位移与速度测量传感器详解演示文稿

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位移的测量解析PPT课件

位移的测量解析PPT课件
层均匀电阻液,烘干聚合后形成电阻膜。优 点是分辨率高、耐磨性好、工艺简单、低成
本,但接触电阻大。金属膜电位器是在玻璃
等绝缘基体上喷涂一层铂铑、铂铜合金金属 膜制成。这种电位器温度系数小,适合高温 工作,但功率小较、耐磨性差、阻值小。
20Байду номын сангаас1/4/17
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2. 导电塑料电位器 又称有机实心电位器。采用塑料和导电 材料(石墨、金属合金粉末等)混合模压 而成。特点是分辨率高、使用寿命长、旋 转力矩小、功率大。缺点是接触电阻大、 耐热、耐湿性能差。
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单一线圈的感应电势E21 或E22与位移s成非线性,而差动 形式输出电压E2则与铁心的位移 成线性。
E2的实线表示理想的输出特性,而虚线
表示实际的输出特性。由于差动变压器上下
不对称、铁心位置等因素,当铁心在中间位
置时,输出不为零。E0称为零点残余电压。
零点残余电压的存在,使传感器的输出
¤ 掌握差动变压器式传感器的使用、测 量方法
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2021/4/17
[相关知识]
差动变压器是利 用电磁感应原理进行 测量的。它从原理上 讲是一个变压器,利 用线圈的互感作用把 被测位移量转换为感 应电势的变化。由于 这种传感器常常做成 差动的形式,所以称 为差动变压器。
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四、差动变压器式位移传感器基本特性
差动变压器式传感器的特性取决于差
动变压器的特性,包括灵敏度、零点电压、
线性范围、相位、频率特性、温度特性、 吸合力等。
1 灵敏度
2021/4/17
差动变压器在单位电压激磁下,铁心

实验01-用DIS测量运动物体的位移和速度

实验01-用DIS测量运动物体的位移和速度

实验一:用DIS测量运动物体的位移和速度一、用DIS测位移和平均速度实验目的:研究变速直线运动物体的s-t图像,并从中求物体的位移和平均速度实验原理:斜面上小车从静止开始加速下滑,利用位移传感器记录小车的位移随时间变化的过程,通过DIS实验系统的专用软件,显示小车的位移随时间变化的曲线。

然后选择不同的研究区域,计算相应区域的平均速度。

实验器材:小车、1m长的轨道、DIS(位移传感器、数据采集器、计算机等)。

实验装置:实验步骤:1)连接如图:将位移传感器接收端固定在侧面固定板上,放在轨道高端,连接到数据采集器的二号口(注:位移传感器不能插在一号口上);将位移传感器发射端固定到小车上,并使之与接收端基本正对。

2)双击图标,打开DAS程序,等待传感器自动连接,待变成,传感器就连接成功了。

单击“新课改实验”,双击实验条目“用DIS测定位移和速度”,进入实验界面。

3)将小车放到倾斜的轨道上,打开位移传感器发射端的电源开关,点击“”,放手让小车下滑。

4)当获得的s-t 图线如(图1)所示时,表明此次数据采集完成,点击“”,并关闭位移传感器发射端的电源开关。

图1 图25)点击“选择范围”按钮,以便在s-t 图线上选择研究区域。

把鼠标移到左侧y轴附近的“开始点选择线”,此时鼠标变形为手指。

单击并按住左键,拖拉选择线,选定研究区域的“开始点”;同样方法用右侧的“结束点选择线”,确定“结束点”。

此时在软件界面左下方的数据窗口中,即可显示出研究区域内s-t 图线的初位移、末位移、时间差、速度的值,如(图2)。

如果选不同的区域,得到的速度基本一样,说明运动是匀速的。

6)点击“v-t 图像”,图像变为研究区域内s-t 图线对应的v-t 图线。

点击“选择范围”按钮,按步骤5在v-t 图线上选择“开始点”和“结束点”,此时在软件界面左下方的数据窗口中,即可显示出研究区域内v-t 图线的初速度、末速度、时间差、加速度的值。

