现代检测技术的应用

按照工作原理可分为：弹性式、电阻应变式、电 感式、电容式、压电式、磁电式等 电阻应变式测力传感器：利用的是电阻应变效应。
（1）圆柱式称重压力传感器
结构简单、承载能
力大 主要用于中等载荷 和大载荷（可达数 兆牛顿）的拉（压） 力传感器。
0～100kg、 200kg、 500kg、 1000kg、 2000kg
0～20kg、 50kg、100kg、 200kg、500kg、 1000kg、2T、 3T、5T、10T
（2）悬臂梁称重压力传感器
结构简单、加工方
便、应变片粘贴容 易、灵敏度较高
主要用于小载荷、
高精度的拉（压） 力传感器中，可测 量0.01牛顿到几千 牛顿的拉（压）力
（3）膜式压力传感器
（4）筒式压力传感器
当转子在磁场中旋转时，电机产生与转速成正比的直流
电压。
永磁式测速发电机原理图
直流测速发电机输出特性
（2）光电式速度传感器
工作原理：
如何改造圆盘使 能辨别转动方向？
（2）差动变压器式速度传感器
Uv 2kI 0v
差动变压器式速度传感器的工作原理
3.2.4 测力传感器
测力：测力、压力、扭矩
机器人手腕用力矩传感器原理
（6）力矩传感器
无触点力矩测量法
传动轴的两端安装上磁分度圆盘A，分别用磁头检测两
圆盘间的转角差，用转角差与负荷M成比例的关系，即 可测量负荷力矩的大小。
无触点力矩测量原理
3.2.5 其他传感器----（1）CCD图像传感器
什么是CCD？
利用光电转换原理，将被测物体的光像转换为电子图像
采用如图装置
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
3.2.1 线位移传感器（2）感应同步器
结构：定尺、滑尺 工作原理：
Us、Uc同频同幅，相
位相差90° 滑尺滑动位移x，则定 尺绕组输出U0相角θ 的感应电势
（2）感应同步器
分类：
直线型
圆盘型
特点
响应速度快 量程范围大
可进行非接触测量
易于实现数字测量和
自动控制
（1）光栅
结构：
光栅由_______和_______ 两部分组成
光栅传感器由_____、_____、_____、_____等组成
1. 2. 3. 4.
标尺光栅 指示光栅 光电器件 光源
（1）光栅
工作原理：莫尔条纹测位移
开关型只输出“0”和“1”或开和关两个值。
模拟型输出连续变化的电量。如4mA~20mA
数字型分为计数型和代码型两大类。可输出一定的脉冲
数，或者二进制数字代码。
机电一体化对传感器的要求：
精度、灵敏度、分辨率高
线性、稳定性和重复性好
抗干扰能力强 静态、动态特性好 此外，还要求体积小、质量轻、价格便宜、便于 安装与维修，耐环境性能好等
的交变激磁电压U1和U2 此时，在转子绕组中得到感应电势U3。
sin U 3 kU 1 1 k cos
k是旋转变压器的变压比
3.2.2 角位移传感器（2）光电编码器
光电编码器
是一种码盘式角度---数字检测元件
分为两种类型： 增量式 和 绝对式
特点：
（2）光电编码器
原理：
磁信号可以重新录制
缺点：需要屏蔽和防尘
应用：大型机床和精密机床的位测量
分类：长磁栅、圆磁栅
3.2.2 角位移传感器（1）旋转变压器
什么是旋转变压器？
利用电磁感应原理将转角变换为电压信号的传感器
特点：
（1）旋转变压器
工作原理
一种旋转式交流电机
定子绕组分别通以幅值和频率相同、相位相差为90 °
教师：吕 鑫 班级：13（2） 时间：2016年11月
3.1 什么是传感器
什么是传感器？ 传感器的作用相当于人体的_____
传感器的分类？
机电一体化系统对传感器的要求？
传感器技术遍布各行各业、各个领域。
如工业生产、科学研究、现代医学领 域，现代农业生产、国防科技、家用 电器、甚至儿童玩具也少不了传感器
3.2 常见传感器
3.2.Biblioteka Baidu 线位移检测传感器 3.2.2 角位移检测传感器 3.2.3 速度、加速度传感器 3.2.4 测力传感器 3.2.5 其他传感器
3.2.1 线位移传感器（1）光栅
什么是光栅？
光的属性
莫尔条纹 光电脉冲
分类：长光栅 圆光栅 光栅传感器的特点：
测量精度高
1. 两光栅栅距W相 同，W密度多少？ 2. 两光栅成小夹角θ 3. 莫尔条纹是光栅 非重合部分光线 透过而形成的亮 带，它由一系列 四棱形亮光区组 成
B
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，查看莫尔条纹的移动方向，即可确定主光栅的移动方 向。
（1）光栅
莫尔条纹移动量B的测量
什么是传感器？
1.传感器是利用各种物理、化学效应以及生物效应 实现非电量到电量转换的装置或器件。 2.传感器是一种能将被测量（各种物理量、化学量 和生物量等）变换成可以测量的有用信号的一种 装置。
从外界获取信息的方式： 人———五官（眼、耳、鼻、舌、皮肤） 机器——传感器
传感器的分类
说明：
码盘：在透明材料的圆盘上精确地印制上二进制编码
码道多少决定角度的最小分辨率，目前可做到18道 利用光电接收装置接受光信号，并转换为需要的电信号
3.2.3 速度传感器（1）直流测速发电机
直流测速发电机
是一种测速元件，实际上它是一台微型直流发电机。
特点：
（1）直流测速发电机
例说：永磁式测速发电机原理
特点：圆筒收到被测压力后表面各处的应变
是相同的。 适于测量较大的力
（5）压阻式压力传感器
适用于中、低压力、微压和压差测量。 由于其弹性敏感元件与变换元件一体化，尺寸小且可微型
化，固有频率很高。
（6）力矩传感器
大多使用应变片做敏感元件
当发生扭转时，应变片发生形变，通过测量应变 片的电压，获得力矩的大小。
成本低
受环境温度影响小 测量精度高
非接触测量
3.2.1 线位移传感器（3）磁栅
结构：
磁尺（磁栅）、 磁头、
检测电路等
工作原理：
磁尺表面涂有特定的
磁性膜 磁头能把磁栅上的磁 信号检测出来，并感 应成电信号 磁头位置的不同，读 出的磁信号不同
（3）磁栅
特点：
结构简单
使用方便 动态范围大（1~20m）