数字式传感器
传感器的分类(频率式和数字式)
第5章 频率式和数字式传感器 5.2.2
1. 接触式码盘
图5-3（a）为一个四位接触式码盘。 涂黑部分为导电区， 输出为“1”，空白部分为不导电区，输出为“0”。 所有导电部 分连在一起，接高电位。 图示码盘共有四圈码道，在每圈码道 上都有一个电刷，电刷经电阻接地。 当码盘与被测物转轴一起 转动时，电刷上出现的电位对应一定的数码。若有n条码道， 则角度分辨率为
第5章 频率式和数字式传感器
第5章 频率式和数字式传感器
5.1 振弦式频率传感器 5.2 数字编码器 5.3 感应同步器 5.4 磁栅传感器 5.5 光栅传感器 5.6 容栅传感器 5.7 球同步器(球栅)
第5章 频率式和数字式传感器
5.1 振弦式频率传感器
5.1.1 振弦式频率传感器的结构原理
振弦式传感器是以被拉紧了的细弦作为敏感元件， 其结构
节距为W（标准为2 mm）， 机械位移x
2 x， 其总感应电动势e与两尺的相对位移x关系为
W
e
kU
m
sin(t
)
kU
m
sin(t
2π W
x)
（5-3）
第5章 频率式和数字式传感器 2. 鉴幅型 如果给滑尺的正、余弦绕组以同频、 同相但不等幅的电
压激磁时， 则可根据感应电势的幅值来鉴别位移量，称为鉴 幅型。 正、余弦同时激磁时的总感应电势为
360 Q 2n
（5-2）
第5章 频率式和数字式传感器
图5-3 码盘式转角（a） 接触式8421码盘； （b） 接触式格雷码盘；（c) 光电式角编码器
第5章 频率式和数字式传感器 2. 光电式码盘
光电式码盘亦称脉冲式角度—数字编码器， 其结构示意图 如图5-3（c）所示。 在一个圆盘上按码道开有相等角距的缝 隙， 在码道上分为透明区和不透明区 ， 分别代表“1”和 “0”， 相当于接触式码盘的导电区和不导电区。 在开缝圆盘 两边分别安装光源及光敏元件， 相当于接触式码盘的电源和 电刷。 其测量方法与接触式码盘相似。
数字式传感器及应用
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电磁编码器的基本结构
电磁式编码器 由于精度高， 寿命长，工作 可靠，对环境 条件要求较低， 但成本较高。
1—磁鼓 2—气隙 3—磁敏传感部件 4—磁敏电阻
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10.2.4 脉冲盘式数字传感器
• 脉冲盘式编码器又称为增量编码器。增量编码器一般只有3个码道，它不能直接产生编码输出，故它不具有 绝对码盘码的含义，这是脉冲盘式编码器与绝对编码器的不同之处。
• 感应同步器是应用电磁感应定律把位移量转换成电量的传感器。它的基本结构由两个平面矩形线圈组成， 它们相当于变压器的初、次级绕组，通过这两个绕组间的互感值随位置变化来检测位移量。
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1.载流线圈所产生的磁场
矩形载流线圈中通过直流电流I时的磁场分布示意图
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辨 向 电 路
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3.细分技术
• 为了提高分辨力，可以采用增加刻线密度的方法来减少栅距，但这种方法受到制造工艺或成本的限制。另 一种方法是采用细分技术，可以在不增加刻线数的情况下提高光栅的分辨力，在光栅每移动一个栅距，莫 尔条纹变化一周时，不只输出一个脉冲，而是输出均匀分布的n个脉冲，从而使分辨力提高到W/n。由于细 分后计数脉冲的频率提高了，因此细分又叫做倍频。
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脉冲盘式编码器示意图
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2.旋转方向的判别
• 码盘无论正转还是反转，计数器每次反映的都是相对于上次角度的增量，故这种测量称为增量法。
(整理)数字式传感器
数字式传感器随着科学技术的发展，目前在工业、农业、医学、宇航、商业等领域中已广泛使用各种数字显示的非电量检测装置。
在机械制造工业中应用得比较成熟的是光栅、磁栅、感应同步器等为传感元件的数字测量仪器。
