最新工程测试技术基础--第三部分-传感器原理课件PPT.ppt

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1、工程测试技术基础--第三部分-传感器原理第三章、传感器测量原理3.1概述1.传感器定义传感器是借助于检测元件接收一种形式的信息，并按一定的规律将所获取的信息转换成另一种信息的装置。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。物理量电量2.传感器的构成传感器一般由敏感器件与辅助器件组成。敏感器件是传感器的核心，它的作用是直接感受被测物理量，并对信号进行转换输出。辅助器件则是对敏感器件输出的电信号进行放大、阻抗匹配，以便于后续仪表接入。3.1概述dV3.2电阻式传感器电阻式传感器是把被测量转换为

2、电阻变化的一种传感器,按工作的原理可分为:变阻器式、电阻应变式、热敏式、光敏式、电敏式.123132直线型旋转型1变阻器式传感器(1)工作原理第三章、传感器测量原理等效电路分析:Rp-总电阻;xp-变阻总长;RL负载电阻;x-电刷移动量.132xxpEinEoutRxRLRp-Rx0x100%100%Output0负载效应3.2电阻式传感器(2)变阻器式传感器的性能参数:1)线性(或曲线的一致性);4)移动或旋转角度范围;2)分辨率;5)电阻温度系数;3)整个电阻值的偏差;6)寿命;(3)变阻器式传感器的分类变阻器按电阻元件分单圈电位器直线滑动式电

3、位器多圈电位器混合式电位器导电塑料电位器金属陶瓷电位器线绕电位器3.2电阻式传感器(4)变阻器式传感器的特点电阻器制作特点绕线式直径0.012-0.1mm的镍铬合金的精密电阻丝绕在绝缘的薄膜铜丝或绝缘胶木板等卷芯上而制作电阻温度系数非常好，为±5-20*10-6/0C;精度,稳定性,重复性比薄模式好,分辨力低于薄模式.金属陶瓷式电阻胶印在陶瓷基板上,并用高温烧制而成.分辨力高,环境适应性强前,电阻温度系数,为±200*10-6/0C左右.导电-塑料式将基板的树脂与电阻墨制成一体,获将电阻胶涂于薄膜基片上.分辨力,寿命,高速现响应特性好,电阻温度系数

4、为±400*10-6/0C混合式导电性树脂涂于限绕式电阻元件上兼有绕线式和导电-塑料式的优点,电阻温度系数为±150*10-6/0C3.2电阻式传感器(5)应用案例：重量的自动检测--配料设备重量设定原材料比较原理用弹簧将力转换为位移;再用变阻器将位移转换为电阻的变化3.2电阻式传感器案例：煤气包储量检测原理直接将代表煤气包储量的高度变化转换为钢丝的电阻变化煤气包钢丝特点：（1）测量量程大；（2）防爆；（3）可靠；（4）成本低。3.2电阻式传感器案例：玩具机器人（广州中鸣数码）原理直接将关节驱动电机的转动角度变化转换为电阻器阻值变化3.2电阻式传感

5、器2电阻应变式传感器--应变片金属电阻应变片的工作原理是基于金属导体的应变效应，即金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着它所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化的现象。3.2电阻式传感器1)工作原理金属应变片的电阻R为(1)当不变时金属应变计(2)当变化时半导体应变计3.2电阻式传感器2)金属应变计金属应变计有:丝式和箔式优点:稳定性和温度特性好.缺点:灵敏度系数小.应变计3.2电阻式传感器3)半导体应变计优点：应变灵敏度大;体积小;能制成具有一定应变电阻的元件.缺点：温度稳定性和可重复性不如金属应变片。应变计3.2电阻式传感器3

6、)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）。3.2电阻式传感器案例：桥梁固有频率测量原理在桥中设置一三角形障碍物，利用汽车碍时的冲击对桥梁进行激励，再通过应变片测量桥梁动态变形，得到桥梁固有频率。3.2电阻式传感器4)应用案例：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。3.2电阻式传感器第三章、传感器测量原理3.3电感式传感器电感式

7、传感器是基于电磁感应原理，它是把被测量转化为电感量的一种装置。分类:电感式传感器自感型可变磁阻型涡流式互感型3.3电感式传感器1自感型--可变磁阻式a)可变导磁面积型b）差动型c）单螺管线圈型d）双螺管线圈差动原理:电磁感应3.3电感式传感器双螺管线圈差动型传感器及测量电路~交流电桥3.3电感式传感器2涡流式原理:涡流效应原线圈的等效阻抗Z变化：3.3电感式传感器优点：接构简单，使用方便，不受油污、介质影响。应用：位移、力、振动测量，NDT，测厚,材质判别案例：连续油管的椭圆度测量CoiledTubeEddySensorReferenceCircl

8、e原理：3.3电感式传感器案例：无损探伤原理裂纹检测，缺陷造成涡流变化。火车轮检测油管检测3.3电感式传感器案例：测厚案例