能量控制型傳感器ppt課件(存儲(chǔ)版)
【正文】 振幅（可測(cè)量0． 05μm的微小振幅），尤其適合測(cè)量高頻振動(dòng)振幅、精密軸系回轉(zhuǎn)準(zhǔn)確度、加速度等機(jī)械量，還可用來測(cè)量壓力、差壓、液位、料位、糧食中的水分含量、非金屬材料的涂層、油膜厚度、電介質(zhì)的濕度、密度、厚度等。 如圖 2?26a所示，用金屬電極棒插入容器來測(cè)量料位時(shí)，電容式料位傳感器的電容 C與料位 H的關(guān)系為 如圖 227所示為電容式測(cè)厚儀的工作原理圖，用于金屬帶材在軋制過程中的厚度測(cè)量。當(dāng)把線圈接入測(cè)量電路并接通激勵(lì)電源時(shí)，就可獲得電壓或電流的變化。 差動(dòng)式電感傳感器結(jié)構(gòu)如圖 2?30所示。 3)電源電壓含有高次諧波。 圖 234 電感式傳感器電橋電路 a)電感電橋 b)變壓器電橋 電感式傳感器 1)總有零點(diǎn)殘余電壓輸出，因而零位附近的小位移量測(cè)量困難。 電渦流式傳感器 圖 240所示是測(cè)量軸類工件圓度的示意圖。 電渦流式傳感器的測(cè)量電路 電路原理框圖如圖 243所示。 電渦流式傳感器的主要用途之一是可用來測(cè)量金屬件的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)位移，最大量程達(dá)數(shù)百毫米，分辨率可達(dá)到滿量程的 0.1%。 導(dǎo)體材料確定后，可以通過改變勵(lì)磁電源頻率來改變軸向貫穿深度，電阻率大的材料應(yīng)選取較高的勵(lì)磁頻率，電阻率小的材料應(yīng)選用較低的勵(lì)磁頻率。 電渦流式傳感器的使用注意事項(xiàng) K=2，沿縱向粘貼于直徑為 60mm的圓形鋼柱表面，鋼材的彈性模量 E=2 1011N/m2，泊松比 μ=。 電渦流式傳感器的使用注意事項(xiàng) 3)電感式傳感器是利用電磁感應(yīng)把被測(cè)的物理量轉(zhuǎn)換成線圈的自感系數(shù)或互感系數(shù)的變化，再由電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量輸出，實(shí)現(xiàn)非電量到電量的轉(zhuǎn)換，常見的電感式傳感器有自感式、互感式和渦流式三種。 電渦流式傳感器的應(yīng)用 圖 250 渦流探傷的測(cè)試信號(hào) a)未處理的信號(hào) b)處理后的信號(hào) 電渦流式傳感器可制成接近開關(guān)的感辨頭，辨別金屬導(dǎo)體的靠近，可用于生產(chǎn)線的工件定位、生產(chǎn)零件的計(jì)數(shù)或產(chǎn)品的合格檢驗(yàn)等，如圖 251所示。 3)利用磁導(dǎo)率 μ作為變換量，可以做成測(cè)量應(yīng)力、硬度等傳感器。 圖 242 CZF1型電渦流式傳感器的 結(jié)構(gòu)示意圖 1— 線圈 2— 框架 3— 框架襯套 4— 支座 5— 電纜 6— 插頭 電渦流式傳感器的工作原理及結(jié)構(gòu) 電渦流式傳感器的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，主要是一個(gè)繞制在框架上的線圈，目前比較普遍使用的是矩形截面的扁平線圈。 圖 239所示是一個(gè)應(yīng)用于加速度測(cè)量中的差動(dòng)變壓器式傳感器。 電感式傳感器 5)采用差動(dòng)整流電路，可以使零點(diǎn)殘余電壓減小到能夠忽略的程度。 圖 232 差動(dòng)變壓器式傳感器 a)氣隙式 b)截面式 c)螺管式 2— 鐵心 3— 銜鐵 電感式傳感器 圖 233 差動(dòng)變壓器的輸出特性 1— 理想特性 2— 實(shí)際特性 電感式傳感器 1)差動(dòng)變壓器兩個(gè)二次繞組線圈的電氣參數(shù)、幾何尺寸或磁路參數(shù)不完全對(duì)稱。 