7)点击软件窗口右下角“截取屏幕”按钮,可将当前实验结果以图像文件的形式保存下来,记录在电脑中。

用DIS测定位移和速PPT课件

用DIS测定位移和速PPT课件
用DIS测定位移和速度
采集器连接 计算机
导轨
发射器
位小移车传感器
位移传感器的发射器固定在小车上, 接收器固定在轨道一端。
导轨调节成倾斜状态。
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接收器连接 采集器
注 意:
1、手不要进入发射器与接收器之间, 以免中断信号或引起干扰。
2、各组实验保持距离,以避免干扰。
3、避免气流扰动(空调、电风扇等)。
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数据 显示区
图象显示区
各项测量值
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各数据点与测量 值一一对应
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s-t 图线反映小车
的运动状态
位移—时间(s-t )图
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初位移
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时间差∆t
选择区域
末位移
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松开鼠标按键
显示∆ s 和∆ t
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平均速度
v-t 图
所选时段的速度—时间( v-t )图
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同一幅s-t 图 选择不同区域所对应的 v-t 图
v-t 图 s-t 图
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防止数据跳变
• 小车滑行距离控制在70厘米以内。 • 小车滑行结束时,利用吸收装置,或用
手接住小车,防止小车撞击、反弹,引 起数据跳变。
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感谢您的观看。
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用DIS测定位移和速度(讲义)

用DIS测定位移和速度(讲义)

⽤DIS测定位移和速度(讲义)⽤DIS 测定位移和速度【实验⽬的】1.学会⽤位移传感器测位移。

2.研究变速直线运动物体的s-t 图,并从中求出物体的位移和速度。

3.学会测量瞬时速度。

【实验仪器】位移传感器,数据采集器,计算机,⼩车,长导轨,光电门传感器,挡光⽚【实验原理】位移传感器测距离的原理超声波红外线位移传感器由发射器和接收器组成,发射器内装有红外线和超声波发射器;接收器内装有红外线和超声波接收器。

测量时,固定在被测运动物体上的发射器向接收器同时发射⼀个红外线脉冲和⼀个超声波脉冲,接收器收到红外线脉冲时开始计时间T1,收到超声波脉冲时停⽌计时T2,计算机根据两者时间差和空⽓中的声速,计算出发射器和接收器之间的距离。

【实验过程与数据分析】(⼀)⽤位移传感器测位移1.连接数据采集器与计算机,将位移传感器的接收器接⼊数据采集器。

2.开启电源(包括位移传感器的发射器电源),运⽤DIS 应⽤软件。

3.点击DIS“实验条⽬”中的“练习使⽤DIS”。

4.将位移传感器的发射器与接收器正对放置,点击“开始记录”,观察计算机界⾯上的数据变化,并与刻度尺的测量结果进⾏⽐较。

5.改变接收器和发射器的相对距离,测量其可测的最⼤距离,最⼩距离,并将实验结果填⼊表格内。

表格:位移传感器的测量范围(⼆)通过研究s-t图测平均速度实验装置1.将位移传感器的发射器固定在⼩车上,接收器固定在轨道右端(轨道稍倾斜,使⼩车能做变速直线运动),将接收器与数据采集器相连,连接数据采集器与计算机。

