检测与传感器优秀课件

U'2
KUs
cos
x T
360o
KUs
cos
二、感应同步器
余弦绕组单独供电所产生的感应电势为
U"2
KUc sin x T
360 o
KUc sin
由于感应同步器的磁路系统可视为线性，可进行线
性叠加，所以定尺上总的感应电势为
U 2 U'2 U"2 KUs cos KUc sin
二、感应同步器
1.感应同步器结构
定尺
节距2τ （2mm）
基板(钢、铜)
节距τ
绝缘粘胶 铜箔
（0.5mm） sin
耐切削液涂层
铝箔
l 4
cos
滑尺
二、感应同步器
包括定尺和滑尺，用制造印刷线路板的腐蚀方 法在定尺和滑尺上制成节距T(一般为2mm)的 方齿形线圈。定尺绕组是连续的，滑尺上分布着 两个励磁绕组，分别称为正弦绕组和余弦绕组。 当正弦绕组与定尺绕组相位相同时，余弦绕组与 定尺绕组错开1/4节距。滑尺和定尺相对平行安 装，其间保持一定间隙（0.05~0.2mm）。
W sin
W
2
3.莫尔条纹具有平均光栅误差的作用。
一、光栅位移传感器
通过光电元件，可将莫尔条纹移动时光强 的变化转换为近似正弦变化的电信号，如图 所示。
U
Um
U0
o W/2 W 3W/2 2W
x
其电压为：U
U 0 Um sin
2x
Wห้องสมุดไป่ตู้
一、光栅位移传感器
将此电压信号放大、整形变换为方波， 经微分转换为脉冲信号，再经辨向电路和 可逆计数器计数，则可用数字形式显示出 位移量，位移量等于脉冲与栅距乘积。测 量分辨率等于栅距。
程中，输出——输入特性曲线不重合的程度称为迟滞，
迟滞误差一般以满量程输出的百分数表示
H Hm 100%
yFS
二、传感器的基本特性
(4).重复性 传感器在同一条件下，被测输入量按同一方向作全
量程连续多次重复测量时，所得输出——输入曲线的 不一致程度，称重复性。重复性误差用满量程输出的 百分数表示，即
(1).线性度
传感器的线性度是指传感器实际输出—输入特
性曲线与理论直线之间的最大偏差与输出满度值
之比，即
γL
Δmax yFS
100%
二、传感器的基本特性
(2).灵敏度 传感器的灵敏度是指传感器在稳定标准条件下，
输出量的变化量与输入量的变化量之比，即
(3).迟滞
S0 y
x
传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行
近似计算 γR Rm 100%
yFS
精确计算
R
2~3 yFS
yi y2 n 1
二、传感器的基本特性
5.分辨力 传感器能检测到的最小输入增量称分辨力，在输入
零点附近的分辨力称为阈值。
6.零漂 传感器在零输入状态下，输出值的变化称为零漂，
零漂可用相对误差表示，也可用绝对误差表示。
二、传感器的基本特性
电阻型（电位器，电阻应变片）
模拟型 电压，电流型（热电偶,Cds电池）
电感，电容型（可变电容）
计数型（二次型+计数型）
数字型 代码型（旋转编码器，磁尺）
二、传感器的基本特性
1. 传感器的静特性
传感器的静态特性是指当被测量处于稳定状态 下，传感器的输入与输出值之间的关系。传感器 静态特性的主要技术指标有：线性度、灵敏度、 迟滞和重复性等。
2. 传感器的动态特性 传感器能测量动态信号的能力用动态特性表示。
动态特性是指传感器测量动态信号时，输出对输 入的响应特性。传感器动态特性的性能指标可以 通过时域、频域以及试验分析的方法确定，其动 态特性参数如：最大超调量、上升时间、调整时 间、频率响应范围、临界频率等。
三、传感器的发展方向
1. 新型传感器的开发 鉴于传感器的工作机理是基于各种效应和定律，
指示光栅 W
θ
标尺光栅
d f d f d
W/2
d f d f d
B
W/2 d d
一、光栅位移传感器
莫尔条纹具有如下特点：
1.莫尔条纹的位移与光栅的移动成比例。光栅每
移动过一个栅距W，莫尔条纹就移动过一个条 纹间距B
2.莫尔条纹具有位移放大作用。莫尔条纹的间距 B与两光栅条纹夹角之间关系为
B
2
检测与传感器
2.1 概述
一、定义及分类：
1、定义：传感器是将力、温度、位移、速 度等量转换成电信号的元件。“传感器技 术是机电一体化的第一基础”
2、分类
物理传感器
按能量变换的功能分：
化学传感器
按输出的信号分：
非电量型
传感器 电量
有接点型(微动开关，接触开关，
二值型
行程开关)
无接点型(光电开关，接近开关)
3. 传感器的智能化 “电五官”与“电脑”的相结合，就是传感器
的智能化。智能化传感器不仅具有信号检测、转 换功能，同时还具有记忆、存储、解析、统计处 理及自诊断、自校准、自适应等功能。如进一步 将传感器与计算机的这些功能集成于同一芯片上， 就成为智能传感器。
2.2 线位移检测传感器
一、光栅位移传感器
方面的发展，出现了多种集成化传感器。这类传 感器，或是同一功能的多个敏感元件排列成线性、 面型的阵列型传感器；或是多种不同功能的敏感 元件集成一体，成为可同时进行多种参数测量的 传感器；或是传感器与放大、运算、温度补偿等 电路集成一体具有多种功能——实现了横向和纵 向的多功能。
三、传感器的发展方向
二、感应同步器
2.感应同步器的工作原理
在滑尺的绕组中，施加频率为f（一般为 2~10kHz）的交变电流时，定尺绕组感应出频 率为f的感应电动势。感应电动势的大小与滑尺和 定尺的相对位置有关。
设正弦绕组供电电压为Us，余弦绕组供电电压 为Uc，移动距离为x，节距为T，则正弦绕组单 独供电时，在定尺上感应电势为
由此启发人们进一步发现新现象、采用新原理、 开发新材料、采用新工艺，并以此研制出具有新 原理的新型物性型传感器，这是发展高性能、多 功能、低成本和小型化传感器的重要途径。总之， 传感器正经历着从以结构型为主转向以物性型为 主的过程。
三、传感器的发展方向
2. 传感器的集成化和多功能化 随着微电子学、微细加工技术和集成化工艺等
二、感应同步器 三、磁栅位移传感器
一、光栅位移传感器
1、光栅的构造：
3 2 1
4
1.标尺光栅 2.指示光栅 3.光电元件 4.光源
一、光栅位移传感器
2、工作原理
把两块栅距W相等的光栅平行安装，且让它们的刻痕之间 有较小的夹角θ时，这时光栅上会出现若干条明暗相间的条 纹，这种条纹称莫尔条纹，它们沿着与光栅条纹几乎垂直的 方向排列，如图所示。