機械電子工程原理第七章傳感器與轉(zhuǎn)換器-wenkub
2023-03-03 19:33:09 本頁面
【正文】 能 ──可以利用多種溫度效應(yīng)和熱效應(yīng)。 ?化學(xué)能 ──涉及到物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和行為，主要參數(shù)有：濃度、晶體結(jié)構(gòu)和凝聚狀態(tài)等。 ? 有源傳感器在轉(zhuǎn)換中需要外界附加能量。 ?加速度 ──振動。 ?其它 ──硬度、粘度。 ? 頻率輸出 —— 產(chǎn)生的信號頻率是被測量的函數(shù)，輸出是連續(xù)波形或脈沖波形，可以用計數(shù)器和定時器將其轉(zhuǎn)化成數(shù)字形式。 ? 響應(yīng)速度快，工作穩(wěn)定，可靠性好。 集成化智能傳感器簡圖 傳 感 器轉(zhuǎn) 換 器模 擬 信 號處 理A / D轉(zhuǎn) 換 器現(xiàn) 場微 處 理 器D / A轉(zhuǎn) 換 器輸 入控 制 控 制數(shù) 字 信 號數(shù) 字 輸 出模 擬 輸 出10 智能傳感器的功能 ? 自補償能力 ? 自校準功能 ? 自診斷功能 ? 自動定時測量 ? 自動量程轉(zhuǎn)換 ? 雙向通信功能 含義：兩種結(jié)合方式： 傳統(tǒng)的傳感器和微處理器（含采集單元）獨立的，可組合在一起，應(yīng)用維護更換相對方便 把微處理器嵌入到傳感器中，半導(dǎo)體類傳感器與微處理器集成在同一塊芯片上，如用于地震勘探的加速度傳感器。 ?簡化了對傳感器和轉(zhuǎn)換器的維護。因此，線圈式電位器的分辨率是單位長度繞圈數(shù)的倒數(shù)。因此，為了保證測量精度，通常次級（無論是測量儀表還是信號處理電路）的輸入阻抗越大越好。 軸向加載的拉伸試樣 電阻應(yīng)變片 應(yīng)變軸電 阻 型金 屬 膜 片基 襯15 橋式測量電路 ? 應(yīng)變式電阻傳感器常用來測量力、轉(zhuǎn)矩、壓力、加速度等物理量。g補 償 應(yīng) 變 片補 償 應(yīng) 變 片測量應(yīng)變片載 荷17 電阻式溫度傳感器 ? 金屬圈的熱慣量導(dǎo)致了其靈敏性較低、對溫度變化響應(yīng)速度慢等特點，因此它常用來測量穩(wěn)態(tài)溫度。圖中，電阻溫度計為 Rt，導(dǎo)線電阻為 r r r3，一般 R1=R2=R為兩橋臂電阻， R3是調(diào)整電橋的精密電阻。由于它體積小、熱慣量小，所以通常用來測量動態(tài)溫度。 20 21 電容式傳感器 ? 平行板電容器的電容量 ?ε0為真空狀態(tài)的介電常數(shù)， ε0= 1012F/m，一般運算中將干燥空氣的介電常數(shù)取為真空狀態(tài)的介電常數(shù) ε0； ?εr為絕緣材料的相對介電系數(shù)； ? A為平行板的有效正對面積； ?δ為兩平行板之間的距離。 24 變極距型電容傳感器 a)、 b)變極式 c)差動變極式 1— 固定極板 2— 可動極板 3— 被測物體 25 變面積型電容傳感器 a)平板平移式 b)半可調(diào)式 c)筒式 d)差動筒式 3— 固定極 2— 可動極 26 變介電常數(shù)型電容傳感器 a)測厚度 b)測位移 c)測液量 d)測容量 27 實例 —— 測量液面高度 ? 用變介質(zhì)式的圓柱電容器測量液面高度 ? 當液面高度變化時，會引起極間不同介質(zhì) ε0和 εr的界面發(fā)生變化，從而導(dǎo)致電容的變化，且輸出電容與液面高度的數(shù)學(xué)表達式是一個線性關(guān)系。 ? 由于這種轉(zhuǎn)換器沒有用磁性材料，因此與其它電感轉(zhuǎn)換器相比，它受雜散磁場的影響較小，且消除了磁滯及磁場非線性，測量位移的范圍可達 220mm。電角度。 32 直線式感應(yīng)同步器 直線式感應(yīng)同步器 節(jié) 距導(dǎo) 軌滑 塊運 動 方 向固 定 繞 組滑 塊 繞 組 1U1滑 塊 繞 組 2U2固 定 繞 組a) 導(dǎo)軌與滑塊b) 繞組33 電感式速度傳感器 ? 永久磁鐵相對于線圈移動，而線圈的感生電動勢是磁鐵運動速度及線圈尺寸的函數(shù)。在工業(yè)應(yīng)用中，熱電阻傳感器常被用來測量 200℃ ～500℃ 范圍的溫度。 電磁波譜 1 011 001 0 11 0 21 0 31 0 41 0 51 0 61 0 71 0 81 0 91 0 1 01 0 1 11 0 1 21 0 1 3紫 外 區(qū)紅 外 區(qū)可 見 光微 波 區(qū)γ 射 線無 線 電 波 區(qū)x 射 線波 長 / 米38 光電測量系統(tǒng) ? 由光電傳感器構(gòu)成的光電測量系統(tǒng)的主要組成部分有將其他能量轉(zhuǎn)換為光的光源、光傳輸介質(zhì)、能夠?qū)⑤斎胛锢砹康哪芰哭D(zhuǎn)換為對光能特性進行修正的轉(zhuǎn)換器、監(jiān)測轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的光能特性變化的檢測器。典型的裝置（例如電阻式輻射熱測量計或熱電偶）響應(yīng)波長范圍為 ～30μm，但其靈
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