2.开启电源,运⾏DIS应⽤软件,点击“实验条⽬”中的“⽤DIS测定位移与速度”,界⾯如下图所⽰4.点击“开始记录”,放开⼩车使其运动。

计算机界⾯的表格内,将出现⼩车的位移随时间变化的取样点数据,同时在s-t图将出现对应的数据点。

从点的⾛向可⼤致看出⼩车位移随时间变化的规律。

点击“数据点连线”得到位移随时间变化的曲线。

通过研究变速直线运动的s-t图,从中求出物体的位移和速度。

位移角度速度检测传感器.ppt

位移角度速度检测传感器.ppt
2)采用多级编码盘
系统的分辨率α=1/2m×360°/2n m —低位码盘的位数 n—高位码盘的位数
5.2光电编码盘角度检测传感器
减小误码率的方法
1)采用循环码法
5.2光电编码盘角度检测传感器
• 2)采用扫描法
扫描法编码盘展开示意图
5.2光电编码盘角度检测传感器
• 5.2.2 增量式光电编码盘
应去磁作用越强,磁通被削弱越多,输出特性偏离直线越远,线性误差越大。
受电枢影响的输出特性
对策:给出最大线性工作转速和最小负载电阻值
5.3.2影响直流测速发电机输出特性的因素及对策
• 延迟换向去磁
(a)换向开始
(b)换向过渡
(c)换向结束
5.3.2影响直流测速发电机输出特性的因素及对策
• 延迟换向:由于电感作用,线圈中仍有电动势存在,使电流过零时刻延迟。 • 延迟换向会产生去磁作用。其去磁作用的大小与转速的平方成正比,因此在高速
β=ws/wr β—放大因子 ws—稀光栅栅距 wr—密光栅栅距
β=1
β=2
β=4
5.1.4光栅细分技术
莫尔条纹电子细分法
单排分区
双排分区
5.1.5 光栅位移传感器与单片机的接口
• HCTL-20XX系列芯片
• 芯片引脚
5.1.5 光栅位移传感器与单片机的接口
• 单片机与HCTL-2016芯片的接口电路
5.2光电编码盘角度检测传感器
• 5.2.1绝对式光电编码盘
• 绝对式光电编码盘的结构与工作原理 1)结构
2)工作原理
4位二进制编码盘
光电检测原理图
5.2光电编码盘角度检测传感器
• 提高分辨率的措施
1)增加码盘的位数

位移传感器PPT幻灯片课件

位移传感器PPT幻灯片课件
位移传感器
1
位移传感器
位移测量包含:偏心、间隙、位置、倾斜、弯曲、变形、 移动、圆度、冲击、偏心率、冲程、宽度等等。来自不同 应用领域的许多量都可归结为位移或间隙变化。
位移传感器又称为线性传感器,是一种属于金属感应的线 性器件,传感器的作用是把各种被测物理量转换为电量。 在生产过程中,位移的测量一般分为测量实物尺寸和机械 位移两种。按被测变量变换的形式不同,位移传感器可分 为模拟式和数字式两种。模拟式又可分为物性型和结构型 两种。
19
电涡流作用原理图
20
涡流可以用来测量各种形式的位移量。(a)为汽轮机主轴的 轴向位移测量示意图;(b)为磨床换向阀、先导阀的位移 测量示意图,(c)为金属试件的热膨胀系数测量示意图。
21
电涡流式传感器的转换电路
在电工课程中, 我们已经知道电感和电容可构成谐振电路, 因此电感式、 电容式和电涡流式传感器都可以采用谐振电 路来转换。 谐振电路的输出也是调制波, 控制幅值变化 的称调幅波, 控制频率变化的称调频波。 调幅波要经过 幅值检波, 调频波要经过鉴频才能获得被测量的电压。 谐振电路调幅原理如下图所示。
空气介质变极距式 电容传感器工作原 理图。1个电极板 固定不动,称为固 定极板,极板的面
积为A,另一极板
可左右移动,引起 极板间距离d相应 变化。
10
变极距式电容传感器的初始电容C0:
C0=ε0A / d0
只要测出电容变化量⊿C,便可计算得到极板间距的变化 量,即极板的位移量⊿d。
除用变极距式电容传感器测位移外,还可以用变面积式电 容传感器测角位移。
2
机械位移传感器分类
3
电位器式位移传感器
电位器式位移传感器它通过电位器元件将机械位移转换成 与之成线性或任意函数关系的电阻或电压输出。