對(duì)于長(zhǎng)螺線管（ l≥r），當(dāng)銜鐵工作在螺線管的中部時(shí)，可以認(rèn)為線圈內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)度是均勻的，此時(shí)線圈電感量 L與銜鐵插入深度 l大致成正比。工作時(shí)，銜鐵通過測(cè)桿（或轉(zhuǎn)軸）與被測(cè)物體相接觸，被測(cè)物體的直線位移或角位移的變化轉(zhuǎn)換為線圈電感量的變化。 圖 225所示為一種典型的電容式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。 f=1/2π(2?14) 圖 221 LC振蕩器調(diào)頻電路框圖 脈沖寬度調(diào)制電路是通過對(duì)傳感器電容進(jìn)行充放電，使電路輸出脈沖的寬度隨電容式傳感器的電容量而變化，再通過低通濾波器得到對(duì)應(yīng)于被測(cè)量變化的直流信號(hào)。 ΔC=εA/d－ Δd－ εA/d=εA/d Δd/d－ Δd=C0Δd/d－ Δd（ 2?11） 圖 216 變極距式電容傳感器 a)變極距式 b)差動(dòng)變極距式 3— 固定極板 2— 可動(dòng)極板 電容式傳感器 變面積式電容傳感器與變極距式相比，測(cè)量范圍大，可測(cè)量較大的線位移或角位移。 2)傳感器 R1選用 E350— 2AA型箔式電阻應(yīng)變片，其常態(tài)阻值為 350Ω。 電阻應(yīng)變式傳感器 圖 29 半橋的溫度補(bǔ)償 電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用 電阻應(yīng)變式傳感器 圖 210 應(yīng)變式轉(zhuǎn)矩傳感器 a)半橋應(yīng)變片粘貼圖 b)全橋應(yīng)變片粘貼圖 測(cè)量轉(zhuǎn)矩時(shí)，可以直接將應(yīng)變片粘貼在被測(cè)軸上，其原理如圖 210所示。 圖 27 橋式測(cè)量電路 a)直流電橋 b)橋路的調(diào)零電路 電阻應(yīng)變式傳感器 (1)惠斯頓電橋 (2)半橋 (3)全橋 即電橋的四個(gè)橋臂都為應(yīng)變片，此時(shí)電橋輸出電壓公式為式 (25)或式 (26)。 電阻應(yīng)變式傳感器 圖 23 電阻應(yīng)變式壓力傳感器結(jié)構(gòu)原理框圖 應(yīng)變型彈性元件 常用的力 應(yīng)變型彈性元件有柱形彈性元件、懸臂梁和薄壁環(huán)等。 (4)固化 根據(jù)所使用的黏合劑的固化工藝要求進(jìn)行固化處理和時(shí)效處理?；缀透采w層用以保持敏感柵及引線的幾何形狀和相對(duì)位置，并將被測(cè)件上的應(yīng)變迅速準(zhǔn)確地傳遞到敏感柵上。下面我們以金屬絲應(yīng)變片為例分析這種效應(yīng)?；缀透采w層用專門的薄紙制成的稱為紙基，用各種黏結(jié)劑和有機(jī)樹脂膜制成的稱為膠基，現(xiàn)多采用后者。 電阻應(yīng)變式壓力傳感器的組成 電阻應(yīng)變式傳感器 應(yīng)變片正常工作時(shí)需依附于彈性元件，可以通過兩種形式實(shí)現(xiàn)應(yīng)變片的粘貼。 電阻應(yīng)變式傳感器 圖 25 梁式測(cè)力傳感器 a)等截面懸臂梁 b)等強(qiáng)度懸臂梁 c)雙孔梁 d)“ S”形彈性梁 電阻應(yīng)變式傳感器 (3)薄壁環(huán) 如圖 26所示，彈性元件為等截面圓環(huán)。 圖 28 補(bǔ)償塊溫度補(bǔ)償示意圖 1— 試件 2— 補(bǔ)償塊 電阻應(yīng)變式傳感器 (1)補(bǔ)償塊補(bǔ)償法 采用惠斯頓電橋測(cè)量如圖
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