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传感器(作业)详解.ppt

发布:2016-03-23约4.56千字共22页下载文档
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目录 加速度测量的必要性分析 加速度传感器的定义 加速度传感器的分类 电容式加速度传感器 传感器适用范围 应用实例 发展趋势 加速度测量的必要性 准确测量地球各点的绝对重力加速度值,对国防建设、经济建设和科学研究 有着十分重要的意义。 比如,远程洲际弹道导弹、人造地球卫星、宇宙飞船等都在地球重力场中运动。在设计太空飞行器时,也要首先知道准确的重力场数据。为提高导弹射击准确度,必须准确测量导弹发射点和目标的位置,同时也必须准确掌握地球形状和重力资料。据有关资料表明,1万公里射程洲际导弹在发射点若有 的重力加速度误差,则将造成50米的射程误差;发射卫星最后一级火箭速度若有千分之二的相对误差,卫星就会偏离预定轨道近百公里,甚至导致发射失败。在地震预报中,如果地壳上升或下降10毫米,将引起 的重力加速度变化。 电容式加速度传感器 传感器的结构简图 电容式加速度传感器的原理结构如图: 由图可见,它实际上是变介子电容式位移 传感器,配接“m-k-c”系统构成的。质量 块由1根弹簧放置于壳体内,质量块的左 边连接介子,通过质量块的动作带动介子 的运动,从而改变了介电常数。 传感器的等效原理图 电容式加速度传感器的等效原理图 如图所示。图中,右侧标尺表示与大地 保持相对静止的运动参考点,称为静基 准,x表示被测物体及传感器底座相对 于该参考点的位移,称为绝对位移,y 表示质量块m相对于传感器底座的位移, 称为相对位移。x和y之间关系可用典型 二阶比常系数微分方程描述: 差动电容计算及特性分析 对于气隙型电容传感器,其电容值为 ,电容式加速的电容变化量为: 令: ,则: 令: ,则: 则特性曲线为下图: 电容式加速度传感器的技术要求 壳体固定要求 整个壳体需要固定在被测运动物体之上,壳体与被测物体不能有相对运动,或者说不能有相对加速度。 如果壳体与被测运动物体没有结合在一起,之间有相对加速度,则测量出来的加速的包含了一个与这个相对加速度方向相反的加速度,导致误差。 措施:把壳体用螺钉栓在被测体之上。 滑块与壳体接触面的光滑度要求 本加速度传感器主要是利用滑块的惯性运动,经传感显示出加速度。 如果滑块与壳体接触面光滑度不够,则必然不能很好的显示出加速度 的变化情况。 减少误差的措施: (1)接触面尽量光滑。从硬件上加大加工减少摩擦,使这个影 响变小。 (2)加强表面加工;加注润滑油。 测控电路的要求 测控电路的作用是将信号放大,并转换成所需要的信号类型。这里,测控电路需要把信号放大,且把模拟信号要转变成数字信号,利用单片机显示在频幕上。 然而信号是极其微弱的,电路之中一个器件发出的噪声也许能比这个信号要大。所以测控电路一定要滤除干扰信号。所以,在测控电路之上一定要加屏蔽措施。 措施:外加屏蔽罩;内加屏蔽电路。 单片机程序要求 经过传感器的信号最后经过A/D转换由单片机显示出来。但是系统存在很多影响因素,这些因素导致测量误差。对于误差的处理我们一般选用误差补偿,把损失的量值加在结果之中。所以在单片机的显示程序之中,应该由测量数据和这个误差值所组成。 传感器适用范围 1、影响适用范围的因素 除了之上所述,摩擦影响测量精度。还有就是地球万有引力作用,如果被测物体不是在水平线上运动,而是斜向上,或者斜向下。这时候,即使物体是停放在一个斜坡之上,按传感器的设计,这里也会有加速度显示。显然这
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