位移传感器PPT课件

位移传感器PPT课件

2021
27
电涡流强度与距离的关系
电涡流强度随着距离与线圈外径比值的增加而减少,
当线圈与导体之间的距离大于线圈半径时,电涡流强度已
经很微弱。 为了能够产生相当强度的电涡流效应,通常
取距离与线圈外径的比值为0.05~0.15。
非被测金属物的影响
由于任何金属物体接近高频交流线圈时都会产生涡流,
为了保证测量精度,测量时应禁止其他金属物体接近传感
光电式编码器按照编码旋转的规律可以分为绝对式编码器 和增量式编码器。
➢ 绝对式编码器:检测转角的绝对值
➢ 增量式编码器:不仅检测转角的大小,还可以检测到转角 的方向。
2021
33
增量式编码器的结构
2021
34
数字式位置传感器的应用
2021
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光栅位移传感器
光栅位移传感器(简称光栅尺),是利用光栅的光学原理 工作的测量反馈装置。光栅尺位移传感器经常应用于机床 与现在加工中心以及测量仪器等方面,可用作直线位移或 者角位移的检测。
器线圈。
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电涡流涂层厚度仪
电涡流表面探伤
2021
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数字位移传感器
数字式位置传感器主要测量轴的旋转角度位置、速度变 化和直线位移等。现在主要介绍以下几种数字式位移传感 器。
➢ 旋转编码器 ➢ 光栅位移传感器 ➢ 磁栅位移传感器 ➢ 容栅位移传感器
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旋转编码器
旋转编码器也称为脉冲编码器,是一种位置检测元件,用 以测量轴的旋转角度位置和速度变化,其输出为电脉冲。
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电涡流作用原理图
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涡流可以用来测量各种形式的位移量。(a)为汽轮机主轴的 轴向位移测量示意图;(b)为磨床换向阀、先导阀的位移 测量示意图,(c)为金属试件的热膨胀系数测量示意图。

电感式传感器线位移及尺寸测量概要PPT课件

电感式传感器线位移及尺寸测量概要PPT课件

将电流 写I成P 复指数形式:
IP IPM e jt
Rp
Ip ~ Ep
~ M1
Es1
Ls1 Lp
Es Rs2
Ls2 M2
~ Es2

dI P dt
jIPM e jt
本章内容
➢ 4.1 自感式传感器
➢ 4.2 差动变压器式传感器 ➢ 4.3 涡流传感器 ➢ 4.4 感应同步器 ➢ 4.5 线位移及尺寸测量基本知识 ➢ 4.6 电感式位移传感器 ➢ 4.7 其它线位移及尺寸测量传感器
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绪论
电感式传感器是利用线圈自感(self-inductance of coils ) 或互感(mutual inductance of coils)的改变来实现测量的 一种装置。可以测量位移、振动、压力、流量、比重等参数。
2lc
Δlc r
x 线圈Ⅱ (a)
2l H(IN)
0.8 l 0.6 0.4
线圈Ⅰ
-1.2 -0.8 -0.4 0.2
x(l)
0.4 0.8 1.2 0.2
0.4
0.6
0.8 (b)
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电感传感器等效电路
(1)铜损电阻Rc
Rc
4 clN d2
(2)涡流损耗电阻Re
Re
UL2 Pe
=
4L2IL2k i
h2 B 2 mV
(3)磁滞损耗电阻Rh
Rh 3 2L2IL2 f / (0Sl / Hm3 )
(4)并联寄生电容C
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自感式传感器的信号调节电路
1.变压器电桥
图中A点的电压为:
UA
E
Z2 Z1 Z2

