【正文】 述 線位移傳感器 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測與傳感器 倍頻技術(shù)能在不增加光柵刻線數(shù)及價格的情況下提高光柵的分辨力 。 采用 4倍頻技術(shù)后 ， 計數(shù)脈沖的頻率提高了 4倍 ， 相當(dāng)于原光柵的分辨力提高了 3倍 ， 測量步距是原來的 1/4，較大地提高了測量精度 。 角位移傳感器 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測與傳感器 1. 圓盤形電位器式角位移傳感器 電位器式角位移傳感器是基于 電阻分壓比原理 來進(jìn)行角度測量的 。） Ui VCC GND OUT θ 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測與傳感器 角位移傳感器 2. 編碼器 ? 軸式 套式 電信號 二進(jìn)制編碼 脈沖 ? ? 外觀 角位移傳感器 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測與傳感器 位置反饋 ? x 通過測量滾珠絲杠的角位移 ?， 間接獲得工作臺的直線位移 x， 構(gòu)成 位置半閉環(huán) 伺服系統(tǒng) 。 ? 0 0 0 0 0? 0 0 0 1 ? 0 0 1 0 45 ? 1 1 1 1 ? 3. 絕對式測量 （ ABS） ? 二進(jìn)制編碼 角位移傳感器 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測與傳感器 4位二進(jìn)制碼盤 4個電刷 （導(dǎo)電為“ 1” ，非導(dǎo)電為“ 0” ） 最小分辨角 ?＝ 360176。 ／ 24＝ 176。 如： ?＝ ?， 脈沖 N＝1000， 則： ? ＝ ? 1000＝ 352? ? 4. 增量式測量（ INC） ? 輸出信號及分辨角 角位移傳感器 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測與傳感器 碼盤 光欄板 零位標(biāo)志（一轉(zhuǎn)脈沖） 光敏元件 ? ? ?＝ 360176。 當(dāng)碼盤正轉(zhuǎn)時 ， A信號超前 B信號 90?；當(dāng)碼盤反轉(zhuǎn)時 ， B信號超前 A 信號90?。 ，正向 A 滯后于 B 90176。 細(xì)分前 ， 編碼器的分辨力只有一個分辨角的大小 。 ? 倍頻 角位移傳感器 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測與傳感器 一轉(zhuǎn) （ 360?） C C 在碼盤里圈 ， 還有一條狹縫 C， 每轉(zhuǎn)能產(chǎn)生一個脈沖 ， 該脈沖信號又稱 “ 一轉(zhuǎn)信號 ” 或零標(biāo)志脈沖 ， 作為測量的起始基準(zhǔn) 。有測速發(fā)電機(jī)模擬測速、光電編碼器數(shù)字測速、電渦流測速及霍爾測速等。 詳見光電編碼器的內(nèi)容 。 PA PB 90? 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測與傳感器 速度傳感器 若金屬轉(zhuǎn)軸表面有槽或齒 ， 則可在其旁邊非接觸地安裝電渦流式傳感器用于轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速測量 ， 當(dāng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時 ， 傳感器周期地改變著與轉(zhuǎn)軸表面之間的距離 ， 于是傳感器輸出頻率也周期性地發(fā)生變化 ， 可以用頻率計測量出變化的重復(fù)頻率 ， 從而測出轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速 。 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測與傳感器 電渦流傳感器安裝在齒輪端面 。 之所以設(shè)置 A、 B兩個傳感器 ，是因為要獲得齒輪是正傳還是反轉(zhuǎn)的信息 。 速度傳感器 A B A B 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測與傳感器 電感式接近開關(guān) 5. 電渦流式（電感式 ）接近開關(guān)在位置限位中的應(yīng)用 Δ 電渦流接近開關(guān)（電感接近開關(guān)）的 工作原理 電感接近開關(guān)由 LC高頻振蕩器和放大處理電路組成 ， 金屬物體在接近辨頭時 ， 表面產(chǎn)生渦流 。 這種 接近開關(guān)所能檢測的物體必須是導(dǎo)電性能良好的金屬物體 。 設(shè)定距離 指整定距離 ， 一般為額定動作距離的 0. 8倍 ， 以保證工作可靠 。 回差值 動作距離與復(fù)位距離之間的絕對值 。 接近開關(guān)的術(shù)語解釋（ 2） 接近開關(guān)的安裝方式：分齊平式和非齊平式 。 齊平式安裝 非齊平式安裝 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測與傳感器 電感式接近開關(guān) 接近開關(guān)的術(shù)語解釋（ 3） 響應(yīng)頻率 f 按規(guī)定 ， 在 1秒的時間間隔內(nèi) ， 接近開關(guān)動作循環(huán)的最大次數(shù) ， 重復(fù)頻率大于該值時 ， 接近開關(guān)無反應(yīng) 。 可用公式換算： t=1/ f 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測與傳感器 電感式接近開關(guān) 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測與傳感器 速度傳感器 5. 霍爾 式轉(zhuǎn)速傳感器原理 磁鐵和開關(guān)型霍爾 IC保持一定的間隙且固定不動 ， 軟鐵分流翼片隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動 。 隨著轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動 ， 霍爾 IC輸出一串脈沖 ， 且轉(zhuǎn)速越快 ，脈沖頻率 f（ Hz） 越大 。 用霍爾轉(zhuǎn)速傳感器來檢測和保持車輪的轉(zhuǎn)動 ， 有助于控制剎車力的大小和防止側(cè)偏 。 7. 