發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試技術(shù)第四章傳感器基本類型及其工作原理(參考版)
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【正文】 2021年 11月 11日 8時(shí) 10分 69 2021年 11月 11日 8時(shí) 10分 70 課后練習(xí) ? 應(yīng)變式電阻傳感器溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ心男? ? 論述霍爾元件測(cè)量轉(zhuǎn)速裝置的原理。如果霍爾元件在初始位置時(shí) VH1=VH2，則輸出為零；當(dāng)改變磁極系統(tǒng)與霍爾元件的相對(duì)位置時(shí)，即可得到輸出電壓，其大小正比于位移量。 ? 2) 霍耳元件無(wú)觸電電子點(diǎn)火 ? 3) 位移傳感器 : 將霍爾元件置于磁場(chǎng)中，左半部磁場(chǎng)方向向上，右半部磁場(chǎng)方向向下，從 a端通入電流 I，根據(jù)霍爾效應(yīng)，左半部產(chǎn)生霍爾電勢(shì) VH1，右半部產(chǎn)生露爾電勢(shì) VH2，其方向相反?；魻柶且粔K半導(dǎo)體單晶薄片 (一般為 4mm 2mm )，在它的長(zhǎng)度方向兩端面上焊有 a、 b兩根引線，稱為控制電流端引線，通常用紅色導(dǎo)線，其焊接處稱為控制電極；在它的另兩側(cè)端面的中間以點(diǎn)的形式對(duì)稱地焊有 c、 d兩根霍爾輸出引線，通常用綠色導(dǎo)線，其焊接處稱為霍爾電極。 ?霍爾元件 : 基于霍爾效應(yīng)工作的半導(dǎo)體器件稱為霍爾元件，霍爾元件多采用 N型半導(dǎo)體材料。開(kāi)孔圓盤上有許多小孔，開(kāi)孔圓盤旋轉(zhuǎn)一周，光敏元件輸出的電脈沖個(gè)數(shù)等于圓盤的開(kāi)孔數(shù)，因此，可通過(guò)測(cè)量光敏元件輸出的脈沖頻率，得知被測(cè)轉(zhuǎn)速，即 n=f/N ? 式中 n轉(zhuǎn)速； f脈沖頻率； N圓盤開(kāi)孔數(shù)。 ? 它由開(kāi)孔圓盤、光源、光敏元件及縫隙板等組成。 2021年 11月 11日 8時(shí) 10分 65 ? 下面舉一實(shí)例 493 ，說(shuō)明光敏器件的具體應(yīng)用。 2021年 11月 11日 8時(shí) 10分 64 ?光電傳感器在工業(yè)上的應(yīng)用可歸納為吸收式、遮光式、反射式、輻射式四種基本形式。在陽(yáng)極電壓大于 50V時(shí)，光電流開(kāi)始飽和，陽(yáng)極電流近于常數(shù)，而與電壓無(wú)關(guān)。 2021年 11月 11日 8時(shí) 10分 63 ? ③ 伏安特性 光電管在光通量一定的情況下，陽(yáng)極電壓與陽(yáng)極電流的關(guān)系稱為伏安特性。圖 434為光電管的光電特性曲線。此外在測(cè)量與控制技術(shù)中，光電管可以擔(dān)負(fù)人眼不能勝任的工作。這里，光電流 I與光波波長(zhǎng) λ的關(guān)系曲線稱為光譜特性曲線，又稱頻譜特性。 ? 1）光電管 光電管的特性主要取決于光電極的材料，其基本的特性是光譜特性，光電特性和伏安特性。 2021年 11月 11日 8時(shí) 10分 61 ? 光電轉(zhuǎn)換元件的種類很多，常用的元件有 光電管，光敏電阻，光電池 等。屬于內(nèi)光電效應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換元件有光敏電阻以及由光敏電阻制成的光導(dǎo)管等。 ? 1）外光電效應(yīng) ?在光線作用下能使電子逸出物質(zhì)表面的稱為外光電效應(yīng)，屬于外光電效應(yīng)的轉(zhuǎn)換元件有光電管、光電倍增管等。 ? 光電效應(yīng) ：當(dāng)具有一定能量 E的光子投射到某些物質(zhì)的表面時(shí)，具有輻射能量的微粒將透過(guò)受光的表面層，賦予這些物質(zhì)的電子以附加能量，或者改變物質(zhì)的電阻大小，或者使其產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，導(dǎo)致與其相連接的閉合回路中電流的變化，從而實(shí)現(xiàn)了光 — 電轉(zhuǎn)換過(guò)程。