《位移传感器》课件2

《位移传感器》课件2
响应速度快
磁致伸缩位移传感器具有较快的响应 速度,能够实时监测物体的位移变化 。
磁致伸缩位移传感器的优缺点
• 可靠性高:磁致伸缩位移传感器具有较高的可靠性,能够 在恶劣环境下稳定工作。
磁致伸缩位移传感器的优缺点
STEP 03
对振动敏感
STEP 02
磁致伸缩位移传感器容易 受到振动的影响,需要采 取相应的减震措施。
根据测量精度要求选择高精度或 一般精度的位移传感器,以满足 实际测量误差的要求。
环境因素考虑
考虑工作环境对位移传感器的影 响,如温度、湿度、振动等,选 择适合恶劣环境的传感器型号。
位移传感器的安装与调试
安装位置确定
根据测量需求确定传感器的安装 位置,确保传感器能够准确测量 目标物体的位移变化。
注意事项
位移传感器广泛应用于各种领域,如机械、电子、航空航天、汽车、医疗等,是实现自 动化控制和检测的关键元件之一。
位移传感器的分类
电容式位移传感器
利用电容器原理,通过测量电容量的变化来检测 位移量。具有精度高、响应速度快、稳定性好等 优点,但易受环境温度和湿度的影响。
光学位移传感器
利用光学原理,通过测量光束的偏移或光强的变 化来检测位移量。具有精度高、抗干扰能力强、 可靠性高等优点,但成本较高且对环境要求较高 。
详细描述
超声波位移传感器利用超声波的传播特性,通过测量超声波在空气中传播的时间或相位差来推算出被 测物体的位移量。具体来说,传感器发出超声波,当遇到被测物体后反射回来,通过测量超声波的传 播时间和相位差,可以计算出被测物体的位移量。
Part
03
位移传感器的优缺点
电容式位移传感器的优缺点
高精度测量
位移传感器的应用领域

数字量位移传感器与位移的测试PPT教案

数字量位移传感器与位移的测试PPT教案
器的滑尺,转子相当于定尺。
2021/7/29
2、感应同步器的工作原理
当定尺和滑尺产生相对线位移时
,或定子与转子产生相对角位移
时,两绕组间的耦合状态发生变
化,这时,在定尺和转子绕组上
感应出一个与位移有关的电压信
号,由021/7/29
2021/7/29
2021/7/29
2021/7/29
1、绝对编码器
四位光电码盘上,有四圈数字码道,在圆
周范围内编码数为24=16个。
每个数位都对应有一个光电器件及放大、
整形电路。码盘转到不同位置,光电元件
接受光信号,并转成相应的电信号,经放
大整形后,成为相应数字信号。
标准二进制编码器(8421码盘)
2021/7/29
由于光电器件安装误差的影响,当码盘回转在两码段边缘交替位置时,就会产

2021/7/29
2. 栅距
在直光栅中,若a为刻线宽度,b为缝隙宽度,则W=a+b称为光栅的栅距
(也称光栅常数)。通常a=b,或a:b=1.1:0.9。
2021/7/29
3.莫尔条纹的形成及特点
当两块光栅互相靠近且沿刻线方
向保持有一个夹角时,由于挡光
效应(当线纹密度≤50条/mm时)或
光的衍射作用(当线纹密度≥100条
只有三个码道,不直接输出编码。
外码道——产生计数脉冲的增量码道;
内码道——辨向码道,其辨向方法与光栅
的辨向原理相同。
另一码道——用于产生定位或零位信号。
输出光电脉冲,通过整形、放大、辨向后输出脉冲信号
2021/7/29
3、光电编码器的应用——数字测速
2021/7/29
5.3 感应同步器

