3.3 常见传感器原理及应用ppt课件.ppt

1、第三章传感系统、机电系统设定修订、3.3常见传感器原理与应用、电阻式传感器、光电式传感器、压电式传感器、感应式传感器、静电容量式传感器、半导体式传感器、热电偶式传感器、3.3.1电阻式传感器、resis 扭矩等，由3.3.1.1电位计式传感器、Potentiometric transducer、利用激励电阻体上的可动接点位置的变化，将被测量变化转换为电压比变化的传感器的电阻元件、电刷、线轴等构成。绕线式电位计、线性绕线式电位计的示意图，Ui是工作电压，U0是RL两端的输出电压，x是绕线式电位计的刷移动长度，l是其全长，与刷移动量x对应的电阻值是Rx。绕线式电位计的结构、绕线式电位计、电位计式传

2、感器的应用、航空飞行高度传感器，在测量较小的位移时，可将线位移转换为角位移。 小位移传感器的示意图，电位计式传感器的应用，电位计式传感器的应用，加速度测量，惯性质量体产生与被测量加速度成比例的位移，刷子在电位计的电阻元件上滑动，输出与加速度成比例的电压信号。 是电位计式加速度传感器的示意图，根据电位计的线性/角位移传感器模型，传感器可以线性化，其中是直线位移。 将上式之和替换为角度值，可用于角度测量。3.3.1.2应变式传感器、电阻应变传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器。 任何非电力能量都可以转换为应变量、应变片，受到外力导体变细，电阻增加，R-R R，应变式传感器，电阻应变传

3、感器由弹性传感器、电阻应变片和测量电路组成。 传感器通过在弹性元件上粘贴电阻应变传感器而构成。 当被测量物理量作用于弹性要素时，根据弹性要素的变形，应变传感器的电阻值发生变化，通过转换电路转换为电量输出，电量变化的大小反映被测量物理量的大小。 应变式电阻传感器的应用，常见的电阻应变计、(a )金属线、(b )金属箔、(c )半导体、电阻应变计是应变测量的重要要素，为了满足各个领域的测量需求，可以选择的电阻应变计种类很多，常用的是线式、 2 .电子天平、吊秤、3.3.2静电电容式传感器、Capacitive transducer、将测量的变化转换为电容量变化的传感器。 其敏感部分是具有可变残奥仪

4、表的电容器。 其最常见的形状是由2个平行电极组成，在极间以空气为介质的电容器。 可应用于位移、振动、角度、加速度等残奥仪表的测量。 电容式传感器的理想式是极板间距离极板面积电容极板间的电介质的介电常数相对介电常数，电容式传感器的工作原理及结构形式，真空的介电常数。 1变极节距式静电电容传感器、变极节距式静电电容传感器的原理动画演示与a相同，如果将初始状极节距设为d0，则电容器电容为C0。 如果可动极板变位而将极板间距离缩小x，则容量会增大到cx。 2变面积式静电容量式传感器、3变介电常数静电容量式传感器、变介电常数静电容量式传感器的原理动画演示、静电容量式传感器的应用、静电容量式传感器声波测量

5、动画演示、1声波测量、静电容量式压力传感器构造图、2压力测量、高压侧吸气口、低压侧吸气口、电子电路位置、内部不锈钢隔膜的位置、电容传感器加速度测量动画演示、四加速度测量、硅微加工电容加速度传感器、电容式硅微加速度传感器是重要的惯性传感器，也是惯性测量组合系统的基础要素之一。 与以往的加速度修正相比，具有轻量、低成本、耗电小、体积小等多个优点。 5电容式指纹传感器、3.3.3接近开关、接近开关也被称为无触点行程开关。 以一定的距离(数毫米到数十毫米)检测物体有无接近。 物体接近设定距离后，可发出“动作”信号。 接近开关的核心部分是“感觉头”，对于接近的物体具有很高的感觉能力。 接近开关外形(继续

6、)，接近开关分类，仅作用于导磁率物体，仅作用于接地的金属，仅作用于导电性好的金属，接近磁性物体，接近开关的特征，接近开关不接触被测量物，不产生机械磨损和疲劳损伤，寿命长LVDT结构图像和电路图，LVDT和LVDT是线性可变差分变压器，因为3.3.4差分变压器、线圈和磁芯完全线性、廉价且耐用，“中心位置”通常在致动器中嵌入低非线性大位移来使用、1、结构简单、工作可靠、寿命长、线性好、重现性好、性价比高。 2 .精度：最高精度为0.05%，一般为0.25%、0.5%。 3 .绝对误差：最高0.1m以下。 4 .重现性：是的，最高可达0.1m。 5 .灵敏度：高，一般每毫米的位移输出为数百mv，可达

7、到最高数伏特。 6 .分辨率：高，一般为0.1m，最高为10-4m。 7 .测量范围：宽度，0.1mm500mm以上。 8 .工作温度范围：大，一般-55 150可扩展到300，传感器或振荡器分为三级：商业级：0 70工业级：-40 85军级：-55125 .时间常数小，动态特性好，频带宽度一般为200Hz，LVDT的特征，5 .体积1 .动态特性好，可用于高速在线检测、自动测量、自动控制。 光栅、磁栅等的测量速度一般在1.5m/s以内，只能用于静态测量。 LVDT的特点，LVDT与光栅、磁栅等高精度测长器相比，具有以下几个优点：3 .可在特殊条件下工作的传感器，例如耐高压、高温、耐辐射全密封

