【正文】 輸出電路形式 ,是單端輸出還是差動輸出 。 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 圖 46 可變磁阻式電感傳感器 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 當(dāng)線圈通以激磁電流時 ,其自感 L與磁路的總磁阻 Rm有關(guān) , （ 45） 式中 : W——線圈匝數(shù)； Rm——總磁阻 。 μ0——空氣磁導(dǎo)率 （ H／ m） ,μ0=2π 107 。 當(dāng)活動銜鐵接于中間位置 （ 位移為零 ） 時 ,兩線圈的自感 L相等 ,輸出為零 。 如圖 410所示 ,金屬板置于一只線圈的附近 ,它們之間相互的間距為 δ。 低頻透射式渦流傳感器的工作原理如圖 411所示 。 圖 413 差動相敏檢波電路的工作原理 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 圖 414是電感測微儀所用的螺旋差動型位移傳感器的結(jié)構(gòu)圖。 光柵測量系統(tǒng)的基本構(gòu)成如圖 417所示 。 所謂鑒相式 ,就是根據(jù)感應(yīng)電勢的相位來鑒別位移量。 K——滑尺和定尺的電磁耦合系數(shù)； θ——滑尺和定尺相對位移的折算角 。 uA=Umsinθ1sinωt （ 416） uB=Umcosθ 1 sinωt （ 417） 式中 : θ1—— 指令位移角。 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 圖 423 光電式轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)原理圖 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 根據(jù)測量單位時間內(nèi)的脈沖數(shù) N, （ 419） 式中 : 。 ZtNn 60?第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 應(yīng)變式傳感器加速度測試原理如圖 424所示 ,它通過測試慣性力引起彈性敏感元件的變形換算出力的關(guān)系 ,相關(guān)原理在后續(xù)內(nèi)容中介紹 。 圖 427 壓電加速度傳感器的結(jié)構(gòu) 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 力、力矩檢測 1. 如圖 428所示 ,這種彈性元件結(jié)構(gòu)簡單 ,可承受較大的載荷 ,常用于測量較大力的拉 （ 壓 ） 力傳感器中 ,但其抗偏心載荷和測向力的能力差 ,制成的傳感器高度大 。 其中 ,D1為筒體外徑 , D2為筒體內(nèi)徑 。 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 圖 429 懸臂梁式測力傳感器示意圖 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 若梁的自由端有一被測力 p,則應(yīng)變片感受的應(yīng)變?yōu)? USC=KεU 0 （ 423） 式中 : 。 它的懸臂梁剛度大 ,抗側(cè)向能力強(qiáng) 。 3. 扭矩測量圖 432所示為電阻應(yīng)變轉(zhuǎn)矩傳感器 。 1. 它的彈性元件為四周固定的等截面圓形薄板 ,又稱平膜板或膜片 。 x——應(yīng)變計中心與膜片中心的距離； h——膜片厚度； r——膜片半徑； E——膜片材料的彈性模量； μ——膜片材料的泊松比 。 D1——圓筒內(nèi)孔直徑； D2——圓筒的外壁直徑； E——圓筒材料的彈性模量； μ——圓筒材料的泊松系數(shù) 。 測量放大器的放大倍數(shù)由下式確定： 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 如果圖 435中左邊兩個運(yùn)放采用 7650,這將是非常優(yōu)質(zhì)的放大 。 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 圖 436 AD522的外圍電路 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 利用數(shù)據(jù)防護(hù)端可以克服上述影響 （ 如圖 437所示 ） 。 當(dāng)開關(guān) S1閉合 ,S2和 S3斷開時 , （ 434） 而當(dāng) S2閉合 ,而其余兩個開關(guān)斷開時 , （ 435） 選擇不同的開關(guān)閉合 ,即可實現(xiàn)增益的變換 。 從其結(jié)構(gòu)圖可知 ,對于 1,10,100和 1000倍的整數(shù)倍增益 ,無需外接電阻 ,在具體使用時只需一個模擬開關(guān)的控制即可達(dá)到目的；對于其他倍數(shù)的增益控制 ,也可用外接增益調(diào)節(jié)電阻的方法來實現(xiàn) ,同樣也可用改變反饋電阻與 D/A轉(zhuǎn)換器的結(jié)合 、 甚至改變其參考端電壓的方法來實現(xiàn)程控增益 。 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 圖 441為 284型隔離放大器的電路結(jié)構(gòu)圖 。 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 圖 441 284型隔離放大器的電路結(jié)構(gòu)圖 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 傳感器信號的采樣 /保持 在對模擬信號進(jìn)行模 /數(shù)變換時 ,從啟動變換到變換結(jié)束的數(shù)字量輸出 ,需要一定的時間 ,即 A/D轉(zhuǎn)換器的孔徑時間 。 從上面的分析也可知 ,采樣 /保持器在保持階段相當(dāng)于一個 “ 模擬信號存儲器 ” 。 ％ ～ 177。 下面以 LF398為例 ,介紹集成采樣／保持器的原理 。 5～ 177。 （ 4） 當(dāng)保持電容為 ,典型保持步長為 mV （ 5） 低輸入漂移 ,保持狀態(tài)下輸入特性不變 。 所有數(shù)字量輸入均可用TTL或 CMOS電路 。 (3) 開關(guān)時間： ton = μs , toff = μs。 ％ ／℃ ,路間偏差為 4％ 。 其外引腳和原理圖如圖 448所示 。 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 圖 449 AD7501 8路輸入 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 圖 450 兩片 AD7501組成 16路輸入 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 3. （ 1） 對于傳輸信號電平較低的場合 ,可選用低壓型多路模擬開關(guān) ,這時必須在電路中有嚴(yán)格的抗干擾措施 ,一般情況下選用常用的高壓型 。 在選用時應(yīng)盡可能根據(jù)通道量選取單片模擬開關(guān)集成電路 ,因為在這種情況下每路特性參數(shù)可基本一致； 在使用多片組合時 ,也宜選用同一型號的芯片以盡可能使每個通道的特性一致 。 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 在完成了非線性參數(shù)的線性化處理以后 ,要進(jìn)行工程量轉(zhuǎn)換 ,即標(biāo)度變換 ,才能顯示或打印帶物理單位 (如℃ )的數(shù)值 ,其框圖如圖 451。 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 圖 453 分段先行插值原理 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 設(shè) x在 （ xi, xi+1 ） 之間 , （ 436） 將上式進(jìn)行化簡 , y=y i+ki(xx i) （ 437） y=yi0 +k ix（ 438） 其中 , yi0 =yik ixi為第 i段直線的斜率 。 第一步 ,用實驗法測出傳感器的變化曲線 y=f（ x） 。 第五步 ,找出 x所在的區(qū)域 （ xi, xi+1） ,并取出該段的斜率 ki。 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 圖 454 先行插值計算程序流程圖 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 思考題 41 機(jī)電一體化系統(tǒng)中 ,需要測試的常見物理量有哪些 ？ 舉例說明 。 44 舉出機(jī)電一體化系統(tǒng)中應(yīng)用壓力傳感器