非接触式传感器(共6页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上非接触式传感器传感器种类繁多，分类方法也是很多，根据传感器工作时与被测物体接触与否可以分为接触式和非接触式传感器。此外，按照工作原理传感器又可以分成参量传感器、发电传感器及特殊传感器。其中，参量传感器有电阻式传感器、电感式传感器和电容式传感器等；发电传感器有光电池、热电偶传感器、光电式传感器和磁电式传感器等；特殊传感器是不属于以上两种分类的传感器，如超声波探头、红外探测器和激光检测等。根据第二种分类方法，电感式传感器中的电涡流式传感器，磁电式传感器中的磁阻式传感器、霍尔式传感器、感应同步器，光电式传感器，特殊传感器中的微波传感器均为非接触式传感器。下面具体介绍每一种传

2、感器的工作原理。一 电涡流式传感器根据法拉第电磁感应定律，块状金属导体置于变化的磁场中，在磁场中作切割磁力运动时，导体内将产生呈漩涡状的感应电流，此现象叫电涡流效应。根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流式传感器。电涡流式传感器最大的特点是能对位移、厚度、表而温度、速度、应力及材料损伤等进行非接触式连续测量，另外还具有体积小、灵敏度高和频率响应宽等特点，应用极其广泛。 如图所示为电涡流式转速传感器工作原理图。在软磁材料制成的输入轴上加工一键槽，在距输入表面4I处设置电涡流传感器，输入轴与被测旋转轴相连。当被测旋转轴转动时，输出轴的距离发生(吨tAd)的变化。由于电涡流效应，这种变化将导致振荡回路

3、的品质因数变化，使传感器线圈电感随AJ的变化也发生变化，它将直接影响振荡器的电压幅值和振荡频率。出此，随着输入轴的旋转，从振荡器输出的信号中包含有与转数成正比的脉冲频率信号。该信号由检波器检出电压幅值的变化量，然后经整形电路输出脉冲频率信号，该信号经电路处理便可得到被测转速。这种转速传感器可实现非接触式测量，抗污染能力很强，可安装在旋转轴附近长期对被测转速进行监视。最高测量转速可达600 000rmin。二 霍尔式传感器霍尔式传感器也是一种磁电式传感器，它是利用霍尔元件基于霍尔效府原理而将被测量转换成电动势输出的一种传感器。由于霍尔元件在静止状态下具有感受磁场的独特能力，并且具有结构简单、休积

4、小、噪声小、频率范围宽(从直流到微波)、动态范围大(输出电势变化范围可达1000：1)以及寿命长等特点，因此获得了广泛应用。金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。公式跟据公式，霍尔元件可用于三种测量方法，其中非接触式的为： (1)保持霍尔元件感受的磁感强度不变，利用Uh与I成止比的关系，可用于直接测量电流和能转换为电流的物理量，如电压等。(2)当霍尔元件的控制电流和磁感比强度均发生变化时，利用uH与IB成正比的关系，可构成乘法器和功率计等，进行乘法运算或功率测量。下面以霍尔单相交流功率计为例进行说明。 通过测量电路测出霍尔

5、元件输出的平均霍尔电压uh，即可求出负载ZL的有功功率P。三感应同步器感应同步器由两个平面印刷电路绕组构成，类似于变压器的初、次级绕组，故又称平面变压器。感应同步器通过位移引起两个绕组间的互感量变化来进行位移测量。按照测量位移对象的不同，感应同步器可分为直线型感应同步器和圆盘型感应同步器两大类，前者用于测量直线位移，后者用于测量角位移。由于此类传感器成本低，受环境温度影响小，测量精度高，且为非接触式测量，所以在位移检测中得到广泛应用。 直线型感应同步器的结构及定尺和滑尺的绕组示意图如图所示。它出定尺和滑尺两部分组成，长尺为定尺，短尺为滑尺。感应同步器的定尺被安装在固定部件亡(如机床的台座)，而

6、滑尺则与运动部件或被定位装置(如机床刀架)一起沿定尺移动。其制造工艺是先在基板(玻璃或金属)上涂上一层绝缘粘合材料，将铜箔粘牢，用制造印刷线路板的腐蚀方法制成节距为T(一般为2mm)的方齿形线圈。直线型感应同步器的定尺绕组是连续的。滑尺上分布着两个励磁绕组，分别称为正弦绕组和余弦绕组。当正弦绕组与定尺绕组相位相同时，余弦绕组与定尺绕组错开14节距。滑尺和定尺相对平行安装，其间保持一定向隙(0.05-0.2mm)。 在滑尺的正弦绕组中，施加频率为f(一般为2一l0k比)的交变电流时，定尺绕组感应出频率为f的感应电势。感应电势的大小与滑尺和定尺的相对位置有关。当两绕组同向对齐时，滑尺绕组磁通全部交链于定尺绕组，所以其感应电势为正向最大。移动14节距后，两绕组磁通不变链，即交链磁通量为零；再移动14节距后，两绕组反向时，感应电势负向最大。依此类推，每移动一节距，其感应电势随位置按余弦规律周期性的重复变化一次。 同样，在滑尺的余弦绕组中，施加频率为f的交变电流时，定尺绕组上也感应出频率为f的感应电势。其感应电势随位