霍爾效應(yīng) 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測與傳感器 速度傳感器 用于非金屬轉(zhuǎn)件速度的測量 齒盤每轉(zhuǎn)過一個齒 ， 光電斷續(xù)器就輸出一個脈沖 。 光電斷續(xù)器廣泛應(yīng)用于自動控制系統(tǒng) 、 生產(chǎn)流水線 、 機(jī)電一體化設(shè)備 、辦公設(shè)備和家用電器中 。 加速度傳感器 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測與傳感器 1． 壓電式振動加速度傳感器 壓電式振動加速度傳感器是一種接觸式測量的傳感器 。慣性引起的壓力作用在壓電晶片上產(chǎn)生電荷 ， 電荷由引出電極輸出 ， 由此將振動加速度轉(zhuǎn)換成電參量 。 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測與傳感器 加速度傳感器 2． 壓電晶片 某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力作用而變形時 ， 內(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象 ， 同時在其表面會產(chǎn)生電荷 ， 產(chǎn)生的電荷量與所受外力的大小成正比；當(dāng)外力去掉后又重新回到不帶電的狀態(tài) ， 這種現(xiàn)象稱為 壓電效應(yīng) 。 壓電效應(yīng)產(chǎn)生的電荷經(jīng)電荷放大器放大后轉(zhuǎn)換成電壓值 。 電荷量與所受的動態(tài)力成正比 ， 只要用電荷放大器測出電荷的變化量就可測量出動態(tài)力的變化量 。 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測與傳感器 加速度傳感器 4．頻譜分析法進(jìn)行故障診斷 頻譜 分析儀 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測與傳感器 加速度傳感器 5． 電容式加速度傳感器 電容式加速度傳感器外觀與普通集成電路相似 。 底層和頂層多晶硅固定不動 ， 中間層多晶硅是一個可以上下振動的振動片 。 1— 加速度測試單元 2— 信號處理電路 3— 襯底 4— 底層多晶硅（下電極） 5— 硅懸臂梁 6— 頂層多晶硅 （ 上電極 ） 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測與傳感器 加速度傳感器 6． 電容式加速度傳感器 圖示加速度傳感器以微細(xì)加工技術(shù)為基礎(chǔ) ， 既能測量交變加速度 （ 振動 ） ， 也可測量慣性力或重力加速度 。 使用加速度傳感器可以在汽車發(fā)生碰撞時，經(jīng)控制系統(tǒng)使氣囊迅速充氣 。 當(dāng)極板面積和介質(zhì)不變時 ， 電容大小與極距成反比 。 C1 C2 測力傳感器 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測與傳感器 金屬箔式應(yīng)變片 金屬絲式應(yīng)變片 1. 應(yīng)變片 導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外界力的作用下會產(chǎn)生機(jī)械變形 ， 其電阻值也將隨之發(fā)生變化 ， 這種現(xiàn)象稱為 應(yīng)變效應(yīng) 。 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測與傳感器 測力傳感器 電橋平衡條件 ： R1/R2=R4/R3 調(diào)節(jié) RP， 最終可以使R1?/R2?=R4/R3（ R1?、 R2?是 RR2并聯(lián) RP后的等效電阻 ） ， 電橋趨于平衡 ， Uo被預(yù)調(diào)到零位 ，這一過程稱為調(diào)零 。 2. 電橋平衡電路 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測與傳感器 測力傳感器 F F 電阻應(yīng)變片的應(yīng)用可分為兩大類： （ 1）將應(yīng)變片粘貼于某些彈性體上，并將其接到測量轉(zhuǎn)換電路，這樣就構(gòu)成測量各種物理量的專用應(yīng)變式傳感器。傳感元件就是應(yīng)變片，測量轉(zhuǎn)換電路一般為橋路。 固定端 F 懸臂梁彈性元件 S型彈性元件 3. 彈性敏感元件 測力傳感器 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測與傳感器 F 應(yīng)變片 F F 4. 應(yīng)變式荷重傳感器 應(yīng)變式荷重傳感器主要用來測力和稱重 。 壓力傳感器 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測與傳感器 高壓進(jìn)氣口 低壓進(jìn)氣口 3. 壓阻式固態(tài)壓力傳感器 進(jìn)氣管 當(dāng)硅杯兩側(cè)有壓力差時 ， 硅杯產(chǎn)生變形 ， 4個應(yīng)變片阻值發(fā)生變化 ， 經(jīng)電橋電路輸出與壓差成正比的電壓 。 表壓壓力傳感器 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測與傳感器 光電傳感器 1. 遮斷式光電開關(guān) 遮斷式光電開關(guān) 由相互分離且相對安裝的光發(fā)射器和光接受器組成 。 Receiver 被檢測物體 光發(fā)射器 光接收器 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測與傳感器 光電傳感器 2. 定區(qū)域反射式光電開關(guān) 定區(qū)域式光電開關(guān)有一個非常確定的檢測區(qū)域 ， 不經(jīng)過該區(qū)域的被測物體不會引起光電開關(guān)產(chǎn)生開關(guān)信號 。 反射鏡 被測物體 偏振光 發(fā)射光 3. 反射鏡反射型光電開關(guān) 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測與傳感器 光電傳感器 漫反射型光電開關(guān) 集光發(fā)射器和光接受器于一體 。 漫反射光線 反射光線 光發(fā)射器和光接受器 發(fā)射光線 4. 被測物漫反射型光電開關(guān) 被檢測物體 機(jī)電一體化技術(shù) 檢測與傳感器 光電傳感器 定區(qū)域式光電開關(guān) 咖啡罐 流水線運行方向 （罐裝高度檢測）