機(jī)械電子工程原理第七章傳感器與轉(zhuǎn)換器(編輯修改稿)
2025-03-02 19:33 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 能已知，通常用來(lái)測(cè)量范圍在 30℃ ～ 200℃ 的溫度。由于它體積小、熱慣量小，所以通常用來(lái)測(cè)量動(dòng)態(tài)溫度。 ? 必須注意，在使用半導(dǎo)體熱敏元件時(shí)，由于熱敏元件本身的發(fā)熱會(huì)帶來(lái)誤差。 ? 半導(dǎo)體熱敏元件的主要缺點(diǎn)是它的非線性特性，這限制了它的應(yīng)用范圍。但是，由于測(cè)量系統(tǒng)使用微處理機(jī)，這種固有的非線性可以用軟件來(lái)克服，使得半導(dǎo)體熱敏元件的應(yīng)用范圍大大增加。 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)取為真空狀態(tài)的介電常數(shù) ε0； ?εr為絕緣材料的相對(duì)介電系數(shù)； ? A為平行板的有效正對(duì)面積； ?δ為兩平行板之間的距離。 δεrA0 rAC ????22 電容式傳感器的分類 ? 根據(jù)其改變參數(shù)不同，可將電容式傳感器分為下三種： ?改變極板之距離（間隙 δ )的極距型傳感器 。 ?改變極板遮蓋面積（ A）的面積型傳感器； ?改變電介質(zhì)之介電常數(shù)（ ε r）的介質(zhì)型傳感器 ? 電容式傳感器若按極板的形狀來(lái)分，可分為平板形和圓柱形兩種。 ?圓柱型電容器的電容量 2 a2 bLab外 柱 面內(nèi) 柱 面r02lnCLbaeep23 電容傳感器的非線性 ? 電容量 C與兩極板 間隙 δ呈非線性關(guān)系。 24 變極距型電容傳感器 a)、 b)變極式 c)差動(dòng)變極式 1— 固定極板 2— 可動(dòng)極板 3— 被測(cè)物體 25 變面積型電容傳感器 a)平板平移式 b)半可調(diào)式 c)筒式 d)差動(dòng)筒式 3— 固定極 2— 可動(dòng)極 26 變介電常數(shù)型電容傳感器 a)測(cè)厚度 b)測(cè)位移 c)測(cè)液量 d)測(cè)容量 27 實(shí)例 —— 測(cè)量液面高度 ? 用變介質(zhì)式的圓柱電容器測(cè)量液面高度 ? 當(dāng)液面高度變化時(shí)，會(huì)引起極間不同介質(zhì) ε0和 εr的界面發(fā)生變化，從而導(dǎo)致電容的變化，且輸出電容與液面高度的數(shù)學(xué)表達(dá)式是一個(gè)線性關(guān)系。 2 a2 bεrε0xh液 體0 r2 ( ) 2l n l nh x xCbbaa?? ???? 0 r 02 2 ( )l n l nhxbbaa? ? ? ? ????28 電感式傳感器 ? 電感式傳感器的優(yōu)點(diǎn)： ?結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 (因?yàn)闆](méi)有活動(dòng)電觸點(diǎn)，所以工作可靠 ) ?測(cè)量范圍寬 (可達(dá)幾百毫米 ) ?靈敏度高 (微米級(jí) ) ?重復(fù)性好 29 電感式位移傳感器 ? 電感式 位移傳感器具有無(wú)滑動(dòng)觸點(diǎn)，工作時(shí)不受灰塵等非金屬因素的影響，并且低功耗，長(zhǎng)壽命，可使用在各種惡劣條件下。 ?線性可調(diào)差動(dòng)變壓器 ?線性可調(diào)電感傳感器 ?感應(yīng)同步器 30 線性可調(diào)電感傳感器 ? 這種傳感器使用線圈擾流器進(jìn)行工作。在 100Hz或更高頻率下對(duì)線圈激磁，這時(shí)擾流器中感生的渦流會(huì)改變線圈的有效電感，且此電感是關(guān)于擾流器位置的函數(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)非線性，測(cè)量位移的范圍可達(dá) 220mm。 a) 內(nèi)置式擾流器 b) 外置式擾流器 運(yùn) 動(dòng) 方 向線 圈 1 線 圈 2L1公 共 端L2擾 流 器運(yùn) 動(dòng) 方 向線 圈 1線 圈 2L2公 共 端L1擾 流 器擾 流 器31 感應(yīng)同步器 ? 直線式感應(yīng)同步器包括一個(gè)固定導(dǎo)軌（可達(dá)幾米長(zhǎng)）和一個(gè)滑塊。兩者由厚度為 ～ 空氣隔開(kāi)，它們之間存在磁耦合?；瑝K上裝有一對(duì)繞組，兩繞組的相對(duì)距離成 1/4節(jié)距，即 90176。電角度。 ? 當(dāng)在滑軌線圈上加一正弦信號(hào)時(shí)（頻率達(dá)幾千赫），滑塊繞組上將產(chǎn)生兩個(gè)電壓，兩個(gè)電壓的相位差是 90176。，且電壓的大小隨滑塊位置的改變而改變，因?yàn)槔@組間的耦合是變化的，這種傳感器的輸出電壓，在一定條件下是呈正弦變化的。在幾毫米的距離內(nèi)，其分辨能力可達(dá) 2～ 3μm。 32 直線式感應(yīng)同步器 直線式感應(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)于線圈移動(dòng)，而線圈的感生電動(dòng)勢(shì)是
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