这些数字式测量仪器具有检测精度高、寿命长、抗干扰能力强、使用方便等忧点，这将在本章中予以叙述。
一、转角—数字式传感器1．光电脉冲盘式转角—数字转换器光电脉冲盘式转角—数字转换转是将转动物体的转角换成电脉冲的变换器。
它的结构形式如图1所示。
它由光源、转动圆盘、透镜、光敏元件及有关电路组成。
在转动圆盘边缘上开等角距的孔或采用光栅均可，视测量对象和要求而定。
开孔一般数量较少，精度较低。
对测量精度要求较高者，则采用光栅。
将圆盘安装在被测物体的转轴上，使其与被测物体一起转动。
光源发出的光经圆盘的孔或光栅透过，被光敏元件接收。
当圆盘转动时光源发出的光就经圆盘遮挡交替地照射到光敏元件上，经放大整形后，就有一个个脉冲输出。
转动角度越大，产生的脉冲个数越多。
经过计算脉冲个数，可测得转角的大小；经过电路的适当变换亦可测量转动物体的转速。
2．磁电式转角—数字转换器磁电式转角—数字转换器的结构如图2(a)所示。
此种结构形式多用于转速测量。
转子和定子均用工业纯铁做成，在它们的圆形端面上均匀地铣出等角距的槽子，使其成为齿状，如图2（b）所示。
在测量时，将转轴1与被测物转轴相连接，因而被测物就带动转子2转动。
当转子与定子的齿凸凸相对时，气隙最小，磁通最大；当转子与定子的齿凸凹相对时，气隙最大，磁通最小。
这样定子不动而转子转动时，磁通就周期性地变化，从而在线圈6中感应出近似正弦波的电压信号。
该信号经整形后可变为脉冲输出。
输出脉冲的频率为Nnf60式中N为定子和转子端面的齿数，n为被测物体的转速。
当测得输出电脉冲频率f后，根据已知的N，可以求得转速n ，从而达到测量的目的。
3。
码盘式转角—数字转换器（1）接触式码盘如图3所示为一个四位接触式码盘。
位移传感器
差动变压器式电感传感器是常用的互感型传感器，其结构形式有 多种，以螺管形应用较为普遍，其结构及工作原理如图3-7（a）、（b） 所示。传感器主要由线圈、铁心和活动衔铁三个部分组成。线圈包括一 个初级线圈和两个反接的次级线圈，当初级线圈输入交流激励电压时， 次级线圈将产生感应电动势e1和e2。由于两个次级线圈极性反接，因此 传感器的输出电压为两者之差，即ey=e1-e2。活动衔铁能改变线圈之 间的耦合程度。输出ey的大小随活动衔铁的位置而变。当活动衔铁的位 置居中时，即e1=e2，ey=0；当活动衔铁向上移时，即e1> e2 ， ey>0；当活动衔铁向下移时，即e1< e2 ，ey<0。活动衔铁的位置往 复变化，其输出电压ey，也随之变化，输出特性如图3-7（c）所示。
2. 数字式位移传感器 数字式位移传感器有光栅、磁栅、感应同步器等，它们的共同
特点是利用自身的物理特征，制成直线型和圆形结构的位移传感器，输 出信号都是脉冲信号，每一个脉冲代表输入的位移当量，通过计数脉冲
就可以统计位移的尺寸。下面主要以光栅传感器和感应同步器来介绍数 字式传感器的工作原理。 1）光栅位移传感器
光栅是一种新型的位移检测元件，有圆光栅和直线光栅两种。它 的特点是测量精确高（可达±1um）、响应速度快和量程范围大（一般 为1—2m，连接使用可达到10m）等。
光栅由标尺光栅和指示光栅组成，两者的光刻密度相同，但体长相 差很多，其结构如图3-8所示。
光栅条纹密度一般为每毫米25，50，100，250条等。把指示光 栅平行地放在标尺光栅上面，并且使它们的刻线相互倾斜一个很小的角 度 ，这时在指示光栅上就出现几条较粗的明暗条纹，称为莫尔条纹。
数字式防爆传感器精度等级标准
数字式防爆传感器的精度等级标准因传感器类型而异。
一般来说，对于扩散硅压阻式传感器，其测量精度等级标准为0.02、0.05、0.1、0.2、0.5%FS+1.5mv，而电容式传感器的精度等级标准为优于0.1%FS+1mv。
对于数字式防爆温度传感器，其精度等级标准为±（0.1+L/25）%℃（L为传感器与仪表间配线长度）。
对于数字式防爆湿度传感器，其精度等级标准为湿度分辨率≥0.1%相对湿度，示值漂移量≤2%RH/次，质量变化≤1mg。
建议根据需求选择合适的产品。
如需获取具体产品信息，可以查阅对应产品说明书或咨询相关技术人员。
数字式传感器
莫尔条纹
图 10-17 光栅的莫尔条纹 （a） 光栅 （b） 莫尔条纹 1-主光栅 2-指示光栅
