機(jī)電一體化總結(jié)(編輯修改稿)
2024-11-09 22:21 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 感器是借助于檢測(cè)元件接受一切形式的信息，并按一定規(guī)律將他轉(zhuǎn)化成另外一種信息的裝置。2常用直線位移測(cè)量傳感器有：電感傳感器，電容傳感器，感應(yīng)同步器，光柵傳感器等。3常用角位移傳感器有：電容傳感器，光電編碼盤(pán)等4電容式傳感器是將被測(cè)非電量的變化轉(zhuǎn)化為電容量變化的一種傳感器。5電感式傳感器利用電磁感應(yīng)原理，把被測(cè)位移量變化成線圈自感或互感變化的裝置。傳感器的性能：量程、靈敏度、線性度、遲滯、重復(fù)性、分辨力（率）、閥值等線性度：傳感器實(shí)際特性曲線與擬合直線之間的偏差靈敏度：輸出變化對(duì)輸入變化的比值遲滯性：在正反行程期間輸入—輸出特性曲線不重合程度重復(fù)性：輸入量按同一方向多次測(cè)試時(shí)所得特性曲線的不重合程度傳感器的選用原則： a足夠的容量 b與測(cè)量或控制系統(tǒng)的匹配性好 c精度適當(dāng)，且穩(wěn)定性高 d反應(yīng)速度快，工作可靠性好 e使用性和適應(yīng)性強(qiáng) f使用經(jīng)濟(jì)光柵由主光柵、指示光柵、電源盒光電器件組成，兩者的光刻密度相同，但體長(zhǎng)相差很多。光柵條紋密度一般為每毫米25條、50條、100條、250條等。把指示光柵平行地放在主光柵側(cè)面，并且使它們的刻線相互傾斜一個(gè)很小的角度，這時(shí)在指示光柵上就出現(xiàn)幾條較粗的明暗條紋，稱(chēng)為莫爾條紋。它們是沿著與光柵條紋幾乎成垂直的方向排列。主光柵和被測(cè)物相連，它隨被測(cè)物體的直線位移而產(chǎn)生位移。當(dāng)主光柵產(chǎn)生位移時(shí)，莫爾條紋便隨著產(chǎn)生上下移動(dòng)。若用光電器件記錄下莫爾條紋通過(guò)某點(diǎn)的數(shù)目，便可知主光柵移動(dòng)的距離，也就測(cè)得了被測(cè)物體的位移量。光柵莫爾條紋的特點(diǎn)是起放大作用，用W表示條紋寬度（mm），P表示光柵距離（mm），θ表示光柵條文間的夾角，則有：W≈P/θ 光電式轉(zhuǎn)速傳感器光電式轉(zhuǎn)速傳感器是由裝在被測(cè)軸（或與被測(cè)軸相連接的輸入軸）上的帶縫隙圓盤(pán)，光源，光電器件和指示縫隙盤(pán)組成。光源發(fā)生的光通過(guò)縫隙圓盤(pán)和指示縫隙照射到光電器件上。當(dāng)縫隙圓盤(pán)隨被測(cè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于圓盤(pán)上的縫隙間距與指示縫隙的間距相同，因此圓盤(pán)每轉(zhuǎn)一周，光電器件輸出與圓盤(pán)縫隙數(shù)相等的電脈沖，根據(jù)測(cè)量時(shí)間t內(nèi)的脈沖數(shù)N，則可測(cè)出轉(zhuǎn)速為n=60N/Zt.位置傳感器分接觸式和接近式兩種，所謂接觸式傳感器就是能獲取兩個(gè)物體是否已經(jīng)接觸的信息的一種傳感器；而接近式傳感器是用來(lái)判別在某一范圍內(nèi)是否有一物體的一種傳感器。：電磁式、光電式、靜電容式、氣壓式和超聲波式。電容傳感器C=ε將被測(cè)非電量的變化轉(zhuǎn)0εrA/δ換為電容量變化的一種傳感器。這種傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、高分辨力、可實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量，并能在高溫、輻射和強(qiáng)烈振動(dòng)等惡劣條件下工作等優(yōu)點(diǎn)，因此在自動(dòng)檢測(cè)中得到普遍應(yīng)用。 ：當(dāng)動(dòng)極板因被測(cè)量變化而向上移動(dòng)使減小時(shí)，電容量增大。注意：傳感器輸出特性是非線性的，規(guī)定在較小間隙變化范圍內(nèi)工作。 ：原理：它與變極距型不同的是，被測(cè)量通過(guò)動(dòng)極板移動(dòng)，引起兩極板有效覆蓋面積A改變，從而得到電容的變化。