第三章传感器技术课件.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 四、应用 模拟式（年代较长），物位测量 开关式：转速表，物体计量 数字式 CCD的应用：精密尺寸测量（三维CCD） 热轧板宽测量 工件，伤痕，表面污垢 掌纹，指纹识别 五、数字传感器 有别于A/D →计算机，其输出可直接为计算机（μC）读取 特点：高精度（可相当于32位A/D） 稳定性高 动态性高 易于多回路 五、 数字传感器 1.分类 数字量输出（绝对式编码器，部分CCD，CTD） 脉冲量输出（增量式编码器，感应同步器，光栅，磁栅） 频率形式（石英晶体频率式，弹性振体频率式，RC频率式） 五、 数字传感器 2.编码器：高精度，高分辨率（绝对式） 原理：增量式～绝对式编码器(接触式) 包括编码盘与旋转轴，沿径向固定若干敏感元件（电刷n个，电刷数为数字量的n位，每位可由角度分区得出复位改变状态） 16进制分度为 360°/16=22.5° 10进制分度为360 °/ 10=36 ° 由每个分度的 导电位置的设置不同还可直接输出格雷码，ASC码等 五、 数字传感器 2.编码器：高精度，高分辨率（绝对式） 用途及特点 接触式年代较长，要求机械加工精度及接触电阻，用于旋转机械的角度测量。光电式发展较快，LBJ微型光电编码器，2048/转用于转速测量线位移。 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 2）应用及存在问题 特点：分辨力极高，宽范围，动态特性好，过载力强。数字测量有应用前景（微信息化） 数字卡尺（测位移10μm 0~150mm）物位测量（腐蚀、辐射性） 存在问题：边缘效应、静电引力、寄生电容、温度影响 三、变磁阻式传感器 1、原理与结构 a、L=W2/Rn L=W2μ0μeS/l Rc:线圈内阻（铜耗电阻） Re：铁心涡流损耗 Rh：磁滞损耗 S：磁通载面积 μ0真空磁导率 μe磁场磁导率 b)结构 变气隙式 变面积式 改变S，衔铁 水平移动 螺管式 差动式 自感 互感 电涡流式 压磁式 2、自感式磁动传感器（可用于精细测量，改善非线性） a、 b)电桥电路 输出端对称变压器电桥 变压器次级作为平衡臂电桥电桥开路时全线性，应用广泛 R：Z1、Z2的内阻 激励电源：调频电路，用以产生100KHz交流电源 c）特点 感应电势大、不需要按放大电路，测量范围宽，精度较高 缺点：非线性（不开路时），温度影响，激励电源稳定性要求 3、应用 a) 位移尺寸测量 b) 压力 c) 力，力矩 d) 振动 四、能量转换型传感器：自源、激励源 将待测量 动量（位移、压力等） 传感器 感生电动势（微电流等） 1、自源型 1）磁电式： 结构 性能特点 应用 永久磁铁、运动线圈 可双向转换，功率大 测振 误差补偿（温度，非线性） 简单零位及性能稳定 速度 磁场稳定性 频带10~1KHz 力发生器（逆向） 2）压电式 结构 性能特点 应用 离子型晶体（石英、钛酸钡） 灵敏度高、分辨率高 振动（占80%） 压电常数、弹性常数、介电常数 线性好、寿命长 测力（主要） 机电耦合系数、绝缘电阻