当夹角θ很小时，B >> W，即莫尔条纹具有放大作 用，读出莫尔条纹的数目比读刻线数便利的多。 根据光栅栅距的位移和莫尔条纹位移的对应关系， 通过测量莫尔条纹移过的距离，就可以测出小于 光栅栅距的微位移量。 由于莫尔条纹是由光栅的大量刻线共同形成的， 光电元件接收的光信号是进人指示光栅视场的线 纹数的综合平均结果。若某个光栅有局部误差或 短周期误差，由于平均效应，其影响将大大减弱。 并削弱长周期误差。 此外，由于θ角可以调节，从而可以根据需要来调 节条纹宽度，这给实际应用带来了方便。
目前构成频率式传感器最简单的方法有两种： 一种是利用电子振荡器的原理，只要使振 荡电路中某个部分由于被测量的变化而改 变，就可改变振荡器的振荡频率。典型例 子如改变LRC振荡电路中的电容，电感或 电阻；另一种方法是利用机械振动系统， 通过其固有振动频率的变化来反映被测参 数的值。
振弦式频率传感器
ec KU m sin t cos
当正弦绕组单独激磁时，感应电势为
es KU m cos t sin
正、余弦绕组同时激磁时，根据叠加原理， 总感应电势为
e ec es KU m sin t cos KU m cos t sin
K U m cos t K U m cos t 2x / W2
振弦的自振频率f0取决于它的长度l、材料密度ρ和内应力σ，可用下式表示：
1 f0 / 2l
图10-24激振方式原理框图 （a）连续激励方式 （b）间断激励方式
图10-25振弦式力传感器 1、5—振弦；2—支座；3、11—激励； 4—柱体；10、9—拾振器；7—弹性模片 8、10—放大\震荡电路；12—混频器； 13 —滤波整形电路
数字式传感器
易于集成与智能化
数字式传感器通常具有较小的体积和 重量，易于集成到各种设备和系统中， 方便安装和使用。
数字式传感器支持多种编程接口和协 议，能够与微控制器、PLC等控制器 进行配合，实现智能化控制和数据处 理。
03
数字式传感器的应用场景
工业自动化
1 2
3
生产监控
数字式传感器可以实时监测生产过程中的各种参数，如温度 、压力、流量、振动等，确保生产过程的稳定性和安全性。
智能照明
数字式传感器可以监测环境的光线强 度和色温，实现智能照明控制和节能 减排。
物联网应用
智能城市
数字式传感器可以应用于智能交 通、智能安防、智能环保等领域， 提高城市的管理效率和公共服务
水平。
智能农业
数字式传感器可以监测土壤的湿 度、养分等参数，实现精准农业
和水肥一体化管理。
智能物流
数字式传感器可以监测物品的位 置、温度和湿度等参数，实现物
工作原理
感应
传感器通过敏感元件感应被测量，如压力、温 度、湿度等。
转换
敏感元件将感应的物理量转换为模拟信号。
数字化
模拟信号经过模数转换器（ADC）转换为数字信 号。
分类与应用
分类
根据被测量类型，数字式传感器可分 为温度传感器、压力传感器、湿度传 感器、位移传感器等。
应用
数字式传感器广泛应用于工业自动化、 环境监测、智能家居、医疗设备等领 域。
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数字式传感器
目 录
• 数字式传感器概述 • 数字式传感器的优势 • 数字式传感器的应用场景 • 数字式传感器的技术发展 • 数字式传感器的挑战与未来展望
01
数字式传感器概述
数字式加速度传感器adxl345的原理及应用
数字式加速度传感器adxl345的原理及应用一、引言加速度传感器是一种常见的传感器，在物体运动监测、姿态控制、安全系统等领域有着广泛的应用。
其中，数字式加速度传感器adxl345是一种常用的传感器，本文将介绍其原理和应用。
二、原理adxl345采用了微机电系统（MEMS）技术，可以实现三轴加速度的测量。
其工作原理如下：1.结构 adxl345传感器内部包含了一个微型加速度感应器和一个ADC（模数转换器）。
微型加速度感应器由微小的质量块和微小的弹簧构成，质量块会随物体的加速度而发生微小位移，弹簧会将位移转化为电信号输出。
ADC 将电信号转化为数字信号，并通过接口输出给外部设备。
2.加速度测量 adxl345可以通过轴向振动来实现加速度测量。
当感应器受到外部加速度作用时，质量块会发生位移，弹簧会产生拉力，拉力的大小与加速度成正比。
通过测量拉力的大小，可以确定加速度的大小。
3.数字信号处理 ADC将感应到的模拟信号转化为数字信号，并通过SPI或I2C接口输出给外部设备。
外部设备可以通过读取这些数字信号，获取加速度的数值。
