機械電子工程原理第七章傳感器與轉換器-在線瀏覽
2025-03-16 19:33本頁面
【正文】 磁能 ──包括磁場參數，如磁場強度和磁通密度等。 5 無源和有源傳感器 ? 根據能源利用情況，傳感器可分為無源 (直接式 )傳感器和有源 (間接式 )傳感器。 ?光電轉換裝置和熱電偶等直接式傳感器就是直接把輸入能量轉換成電能輸出的。 ?應變片和霍爾器件等間接式傳感器則需要附加能量以產生電信號。 ?速度 —— 線速度、角速度和流速等。 ?幾何量 ──位置、長度、面積、厚度、體積、表面粗糙度等。 ?力 —— 靜力、動力、壓差、力矩、功率。 7 傳感器和轉換器的分類 ? 根據 性能 分類 ? 性能可以用精度、穩(wěn)定性、線性度、靈敏度、量程等靜態(tài)性能和響應特性的動態(tài)指標來評估。 ? 數字量輸出 —— 產生一個串行的或并行的數字信號，信息可以在一些固定的時間間隔上提取，也可以按要求提取。 ? 編碼輸出 —— 可以產生各種不同的編碼信號，包括：振幅調制、頻率調制、脈沖寬度調制和脈沖位置調制。 ? 靈敏度高，精度適當 —— 即要求其輸出信號與被測信號成確定的關系（通常為線性），且比值要大；傳感器的靜態(tài)響應與動態(tài)響應的準確度能滿足要求。 ? 使用性和適應性強 —— 體積小，重量輕，動作能量小，對被測對象的狀態(tài)影響?。粌炔吭肼曅《植灰资芡饨绺蓴_的影響；其輸出力求采用通用或標準形式，以便與系統(tǒng)對接。 9 傳感器技術的發(fā)展 ? 傳感器技術的發(fā)展主要有：半導體硅材料傳感器、采用光纖的光學系統(tǒng)、壓電器件、超聲器件等等。 11 傳感器技術的發(fā)展 ? 固態(tài)轉換器 ? 光電轉換器 ? 壓電轉換器 ? 超聲轉換器 超聲轉換器為非接觸式測量手段。 ?避免了對藥物或食物等被測物的接觸污染。 12 ? 電位器 ：最簡單的電阻型傳感器 ?電位器有旋轉型和直線型兩種形式，它們可以用來測量直線位移或角位移。 ?構成電位器的主要部分是大量緊繞的電阻線圈和一個滑動觸頭。 ?要提高電位器的分辨率，可以使用金屬陶瓷電阻或導電塑料薄膜。 ? 當 RLR2時， Ro≈R2。 a)無負載 b)有負載 R1R2uiuoR1R2uiuoRLo1i ()ooRuuRR? ?14 應變片 ? 若將某種導體或半導體材料沿軸向拉伸，則它的長度將沿加載方向發(fā)生變化，其電阻值也將隨之變化。如果沿應變片的軸向加載，那么將產生一個應變，使得應變片的有效長度發(fā)生變化，從而導致電阻變化。 ? 電阻的變化（即應變）通常是由橋式電路測量的。 RUsVoRgRa b應 變 片R 39。 ? 在如圖所示的典型應用中，使電阻溫度計成為電橋的一個臂。 RRUsuoRtRa b電 阻 溫 度 計18 三線電橋電阻溫度計電路 ? 因此改用如圖所示的三線連接。 ? 通常，連接在 a、 b端的測量儀表的內阻很大，故流過 r3的電流近似于零。 R1R2UsuoRtR3ua電 阻 溫 度 計r1r3r2ub19 半導體熱敏元件 ? 半導體熱敏元件是一種半導體電阻元件，其熱性能已知，通常用來測量范圍在 30℃ ～ 200℃ 的溫度。 ? 必須注意，在使用半導體熱敏元件時，由于熱敏元件本身的發(fā)熱會帶來誤差。但是，由于測量系統(tǒng)使用微處理機，這種固有的非線性可以用軟件來克服，使得半導體熱敏元件的應用范圍大大增加。 δεrA0 rAC ????22 電容式傳感器的分類 ? 根據其改變參數不同，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 。 ?圓柱型電容器的電容量 2 a2 bLab外 柱 面內 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：
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