[工學(xué)]第10章 新型傳感器-文庫吧
2025-01-04 11:41 本頁面
【正文】 f f v cvc? ? ?? 圖 106 多普勒效應(yīng)示意圖 傳 感 器 與 檢 測 技 術(shù) 第 10 章 新 型 傳 感 器 3．光纖傳感器的特點(diǎn) ? （ 1）傳光性能、電氣絕緣性能好，不受電磁干擾，可在強(qiáng)電磁干擾下完成傳統(tǒng)傳感器不能完成的某些參量的測量，特別是電流、電壓測量，損耗小于 。 ? （ 2）質(zhì)量輕、體積小、可撓性好，光波傳輸無電能和電火花，在惡劣環(huán)境下，不會引起被測介質(zhì)的燃燒、爆炸，光纖耐高壓、耐腐蝕，因而能在易燃、易爆和強(qiáng)腐蝕性的環(huán)境中安全工作。 ? （ 3）頻帶寬、動態(tài)范圍大、對被測對象不產(chǎn)生影響，可進(jìn)行非接觸式、遠(yuǎn)距離測量，有利于提高測量精確度。 傳 感 器 與 檢 測 技 術(shù) 第 10 章 新 型 傳 感 器 光纖傳感器應(yīng)用 1．光纖傳感器對位移的測量 ? 利用反射式光纖位移傳感器測微小位移的原理圖如圖 108所示。它利用光纖傳送和接收光束，可以實(shí)現(xiàn)無接觸測量。 ? 光源經(jīng)一束多股光纜把光傳送到傳感器端部，并發(fā)射到被測物體上；另一束多股光纜把被測物反射出來的光接受并傳遞到光敏元件上，這兩股光纜在接近目標(biāo)之前匯合成 Y形，匯合是將兩束光纜里的光纖分散混合而成的。由于傳感器端部與被測物體間距離 d的變化，因此反射到接收光纖的光通量不同，可以反映傳感器與被測物體間距離的變化。 傳 感 器 與 檢 測 技 術(shù) 第 10 章 新 型 傳 感 器 （ a） （ b） 圖 107 反射式光纖位移傳感器 （ a）原理圖；（ b）接收相對光強(qiáng)與距離的關(guān)系特性曲線 1— 光源； 2— 發(fā)射光纖； 3— 被測物； 4— 接收光纖； 5— 光敏元件 傳 感 器 與 檢 測 技 術(shù) 第 10 章 新 型 傳 感 器 ? 圖 108（ a）所示是利用擋光原理測位移，圖108（ b）所示是利用改變斜切面間隙大小的原理測位移。這兩種方法更為簡單，但可測范圍及線性不如反射法。 ? 光纖位移傳感器測量范圍為 ～ ，分辨率為 。光纖微位移傳感器可測量位移為 ，動態(tài)范圍為 110dB。 傳 感 器 與 檢 測 技 術(shù) 第 10 章 新 型 傳 感 器 （ a） （ b） 圖 108 光纖位移傳感器的其他形式 （ a）利用擋光原理測位移；（ b）利用改變斜切面間隙大小測位移 1— 光纖 1； 2— 擋板； 3— 光纖 2； 4— 光敏元件； 5— 縫隙； 6— 光源； 7— 可動光纖； 8— 斜切間隙； 9— 固定光纖 傳 感 器 與 檢 測 技 術(shù) 第 10 章 新 型 傳 感 器 超聲波傳感器的工作原理與結(jié)構(gòu) 1．超聲波傳感器的工作原理 ? 超聲波傳感器是利用壓電效應(yīng)的原理，壓電效應(yīng)分為正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)。超聲波傳感器是可逆元件，超聲波發(fā)送器就是利用逆壓電效應(yīng)的原理。圖 1010所示為采用雙壓電晶片超聲波傳感器示意圖。若在發(fā)送器的雙壓電晶片（諧振頻率為 40KHZ）上所施加頻率為 40KHZ的高頻電壓，壓電陶瓷片 2就根據(jù)所加的高頻電壓極性伸長與縮短，于是發(fā)射頻率為40KHZ的超聲波。 超聲波傳感器 傳 感 器 與 檢 測 技 術(shù) 第 10 章 新 型 傳 感 器 圖 1010 雙壓電晶片超聲波傳感器示意圖 2— 壓電陶瓷片 傳 感 器 與 檢 測 技 術(shù) 第 10 章 新 型 傳 感 器 2． 超聲波傳感器的基本結(jié)構(gòu) ? 超聲波傳感器是實(shí)現(xiàn)聲電轉(zhuǎn)換的裝置，又稱為超聲波探頭。超聲波傳感器有發(fā)送器和接收器，但一個超聲波傳感器也可兼有發(fā)射和接收功能。超聲波探頭按其結(jié)構(gòu)可分為直探頭、斜探頭、雙探頭和液浸探頭。超聲波探頭按其工作原理又可分為壓電式、磁致伸縮式、電磁式等。在實(shí)際應(yīng)用中，以壓電式探頭最為常見。 傳 感 器 與 檢 測 技 術(shù) 第 10 章 新 型 傳 感 器 （ a） （ b） 圖 1011 超聲波傳感器的典型外形和表示符號 （ a）典型外形 （ b）表示符號 1— 金屬網(wǎng)； 2— 外殼； 3— 標(biāo)簽 傳 感 器 與 檢 測 技 術(shù) 第 10 章 新 型 傳 感 器 （ a） （ b） （ c） 圖 1012 超聲波探頭結(jié)構(gòu)示意圖 （ a）單晶直探頭 （ b）雙晶直探頭 （ c）斜探頭 1— 接插件； 2— 外殼； 3— 阻尼吸收塊； 4— 引線； 5— 壓電晶體； 6— 保護(hù)膜； 7— 隔離層； 8— 延遲塊； 9— 有機(jī)玻璃斜楔塊； 10— 耦合劑； 11— 試件 1）以固體為傳導(dǎo)介質(zhì)的超聲探頭 傳 感 器 與 檢 測 技 術(shù) 第 10 章 新 型 傳 感 器 2）以空氣為傳導(dǎo)介質(zhì)的超聲探頭 （ a） （ b） 圖 1013 空氣傳導(dǎo)型超聲發(fā)生、接收器結(jié)構(gòu) （ a）超聲發(fā)射器 （ b）超聲接收器 1— 外殼； 2— 金屬絲網(wǎng)罩； 3— 錐形共振盤； 4— 壓電晶片； 5— 引腳； 6— 阻抗匹配器； 7— 超聲波束 傳 感 器 與 檢 測 技 術(shù) 第 10 章 新 型 傳 感 器 超聲波傳感器的應(yīng)用 1．超聲波探傷 1）直探頭探傷 ? 如工件中有缺陷，一部分聲脈沖在缺陷處產(chǎn)生反射，另一小部分繼續(xù)傳播到工件底面產(chǎn)生反射，在熒光屏上除出現(xiàn)始脈沖 T和底脈沖 B外，還出現(xiàn)缺陷脈沖 F，如圖 1014所示。 ? 熒光屏上的水平亮線為掃描線，通過判斷缺陷脈沖在熒光屏上的位置可確定缺陷在工件中的深度。 ? 通過缺陷脈沖幅度的高低差別可以判斷缺陷的大小。通過移動探頭還可確定缺陷大致長度和走向。 傳 感 器 與 檢 測 技 術(shù) 第 10 章 新 型 傳 感 器 ? 2）斜探頭探傷 ? 斜探
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