三、应用adxl345传感器在多个领域都有广泛的应用，以下列举了其中几个常见的应用场景：1.运动监测不论是运动追踪手环、健身监测器还是智能手表，adxl345都可以用于监测人体运动。
通过测量加速度，可以知晓用户的步数、距离、速度等信息。
2.姿态控制 adxl345可以用于监测物体的姿态，例如飞行器的水平和垂直控制。
通过监测加速度变化，可以调整飞行器的姿态，实现精确控制。
3.安全系统 adxl345在安全系统中也有重要应用，例如汽车的碰撞检测系统。
通过监测车辆的加速度变化，可以判断是否发生碰撞，并触发相应的安全措施，保护乘客的生命安全。
四、优缺点adxl345作为一种数字式加速度传感器，具有以下优点：•高精度：adxl345采用了MEMS技术，具有很高的测量精度。
•数字信号输出：传感器输出数字信号，方便与其他设备进行通信和处理。
数字式位置传感器ISA3的使用说明书
文件No.PS※※-OMT0001CN-C数字式位置传感器ISA3-※※A/B-※·开关2输出型OUT1：距离检测OUT2：压力检测 or 距离检测二选一使用前 安全注意事项 2关于产品 产品特征 7型式表示·型号体系 8 产品各部分名称及功能 14规格15规格表(ISA3) (15)规格表(减压阀) (17)规格表(2通电磁阀) (17)特性图 (18)外形尺寸图 (21)设置方法 安装.设置28配管方法 (28)设置方法 (31)配线方法 (36)构成图 (41)使用方法 设定方法概要 44测量模式 (45)临界值的设定 47 OUT1：临界值、OUT2：压力设定值变更模式 (47)OUT1出厂时的设定状态 (47)OUT2出厂时的设定状态 (48)设定前的准备 (49)设定方法 (49)功能设定 50功能选择模式 (50)出厂时的设定状态 (50)键盘锁定(设定密码) 64故障时 维护 65忘记密码的情况 66故障一览表67报警显示 (68)供给压力和显示的关系 (69)安全注意事项此处所示的注意事项是为了确保您能安全正确地使用本产品，预先防止对您和他人造成危害和伤害而制定的。
这些注意事项，按照危害和伤害的大小及紧急程度分为“注意”“警告”“危险”三个等级。
无论哪个等级都是与安全相关的重要内容，所以除了遵守国际规格(ISO/IEC)、日本工业规格(JIS)※1)以及其他安全法规※2)外，这些内容也请务必遵守｡*1) ISO 4414: Pneumatic fluid power -- General rules relating to systemsISO 4413: Hydraulic fluid power -- General rules relating to systemsIEC 60204-1: Safety of machinery -- Electrical equipment of machines (Part 1: General requirements) ISO 10218: Manipulating industrial robots-SafetyJIS B 8370: 空气压系统通则JIS B 8361: 油压系统通则JIS B 9960-1: 机械类的安全性-机械的电气装置（第1部：一般要求事項)JIS B 8433: 产业用操作机器人-安全性等*2) 劳动安全卫生法 等注意 误操作时，有人员受伤的风险，以及物品损坏的风险｡警告 误操作时，有人员受到重大伤害甚至死亡的风险。
现代检测技术-数字式传感器
光栅的分类
光栅种类很多，按工作原理分为物理光栅和计量光栅
两种，前者用于光谱仪器，作色散元件，后者用于精密位
移测量和精密机械自动控制等。计量光栅又分为长光栅和
圆光栅。
幅值光栅
相位光栅
长
光
计
栅
量
光
栅
圆
光
栅
黑白光栅 闪耀光栅
径向光栅 切向光栅
透射光栅 反射光栅
透射光栅
玻璃体 金属体 金属膜玻璃体
玻璃体
光栅的分类
x
O
O
Y2
x
Y2
x
O
O
H
x
H
x
（a）
（b）
辨向电路
当主光栅向左移动，莫尔条纹向上运动时，光电元件1和2分别输出 如前图（a）所示的电压信号u1、u2，经过放大整形后得到相位相差90° 的两个方波信号u’1、u’2。u’1经反相后得到方波u”1。u’1和u”1经RC微分 电路后得到两组光脉冲信号u’1w和u”1w，分别加到与门Y1和Y2的输入端。 对与门Y1，由于u’1w处于高电平时u’2总是低电平，故脉冲被阻塞Y1无输 出。对与门Y2，u’1w处于高电平时u’2也正处于高电平，故允许脉冲通过， 并触发加减控制触发器使之置“1”，可逆计数器对与门Y2输出的脉冲进 行加法计数。
