[信息与通信]第四章 信号的获取2-linly.ppt

1,第四章 信号的获取,2,2.电容式传感器,变换原理:将被测量的变化转化为电容量变化,两平行极板组成的电容器,它的电容量为:,3,a)变极距型电容传感器,1. 工作原理：,灵敏度：,实际应用时常采用差动形式的电容传感元件。,4,5,平面线位移型,b)变面积型电容传感器,6,柱面线位移型,7,8,面积变化型传感器的特点：, 灵敏度较低,适：较大直线位移及角位移的测量,灵敏度：,9,产品.,陶瓷电容压力传感器,液体压力作用在陶瓷膜片的表面，使膜片产生 位移。,10,c) 变介电常数型电容传感器,一般用于厚度、湿度或液体等物理参数的测量,11,变介电常数型传感器的特点：,适：较大直线位移及角位移的测量,灵敏度：,12,产品.,电容式液位传感器（液位计/料位计）,13,电容式接近开关,测量头构成电容器的二个极板，当物体移向接近开关时，物体和接近开关的介电常数发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化.接近开关的检测物体，并不限于金属导体，也可以是绝缘的液体或粉状物体。,14,d) 电容式传感器的应用,电容式传感器具有结构简单、灵敏度高、动态性能好以及非接触测量等优点，所以在工程技术方面，特别是在微小尺寸变化测量方面得到广泛的应用.它可用来测量液位和物位、压力、加速度、直线位移、角度和角位移、厚度、振动和振幅、转速、温度、湿度及成分等参数。,电容式加速度传感器,17,电容式转速传感器,电容式位移传感器,电容式传感器还可以用于测量振动位移，以及测量转轴的回转精度和轴心动态偏摆等，属于动态非接触式测量，如图所示。,（a）振幅测量 （b）轴的回转精度和轴心偏摆测量 电容式传感器在振动位移测量中的应用,差动电容式压力传感器,电容式压力传感器常用来测量气体或液体的压力，其外形结构如图所示。,电容式液位传感器,由于被测对象的性质不一样，不同介质的导电性能不相同，电容式液位传感器在不导电液体和导电液体的液位测量过程中，其结构也会有差别，如图所示。,图4-23 电容式液位传感器的结构,电容式液位传感器被广泛使用于工业测量中。几类常见的电容式液位传感器如图所示。,（a）棒式探极 （b）同轴探极 （c）缆式探极 图4-24 几类常见的电容式液位传感器,电容式测厚传感器,电容式指纹识别传感器,(a)笔记本指纹识别 (b)指纹识别手机 (c)汽车防盗指纹识别 电容式指纹识别传感器,27,利用电磁感应原理将被测非电量转换成线圈自感系数 或互感系数的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出，这种装置称为电感式传感器。,分类:,电感式传感器,涡流式传感器,3.电感式传感器,28,1）自感式传感器,自感式传感器结构图,29,根据磁路欧姆定律,30,31,铁芯、衔铁磁阻和空气隙的磁阻相比是很小的，或者说 则有：,代入自感公式得：,当 为常数时， 。如果保持 或 不变，可以形成变气隙和变面积两种类型的自感式传感器。,32,灵敏度,所以存在线性误差，与电容传感器中的情况相类似，适合微小位移的测量。,变气隙自感式传感器,33,灵敏度,变面积自感式传感器,由于漏感等原因，其线性区范围较小，灵敏度也较低，因此，在工业中应用得不多。,自感式传感器的应用,1.电感式滚柱直径分选装置,电感式滚柱直径分选装置实物,电感式滚柱直径分选装置结构原理,变气隙式差动电感压力传感器 变气隙式差动电感压力传感器主要由C形弹簧管、衔铁、铁芯和线圈等组成。,变气隙式差动电感压力传感器,电感式传感器还可以应用于磨加工主动测量、测量长度位移量和制做电子测微仪。,38,2）互感式传感器(变压器式传感器),线圈1为原边线圈，线圈2为副边线圈。根据变压器的原理可知，当原边通过一交变电流 时，由于在磁通全回路上磁通的交变变化，而在副边上感生感应电势，这一电势的大小为,互感式传感器结构图,39,由于在原边线圈上还存在有自感L1,故,则：,副边感生电势在原边所施加的电势、工作频率、原边线圈参数等确定的情况下，是互感系数M的单值函数。,40,衔铁向上运动时：,衔铁向下运动时：,互感式传感器的应用,力和力矩的测量,差动变压器式力传感器,压力测量,220V,1接头 2 膜盒 3 底座 4 线路板 5互感式传感器 6 衔铁 7 罩壳,V,振荡器,稳压电源,差动变压器,相敏检波电路,1,2,3,4,5,6,7,加速度传感器,稳压电源,振荡器,检波器,滤波器,(b),(a),220V,加速度a方向,a,输出,1,2,1,1 弹性支承 2 差动变压器,用于测定振动物体的频率和振幅时其激励频率必须是振动频率的十倍以上，才能得到精确的测量结果。可测量的振幅为(0.15)mm，振动频率为(0150)Hz。,3) 涡流式传感器,根据法拉第电磁感应原理，块状金属导体置于变化的磁场中，导体内将产生呈涡旋状的感应电流，称之为电涡流或涡流，这种现象称为涡流效应。电涡流传感器是利用电涡流效应，将位移、温度等非电量转换为阻抗的变化或电感的变化从而进行非电量电测的。,45,原线圈的等效阻抗Z变化：,1.线圈与金属 2. 金属板的 3 .线圈激磁 4.金属板的,板间距离,电阻率,圆频率,测：位移、振动、厚度,测：材质探伤,磁导率,电磁炉工作示意图,电磁炉内部励磁线圈,涡流式传感器的应用电路 电磁炉,电涡流探雷器,电涡流探雷器的实物图,电涡流接近开关实物,a)径向振动测量,b)轴心轨迹测量,c)转速测量,d)穿透式测厚,e)零件计数器,f)表面裂纹测量,52,差动变压器位移传感器,1 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,第3节 发电型传感器,发电型传感器是将被测物理量转化为电源性参量，如电势、电荷等等。这种传感器实际上是一种能量转换元件。属于这类元件的有磁电型、压电型、热电型以及光电型等种类。,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。,2 分类,磁电式,动圈式,磁阻式,线速度型,角速度型,55,. 动圈式磁电传感器,感应电动势：,惯性式速度计,感应电动势：,转速测量,线速度型,2. 角速度型,线速度型,56,动圈式传感器,线速度型,57,角速度型,测速电机,58,二. 磁阻式传感器,工作原理：线圈与磁铁无相对运动，由运动着的物体 （导磁材料）来改变磁路的磁阻，引起磁力 线的增强与减弱，线圈中产生感生电动势。,应用：测频数，转速，偏心测量，振动测量,特点：简单，方便,59,磁阻式传感器,谢谢大家！,磁阻 就是磁通通过磁路时所受到的阻碍作用，用Rm表示。磁路中磁阻的大小与磁路的长度l成正比，与磁路的横截面积S成反比，并与组成磁路的材料性质有关。,返回,