《智能制造基础与应用》第四章 - 4 (1).2传感技术

智能制造基础与应用高等职业教育“十三五”规划教材

第四章智能控制基础第一节智能控制概述第二节传感技术第三节可编程控制技术第四节变频调速控制技术第五节工业人机界面第六节组态监控技术传感技术2

第二节第四章智能控制基础一、传感器概述1.传感器的组成传感器的组成框图如图4-3所示1）敏感元件：直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。2）转换元件：以敏感元件的输出为输入，把输入转换成电路参数。3）接口电路：上述电路参数接入接口电路，便可转换成电量输出。第四章智能控制基础2、传感器的分类（1）按工作原理分类1）物理传感器2）化学传感器3）生物传感器（2）按输入信息分类第四章智能控制基础3、自动测控系统1）开环自动测控系统第四章智能控制基础2）闭环自动测控系统第四章智能控制基础

二、温度传感器温度传感器，通常是由感温元件部分和温度显示部分组成，如图4-6所示。1.热电偶传感器两种不同材料的导体组成一个闭合回路时，若两接点温度不同，则在该回路中会产生电动势，该电动势称为热电势，这种现象称为热电效应。第四章智能控制基础

2.热电阻传感器温度升高，金属内部原子晶格的振动加剧，从而使金属内部的自由电子通过金属导体时的阻碍增大，宏观上表现出电阻率变大，电阻值增加，我们称其为正温度系数3.热敏电阻热敏电阻是一种电阻值随温度变化的半导体传感器。它的温度系数很大，适用于测量微小的温度变化。热敏电阻体积小、热容量小、响应速度快，能在空隙和狭缝中测量。第四章智能控制基础

4.温度传感器的典型应用（1）温度显示器与温度控制箱（2）热敏电阻体温计、电热水器温度控制和CPU温度测量第四章智能控制基础

三、力传感器及霍尔传感器力传感器组成1.电阻式传感器把位移、力、压力、加速度、扭矩等非电物理量转换为电阻值变化的传感器。第四章智能控制基础

电阻式传感器应用举例（1）汽车衡称重系统第四章智能控制基础

（2）超市打印秤和吊钩秤2.电感式传感器电感式传感器是利用电磁感应把被测的物理量如位移，压力，流量，振动等转换成线圈的自感系数和互感系数的变化，再由电路转换为电压或电流的变化量输出，实现非电量到电量的转换第四章智能控制基础

电感式传感器的应用举例第四章智能控制基础

３.电容传感器电容传感器的基本理想公式如下式，改变A、d、三个参量中的任意一个量，均可使平板电容的电容量C改变。固定三个参量中的两个，可以做成三种类型的电容传感器即变面积式电容传感器、变极距式电容传感器、变介电常数式电容传感器。电容器式传感器应用举例第四章智能控制基础

４.压电传感器当晶体带电或处于电场中时，晶体的体积将产生伸长或缩短的变化。这种现象称为电致伸缩效应或逆压电效应压电传感器的典型应用举例第四章智能控制基础

５.霍尔传感器在置于磁场中的导体或半导体内通入电流，若电流与磁场垂直，则在与磁场和电流都垂直的方向上会出现一个电势差，这种现象称为霍尔效应。霍尔传感器分为下面几类（１）霍尔开关集成传感器（２）霍尔线性集成传感器霍尔传感器的典型典型应用举例第四章智能控制基础

第四章智能控制基础

四.光电传感器光照射于某一物体上，使电子从这些物体表面逸出的现象称为外光电效应，也称光电发射常用光电传感器有如下几类１.红外线传感器红外传感器一般由光学系统、探测器、信号调理电路及显示单元等组成。红外光传感器的应用第四章智能控制基础

第四章智能控制基础

２.光固体图像传感器CCD全称电荷耦合器件，它具备光电转换、信息存贮和传输等功能，具有集成度高、功耗小、分辨力高、动态范围大等优点。CCD图像传感器被广泛应用于生活、天文、医疗、电视、传真、通信以及工业检测和自动控制系统。CCD的典型应用第四章智能控制基础

五、位置传感器1.光栅传感器计量光栅可分为透射式光栅和反射式光栅两大类均由光源、光栅副、光敏元件三大部分组成。计量光栅按形状又可分为长光栅和圆光栅光栅的外形及在数控机床中的应用第四章智能控制基础

数控机床位置控制框图第四章智能控制基础

2.磁栅磁栅可分为长磁栅和圆磁栅。长磁栅主要用于直线位移测量，圆磁栅主要用于角位移测量磁栅外形图磁栅传感器的应用1）可以作为高精度的测量长度和角度的测量仪器2）可以用于自动化控制系统中的检测元件（线位移）。第四章智能控制基础

3.码盘式传感器将机械转动的模拟量（位移）转换成以数字代码形式表示的电信号，这类传感器称为编码器。CCD全称电荷耦合器件，它具备光电转换、信息存贮和传输等功能，具有集成度高、功耗小、分辨力高、动态范围大等优点。CCD图像传感器被广泛应用于生活、天文、医疗、电视、传真、通信以及工业检测和自动控制系统。码盘按结构可以分为接触式、电磁式和光电式三种，后两种为非接触式测量第四章智能控制基础

（1）增量式编码器增量式编码器结构示意图（2）绝对式码盘绝对式码盘的结构示意图第四章智能控制基础

第四章智能控制基础

编码器的典型应用第四章智能控制基础

六、智能传感器智能传感器（intelligentsensor）是具有信息处理功能的传感器。智能传感器带有微处理机，具有采集、处理、交换信息的能力，是传感器集成化与微处理机相结合的产物智能传感器具有以下三个优点：通过软件技术可实现高精度的信息采集，而且成本低；具有一定的编程自动化能力；功能多样化。1.智能传感器的功能（1）自补偿功能。（2）自校准功能。（3）自诊断功能。（4）数值处理功能（5）双向通信功能（6）信息存储和记忆