测量系统的精度主要由 主光栅的精度决定。
莫尔条纹
莫尔条纹是指当指示光栅与主光栅的栅线有一个微小的 夹角θ时，由于挡光效应或光的衍射作用，则在近似垂直于栅 线方向上显现出比栅距W大的多的明暗相间的条纹，相邻的 两明暗条纹之间的距离B称为莫尔条纹间距。
莫尔条纹
W
θ
当光栅之间的夹角θ很小，且
两光栅的栅距都为W时，莫尔
数字式光纤传感器的工作原理
数字式光纤传感器的工作原理
数字式光纤传感器是一种利用光纤进行数据传输的新型测量传感器。
它包括一组由光纤、光电转换器和数字信号处理部件组成的传感器头。
它是一种低成本、灵敏度高、扩展容易的传感器，在量测位移、温度、压力和湿度等参数时非常有效。
它的工作原理是：
首先，当传感器头所测量的物质的参数的改变时，可以影响光纤中的光脉冲的强度，从而改变光纤内的信号。
其次，光脉冲通过光纤传输到光电转换器，并转换为电脉冲，然后进行数字信号处理，从而得到物质参数的数值。
最后，它们将该数值作为物质参数的输出，最终得到测量值。
数字式光缆传感器具有多路信号输入/输出功能，可以快速传输数据，适应不同的工业环境。
作为测量传感器的一种，数字式光纤传感器具有精确的测量性能，可以克服由于抗干扰能力差而引起的问题，非常适合在恶劣环境中工作。
它的优势在于结构紧凑，抗干扰性强，可扩展性高，成本低，能够用于工业过程或科研仪器等许多领域。
数字式光纤传感器既可以在传统的测量应用中体现出良好的性能，也可以在新兴应用领域取得成功。
它可以在特定的场合取得相当出良的性能，是一种低成本、敏感度高、方便使用和操作的传感器。
传感与测试技术3.6数字式简明教程PPT课件
数字式传感器
一．感应同步器
二．编码器
三．光栅传感器 四．磁栅传感器 五．容栅传感器 六．谐振式传感器
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感应同步器
感应同步器(Inductive Synchronizer)是应用电磁感应 原理把位移量转换成数字量的数字式传感器。 1. 、组成及分类 电参量型传感器 电量型传感器 光电式传感器 光纤传感器 数字式传感器
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数字式传感器
数字式传感器(Digital Sensor)是一种能把被测模拟量转换 成数字量输出的装置，可直接与计算机系统连接。 按照输出信号的形式，常用的数字式传感器可分为四类： ① 直接以数字量编码输出式数字传感器，如绝对编码器 等； ② 以脉冲输出式数字传感器，如感应同步器、增量编码 器及各种栅式传感器等； ③ 以谐振频率输出的谐振式数字传感器，如石英晶体频 率式传感器、弹性振体频率式传感器等； ④ 集成数字式传感器，这类传感器可以由模拟传感器附 加一些测量电路，包括滤波电路、补偿电路、模数转 换电路等，使输出为数字量。
☻ 以直线式感应同步器为例：两个绕组构成。
a. b.
定尺绕组：均匀连续分布， 节距W2=2(a2+b2)。 滑尺绕组：分正弦和余弦绕 组两部分，相差90°电角度。 为此，两相绕组中心线距应 为l2=(n/2+1/4)W2，节距均为 W1=2(a1+b1) 。通常W1=W2。
(a)定尺绕组；(b)W形滑尺绕组；(c)U形滑尺绕组
与调幅法相类似，可以调整激励脉冲宽度ψ值， 用ψ跟踪θ。
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感应同步器
4. 感应同步器的应用
☎ 感应同步器的应用特点：
数字式传感器的工作原理
数字式传感器的工作原理嘿，朋友们！今天咱来聊聊数字式传感器那神奇的工作原理呀！你说这数字式传感器啊，就像是一个特别机灵的小侦探！它能敏锐地察觉到周围环境的各种变化，然后快速又准确地把信息传递出来。
想象一下啊，数字式传感器就像是我们的眼睛、耳朵和鼻子一样，时刻帮我们感知着这个世界。
只不过它感知的可不是什么花花绿绿、吵吵闹闹的东西，而是各种物理量，比如温度啦、压力啦、光线强度啦等等。
它工作起来那可是一丝不苟呢！当有这些物理量发生变化的时候，它里面的那些小零件啊，就像一群训练有素的士兵，立刻行动起来。
