最新4常用传感器 (2)
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应用:测力
x 位移传感器
F
质块
m
加速度传感器
柱式测力传感器
齿轮轮齿弯矩
五、转换电路 应变 R电压或电流的变化
R
R4
R1
E
V
R3
R2
V R 1R3R2R4 E (R 1R2)R (3R4)
4.4 电感式传感器
(Inductance Transducer)
一、自感式传感器 -可变磁阻式传感器
变气隙式
4.3 电阻式传感器
(Resistance Transducer)
一、变阻式传感器 1.结构:
R l
A
R kl x
S
dR dx
kl
R k
S
dR
d
k
2.测量电路:
不考虑外接电路影响时:
Uy
U0 Rp
Rx
U0 xp
x
考虑外接电路影响时:
Uy
xp
U0 Rp (1
x)
x RL
xp
应用举例:重量的自动检测--配料设备
2.差动变压器式传感器
变气隙式
(1)结构 变面积式 螺管式
(2)原理
u0
W1 e1 ey e1e2 W 2 e2
(3)特点:精度高,线性范围大,稳定性好。 三、电涡流式传感器
原理:利用金属体在交变磁场中的涡流效应。
按电涡流在导体
内的贯穿情况
高频反射式 低频透射式
1.高频反射式
原线圈的等效阻抗Z变化: ZZ (, , , )
4.特点: 金属应变片的灵敏度较低,但其温度稳定性好,可用于对 精度要求较高的测量。
三、半导体应变片
1.原理:
dRR2d
d
而: dLLE
所以有: 灵敏度:
dRRLE
S0 dR /RLE
两种应变片在工作原理上的区别: 金属应变片-金属材料受力后几何变形→电阻的相对变化 半导体应变片-半导体材料受力后电阻率变化→电阻的相对变化 2.特点: 优点:灵敏度高,分辨率高,横向效应,机械滞后小。 缺点:温度稳定性差,在较大应变下,非线性误差大。
原材料
原理:弹簧->力->位移 ->电位器->电阻
比较
重量设定
3.特点: (1)结构简单、使用简便、稳定性好。 (2)分辨力低,受电阻丝直径的限制。适合大位移的测量。 (3)噪声大。 二、金属电阻应变片
1.结构:丝式、箔式
2.工作原理: 电阻应变片工作原理是基于金属导体的Байду номын сангаас阻应变效应,
即金属导体在外力作用下发生机械变形(伸长或缩短)时,其 电阻值随着发生变化的现象。
可以作为位移、振动测量,也可进行材质鉴别或探伤、测温 度等。
2.低频透射式 适于测量金属材料的厚度。
3.特点:结构简单,安装方便,灵敏度高,抗干扰能力强。 4.应用
差动变压器式电感测力传感器
电感式纸页厚度测量仪原理图
案例:板的厚度测量
~
一、工作原理
4.5 电容式传感器
(Capacitance Transducer)
特点:线性度好,量程大,但灵敏度较低。
3.螺管式
当铁芯在线圈中运动时,将改变磁阻,使线圈自感发生变化。 特点:灵敏度低,但测量范围大,适用于较大位移测量。
4.差动式
L1
x
L2
5.测量电路:交流电桥
L
0
x
二、差动变压器式传感器
原理:利用电磁感应中的互感现象。
1.互感现象
i1
W1
W2
e12
e12Mdd1it
4.应变片粘贴:在应变片基底上挤一小滴502胶水, 轻轻涂抹均匀,立即放在应变贴片位置。
5.焊线:用电烙铁将应变片的引线焊接到导引线上。
6.用兆欧表检查应变片与试件之间的绝缘组织,应 大于500M欧。
7.应变片保护:用704硅橡胶覆于应变片上,防止 受潮。
应用:电子称
原理
将物品重量通过悬臂梁转化结 构变形再通过应变片转化为电 量输出。
drdl
rl
所以有: dRR2d
对金属材料,导电率不变:
dR(12)
R
金属应变计
3.应变片的主要参数
1)几何参数:表距L和丝栅宽度b,制造厂常用 b×L表示。
2)电阻值:应变计的原始电阻值。
3)灵敏系数:表示应变计变换性能的重要参数。
4)其它表示应变计性能的参数(工作温度、滞后、 蠕变、零漂以及疲劳寿命、横向灵敏度等)。
按结构型式 变面积式 螺管式
线圈自感量为
L N2 Rm
当气隙较小,且不考虑磁路的铁损时,总磁阻
R m 1 l1 A 12 0A 03 l3 A 32 0A 0
于是, L N20A0 2
1.变气隙式:
灵敏度 SN2 202A0常 数
特点:灵敏度高,线性误差小,适于
测小位移。
2.变面积式
灵敏度 SN220=常数
4常用传感器 (2)
一、传感器定义
4.1 传感器概述
(Introduction)
传感器——将被测量按一定规律转换成便于应用的某种物 理量的装置。
被测量
电量
目前,传感器转换后的信号大多为电信号。因而从
狭义上讲,传感器是把外界输入的非电信号转换成电信 号的装置。
3.响应特性 传感器响应特性必须在所测频率范围内尽量保持不失真。 实际传感器的响应总有一定的延迟,但延迟时间越短越好。 4.稳定性 稳定性是指经过长期使用后,其输出特性不发生变化的性能。 影响传感器稳定性的因素是时间和环境。 5.精确度 精确度表示传感器输出与被测量的对应程度。 传感器的精确度并非越高越好,选择时应从实际出发。 6.其他选用原则 如实际测试条件下的工作方式等因素。
若金属丝的长度为L,截面积为S,电阻率为ρ,其未受力时
的电阻为R,则:
R l
A
上述任何一个参数变换均会引起电阻变化,求导数
d Rd lld A ld
A A 2 A
Rdl lRdAA Rd
有: dRRdl ldAAd
金属丝: Ar2
dRR dl l 2rdrd
金属丝体积不变,径向与轴向应变间关系为:
3.类型:半导体应变式传感器、扩散型压阻式传感器
四、应变片的应用 1.直接测定结构的应变或应力。 2.作为传感器的测量参数。
电阻应变片的选择、粘贴技术
1.目测电阻应变片有无折痕、断丝等缺陷。 2.用数字万用表测量应变片电阻值大小。同一电桥中各 应变片之间阻值相差不得大于0.5欧姆. 3.试件表面处理:贴片处置用细纱纸打磨干净,用酒精棉 球反复擦洗贴处,直到棉球无黑迹为止。
A
C 0A
0 为真空介电常数,0 = 8 .85 14 1 0 F 2/m
变 -极距变化型
分类 变 A-面积变化型
变 -介质变化型
1.极距变化型
C
C与 成反比关系。
灵敏度为
0
K = d d C 0 2 S C 常 数
使用时,减小初始极距来提高灵敏度。由于电容量C与极距δ呈非线性关系,