1.7 位移、加速度传感器

1.7 位移、加速度传感器

(1)铁心位于线圈中间 (2)铁心向上移动 (3)铁心向下移动
u0 u2 u3 0
u0 u2 u3 0
u0 u2 u3 0
优点:无摩擦(移动铁心与线圈不存在物理接触); 无限的机械寿命(因无接触、无摩擦导致无磨损); 分辨率高;零位重复性好;输入/输出隔离。 应用:在动态偏移和高弹性材料的振动测量、高增益闭环控制系 统的零位指示测量中、其他各种工业控制中得到了广泛的应 用。
电容式 传感器
4 电 容 式 位 移 传 感 器
a)测振幅
电容式 传感器
被测轴
b)测轴回转精度和轴心偏摆
电容式角位移传感器
当θ=0时
C0
当θ≠0时
0 r s0
d0
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
0 r (1 ) C C C 0 0 d0
传感器电容量C与角位移θ间呈线性关系
二、加速度传感器
u0 ucd uba
u0 ucd uba 0 u0 ucd uba 0
u0 ucd uba 0
3 电位器式位移传感器
通过滑动触点把位移转换为电阻丝的长 度变化,从而改变电阻值大小,进而再 将这种变化值转换成电压或电流的变化 值。
振动 被测物
这类基于测量质量块相对位移的加速度传感器一 般灵敏度都比较低,所以当前广泛采用基于测量 惯性力的加速度传感器,例如电阻应变式、压阻 式和压电式加速度传感器。它们的工作原理是: 敏感质量块感受加速度,而产生与之成正比的惯 性力F=ma,再通过弹性元件把惯性力转变成应 变、应力,或通过压电元件把惯性力转变成电荷 量,然后通过测量应变、应力或电荷来间接测量 加速度。
电容式加速度传感器

《位移传感器》课件

《位移传感器》课件

位移传感器的工作原理
1 示波器信号的读取
2 变化电阻的应用
3 光电传感器的使用
利用示波器读取位移传感器 产生的电信号,从而确定物 体的位移。
通过改变电阻值来测量位移, 这种技术常用于传统的电阻 式位移传感器中。
利用光电效应来测量物体位 置变化,例如通过光栅和光 电二极管的组合。
常见的位移传感器类型
3
航空航天
位移传感器在航空航天工业中应用广泛,可用于飞机机翼和舵面的位移测量以及 航天器的姿态控制。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
局限性:受环境因素影响、价格较 高、安装复杂
位移传感器的性能可能会受到温度、湿度和其他环境 因素的影响。此外,它们通常价格较高且安装复杂。
位移传感器在不同领域的应用
1
军事与国防
位移传感器用于导弹制导、自动机械系统和其他军用设备上,以确保高精度的定 位和控制。
2
汽车工业
位移传感器在汽车制造中发挥着重要作用,用于测量车辆的悬挂系统、转向机构 和传动装置的位移。
《位移传感器》课件
位移传感器是用于测量物体位置变化的设备。它们根据其工作原理和应用场 景的不同被划分为多个类型。让我们一起了解这个有趣的主题。
什么是位移传感器
定义
位移传感器用于测量物体从初始位置到新位置之间的距离或变化。
分类和应用场景
位移传感器可以根据其原理和应用特点进行分类,广泛应用于自动化、机械工程和航天领域 等。
电容位移传感器
利用电容变化来测量物体的位移, 适用于精确度要求较高的应用。
压电位移传感器
利用压电效应来测量物体的位移, 常用于振动测量和控制应用。
感应位移传感器
利用感应原理来测量位移,适用 于非接触式测量和高频动态测量。

