《动车组检测与故障诊断技术》教学课件—04传感器.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * （1)变磁阻式加速度传感器 它是以通过弹簧片与壳体相连的质量块m作为差动变压器的衔铁。当质量块感受加速度而产生相对位移时，差动变压器就输出与位移(也即与加速度)成近似线性关系的电压，加速度方向改变时，输出电压的相位相应地改变180。。 4.6加速度传感器 * (2)电容式加速度传感器 它是以通过弹簧片支承的质量块作为差动电容器的活动极板，并利用空气阻尼。电容式加速度传感器的特点是频率响应范围宽，测量范围大。 * (3)霍尔式加速度传感器 它是在固定在传感器壳体上的弹性悬臂梁的中部装有一感受加速度的质量块m，梁的自由端固定安装着测量位移的霍尔元件H。在霍尔元件的上下两侧，同极性相对安装着一对永久磁铁，以形成线性磁场。当质量块感受上下方向的加速度而产生与之成比例的惯性力使梁发生弯曲变形时，自由端就产生与加速度成比例的位移，霍尔元件就输出与加速度成比例的霍尔电势UH。 * (4)应变式加速度传感器 应变式加速度传感器的具体结构形式很多，但都可简化为图所示的形式。等强度弹性悬臂梁固定安装在传感器的基座上，梁的自由端固定一质量块m，在梁的根部附近两面上各贴一个(成两个)性能相同的应变片，应变片接成对称差动电桥。 * 粘贴在梁两面上的应变片分别感受正(拉)应变和负(压)应变而电阻增加和减小，电桥失去平衡而输出与加速度成正比的电压U0，即 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 温度漂移的补偿 压阻式压力传感器有零位输出，就有零位温度漂移，而且它的灵敏度也随温度变化而变化。传感器的零位温漂可采用在电桥电路中串联、并联补偿电阻的方法来解决。 温度漂移补偿电路 图中RT为负温度系数的热敏电阻，主要用来补偿零位温度漂移；RP用来调节零位输出。 * 压阻式集成压力传感器电路结构 压阻式集成压力传感器电路结构 集成压力传感器由于采用了温补电路和差动放大电路，它的灵敏度温度系数几乎为零。 * 4.4.5 压电传感器 压电传感器是一种典型的有源传感器，又称自发电传感器及电势式传感器。 压电传感器的工作原理是基于某些晶体受力后在其表面产生电荷的压电效应。 常见的压电材料有石英晶体、人工合成的多晶体陶瓷（如钛酸钡、锆钛酸铅等）。 压电传感器体积小、重量轻、结构简单、工作可靠、适用于动态力学的测量，不适用于测量频率太低的被测量，更不能测量静态量。 目前压电传感器适用于加速度和动态力或压力的测量。 * 压电效应 一些晶体结构的材料，当沿着一定方向受到外力作用时，内部产生极化现象，同时在某两个表面上便产生符号相反的电荷； 而当外力去掉后，又恢复到不带电状态； 当作用力方向改变时，电荷的方向也随着改变； 晶体受作用力产生的电荷量与外力的大小成正比。上述现象称为正压电效应。 力学压电传感器都是利用压电材料的正压电效应。 * 压电材料 压电材料基本上可分为三大类，即压电晶体、压电陶瓷和有机压电材料。 压电晶体是一种单晶体，例如石英晶体、酒石酸钾钠等； 压电陶瓷是一种人工制造的多晶体，例如钛酸钡、锆钛酸铅、铌酸锶等； 有机压电材料属于新一代的压电材料，其中较为重要的有压电半导体和高分子压电材料。 用于力学压电传感器的压电材料主要石英晶体和钛酸钡、锆钛酸铅压电陶瓷。 * 压电传感器的工作原理 压电元件压电效应的产生是由于晶格在外加机械力作用下发生变形所引起的。当压电元件在沿Z轴方向上受到Fz力作用时，晶体将产生形变，这时在垂直于Z轴方向的平面上产生电荷Qz，即 QZ=d33?Fz(C) 式中：d33----压电陶瓷的压电系数，其值与压电材料有关（C/N）； Fz----施加于Z轴方向上的力（N）。 * 压电式测力传感器 压电式单向测力传感器的结构图 主要由石英晶片、绝缘套、电极、上盖及基座等组成。传感器的上盖为传力元件。 * 压电式压力传感器 下图是压电式压力传感器的结构图，它主要由石英晶片、膜片、薄壁管、外壳等组成。石英晶片由多片叠堆放在薄壁管内，并由拉紧的薄壁管对石英晶片施加预载力。感受外部压力的是位于外壳和 薄壁管之间的 膜片，它由挠 性良好的材料 制成。 * 2.4.6 智能压力传感器 智能压力传感器将差压、静压和温度的多参数传感与智能化的信号调理功能融为一体。 1.ST3000系列智能压力传感器的性能特点 (1)它将集成传感器与信号调理器(即变送器)集成在一个