畢業(yè)設(shè)計(jì)外文翻譯---傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)-資料下載頁(yè)
2025-05-11 23:19本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】diaphragm,pressureflapper-nozzle,andsoon.increment/K1.signal.
【正文】 合并形成機(jī)電式傳感設(shè)備或傳感器。這樣的組合可用來(lái)輸入能量信號(hào)。熱的，光的，磁的和化學(xué)的相互結(jié)合產(chǎn)生的熱電式、光電式、電磁式和電化學(xué)式傳感器。 傳感器靈敏度 通過(guò)校正測(cè)量系統(tǒng)獲得的被測(cè)物理量和傳感器輸出信號(hào)的關(guān)系叫做傳感器靈敏度 K1，也就是 K1=輸出信號(hào)增量 /測(cè)量增量。實(shí)際中，傳感器的靈敏度是已知的，并且通過(guò)測(cè)量輸出信號(hào)，輸入量由下式?jīng)Q定，輸入量 =輸出信號(hào)增量 /K1。 理想傳感器的特性 a）高保真性：傳感器輸出波形應(yīng)該真實(shí)可靠地再現(xiàn)被測(cè)量，并且失真很小。 b）可測(cè)量最小的干擾，任何時(shí)候傳感器的出現(xiàn)不能改變被測(cè)量。 c）尺寸：傳感器必須能正確地放在所需的地方。 d）被測(cè)量和傳感器信號(hào)之間應(yīng)該有一個(gè)線性關(guān)系。 e）傳感器對(duì)外部影響的靈敏度應(yīng)該小，例如壓力傳感器經(jīng)常受到外部振動(dòng)和溫度的影響。 f）傳感器的固有頻率應(yīng)該避開被測(cè)量的頻率和諧波。 電傳感器 電傳感器具有許多理想特性。它們不僅實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測(cè)量和顯示，還能提供高靈敏度。 電傳感器可分為兩大類。 a） 變參 數(shù)型，包括： i） 電阻式； ii） 電容式； iii） 自感應(yīng)式； iv） 互感應(yīng)式； 這些傳感器的工作依靠外部電壓。 b） 自激型，包括： i） 電磁式； 8 8 ii） 熱電式； iii） 光柵式； iv） 壓電式。 這些傳感器根據(jù)測(cè)量輸入值產(chǎn)生輸出電壓，而且這一過(guò)程是可逆的。比如，在一般情況下，壓電式傳感器可根據(jù)晶體材料的變形產(chǎn)生一個(gè)輸出電壓；但是，如果在材料上施加一個(gè)可變電壓，傳感器可以通過(guò)變形或 與變電壓同頻率的振動(dòng)來(lái)體現(xiàn)可逆效應(yīng)。 電阻式傳感器 電阻式傳感器可以分為兩大類： i）那些表現(xiàn)為大電阻變化的物理量可通過(guò)分壓方式進(jìn)行測(cè)量，電位器就屬于此類。 ii）那些表現(xiàn)為小電阻變化的物理量可通過(guò)橋電路方式進(jìn)行測(cè)量，這一類包括應(yīng)變儀和電阻溫度計(jì)。 電位器 繞線式電位器由許多繞在非導(dǎo)體骨架的電阻絲以及滑行在線圈上的觸頭組成。結(jié)構(gòu)原理如圖，觸頭能夠轉(zhuǎn)動(dòng)、直線式運(yùn)動(dòng)或者兩運(yùn)動(dòng)合成的螺旋式運(yùn)動(dòng)。 如果測(cè)量設(shè)備的電阻比電位器的電阻大，那么電壓既可以是交流也可以是直流，且輸出電壓與輸入運(yùn)動(dòng)成正比。 這樣的電位器存在著分辨率和電子噪聲的問(wèn)題。分辨率是指?jìng)鞲衅髂軝z測(cè)到的最小的輸入增量，分辨率大小取決于線圈與滑動(dòng)觸頭圍成的面積。因此，輸出電壓為觸頭從一端移到另一端時(shí)一系列階躍。 電子噪聲可以通過(guò)接觸電阻的振動(dòng)、觸頭摩擦形成的機(jī)械磨損以及從敏感元件傳出的觸頭振動(dòng)產(chǎn)生。另外，測(cè)得的運(yùn)動(dòng)量可以通過(guò)慣性和電位器中移動(dòng)元件的摩擦獲得較大的機(jī)械載荷。觸頭表面的磨損將電位器的壽命限制為多少轉(zhuǎn)。通常指的是生產(chǎn)商在說(shuō)明書中提及的 “ 壽命轉(zhuǎn)數(shù) ” ，一個(gè)典型值為 20*1000000 轉(zhuǎn)。 空載電位器電路的輸出電壓 V0 由下式 決定：設(shè)電阻 R1= xi/xt *Rt，其中 xi 為輸入位移， xt 為最大可能位移， Rt為電位器的電阻。那么輸入電壓 V0= V* R1/(R1+( RtR1))=V*R1/Rt=V*xi/xt*Rt/Rt=V*xi/xt 上式表明，對(duì)于空載電位器輸出電壓和輸入位移呈直線關(guān)系。 