第4章 位移与速度测量传感器 霍尔传感器

第4章 位移与速度测量传感器 霍尔传感器

RH
IB cos
d
得知,d
越小,RH
越大,则感生电动势
越大,故一般霍尔元件是由霍尔系数很大的N型半导体
材料制作的薄片,厚度微米级。
b' 霍尔元件
b
a
a'
霍尔元件示意图
6
EH霍尔电场强度 B磁场强度 FE 霍尔电场力 q电子电荷量 UH霍尔电势
b
FE
l
FE =qEH
FL = qvB B FL
v UH
如图所示。
霍尔片是半导体单晶薄片(一般为4×2×0.1mm),它的 长度方向两端面上焊有a、b两根引线,通常用红色导线, 其焊接处称为激励(控制)电极;在它的另两侧端面的中 间以点的形式对称地焊有c、d两根霍尔输出引线,通常用 绿色导线,其焊接处称为霍尔电极。
4.4.2 霍尔传感器主要参数
(1)额定控制电流IH :当霍尔元件有控制电流使其本身在空气中 产生10℃温升时,对应的控制电流值
4.4.3霍尔传感器测量电路与误差补偿 ❖ (2)测量电路
I RP
RL UH
E
图4-35 霍尔元件基本测量电路
19
4.4.3霍尔传感器测量电路与误差补偿
(3)霍尔传感器直流放大电路
+ A1
R6
OH002
-
R1
R4
10k
RP1
R2
5.1k Ω
100k Ω
R3
10k Ω
R5
Ω -
A3
+
UOUT
100k
线性霍尔
N 磁铁
S
霍尔式接近开关 用霍尔IC只能用于铁磁材料的检测
,并且还需要建立一个较强的闭合磁场
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铁芯
I=I2↑-I1↓=2ΔI
U0=2ΔIZL
同理,动铁下移时:U0=-2ΔIZL
I1
U/2
ZL I
Ui
U0 U/2
衔铁
I2
4.1.2 电感位移传感器输出特性
❖ 由图可以看出L=f(δ)不是线性的,即变气隙式
L
传感器δ和L之间不满足线形变化关系。理论 上,当δ=0时,L为∞,如果考虑到导磁体的磁 阻,即当δ=0时,L不等于∞,而有一定的数值。 变截面积式传感器的面积S与L值则是线性关 系,即L=f(S)的特性曲线为一条直线。
特点:非接触连续测量,灵敏度高、频响宽、分辨率高
涡流分布在导体表面
4.2 电涡流式传感器
4.2 电涡流式传感器
4.2 电涡流式传感器
低频透射式电涡流式传感 器: 音频(<20kHz)激励电流
低频透射式涡流传感器 多用于测定材料厚度。
4.2 电涡流式传感器
❖ 3. 技术参数 表4-1 英国真尚有电涡流传感器主要技术指标
4.1.3电感位移传感器测量电路
1. 变器电桥
Ui
❖ 输出特性公式为
U0
UA
UB
Z1 Z1
Z2 Z2
U 2
❖ 在初始位置时
Z1=Z2=Z ,电桥处于平衡状态,U0=0 动铁芯上移时:δ1↓→L1↑→Z1↑=Z+ΔZ
δ2↑→L2↓→Z2↓=Z-ΔZ
代入式(4-2),得
Z
U U
0 2Z
U/2 B
4.1 电感式位移传感器
电感式传感器是基于电磁感应原理,将输入量转换成 电感变化量的一种装置。常配以不同的敏感元件用来测量 位移、压力、振动等物理参数。
4.1 电感式位移传感器
4.1.1电感位移传感器原理与分类
线圈 铁芯
线圈
衔铁
衔铁
(a)
(b)
(c)
图4-1 电感式传感器的结构原理
气隙型传感器的结构原理图
KD1925M 0.9 0.76 1.3 0.762
±1.5
0~10 0.054﹪/℃
L=f(δ )
0
L=f(s) S, d
4.1.2 电感位移传感器输出特性
❖ 变气隙式、变面积式和螺线管式三种类型电感传感器相比较, 变气隙式灵敏度最高,因而它对电路的放大倍数要求很低, 缺点是非线性严重。为了限制非线性误差,示值范围只能很 小,导致自由行程小,因此制造装配比较困难。变面积式的 优点是具有较好的线性,自由行程较大。螺线管式主要优点 是结构简单、制造装配容易、自由行程大,但是灵敏度最低。 但灵敏度低可以通过放大电路加以解决,因此,目前螺管型 电感传感器用得越来越多。
型号 测量范围 分辨率μm 重复性 线性度
mm
μm

