【文章內(nèi)容簡介】 做成差動形式，靈敏度提高一倍，線性也得到改善。(3) 變介電常數(shù)式 常用來檢測片狀材料的厚度、性質(zhì)，顆粒狀物體的含水量以及測量液體的液位。當(dāng)介質(zhì)厚度保持不變，而相對介電常數(shù)改變，如空氣濕度變化，介質(zhì)吸入潮氣時，電容量將發(fā)生較大變化，因此該電容器可以作為相對介電常數(shù)的測試儀器，如相對濕度傳感器，反之，如果介電常數(shù)不變，則可以作為檢測介質(zhì)厚度的傳感器。濕敏電容：一種是多孔性氧化鋁，一種是高分子吸濕膜。電容傳感器的應(yīng)用： 電容式接近開關(guān)特性：電容式接近開關(guān)的檢測距離與被測物體的材料性質(zhì)有很大關(guān)系。1. 當(dāng)被測物是接地導(dǎo)電物體或者雖然未接地，但與大地之間有較大的分布電容時，LC振蕩電路很容易停振，所以靈敏度最高。2. 當(dāng)被測物是介質(zhì)損耗較大的絕緣體時，必須依靠極化原理來使LC振蕩電路的Q值降低，所以靈敏度差。3. 當(dāng)被測物是介質(zhì)損耗較小的陶瓷、塑料、玻璃等物體時，靈敏度極低。對于金屬物體而言，不必使用易受干擾的電容式接近開關(guān)，應(yīng)該選擇電感式接近開關(guān)（工作原理是電渦流效應(yīng)），因此只有在測量絕緣物體時才使用電容式接近開關(guān)。第七章 壓電式傳感器 什么是壓電效應(yīng)？什么是逆壓電效應(yīng)？某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力作用而變形時，內(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在其表面上產(chǎn)生電荷，當(dāng)外力去掉后，又重新回到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。反之,在電介質(zhì)極化方向上施加交變電場或電壓,它會產(chǎn)生機(jī)械變形,當(dāng)外加電場去掉后,電介質(zhì)變形隨之消失,這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)。無論沿X軸方向施加力還是沿Y軸方向施加力，電荷只會產(chǎn)生在X面上。Z軸受力不會產(chǎn)生壓電效應(yīng)。在X軸和Y軸施加同樣性質(zhì)的力，（拉力或者壓力）都會在X面上產(chǎn)生電荷，且極性相反。X軸 電軸 Y軸 機(jī)械軸 Z軸 光軸壓電元件材料一般有三類 一是壓電晶體（單晶體） 石英晶體 二是經(jīng)過極化處理的壓電陶瓷 多晶體 三是高分子壓電材料(1) 石英晶體 石英晶體的居里點(diǎn)是575℃（即溫度達(dá)到575℃時，石英晶體失去了壓電性質(zhì)）(2) 壓電陶瓷材料 為了使壓電陶瓷具有壓電效應(yīng)，必須對壓電陶瓷在1001700C溫度下做極化處理。 BaTiO3 120℃ 現(xiàn)在基本不用 PZT 500℃ 工業(yè)中應(yīng)用最多 PMN 260℃，P＝70Mpa，(3) 高分子壓電材料 PVF2或PVDF → 壓電常數(shù)高 PVF PVC l 高分子壓電材料的工作溫度一般低于100℃ 溫度升高↑ → 靈敏度降低↓l 在一些不要求測量精度的場合，如水深測量、防盜、振動測量等領(lǐng)域獲得應(yīng)用。使用電荷放大器時，如果振動或者動態(tài)力較弱，壓電元件上產(chǎn)生的電荷量Q就小，這時就必須將電荷放大器面板上的反饋電容Cf選擇旋鈕往容量小的方向調(diào)節(jié)。以期獲得較大的輸出電壓U0.電荷放大器輸出電壓僅與輸入電荷和反饋電容有關(guān)。石英晶體主要用于精密測量，多用于實驗室基準(zhǔn)傳感器，壓電陶瓷靈敏度較高，機(jī)械強(qiáng)度稍低，多用于測力和振動傳感器，而高分子壓電材料多用于定性測量。壓電片的串聯(lián)（得大電壓）和并聯(lián)接法（得大電流）。壓電元件的等效電路：一個電荷源與一個電容相并聯(lián)的電荷等效電路。為什么壓電式傳感器只適用與動態(tài)測量：由于外力作用在壓電元件上產(chǎn)生的電荷只有在無泄漏的情況下才能保存，即需要測量回路具有無限大的輸入阻抗，實際上是不可能的，因此壓電式傳感器不能用于靜態(tài)測量。壓電元件在交變力的作用下，電荷可以不斷補(bǔ)充，可以供給測量回路以一定的電流，故只適用于動態(tài)測量。壓電式傳感器的前置放大器類型：電壓前置放大器和電荷放大器二種型式。振動：物體圍繞平衡位置作往復(fù)運(yùn)動。