機(jī)械電子工程原理第七章傳感器與轉(zhuǎn)換器(存儲(chǔ)版)
【正文】 阻與熱電偶。 ?在光的照射下，物體的電阻（或電導(dǎo)）發(fā)生變化的現(xiàn)象被稱(chēng)為 電導(dǎo)效應(yīng)或內(nèi)光電效應(yīng) ，相應(yīng)的元件有 光敏電阻 ； ?在光的照射下，電子逸出物質(zhì)表面的現(xiàn)象被稱(chēng)為 光電發(fā)射效應(yīng)或外光電效應(yīng) ，此類(lèi)器件有 光電管、光電倍增管等 ； ?在光的照射下，半導(dǎo)體 PN結(jié)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)或光電流增加的現(xiàn)象被稱(chēng)為 光伏效應(yīng) ， 光電池、光敏二極管和光敏三極管 都屬于光伏效應(yīng)的器件。 ?對(duì)于一定波長(zhǎng)的光線(xiàn)來(lái)說(shuō)，在一層二氧化硅（ SiO2）上加上特殊的材料就構(gòu)成了光敏電阻。 ? 硅光電池是在一塊 N型硅片上，用擴(kuò)散的辦法摻入一些 P型雜質(zhì)，形成一個(gè)大面積的 PN結(jié)，當(dāng) PN結(jié)受到的照射光達(dá)到一定光強(qiáng)時(shí)，就會(huì)在 P區(qū)和 N區(qū)之間產(chǎn)生一定的電壓，即光生電動(dòng)勢(shì)。光柵相對(duì)來(lái)說(shuō)比較便宜，且分辨率能達(dá)到微米數(shù)量級(jí) 。 0 1234567891 01 11 21 31 41 50 1234567891 01 11 21 31 41 5a) 4 位格雷碼編碼器 b) 4 位二進(jìn)制編碼器48 實(shí)際編碼器的碼盤(pán) 增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的碼盤(pán) 絕對(duì)式旋轉(zhuǎn)編碼器的碼盤(pán) 49 直線(xiàn)編碼器的結(jié)構(gòu)和光柵 混合式光柵原理圖 增量式光柵 絕對(duì) 混合式光柵 絕對(duì)式條紋 增量式條紋 50 ? 壓電器件 ?加速度的測(cè)量 ?濕度的測(cè)量 ? 超聲系統(tǒng) ?超聲波源 ?超聲波的耦合 ?超聲波接收器 ? 超聲法測(cè)流量 ?多普勒流量計(jì) ?傳遞時(shí)間流量計(jì) ? 超聲法測(cè)距離 51 壓電器件 ? 某些材料的晶體和某些聚合物在受到外力的作用而變形時(shí)會(huì)在一些特定的晶面之間產(chǎn)生電荷，這種現(xiàn)象稱(chēng)為壓電效應(yīng)。設(shè)媒質(zhì)的聲速為 Vs，時(shí)間間隔為 t，發(fā)射處到目標(biāo)的距離為 d=Vst 反射時(shí)為 d=Vst/2 ? 由于聲波在各種材料的傳遞速度不同，而且隨溫度變化，所以必須引入適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償以使誤差最小。 ? 要使超聲流量計(jì)有效地工作，測(cè)量點(diǎn)處管道內(nèi)的流體流場(chǎng)必須是穩(wěn)定的，也就是說(shuō)在測(cè)量點(diǎn)以前要有一定長(zhǎng)度的直管，使流體截面能夠穩(wěn)定。但是， 當(dāng)編碼器用于轉(zhuǎn)數(shù)超過(guò)一周時(shí)，就需要一個(gè)記錄轉(zhuǎn)數(shù)的計(jì)數(shù)器 。 a) 結(jié)構(gòu) b) 應(yīng)用 光 線(xiàn) 照 射N(xiāo)PNERLceb光 線(xiàn) 照 射46 增量式直線(xiàn)編碼器 ? 增量式直線(xiàn)編碼器通常利用莫爾條紋干涉帶進(jìn)行工作。且工作溫度最高，更耐受宇宙射線(xiàn)的輻射。 41 光電效應(yīng)探測(cè)器 ? 當(dāng)適當(dāng)波長(zhǎng)的光線(xiàn)照射到如圖 a)所示的 PN結(jié)的耗盡層上時(shí)，會(huì)在 PN結(jié)上產(chǎn)生一個(gè)正比于光強(qiáng)的電位差。 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(jiàn) 光微 波 區(qū)γ 射 線(xiàn)無(wú) 線(xiàn) 電 波 區(qū)x 射 線(xiàn)波 長(zhǎng) / 米38 光電測(cè)量系統(tǒng) ? 由光電傳感器構(gòu)成的光電測(cè)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(duì)光能特性進(jìn)行修正的轉(zhuǎn)換器、監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的光能特性變化的檢測(cè)器。 32 直線(xiàn)式感應(yīng)同步器 直線(xiàn)式感應(yīng)同步器 節(jié) 距導(dǎo) 軌滑 塊運(yùn) 動(dòng) 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(duì)于線(xiàn)圈移動(dòng)，而線(xiàn)圈的感生電動(dòng)勢(shì)是磁鐵運(yùn)動(dòng)速度及線(xiàn)圈尺寸的函數(shù)。 ? 由于這種轉(zhuǎn)換器沒(méi)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(chǎng)的影響較小，且消除了磁滯及磁場(chǎng)非線(xiàn)性，測(cè)量位移的范圍可達(dá) 220mm。 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(yùn)算中將干燥空氣的介電常數(shù)取為真空狀
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