机械工程测试。信息。信号分析(第三版)5

涡流式传感器适用范围
适用：可用于动态非接触测量，测量范围1mm - 10mm,与传
感器结构尺寸，线圈匝数和激磁频率有关,可到1m。δ变化， 位移振动测量；金属板的电阻率或磁导率变化，可作为材质 鉴别或探伤。
优点：结构简单，使用方便，不受油污等介质的影响。 涡流式位移、振动测量仪，无损探伤仪等。
涡流式传感器应用
MEASUREMENT INFORMATION SIGNAL ANALYSIS IN MECHANICAL ENGINEERING
机械工程测试•信息•信号分析
机械电子信息工程系
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磁电式车速传感器
3 磁电式传感器
案例：鼠笼电机转子断细条检测
N
S
3 磁电式传感器结构示意图
3 磁电式传感器幅频特性
3 磁电式传感器幅频特性
4 压电式传感器
压电式传感器
1.变换原理：压电效应
某些物质，如石英，受到外力作用时，不仅几
何尺寸会发生变化，而且内部会被极化，表面产生
电荷；当外力去掉时，又重新回到原来的状态，这
“机械工程测试”每个字拼音的第一个字母
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第四章 信息转换与传输
主要内容
– 一、信息转换-传感器，非电量→电量 – 二、传感器的标定和选择 – 三、信息传输
• Shannon信道容量关系式 • 信息-能量传输的最佳耦合条件 • 信道频率特性与波形失真 • 信道频率特性与信息熵损失
智能传感器是将传感器与微型计算机集成在 一块芯片上，其主要特征是将敏感技术和信息处 理技术相结合，使其除了具有感知的本能外，还 具有认知能力。
智能传感器
智能倾角RS232传感器 IC总线数字温度传感器
嵌入式计算机
智能传感器
振动网络传感器
智能压力网络传感器
智能传感器
GSM/SMS
工程中的传感器
1 声压传感器-电容式
Q C CV A VQ CQ AVQ A
极距δ变化型
+
+
C
0A
+ +
+ +
1 声压传感器-光纤式 P 96
声-光相位调制
2 振动测量传感器-涡流式位移传感器
涡流式传感器原理
原理:涡流效应
线圈高频交变电流，产 生磁通，金属板产生感 应电流(涡电流)
高频感应炉 冶炼金属
高频发射式涡流传感器原理
涡流式传感器原理
低频透射式涡流传感器原理
发射线圈ω1和接收线圈ω2分别置于被测 金属板材料G的上、下方。由于低频磁 场集肤效应小，渗透深，当低频(音频范 围)电压e1加到线圈ω1的两端后，所产生 磁力线的一部分透过金属板材料G,使线 圈ω2产生感应电动势e2。涡流消耗部分 磁场能量，使感应电动势e2减少，当金 属板材料G越厚时，损耗的能量越大， 输出电动势e2越小。因此，e2的大小与G 的厚度及材料的性质有关，试验表明， e2随材料厚度h的增加按负指数规律减少, 如图所示，因此，若金属板材料的性质 一定，则利用e2的变化即可测量其厚度。
例：电涡流传感器测厚和零件计数
例：电涡流转速传感器
涡流式传感器产品
涡流式传感器应用
案例：无损探伤
火车轮检测
原理:裂纹检测，缺陷造成 涡流变化。
油管检测
3 磁电式传感器
磁电式传感器
1.变换原理:
磁电式传感器是把被测量的物理量转换为感 应电动势的一种转换器。
感应线圈的感应电动势e为
e
N
d
dt
磁通变化率与磁场强度、磁阻、线圈运动速度有 关，改变其中一个因素，都会改变感应电动势。
种现象称为压电效应。
F
+
+
+
并联
q=DF
串联
4 压电式传感器
2、测量电路 压电式传感器输出电信号很微弱，通常应把传
感器信号先输入到高输入阻抗的前置放大器中，经 过阻抗变换后，方可输入到后续显示仪表中。
传感器 电场 运算放大器
4 压电式传感器
4 压电式传感器
产品
加速度计
压力变送器
力传感器
4 压电式传感器案例：飞机模态分析
涡流式传感器原理
涡流磁场影响高频线圈的等效阻抗Z变化：
ZZ(,,,)
δ线圈与金属板间距离，金属板的电阻率，磁导率 线圈激磁圆频率
(>lMHz)激励电流，高频磁场作用于金属板 的表面，由于集肤效应，金属板表面形成涡 电流。该涡流产生的交变磁场又反作用于线 圈，引起线圈自感L或阻抗ZL的变化，其变化 与δ、ρ、μ、i，ω等有关，若只改变δ 而其他系数不变，则可将位移的变化转换为 线圈自感的变化，再转换为电压输出。高频 反射式涡流传感器多用于位移测量。
– 视觉与光传感器 – 听觉与声传感器 – 触觉与温度、压力传感器 – 嗅觉传感器
(2) 智能化
– 动态测量 – 远距离、非接触测量 – 特殊环境下测量 – 微观分析 – 实时在线
智能传感器
智能传感器
传感器一般指能够感知某种物理量（如电、 光、磁等）、化学量（如浓度、PH值等）、生物 量（如细菌等）等的信息，并将该信息转化为电 信息的装置。
– 四、信息传输过程中的干扰和噪声
• 噪声物理根源与耦合方式 • 噪声模型及其传输特性
第四章 信息转换与传输
4-1 信息转换
一、信息探测工程与智能传感器 1. 人类认识事物的信息过程
信息探测工程
2. 人类感官获取信息的局限性 3. 传感系统的一般模型
信息
敏感元件
显示
(a)
(b)
信息探测工程
4. 传感技术的发展 (1) 扩展频域
B•S•cos d dt(B,Rm, )
B为磁场感应强度
3 磁电式传感器
2 分类 动圈式
线速度型 v
eNB siln v
磁铁
N
S
线圈
线圈运动
S
磁
角速度型
线圈
wenku.baidu.com
电
N
式
磁阻式
线圈与磁铁不 动，物体运动 磁阻变化
3 磁电式传感器
动圈式传感器
线速度型
3 磁电式传感器
角速度型
测速电机
3 磁电式传感器
磁阻式传感器
二、工程中的传感器
工程中的传感器
工程中的传感器
1 声压传感器-动圈式
动圈式声压传感器
e WBlv sin B 磁场的感应强度(T )； l 单匝线圈有效长度(m); W 线圈匝数； v 线圈与磁场的相对运动速度(m / s); 线圈运动方向与磁场方向的夹角。
动圈式传感器
图 动圈式传声器
案例：飞机模态分析
4 压电式传感器案例：热轧设备诊断
振动传感器选择
传感器标定和选择