8、水中工作。 4 .可靠性非常好，能承受1000g/11ms的冲击，振动：频率2000HZ，加速度20g。 2. LVDT可用于强磁场、大电流、湿气、粉尘等恶劣环境。 编码器是将直线运动和转角运动转换为数字信号进行测量的传感器。 根据光电原理或电磁原理将机械的几何位移量转换为电子信号(电子脉冲信号或数据列)。 通常，这样的电子信号需要连接到控制系统(e.g. PLC、高速校正数模块、逆变器等)，控制系统可以通过校正运算来获得测量数据，并进行如下操作。 编码器一般应用于机械角速度位置的测量。3.3.5编码器、编码器、编码器的分类(工作原理)、增量编码器、绝对值编码器，通常可以用于测试速度和方向的角

9、度进行测量，但在停电或电源故障时位置信息丢失， (1)信号的性质；000000022.5000045、111337.5、n位的二进制码；其中每一个代码对应于唯一的角度。、绝对式测量(ABS )、(2)绝对式光码盘的基本原理、LED、受光元件例如0.352，脉冲n 1000，0.3521000352，增量式测量(INC )、(1)信号特性、(2)增量式光电式在(4)识别信号、a、b、a、b、a进入B 90，顺方向，a进入B 90，逆方向，(5)倍增细分之前，编码器的分辨率只有一个分辨率角的大小。 通过采用4细分技术，计数脉冲的频率变为4倍，相当于原编码器的分辨率变为3倍，测量分辨率变为原来的1/

10、4，测量精度提高。 (6)零标志(一次转换脉冲)、一次转换(360 )、c、c、代码盘上有狭缝c，每一次转换产生脉冲，该脉冲信号也被称为“一次转换信号”，(7)零标志在回转基准点上的作用、z轴回基准点方式、SINUMERIK数控系统动作模式开关、回基准点减速开关慢、速度、行程、碰到基准点的减速开关、再生、3.3.6格式传感器、标尺位移传感器、GWC系列光栅位移传感器、光栅位移传感器的光源：钨丝灯半导体发光元件光电元件：光电池； 光电二极管、光栅位移传感器的结构为，平行安装2个光栅间距w相等的光栅面，使它们的切口之间具有小的夹角时，光栅上出现几个明暗之间的条纹，这个条纹称为波纹。 云纹是光栅的非

11、重叠部分的光线透过而形成的明带，如图中dd线区域所示，由一系列的四角形图案构成。 图中的ff线区域由光栅的遮光效果形成。 (1)波纹的移动方向与两个波纹的相对移动方向垂直。 (2)云纹具有扩大位移的作用。 (1)云纹的移动方向：指示光栅不动，主光栅向左右移动时，云纹沿指示光栅线的方向上下移动。 看波纹的上下移动方向，决定主光栅的左右移动方向。 (2)位移的扩大作用：当主光栅在与刻线垂直的方向上仅移动间距w时，波纹仅移动条纹间距b。 如果两个等距光栅的光栅间角小，则主光栅移动光栅间距w，波纹移动KW距离，其中k表示波纹的放大率：波纹的测量位移具有三个特征，条纹间距与光栅间距的关系为：如果角小，例

12、如=30，则K=115表示波纹的放大，从而使得K=115表示波纹的放大实现高灵敏度的位移测量。 (3)误差的平均效应：波纹具有平均晶格误差的作用。 动态测量范围广(01000mm )，晶格位移传感器的应用，测量精度高(分辨率0.1m )，广泛应用于机械工业，尤其是测量仪器、数控机床的闭环反馈控制、机床的坐标测量等。系统自动化和数字化容易，非接触测量可能，3.3.7磁栅式传感器比光栅价格低，制作简单，复制方便的测量范围广(从数十毫米到数十米)，不需要连接长度，安装和调整容易，抗干扰性出色磁栅的优点是，磁栅传感器由磁栅(磁尺)、磁头、检测电路组成。 基于磁尺、磁栅外观图、磁头、德国SIKO磁栅尺、

13、磁栅式传感器图像、磁栅式传感器的应用、1磁栅测量系统、压板、磁头某电介质的压电效应压电式传感器的主要用途：压电传感器元件是力传感器元件，能够测量最终能够转换为力的非物理量，例如动态力、动态压力、振动加速度等，但不能用于静态残奥计(例如重量)的测量。 如果力的方向改变，电荷的极性随之改变，输出电压的频率变成和动态力的频率相同。如果动态力变成静态力，表面泄漏电荷立即泄漏，消失。 水晶结晶的压电效应演示，水晶结晶的压电效应演示，水晶结晶的压电效应演示，正压电效应(顺压电效应):某个电介质，如果在一定的方向上施加力使其变形，在内部产生极化现象的同时，在其一定的表面上产生电荷，外力被去除后，再次陷入不带电状态的现象。 作为施力方向变化的话，电荷的极性也会变化。 逆压电效应(电致伸缩效应):如果在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质会在一定方向