如重量）的测量。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。石英晶体的压电效应演示石英晶体的压电效应演示石英晶体的压电效应演示正压电效应（顺压电效应）：某些电介质，当沿着一定方向对其施力而使它变形时，内部就产生极化现象，同时在它的一定表面上产生电荷，当外力去掉后，又重新恢复不带电状态的现象。当作用力方向改变时，电荷极性也随着改变。逆压电效应（电致伸缩效应）：当在电介质的极化方向施加电场，这些电介质就在一定方向上产生机械变形或机械压力，当外加电场撤去时，这些变形或应力也随之消失的现象。电能机械能正压电效应逆压电效应压电效应压电传感器只能应用于动态测量由于外力作用在压电元件上产生的电荷只有在无泄漏的情况下才能保存，即需要测量回路具有无限大的输入阻抗，这实际上是不可能的，因此压电式传感器不能用于静态测量。压电元件在交变力的作用下，电荷可以不断补充，可以供给测量回路以一定的电流，故只适用于动态测量（一般必须高于100Hz，但在30kHz以上时，灵敏度下降）。常见是线绕式***第一，除了无线电高度和气压高度，还有GPS也可以给飞机提供高度数据。第二，气压高度是大气数据计算机计算出来的，并不是只需要静压数据就行，还需要3个数据:大气总温、迎角、马赫数。因为气压不只和高度有关，还和气温有关。而且飞机迎角和马赫数也会影响静压源，所以计算静压必须进行静压源误差校正SSEC。第三，高度一般显示在主飞行显示器上的高度带上，或者是电动高度表。真空膜盒高