通過(guò)提高激勵(lì)電壓 V可以獲得高的靈敏度。但是， V 的最大值由電位器線圈金屬絲的功率損耗 P決定，即 V=(PRt)1/2。 電阻應(yīng)變儀 電阻應(yīng)變儀是由機(jī)械應(yīng)變產(chǎn)生電阻變化的傳感器。它們可以是耦合的或者非耦合的。 a）耦合應(yīng)變 儀 運(yùn)用黏合劑可將應(yīng)變儀與被檢測(cè)的結(jié)構(gòu)或部件的表面粘合或粘牢。 耦合應(yīng)變儀分為： i)粘合在絕緣紙背后的金屬細(xì)絲儀 9 9 ii)在環(huán)氧樹脂上粘貼導(dǎo)電箔片的光柵 iii） 在環(huán)氧樹脂上粘貼銅或鎳的半導(dǎo)體絲 電阻應(yīng)變儀可作為單個(gè)元件僅在一個(gè)方向測(cè)量應(yīng)力，或者幾個(gè)元件的組合體可在幾個(gè)方向同時(shí)進(jìn)行測(cè)量。 b） 非耦合應(yīng)變儀 一典型應(yīng)變儀表明細(xì)電阻絲在懸臂彈簧偏差作用下改變電阻絲張力進(jìn)而改變電阻絲的阻值。商業(yè)上通常在力、負(fù)載、壓力傳感器上運(yùn)用此方法。 電阻溫度傳感器 此傳感器的材料有以下兩大類 a)金屬（如鉑、銅、鎢、鎳）的阻值會(huì)隨著溫度的升高而增大，即有一個(gè)正溫度電阻系數(shù)。 b)半導(dǎo)體，如用錳、鈷、鉻或鎳的氧化物制成的電熱調(diào)節(jié)器，其阻值變化與溫度變化存在一個(gè)非線性關(guān)系，即通常有一個(gè)負(fù)溫度電阻系數(shù)。 a)金屬電阻溫度傳感器 在窄溫度變化范圍內(nèi)，此類傳感器取決于以下關(guān)系： R1=R0[1+a(b1b0)] 式中， a 阻抗系數(shù)， R0 為 b0=0176。 時(shí) C的電阻 b)電熱調(diào)節(jié)器（半導(dǎo)體）電阻溫度傳感器 電熱調(diào)節(jié)器為感溫電阻器，其阻值變化與溫度變化呈非線性關(guān)系。通常此類傳感器有一負(fù)溫度系數(shù)。對(duì)于小的溫度增 量，阻值的變化大體呈線性，但是如果存在大的溫差，測(cè)量電路需運(yùn)用特定線性化技術(shù)生成電阻隨溫度變化的線性關(guān)系。 電熱調(diào)節(jié)器通常被制成附有玻璃質(zhì)釉的半導(dǎo)體圓盤形狀。由于電熱調(diào)節(jié)器可以小到1mn，所以響應(yīng)的時(shí)間非?？?。 光敏元件 光敏元件采用光敏半導(dǎo)體材料做成。當(dāng)照射在半導(dǎo)體上的光強(qiáng)度增大，金屬電極間的阻抗就會(huì)降低。光敏元件常用的半導(dǎo)體材料有硫化鎘、硫化鉛和銅鍺化合物。 頻率的有效范圍由所用材料決定。硫化鎘主要適用于可見光，硫化鉛在紅外線區(qū)有峰值響應(yīng)，所以最適合于光故障檢測(cè)以及溫度測(cè)量。 放射性光元件 當(dāng)光照射到放射性光元件的陰極時(shí)，電子就會(huì)獲取足夠能量到達(dá)陰極。陰極就會(huì)吸收這些電子產(chǎn)生一個(gè)通過(guò)電阻 R 的電流，從而形成一輸出電壓 V。 產(chǎn)生的光電壓 V= 式中， I為光發(fā)射電流， I= 且為靈敏度， B輸入照度（ lm） 盡管輸出電壓能夠表示照明的強(qiáng)度，這類元件卻更多的應(yīng)用于計(jì)算或調(diào)節(jié)，這里照射到陰極的光可被中斷。 電容式傳感器 電容量隨著相對(duì)介電常數(shù)、截面面積、或者極板間的距離的變化而變化。電容的特征曲線表明，在空間的一段范圍內(nèi)，截面面積和相對(duì)介電常數(shù)的變化與電容量變化成 線性關(guān)系。不象電位器，變極距型電容傳感器有無(wú)限的分辨率，這最適合測(cè)量微小的位移增量的位移。 電感式傳感器 電感可以通過(guò)改變電感電路的阻抗來(lái)調(diào)節(jié)。 電容式和電感式傳感器的測(cè)量技術(shù)： a） 用差分式電容或電感作為交流電橋 b）用交流電位計(jì)電路做動(dòng)態(tài)測(cè)量 10 10 c）用直流電路為電容器提供正比于容值變化的電壓 d）采用調(diào)頻法， C或者 L 隨著振蕩電路頻率的變化而改變 電容式和電感式傳感器的一些重要特性如下： i)分辨率無(wú)限 ii） 精確到滿量程的 +% iii）位移范圍從 25*106m 到 103m iv）上升時(shí) 間小于 50us 典型的被測(cè)量是位移、壓力、振動(dòng)量、聲音和液位。 線性調(diào)壓器 壓電式傳感器 電磁式傳感器 1熱電式傳感器 1光電管 1機(jī)械式傳感器及敏感元件
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