它们会把这些变化转化成电信号，这就好比是把现实世界的信息翻译成了一种数字式传感器能“听懂”的语言。
然后呢，这些电信号就会被迅速地处理和分析。
哎呀，这过程可真是神奇！就好像是有一个超级厉害的大脑在后台运作，把这些信号整理得井井有条。
接着，这些处理好的信息就会以数字的形式呈现出来。
哇哦，是不是很厉害？这就像是给我们呈现了一幅清晰明了的画面，让我们一下子就知道了周围环境的具体情况。
你看啊，在我们生活中，数字式传感器无处不在呢！家里的电器、汽车里、工厂的生产线上，到处都有它们的身影。
它们就像一群默默奉献的小英雄，在我们不知道的时候，为我们的生活和工作保驾护航。
比如说在智能家居里，温度传感器可以时刻监测室内的温度，然后自动调节空调，让我们始终处在一个舒适的环境里。
这多贴心啊！还有汽车上的各种传感器，可以让我们了解车子的状态，保障我们的行车安全。
数字式传感器的优点那可真是数都数不过来呀！它不仅测量精准，而且反应速度快，还特别稳定可靠。
这就像是一个永远不会出错的好朋友，让我们特别放心。
总之呢，数字式传感器就是这么神奇又重要！它让我们的生活变得更加智能、更加便捷。
我们真应该好好感谢这些小小的“侦探”们，是它们让我们的世界变得如此精彩！你们说是不是呀？。
数字传感器技术参数资料
数字传感器技术参数资料数字式传感器说明*称重传感器采用高集成化、高智能化的处理单元全数字量输出，每个数字式称重传感器采用自己的A/D转换器和数字信号输出端口。
*传感器外壳采用激光焊接密封，其支承、外壳及弹性全均为不锈钢材料制造。
*防护等级达到GB4942.2标准中的IP68级水平。
*采用数字技术实现传感器的非线性、滞后、蠕变温度性能等参数进行自动补偿。
*可以防止用简单电路改变称量信号大小的方式进行作弊。
*数字传感器大部分电子元器件都安装在传感器屏蔽体内，能够经受电子干扰、射频干扰等，可在高干扰区域工作。
*具有故障自诊断功能，出现故障时会发出错误代码，根据代码可判断故障原因，使应用更加方便；记忆能力免除了更换传感器后的校准标定工作。
*数字技术使汽车衡的偏载（四角）校准一次自动完成，当更换数字化传感器时不需重新对此进行校准。
*具备先进的人机对话接口，可方便查询传感器的内码、分度数、接口等参数。
*采用RS485总线技术，由于输出的信号为数字信号，可实现称重信号的远距离传输。
*输出信号3-4V，使抗干能力加强，同时提高了系统的防雷击能力。
传感器技术指标〃型号： QS-D40T〃制造商： Suncell（中国）公司〃额定容量： 40T〃综合精度： OIML C3〃额定输出： +/-0.03%〃密封工艺：激光焊接密封，内充气体保护电路〃非线性： IP68〃滞后：≤0.018%FS〃蠕变（30分钟）：≤0.0167%FS〃零点输出：﹤±1.5%FS〃使用温度范围： -30∽+65℃〃激励电压： 7-15V（DC/AC）〃绝缘阻抗：﹥2000MΩ（at 50VDC）〃安全过载： 150℅FS〃极限过载： 350℅FS〃通讯协议： BDM-KEN-01。
浅谈数字式传感器
郑 化 友
数 字式 传 感 器 是将 传 统 模 拟 应 变式 传 感 器 与 现 代 微 电子 技术 、 微型 计算 机 技术 相 集成 而发 展起 来 的一 种
新 型 电子秤 重技 术 。
３ 数字 式称 重传 感器在 电子汽车衡 中的应用 、
数 字 式 电子 汽车 衡 由数 字式 称重 传感 器 、 称重 显示
内 ，模 拟式 称重 系统 仍 然是 用户 采 用的 一种 秤重 手段 。
电路 部分 出现故 障 ， 需 要 更换 传 感 器 ， 一个 数 字 式 均 而 称 重传 感器 的价 格是 模拟 式称 重传 感器 的 ３倍 一４倍 。 （） ５ 数字 式称 重 传感 器所 配 套的 智能 型 数字 称 重显 示 器 的价格 也 比普通 称重 显示 器 的价格 高 几倍 。
整” 并确 认 空秤 台 后显 示 “ ｄ ｅ １ 时 ， １号传 感器 Ａｄ Ｃｌ” 在 ｌ
（ ） 信 号输 出 、 输 距 离远 。附 加 电 源后 可 超 过 器 ， ３强 传 其所 有的 设定 （ 零点调 节 、 角差调 整 、 称量 标定 、 角差
６０ ｍ 。 ０
