发电式传感器及其应用课件.ppt

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1、测试技术——发电式传感器及其应用第五章内容压电式传感器磁电式传感器光电式传感器固态图像传感器霍尔传感器热电偶传感器红外探测器5.1.1压电式传感器基本原理压电式传感器压电效应：外力作用下在压电材料表面产生电荷F+q压电式传感器等效电路：两极板上聚集异性电荷，中间为绝缘体的电容器压电材料：石英晶体、钛酸钡、锆钛酸铅等FFq电极压电晶片Cou＝q/Co5.1.1压电式传感器基本原理压电式传感器结构形式两片、四片压电材料串并联组成，提高灵敏度并联接法：电容量大、时间常数大，响应慢测量缓变信号适合电荷输出串联接法：电容量小、时间常数小，响应快测量快变信号适合电

2、压输出5.1.1压电式传感器基本原理5.1.2压电式传感器的应用12345压电式压力传感器结构示意图1－压电转换元件2－传感器体3－.弹性膜片4－电极5－引线压电式压力传感器结构示意图，它通常是根据正压电效应（习惯上也称为压电效应）的工作原理制作的。压电式传感器目前有两种方法可用于压力的实际测量中。一种方法是利用后续的电压放大器测量电荷在电容上的电压值U；另一种方法是利用后续的电荷放大器直接测量电荷Q值。由于电压放大器自身存在着电压灵敏度随频率及电缆电容变化的不足之处，因此只用于精度要求不高的测量中，而在高精度测量中通常采用电荷放大器。压电式压力传感器

3、5.1.2压电式传感器的应用使用注意事项：（１）尽管人们在为扩展压电式传感器的使用频率下限方面做出了很大的努力，但将压电式传感器用于静态、准静态信号的测量仍是不可取的。（２）电缆噪声是同轴电缆在振动或交变的弯曲变形时，电缆芯与绝缘体间、金属屏蔽套与绝缘体间发生相对滑移摩擦和分离，而在分离层之间产生的静电荷感应干扰，它将混入主信号中被放大而影响测量精度。减小电缆噪声的方法：一是在使用中固定好传感器的引出电缆；二是选用低噪声的同轴电缆。（３）接地回路噪声是压电传感器接入二次测量线路或仪表构成测试系统后，由于不同电位处多点接地，形成了接地回路和回路电流所致，

4、克服的根本途径是消除接地回路。常用的方法是在安装传感器时，使其与接地的被测试件绝缘连接，并在测试系统的末端一点接地，这样就大大消除了接地回路噪声。压电式压力传感器5.1.2压电式传感器的应用压电加速度计图示一种压电加速度传感器的结构图。它主要由压电元件、质量块、预压弹簧、基座及外壳等组成。整个部件装在外壳内，并由螺栓加以固定。当加速度计接收振动时，质量块在压电晶体片上产生一交变力，由于质量M是常数，如果应变变化处在压电晶体片线性范围以内，则作用于压电晶体片的力所产生的电荷与加速度成正比，通过测量电荷大小便可得到加速度大小。压电式加速度传感器结构1－压电

5、元件2－预压弹簧3－.外壳4－质量块5－基座5.1.2压电式传感器的应用压电加速度计压缩式剪切式弯曲式5.1.2压电式传感器的应用压电加速度计常见压电加速度计优点尺寸小、重量轻、坚固性好，测量频率范围一般可达1Hz～22kHz，加速度范围为0～2000g，温度范围为－150～＋260℃，输出电平为5～72mv/g。因此在振动测量中，压电加速度计得到广泛应用。缺点低频性能差、阻抗高、测量噪声大，特别是用它测量位移时经过两次积分后会使信号减弱，噪声和干扰的影响相当大。5.1.2压电式传感器的应用压电加速度计压电式加速度计的安装(a)将加速度计直接用螺栓安装

6、在振动表面上;(b)将加速度计与振动面通过绝缘螺栓或者云母片绝缘相连;(c)用腊膜粘附;(d)手持探棒与振动表面接触;(e)通过磁铁与具有铁磁性质的振动表面磁性相连;(f~g)用粘结剂连结.其中:(a)可测量强振动和高频率振动，是安装加速度计理想的方法;(e)是常用的方法，方便可靠，但只能测量加速度较小的振动.ui5.2.1磁电式传感器基本工作原理磁电式传感器电磁感应原理N匝线圈与磁铁相对运动、切割磁力线，感应出正比于运动速度的电压磁通Ф变化率取决于：磁场强度B——固定线圈运动速度磁路磁阻分类：动圈式、变磁阻式常有动圈式和变磁阻式两种结构形式:变磁阻式

7、常常被用于测量角速度或转轴的转速；动圈式传感器一般被用于测量直线运动速度.对于动圈式，磁场强度为常数，则感应电动势与速度有关，即：5.2.1磁电式传感器基本工作原理磁电式传感器由于有较大的输出功率，故磁电式传感器的调理电路一般较简单，零位及性能稳定;工作频率一般为10～1000Hz。磁电式速度传感器绝对速度传感器组成：磁路系统、惯性质量、弹簧阻尼线圈壳体振动磁钢随之振动芯轴相对静止线圈切割磁力线线圈中感应电势感应电势E=kV，式中k为取决于磁感应强度、线圈长度和匝数,V为绝对振动速度弹簧片芯轴线圈磁钢阻尼环壳体5.2.2磁电式传感器的应用磁电式

8、速度传感器绝对速度传感器动态特性固有频率应该尽可能低，但实现有很大困难由于结构上的原因，固有频