按振動對象分：機(jī)械振動、土木結(jié)構(gòu)振動、運(yùn)輸工具振動、沖擊振動按振動頻率范圍分：高頻振動、低頻振動、超低頻振動按振動信號的統(tǒng)計特征分：周期振動、非周期振動、隨機(jī)振動周期振動又可分為簡諧振動和復(fù)雜周期振動測振用的傳感器又叫拾振器 接觸式：磁電式、電感式、壓電式非接觸式：電渦流式、電容式、霍爾式、光電式第八章 超聲波傳感器聲波是一種機(jī)械波 (1) 聲波——20Hz～20KHz 次聲波——低于20Hz 超聲波——高于20KHz (2) 超聲波的傳播波型 a、縱波 b、橫波（固體） c、表面波（固體）超聲波的頻率越高，其聲場指向性就越好，與光波的反射、折射特性就越接近。聲速： 聲音的傳播速度取決于介質(zhì)的彈性系數(shù)、介質(zhì)的密度以及聲阻抗。 介質(zhì)的聲阻抗Z＝介質(zhì)的密度 *聲速C波長：超聲波的波長 頻率f＝聲速C指向性：sin指向角＝超聲波波長 /超聲源的直徑D超聲波從聲阻抗大的材料透射到聲阻抗小的材料時，聲壓的大部分被反射。介質(zhì)中聲強(qiáng)衰減與超聲波的頻率及介質(zhì)的密度、晶粒粗細(xì)有關(guān)，晶粒越粗或者密度越小、頻率越高，衰減越快。氣體的密度很小，因此衰減很快，尤其在高頻率時衰減更快，因此在空氣中傳導(dǎo)的超聲波頻率選的較低，約數(shù)千赫茲，而在固體、液體中傳播則選用較高的頻率，達(dá)MHz級。超聲波換能器有時候也稱超聲波探頭，工作原理有壓電式、磁致伸縮式、電磁式數(shù)種。在檢測技術(shù)中主要采用壓電式超聲波傳感器的應(yīng)用類型有哪些？具體的應(yīng)用有哪些形式？超聲波傳感器按出射方向分 透射型 發(fā)射器和接收器位于被測面二側(cè)；反射型 發(fā)射器和接收器位于被測面同側(cè)從超聲波的波形看，又可分為連續(xù)超聲波和脈沖超聲波；常見的應(yīng)用有：超聲波流量計，超聲波測厚，超聲波測密度，超聲波測液位和物位，超聲波防盜報警。為提高分辨力，減少干擾，超聲波傳感器多采用脈沖超聲波。多普勒效應(yīng)：當(dāng)超聲波源與傳播介質(zhì)間存在相對運(yùn)動時，接收器收到的頻率與超聲波發(fā)射的頻率將有所不同，產(chǎn)生的頻偏與相對速度的大小和方向有關(guān)。超聲波防盜報警器：發(fā)射器發(fā)散出頻率40kHz左右的連續(xù)超聲波，如果有人進(jìn)入信號的有效區(qū)域，相對速度為V，從人體反射回接收器的超聲波將由于多普勒效應(yīng)，而發(fā)生頻率偏移△f,這個信號經(jīng)放大后轉(zhuǎn)換為直流電壓，去控制報警器。超聲波的探傷 A型 橫坐標(biāo)為時間軸，縱坐標(biāo)為反射波強(qiáng)度探傷 B型 B超 橫坐標(biāo)為探頭的掃描距離，探傷深度為縱坐標(biāo)，以屏幕的輝度表示反射波強(qiáng)度 C型 醫(yī)用CTA型超聲探傷采用了超聲脈沖反射法，根據(jù)波形不同，可分為 a、縱波探傷 b、橫波探傷 c、表面探傷 對缺陷的檢測手段有無損探傷和破壞性試驗。超聲波探頭測量中為什么要用耦合劑？ 無論是直探頭還是斜探頭，一般不能直接將其放在被測介質(zhì)表面來回移動，防止磨損。更重要的是，由于超聲波探頭在與被測物體接觸時，在工件表面不平整的情況下，探頭與被測物體表面必然存在一層空氣薄層，空氣的密度很小，將引起三個介質(zhì)表面強(qiáng)烈的雜亂反射波，造成干擾，而且空氣也會對超聲波造成很大的衰減，所以用耦合劑充滿接觸層，起傳遞超聲波的作用。第九章 霍爾傳感器霍爾效應(yīng) ：如果讓一恒定電流通過一金屬薄片，并將薄片置于強(qiáng)磁場中，在金屬薄片的另外兩側(cè)將產(chǎn)生與磁場強(qiáng)度成正比的電動勢，霍爾電動勢中的θ是指磁力線與霍爾薄片的垂線之間夾角。磁場垂直與霍爾薄片，當(dāng)磁場方向變?yōu)橄喾春螅魻栯妱觿萁^對值相同，符號相反?；魻栐奶匦詤?shù) (1) 輸入電阻Ri 霍爾元件二激勵電流端的直流電阻。如果溫度升高→輸入電阻變小→輸出電流上升→霍爾電動勢變化 為減少溫漂，最好采用恒流源作為激勵源。(2) 輸出電阻Ro 二個霍爾電動勢輸出端之間的電阻(3) 最大激勵電流Im 由于電流上升→溫度上升→溫漂上升→所以規(guī)定了其最大激勵電流(4) 靈敏度KH(5) 最大磁感應(yīng)強(qiáng)度 B＞Bm時，非線性誤差將增大(6) 不等位電勢 在額定激勵電流下，B＝0，輸出開路電壓≠0，它是由于4個電極幾何尺寸不對稱引起的 * 使用時多采用電橋法來補(bǔ)償不等位