传感器原理及项目实战 课件 项目9-运动量检测.pptx

项目9运动量检测;目录;;通过学习，熟悉速度传感器、加速度传感器、陀螺仪的工作原理，了解常用运动量检测传感器的特点及结构，掌握速度、加速度传感器以及陀螺仪的使用方法。

;认识运动量检测传感器;;1.多普勒效应测速

1）多普勒效应

假若发射机与接收机之间发生相对运动，则发射机发射信号的频率与接收机收到信号的频率不同。因为这一现象是奥地利科学家多普勒最早发现的，所以称之为多普勒效应。

如果发射机和接收机在同一地点，被测物体以速度υ向发射机和接收机运动，我们可以把被测物体对信号的反射现象看成是一个发射机。这样，接收机和被测物体之间因有相对运动，所以就产生了多普勒效应。;图9-1多普勒效应示意图（a）发射机向被测物发射无线电波信号（b）接收机接收被测物反射信号

;如图9-1(a)所示，发射机向被测物体发射无线电波信号，被测物体以速度ν运动，被测物体做为接收机接收到的信号频率为：

（9-1）

式中：f0－发射机发射信号的频率，单位Hz；

ν－被测物体的运动速度，单位m/s；

λ0－发射信号波长，，其中C为电磁波的传播速度。;如果把f1做为反射波向接收机发射信号，如图9-1(b)所示。

接收机接收到的信号频率为：

（9-2）

由于被测物体的运动速度远小于电磁波的传播速度，则可认为，代入上式可得：

（9-3）

由多普勒效应产生的频率之差称为多普勒频率，即：

（9-4）

从式（9-4）可以看到被测物体的运动速度可以用多普勒频率来描述。;2）多普勒雷达测速

下图为多普勒雷达测速的电路原理框图，它由发射机、接受机、混频器、检波器、放大器及处理电路等组成。当发射信号和接收到的回波信号经混频器混频后，两者产生频差现象，频率之差正好为多普勒频率。;利用多普勒雷达可以对被测物体的线速度进??测量。如图9-3所示，多普勒雷达产生的多普勒频率为：

式中：ν－被测物体的线速度；

θ－电磁波方向与速度方向夹角；

λ0－电磁波的波长。

用多普勒雷达测量运动物体线速度的方法，已广泛用于检测车辆的行驶速度。;2.测速发电机

测速发电机是根据电磁感应原理做成的专门测量转速的微型发电机，其输出电压正比于输入轴上的转速，即

（9-6）

式中：B－测速发电机中磁感应强度，单位T；

r－测速发电机绕组的平均半径，单位m；

l－测速发电机转子的总有效长度，单位m；

ω－测速发电机转子的角速度，单位rad/s；

n－测速发电机每分钟转数。

测速发电机可分为直流测速发电机和交流测速发电机两类。测速发电机的优点是线性好，灵敏度高和输出信号大。;3.光电式转速传感器

光电式转速传感器属于测频计数式测速传感器，其特点是在指定时间内对转传速感器发出的脉冲进行计数。若每转1周传感器发出的脉冲数为同m，T（s）时间内脉冲计数值为N，则传感器脉冲的频率为：

（9-7）