静态 动态
频响 kHz
温漂
KD1925 1.27 0.76 1.3 0.762
±1.5
0~10 0.054﹪/℃
KD1950 3.81 1.3 2.5 2.54
±1
0~10 0.036﹪/℃
KD1975
5
2.5 2.5 2.54
±1
0~2.5 0.018﹪/℃
4.1.3电感位移传感器测量电路
➢ 如供桥电压为负半周,B点电位高于A 点,二极管D2、D3导通, D1、D4截止。在B—C—F—A支路中,C点电位由于Z2减小而比平 衡时降低;在B—D—E—A支路中,D点电位则因Z1增大而比平衡 时增高。因此D点电位仍高于C点,输出信号仍为正。同理可以 证明,衔铁下移时输出信号总为负。于是,输出信号的正负代 表了衔铁位移的方向。
铁芯
线圈
L
I
衔铁
拉簧
自感L与气隙δ成反比,而与气隙导磁截面积A成正比。 W——线圈匝数,μ0——空气磁导率。
4.1.1电感位移传感器原理与分类
❖ 差动变隙式电感传感器的原理 结构
初态时:若结构对称,且动铁居中, 线圈
则δ1=δ2,U0=0。
动铁上移时:则δ1↓→L1↑→I1↓=I1ΔI
1 2
δ2↑→L2↓→I2↑=I2+ΔI
U/2
Z2 A
Z1
UO
图4-4 变压器电桥
4.1.3电感位移传感器测量电路
2.相敏检波电路
➢ 相敏检波电路是常用的判别电路。下面以带二极管式环形相敏检波的交流电 桥为例介绍该电路的作用。
图4.5 相敏检波电路 (a)带相敏检波的交流电桥;(b)实用电路
4.1.3电感位移传感器测量电路
➢ 如图3.11(a)所示,Z1、Z2为传感器两线圈的阻抗,Z3=Z4构成 另两个桥臂,U为供桥电压,U为输出。当衔铁处于中间位置时, Z1=Z2=Z,电桥平衡,U=0。若衔铁上移,Z1增大,Z2减小。 如供桥电压为正半周,即A点电位高于B点,二极管D1、D4导通, D2、D3截止。在A—E—C—B支路中,C点电位由于Z1增大而降低; 在A—F—D—B支路中,D点电位由于Z2减小而增高。因此D点电 位高于C点,输出信号为正
➢ 实际采用的电路如图3.11(b)所示。L1、L2为传感器的两个线圈, C1、C2为另两个桥臂。电桥供桥电压由变压器B的次级提供。R1、 R2、R3、R4为四个线绕电阻,用于减小温度误差。C3为滤波电容, Rw1为调零电位器,Rw2为调倍率电位器,输出信号由电压表V指 示。
4.2 电涡流式传感器
位移与速度测量 传感器详解演示
文稿
优选位移与速度 测量传感器
❖无论是科学研究还是生产实践中,需要进行位 移测量的场合非常多。此外,还有许多被测物 理量可以转化为位移进行测量,如压力、位置 等都可以通过某种转换部件,先将它们转换为 直线位移,然后通过测量位移间接得到被测量。 在不同的场合、不同的应用领域,对位移测量 传感器的要求差异也很大,比如测量范围、测 量精度、动态响应等。因此,位移测量传感器 的种类也是相当多,并且各自的特性也不相同。
4.2 电涡流式传感器
基于法拉第电磁感应原理,当传感 器线圈通以正弦交变电流 I1 时,线圈周 围空间将产生正弦交变磁场 H1,被测导 体内产生呈涡旋状的交变感应电流I2 , 称电涡流效应。电涡流产生的交变磁场 H2与H1方向相反,它使传感器线圈等效 阻抗发生变化。
Z F(, , r, f , x)
H1 传感器激励电流 I1

H2 I2
被测导体
电涡流传感器原理图
其中:ρ 金属电导率, μ金属磁导率, r 线圈与被测物体的尺寸因子, f 激磁 电流频率, x 线圈与导体间的距离
4.2 电涡流式传感器
应用:x——位移、厚度、振幅; ρ——表面温度、电解质浓度、材质判别等; μ,ρ——无损探伤等。
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