傳感器原理與應用(編輯修改稿)
2025-02-11 00:56 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 RR2安裝在CC2附近能消除電纜寄生電容影響，線路簡單；(5)輸出電壓較高；(6)輸出阻抗與電容CC2無關(guān)，而僅與RR2 及RL有關(guān)；(7)輸出信號的上升沿時間取決于負載電阻RL，可用于動態(tài)測量；(8)傳感器的頻率響應取決于振蕩器的頻率。 第三節(jié) 電容式傳感器應用隨著電容式傳感器應用問題的完善解決，它的應用優(yōu)點十分明顯：(1)分辨力極高， 的絕對變化量和高達(ΔC/C＝100%～200%的相對變化量，因此尤適合微信息檢測；(2)動極質(zhì)量小，可無接觸測量；自身的功耗、發(fā)熱和遲滯極小，可獲得高的靜態(tài)精度和好的動態(tài)特性； (3)結(jié)構(gòu)簡單，不含有機材料或磁性材料，對環(huán)境(除高濕外)的適應性較強；(4)過載能力強。一、電容式位移傳感器 (PPT演示)二、電容式加速度傳感器(PPT演示)三、電容式力和壓力傳感器(PPT演示)第五章 電感式傳感器1. 電感式傳感器是利用線圈自感和互感的變化實現(xiàn)非電量電測的一種裝置。2. 可以用來測量位移、振動、壓力、應變、流量、密度等。3. 特點：（1 結(jié)構(gòu)簡單可靠（2 分辨率高：（3 零點漂移?。? 線性度好一、工作原理（自感式傳感器工作原理）二. 輸出特性三、差動螺管式電感傳感器測量范圍為（5~50）mm， 特點：1結(jié)構(gòu)簡單，制造裝配容易，但線性范圍大，易受外部磁場干擾五、 應用當壓力進入膜盒時，膜盒的頂端在壓力P的作用下產(chǎn)生與壓力P大小成正比的位移，于是銜鐵也發(fā)生移動， 從而使氣隙發(fā)生變化， 流過線圈的電流也發(fā)生相應的變化，電流表A的指示值就反映了被測壓力的大小。 差動變壓器式傳感器 一、 變隙式差動變壓器1. 工作原理假設閉磁路變隙式差動變壓器的結(jié)構(gòu)如下圖（PPT）（a）所示， 在A、B兩個鐵芯上繞有W1a=W1b=W1的兩個初級繞組和W2a=W2b=W2兩個次級繞組。兩個初級繞組的同名端順向串聯(lián)， 而兩個次級繞組的同名端則反相串聯(lián)。 當沒有位移時，銜鐵C處于初始平衡位置，它與兩個鐵芯的間隙有δa0=δb0=δ0，則繞組W1a和W2a間的互感Ma與繞組W1b和W2b的互感Mb相等，致使兩個次級繞組的互感電勢相等，即e2a=e2b。由于次級繞組反相串聯(lián)，因此，差動變壓器輸出電壓Uo=e2ae2b=0。 當被測體有位移時，與被測體相連的銜鐵的位置將發(fā)生相應的變化，使δa≠δb，互感Ma≠Mb，兩次級繞組的互感電勢e2a≠e2b，輸出電壓Uo=e2ae2b≠0，即差動變壓器有電壓輸出， 此電壓的大小與極性反映被測體位移的大小和方向。 二、 螺線管式差動變壓器兩個次級線圈反相串聯(lián)，并且在忽略鐵損、導磁體磁阻和線圈分布電容的理想條件下, 其等效電路如下圖所示。 當初級繞組加以激勵電壓U時, 根據(jù)變壓器的工作原理,在兩個次級繞組W2a和W2b中便會產(chǎn)生感應電勢E2a和E2b。 如果工藝上保證變壓器結(jié)構(gòu)完全對稱,則當活動銜鐵處于初始平衡位置時, 必然會使兩互感系數(shù)M1=M2。根據(jù)電磁感應原理, 將有E2a=E2b。由于變壓器兩次級繞組反相串聯(lián), 因而Uo=E2aE2b=0, 即差動變壓器輸出電壓為零。 當活動銜鐵向上移動時,由于磁阻的影響，W2a中磁通將大于W2b，使M1M2，因而E2a增加，而E2b減小。反之，E2b增加，E2a減小。因為Uo=E2aE2b，所以當E2a、E2b 隨著銜鐵位移x變化時， Uo也必將隨x而變化。差動變壓器式傳感器的應用可直接用于位移測量，也可以測量與位移有關(guān)的任何機械量，如振動、加速度、應變、比重、張力和厚度等。 電渦流式傳感器 一、 工作原理 PPT演示根據(jù)法拉第定律，當傳感器線圈通以正弦交變電流I1時，線圈周圍空間必然產(chǎn)生正弦交變磁場H1，使置于此磁場中的金屬導體中感應電渦流I2，I2又產(chǎn)生新的交變磁場H2?！ 「鶕?jù)愣次定律， H2的作用將反抗原磁場H1，由于磁場H2的作用，渦流要消耗一部分能量，導致傳感器線圈的等效阻抗發(fā)生變化?！ ?線圈阻抗的變化完全取決于被測金屬導體的電渦流效應。測量方法： 如果保持上式中其它參數(shù)不變，而只改變其中一個參數(shù)， 傳感器線圈阻抗Z就僅僅是這個參數(shù)的單值函數(shù)。通過與傳感器配用的測量電路測出阻抗Z的變化量，即可實現(xiàn)對該參數(shù)的測量。 二、 基本特性 PPT演示電渦流傳感器簡化模型中，把在被測金屬導體上形成的電渦流等效成一個短路環(huán)，即假設電渦流僅分布在環(huán)體之內(nèi)， 模型中h（電渦流的貫穿深度）可由下式求得： 三、 電渦流傳感器測量電路（ 主要有調(diào)頻式、 調(diào)幅式電路兩種） 四、電渦流傳感器的應用PPT演示1. 低頻透射式渦流厚度傳感器2. 高頻反射式渦流厚度傳感器 3. 電渦流式轉(zhuǎn)速傳感器第6章 壓電式傳感器 壓電效應 某些物質(zhì)沿某一方向受到外力作用時，會產(chǎn)生變形，同時其內(nèi)部產(chǎn)生極化
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