【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 做成差動(dòng)形式，靈敏度提高一倍，線(xiàn)性也得到改善。(3) 變介電常數(shù)式 常用來(lái)檢測(cè)片狀材料的厚度、性質(zhì)，顆粒狀物體的含水量以及測(cè)量液體的液位。當(dāng)介質(zhì)厚度保持不變，而相對(duì)介電常數(shù)改變，如空氣濕度變化，介質(zhì)吸入潮氣時(shí)，電容量將發(fā)生較大變化，因此該電容器可以作為相對(duì)介電常數(shù)的測(cè)試儀器，如相對(duì)濕度傳感器，反之，如果介電常數(shù)不變，則可以作為檢測(cè)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(kāi)關(guān)特性：電容式接近開(kāi)關(guān)的檢測(cè)距離與被測(cè)物體的材料性質(zhì)有很大關(guān)系。1. 當(dāng)被測(cè)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(shí)，LC振蕩電路很容易停振，所以靈敏度最高。2. 當(dāng)被測(cè)物是介質(zhì)損耗較大的絕緣體時(shí)，必須依靠極化原理來(lái)使LC振蕩電路的Q值降低，所以靈敏度差。3. 當(dāng)被測(cè)物是介質(zhì)損耗較小的陶瓷、塑料、玻璃等物體時(shí)，靈敏度極低。對(duì)于金屬物體而言，不必使用易受干擾的電容式接近開(kāi)關(guān)，應(yīng)該選擇電感式接近開(kāi)關(guān)（工作原理是電渦流效應(yīng)），因此只有在測(cè)量絕緣物體時(shí)才使用電容式接近開(kāi)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(shí)，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)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(chēng)為壓電效應(yīng)。反之,在電介質(zhì)極化方向上施加交變電場(chǎng)或電壓,它會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形,當(dāng)外加電場(chǎng)去掉后,電介質(zhì)變形隨之消失,這種現(xiàn)象稱(chēng)為逆壓電效應(yīng)。無(wú)論沿X軸方向施加力還是沿Y軸方向施加力，電荷只會(huì)產(chǎn)生在X面上。Z軸受力不會(huì)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(huì)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(lèi) 一是壓電晶體（單晶體） 石英晶體 二是經(jīng)過(guò)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(shí)，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(duì)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(cè)量精度的場(chǎng)合，如水深測(cè)量、防盜、振動(dòng)測(cè)量等領(lǐng)域獲得應(yīng)用。使用電荷放大器時(shí)，如果振動(dòng)或者動(dòng)態(tài)力較弱，壓電元件上產(chǎn)生的電荷量Q就小，這時(shí)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(cè)量，多用于實(shí)驗(yàn)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(cè)力和振動(dòng)傳感器，而高分子壓電材料多用于定性測(cè)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(gè)電荷源與一個(gè)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(dòng)態(tài)測(cè)量：由于外力作用在壓電元件上產(chǎn)生的電荷只有在無(wú)泄漏的情況下才能保存，即需要測(cè)量回路具有無(wú)限大的輸入阻抗，實(shí)際上是不可能的，因此壓電式傳感器不能用于靜態(tài)測(cè)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(cè)量回路以一定的電流，故只適用于動(dòng)態(tài)測(cè)量。壓電式傳感器的前置放大器類(lèi)型：電壓前置放大器和電荷放大器二種型式。振動(dòng)：物體圍繞平衡位置作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。按振動(dòng)對(duì)象分：機(jī)械振動(dòng)、土木結(jié)構(gòu)振動(dòng)、運(yùn)輸工具振動(dòng)、沖擊振動(dòng)按振動(dòng)頻率范圍分：高頻振動(dòng)、低頻振動(dòng)、超低頻振動(dòng)按振動(dòng)信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特征分：周期振動(dòng)、非周期振動(dòng)、隨機(jī)振動(dòng)周期振動(dòng)又可分為簡(jiǎn)諧振動(dòng)和復(fù)雜周期振動(dòng)測(cè)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(chǎng)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(zhǎng)：超聲波的波長(zhǎng) 頻率f＝聲速C指向性：sin指向角＝超聲波波長(zhǎng) /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(shí)，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(shí)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(jí)。超聲波換能器有時(shí)候也稱(chēng)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(cè)技術(shù)中主要采用壓電式超聲波傳感器的應(yīng)用類(lèi)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(cè)面二側(cè)；反射型 發(fā)射器和接收器位于被測(cè)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(jiàn)的應(yīng)用有：超聲波流量計(jì)，超聲波測(cè)厚，超聲波測(cè)密度，超聲波測(cè)液位和物位，超聲波防盜報(bào)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(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(duì)速度的大小和方向有關(guān)。超聲波防盜報(bào)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(hào)的有效區(qū)域，相對(duì)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(gè)信號(hào)經(jīng)放大后轉(zhuǎn)換為直流電壓，去控制報(bào)警器。超聲波的探傷 A型 橫坐標(biāo)為時(shí)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(duì)缺陷的檢測(cè)手段有無(wú)損探傷和破壞性試驗(yàn)。超聲波探頭測(cè)量中為什么要用耦合劑？ 無(wú)論是直探頭還是斜探頭，一般不能直接將其放在被測(cè)介質(zhì)表面來(lái)回移動(dòng)，防止磨損。更重要的是，由于超聲波探頭在與被測(cè)物體接觸時(shí)，在工件表面不平整的情況下，探頭與被測(cè)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(gè)介質(zhì)表面強(qiáng)烈的雜亂反射波，造成干擾，而且空氣也會(huì)對(duì)超聲波造成很大的衰減，所以用耦合劑充滿(mǎn)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(guò)一金屬薄片，并將薄片置于強(qiáng)磁場(chǎng)中，在金屬薄片的另外兩側(cè)將產(chǎn)生與磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比的電動(dòng)勢(shì)，霍爾電動(dòng)勢(shì)中的θ是指磁力線(xiàn)與霍爾薄片的垂線(xiàn)之間夾角。磁場(chǎng)垂直與霍爾薄片，當(dāng)磁場(chǎng)方向變?yōu)橄喾春?，霍爾電?dòng)勢(shì)絕對(duì)值相同，符號(hào)相反?；魻栐奶匦詤?shù) (1) 輸入電阻Ri 霍爾元件二激勵(lì)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(dòng)勢(shì)變化 為減少溫漂，最好采用恒流源作為激勵(lì)源。(2) 輸出電阻Ro 二個(gè)霍爾電動(dòng)勢(shì)輸出端之間的電阻(3) 最大激勵(lì)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(lì)電流(4) 靈敏度KH(5) 最大磁感應(yīng)強(qiáng)度 B＞Bm時(shí)，非線(xiàn)性誤差將增大(6) 不等位電勢(shì) 在額定激勵(lì)電流下，B＝0，輸出開(kāi)路電壓≠0，它是由于4個(gè)電極幾何尺寸不對(duì)稱(chēng)引起的 * 使用時(shí)多采用電橋法來(lái)補(bǔ)償不等位