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?000000 , tttttttt EeeEE ??? ????? ? ? ? ? ?0000 , tttttt EEE ?? ??0t? ? ?00 ,ttE ?2021年 11月 11日 8時(shí) 10分 58 ? 光電傳感器通常是指能敏感到由紫外線到紅外線光的光能量，并能將光能轉(zhuǎn)化成電信號(hào)的器件。在實(shí)際使用條件下，若冷端溫度；不能保持為 0℃ ，則工作狀態(tài)和用冷端溫度為 0℃ 所標(biāo)定時(shí)產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)就不同。 ? 1）冷端恒溫法 ?將冷端放入裝有冰水混合物的保溫容器中，使容器保持 0℃ 不變，這種方法比較精確； ?也可以將冷端放入盛油的容器內(nèi)，利用油的熱惰性保持冷端接近于室溫； ?或者將容器做成帶有水套的結(jié)構(gòu)，讓流經(jīng)水套的冷卻水來(lái)保持容器溫度的穩(wěn)定。 2021年 11月 11日 8時(shí) 10分 54 2021年 11月 11日 8時(shí) 10分 55 ? 冷端溫度受周圍環(huán)境溫度的影響，難以自行保持為 0℃或某一定值。其材料一般是使純金屬與選配材料合金相配，或者是合金與合金相配。 2021年 11月 11日 8時(shí) 10分 52 ? 4）標(biāo)準(zhǔn)電極定律 ? 在熱電偶插入第三種金屬，插入金屬的兩端溫度不同，發(fā)生附加熱電動(dòng)勢(shì)后的總熱電動(dòng)勢(shì)，等于各接點(diǎn)之間所產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和。 ? 2）均質(zhì)材料定律 ? 如用同一種金屬組成閉合電路則不管截面是否變化，也不管在電路內(nèi)存在什么樣的溫度梯度，電路中都不會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)。 2021年 11月 11日 8時(shí) 10分 51 ? 1）中間溫度定律 ? 用兩種不同的金屬組成閉合電路，如果兩端溫度不同，則會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)。 ?熱電傳感器 (常稱熱電偶 )是利用不同導(dǎo)體間的“熱電效應(yīng)”現(xiàn)象制成的。這種由于溫度不同而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象，稱為熱電效應(yīng)。但它的工作頻率下限較高，約為 50Hz，上限可達(dá) 100Hz?？煞譃殚_(kāi)路變磁通式傳感器和閉合磁路變磁通式傳感器。如下圖所示。 ?由上述工作原理可知， 磁電感應(yīng)式傳感器只適用于動(dòng)態(tài)測(cè)量 。 8810s i n10s i n?????????dtdBledtdxBle?2021年 11月 11日 8時(shí) 10分 47 磁電式傳感器 ?按工作原理不同，磁電感應(yīng)式傳感器可分為 恒定磁通式 和 變磁通式 ，即動(dòng)圈式傳感器和磁阻式傳感器。 d /dt為線圈和磁鐵間相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的角速度 。 l為線圈導(dǎo)線長(zhǎng)度 。 2021年 11月 11日 8時(shí) 10分 45 ? 根據(jù)電磁感應(yīng)定律 e把被測(cè)參數(shù)變換為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的傳感器稱“磁電傳感器” (感應(yīng)式傳感器 )。 2021年 11月 11日 8時(shí)
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