這種傳感器的輸出特性呈線性。因而其量程不受線性范圍的限制，適合于測(cè)量較大直線位移和角位移。3．變介質(zhì)型電容傳感器原理結(jié)構(gòu)如圖。兩平行極板固定不動(dòng)，極距為δ0，相對(duì)介電常數(shù)為ε的電介質(zhì)以不同深度插入電容器中，從而改變電容。應(yīng)用：這種電容傳感器有較多的結(jié)構(gòu)形式，可以用來(lái)測(cè)量紙張、絕緣薄膜等的厚度，也可以用來(lái)測(cè)量糧食、紡織品、木材或煤等非導(dǎo)電固體的物質(zhì)的濕度。接近式傳感器 1．電磁式傳感器當(dāng)一個(gè)永久磁鐵或一個(gè)通有高頻電流的線圈接近一個(gè)鐵磁體時(shí)，它們的磁力線分布將發(fā)生變化，因此，可以用另一組線圈檢測(cè)這種變化。當(dāng)鐵磁體靠近或遠(yuǎn)離磁場(chǎng)時(shí)，它所引起的磁通量變化將在線圈中感應(yīng)出一個(gè)電流脈沖，其幅值正比于磁通的變化率，圖320給出了線圈兩端的電壓隨鐵磁體進(jìn)入磁場(chǎng)的速度而變化的曲線，箕電壓極性取決于物體進(jìn)入磁場(chǎng)還是離開(kāi)磁場(chǎng)。因此，對(duì)此電壓進(jìn)行積分便可得出一個(gè)二值信號(hào)。當(dāng)積分值小于特定的閾值時(shí)，積分器輸出低電平；反之，則輸出高電平，此時(shí)表示已接近某一物體。2．電容式傳感器電容式接近傳感器是一個(gè)以電極為檢測(cè)端的靜電電容式接近開(kāi)關(guān)，它由高頻振蕩電路、檢波電路、放大電路、整形電路及輸出電路組成。平時(shí)檢測(cè)電極與大地之間存在一定的電容量，它成為振蕩電路的一個(gè)組成部分。當(dāng)被檢測(cè)物體接近鹼游電攝時(shí)，由于檢測(cè)電極加有電壓，檢測(cè)物體就會(huì)受到靜電感應(yīng)而產(chǎn)生極化現(xiàn)象，被酒物體越靠近檢測(cè)電極，檢測(cè)電極上的電荷就越多，由于檢測(cè)電極的靜電電釋C= Q/u．所以電荷的增多，使電容C隨之增大，從而有使振蕩電路的振減弱，甚至停止震蕩。震蕩電路的振蕩與停振這兩種狀態(tài)被檢測(cè)電路轉(zhuǎn)換為開(kāi)關(guān)信號(hào)后向外輸出。電磁感應(yīng)式傳感器只能檢測(cè)電磁材料，對(duì)其它非電磁材料則無(wú)能為力。而電容傳感器卻能克服以上缺點(diǎn)，它幾乎能檢測(cè)所有的固體和液體材料。這種傳感器具有體積小、可靠性高、檢測(cè)位置精度高、響應(yīng)速度快、易與TTL及CMOS電路兼容等優(yōu)點(diǎn)，它分透光型和反射型兩種。在透光塑光電傳感器中，發(fā)光器件和受光器件相對(duì)放置，中間留有間隙：當(dāng)被測(cè)物體到達(dá)這一間隙時(shí)，發(fā)射光被遮住，從而接收器件（光敏元件）便可檢測(cè)出物體已經(jīng)到達(dá)。這種傳感器的接口電路如圖321所示。反射型光電傳感器發(fā)出的光經(jīng)被測(cè)物體反射后再落到檢測(cè)件上，由于是檢測(cè)反射光，所以得到的輸出電流Ic較小。另外，對(duì)于不同的物體表面．信躁比也不一樣．因此，設(shè)定限幅電平就顯得非常重要圖3，22表示這種傳感器的典型應(yīng)用，它的電路和透射型傳感器大致相同，只是接收器的發(fā)射極電阻R：用得較大且為可調(diào)，這主要是因?yàn)榉瓷湫蛡鞲衅鞯墓怆娏鬏^小且有很大分散性。傳感器的應(yīng)用及工作原理： 例：a煙霧傳感器b鼠標(biāo) c測(cè)水箱水位位置檢測(cè)：A接觸式位置傳感器：a由微動(dòng)開(kāi)關(guān)制成的位置傳感器 b二維矩陣式配置的位置傳感器B接近式位置傳感器：a電磁式傳感器 b電容式傳感器 c光電式傳感器傳感器的非線性補(bǔ)償法： a計(jì)算法 b查表法 c插值法最小二乘法：y=kx+b△i=yi(kxi+b)nn229。△i=229。[y(kx2i+b)] i=1i=1n182。229?！鱥2 i=1182。b=0則：b=n 229。182。△ii=1=0 182。k則：k=數(shù)字濾波方
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