（） ４ 安全性 好 、 电平 数 字信 号 、 高 抗外 部 射频 干扰 和 电磁 干 扰能 力强 。 （） 定、 ５检 校准 方便 ， 可采 用软 件 运算 方 法在 仪 表上 调 整 四角 误 差 ， 利用 数 字 系统 实施 “ 自校准 ” 智 能 型 仪 ，
（） １ 由于 在 传 感 器 内 部增 加 了 Ａ Ｄ 转 换 的 前 级 放 ／ 大 器和 后级微 处 理 器 、温 度 敏 感元件 等多 种 电子 元 件 ， 从 而使 称重传 感 器 的可靠 性和 稳定 性下 降 。 （） ２ 由于 内 部 的 电子 元 件是 固 封 在传 感器 里 的 ， 无
数字式传感器PPT课件
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数字转换原理
1．辨向原理
光栅的位移变成莫尔条纹的移动后，经光电转换就成电信 号输出。但在一点观察时，无论主光栅向左或向右移动， 莫尔条纹均作明暗交替变化。若只有一条莫尔条纹的信号， 则只能用于计数，无法辨别光栅的移动方向。 为了能辨向，尚需提供另一路莫 尔条纹信号，并使两信号的相位 差为π/2。通常采用在相隔1／4 条纹间距的位置上安放两个光电 元件来实现，
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旋转式光电编码器
• 接触式编码器的实际应用受到电刷的限制。目前应用最广的是 利用光电转换原理构成的非接触式光电编码器。由于其精度高， 可靠性好，性能稳定，体积小和使用方便，在自动测量和自动 控制技术中得到了广泛的应用。目前大多数关节式工业机器人 都用它作为角度传感器。国内已有16位绝对编码器和每转＞ 10000脉冲数输出的小型增量编码器产品，并形成各种系列。
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数字测量系统
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鉴相法测量系统
• 图10－9为鉴相法测量系统的原理框图。它的作用是通过感应同步器将代表位移量的电相位变化转换成数字 量。鉴相法测量系统通常由位移－相位转换，模一数转换和计数显示三部分组成。
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• 位移－相位转换的功能是通过感应同步器将 位移量转换为电的相位移。
号。
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．增量编码器
• 增量编码器，其码盘要比绝对编码器码盘简单得多，一般只需三条码道。这里的码道实际上已不具有绝对 码盘码道的意义。
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• 与绝对编码器类似，增量编码器的精度主要取决于码盘本身的精度。用于光 电绝对编码器的技术，大部分也适用于光电增量编码器。
常用数字式运动和位置检测传感器
1.3 磁栅传感器
磁栅传感器是一种数字式传感器，它由磁栅尺、磁头和检测电路组成。 磁栅尺是由在不导磁材料制成的栅基上镀一层均匀的磁性涂层，并记 录上间距相等、极性正负交错的磁信号栅条制成的。如图2-23所示为 磁栅结构原理图，图中极性为N-N和S-S的栅条就是磁栅。当磁头从磁 栅上移动时，磁头上的线圈由于切割磁力线而产生脉冲电动势，通过 脉冲的次数可以检测出位移量，而脉冲的频率又反映了运行速度。
光栅传感器由光路系统、标尺光栅、指示光栅和光电接收器构成。 光栅的原理如图2-20所示，光栅是在一块长条形的光学玻璃上刻制 一系列密集平行等间距的栅线。标尺光栅相对于指示光栅移动时， 光源通过标尺光栅和指示光栅后便形成大致按正弦规律分布的明暗 相间的叠栅条纹。这些条纹以光栅的相对运动速度移动，并直接照 射到光电接收器上，在它们的输出端得到一串电脉冲，通过放大、 整形、辨向和计数系统产生数字信号输出。
图2-22 编码器的码盘
1.2 光电编码器
1.绝对式编码器
绝对式编码器是一种能直接测量角位移的传感器，图2-22 （a）为4位绝对式二进制编码器的码盘。在码盘的圆周方 向上有4条由透光和不透光部分组成的码道，而在径向上 将码盘分成了16个扇区，在码盘的一侧有4个光敏元件， 每个光敏元件对应一条码道。当光电编码器处于某一位置 时，该扇区上的不透明部分对应的光敏元件输出1（设不 透明部分为1）Байду номын сангаас而透明部分对应的光敏元件输出0。则这 4位二进制数字就表示了该扇区的位置。可以看出各个扇 区分别代表了0000，0001，…，1110，1111这16个角度。
1.1 光栅传感器
图2-20 光栅原理
1.1 光栅传感器
基于莫尔条纹的光栅利用两个光栅倾斜一个微小角度θ来放大栅距。如图2-21所 示，当两个栅距相同的光栅相对倾斜一个小角度时，就形成了莫尔条纹。设光栅 的栅距为W，相邻两莫尔条纹的间距为B
数字化接近传感器原理和功能
数字化接近传感器原理和功能：数字化接近传感器是一种非接触式的传感器，主要用于检测物体的接近和远离，并转换为数字信号输出。
它的原理主要是通过测量磁场的变化来检测物体的位置和距离。
在数字化接近传感器中，通常有一个磁铁和一组磁感应器。
当物体接近传感器时，磁铁和磁感应器之间的相对距离会发生变化，导致磁场强度发生变化。
这个变化会被磁感应器检测到，并转换为电信号。
通过数字化处理技术，电信号被进一步转换为数字信号，输出给控制系统或计算机进行处理。
数字化接近传感器的功能主要取决于其具体的应用场景。
例如，在自动化生产线中，数字化接近传感器可以用于检测零件的位置和数量，控制生产线的运行和物流。
在安全系统中，数字化接近传感器可以用于检测人员或物体的移动和位置，实现安全监控和报警。
在智能家居中，数字化接近传感器可以用于自动控制照明、窗帘等设备的开关状态。
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输入量 数字式传感器 数字量输出
数 字 式 传 感 器 的 优 点
测量精度高，分辨率高，且没有人为的读数误差。 测量范围大，长度可达数米，角度可在 360 度的 范围内测量。 数字信号抗干扰能力强，稳定性好，工作可靠。 易于实现测量系统的快速化、数字化和自动化。 安装维护方便简单。
§ 4.10 数字式传感器
编码盘
§ 4.10 数字式传感器
光栅
§ 4.10 数字式传感器
光栅
a
b
c
d
e
§ 4.10 数字式传感器
光栅
光敏元件
1/4B
指示栅
微 分
B
u1’ 莫尔条纹 u2’
Y1
微 分
Y2
§ 4.10 数字式传感器
感应同步器
感应同步器是一种检测位移的精密传感 器，其原理是利用两个平面形印刷电路绕组 的互感随位置而变化按用途可分为两大类： 用于直线位移测量的直线感应同步器和用于 转角测量的圆感应同步器。。
§ 4.10 数字式传感器
感应同步器优点
感应同步器有许多极，其输出电压是许多对极感 应电压的平均值，可减小随机误差。 测量长度没有限制，可用多根定尺相串接完成超 长测量。 直接产生与相对位移有关的输出信号，无中间机 械转换装置，因此精度高。 抗干扰能力强，对环境要求低，工作可靠。 结构坚固，维护方便，寿命长。
§ 4.10 数字式传感器
感应同步器
感 应 同 步 器 绕 组 分 布 图
§ 4.10 数字式传感器
感应同步器
感应同步器感应电压的变化图
§ 4.10 数字式传感器
感应同步器
感应同步器鉴相测量系统结构方框图
§ 4.10 数字式传感器
细分技术
细分技术是应用数字传感器时常用的一种技术，其 目的是提高测量的分辨率和准确度。 各种数字传感器的输出均为脉冲，每个脉冲间隔相当 于一定的被测量，称为脉冲当量脉冲当量即为该传感器的 分辨率。所谓细分，就是在原信号的一个脉冲间隔内，均 分出 n 个脉冲间隔，使脉冲当量减小至原来的 1 ／ n ， 将分辨率提高 n 倍。也即计数脉冲的频率提高 n 倍，故 也称为 n 倍频。。 常用的方法有：直接倍频、位置细分、电桥细分、鉴 幅细分和微机细分等。
§ 4.10 数字式传感器
细分技术
位置细分
基本原理是在一个信 号周期内安放两个以 上检测元件。
§ 4.10 数字式传感器
细分技术
位置细分 加计数脉冲 Q ＋,减计数 脉冲 Q －和主计数脉冲 Q 的计算
§ 4.10 数字式传感器
细分技术
电桥细分
u m R '2 R ' '2 ui sin( ) 1 1 1 R' R' ' ( ) R' R' ' RL
§ 4.10 数字式传感器
细分技术
鉴幅细分
鉴幅细分是利用基准信号在不 同细分点的不同幅值来进行细 分。
§ 4.10 数字式传感器
细分技术
微机细分
辨 向 电 路
小
结
传感器的原理 静态特性 动态特性 选用原则 几种常用传感器的结构、工作原理和性能