第5章 检测元件综述.ppt

第5章 检测元件（传感器）;压力传感器;各种物理量检测; 当定子励磁绕组以一定频率的交流电压激励时，转子输出电压随转子转角变化（与转子转角成正弦、余弦函数关系）。;转子输出电压与转子转角成正弦、余弦函数关系;应用电磁感应原理来测量位移的高精度检测元件，有直线式和圆盘式两类，分别用作检测直线位移和转角。 直线感应同步器由定尺和滑尺两部分组成。 定尺一般为250mm，上面均匀分布节距为2mm的绕组； 滑尺长100mm，表面布有两个绕组，即正弦绕组和余弦绕组，当余弦绕组与定子绕组相位相同时，正弦绕组与定子绕组错开1／4节距(W)。;根据定尺感应电动势的相位来鉴别位移量。 如果将滑尺的正弦和余弦绕组分别供给幅值、频率均相等，但相位相差90°的励磁电压，即UA＝Umsinωt，UB=Umcosωt时，则定尺上的绕组由于电磁感应作用产生与励磁电压同频率的交变感应电动势。;;鉴相式测量电路基本组成; ; 光电编码器有两种类型，一种是增量编码器，一种是绝对编码器。两者相比，增量编码器具有结构简单、价格低，而且精度易于保证等优点，所以目前采用最多。;单路光电码盘脉冲;光电编码器的测量准确度与码盘圆周上的狭缝条纹数n有关，能分辨的角度α为： α=360°/n 例如：码盘的透光槽数为1024个，则能分辨的最小角度α=360°/1024=0.352°。;VA;在圆盘上刻有节距相等的辐射状窄缝，与之相对应的还有两组检测窄缝，其节距与圆盘的节距相同。 两组检测窄缝错开1／4节距。其目的是使A，B两个光电转换器的输出信号在相位上相差90°。 ;A;增量光电码盘判向原理;最外侧的是最低位，最里侧的是最高位。圆盘划分16个扇区，每个扇区对应一个4位二进制数，如0000、0001、…、1111。;1.可以直接读出角度坐标的绝对值； 2. 没有累积误差； 3. 电源切除后位置信息不会丢失。;4位格雷码盘示意图 ;4 光栅;把指示光栅平行地放在标尺光栅上面，并使它们的刻线相互倾斜一个很小的角度θ ，这时在指示光栅上就出现几条较粗的明暗条纹，称为莫尔条纹（光的干涉现象）它们是沿着与光栅条纹几乎成垂直的方向排列。;若栅距P =0.Olmm，只要θ很小，1/θ(放大倍数)很大，如莫尔条纹的宽度w 为10mm，则放大倍数相当于1000倍，即把光栅间距放大1000倍，因而减轻了电子线路的负担。;;5 磁栅;测速发电机有直流和交流两种，与发电机原理相同。为了提高检测灵敏度，通常将测速发电机直接联结在电机轴上。 伺服控制中多采用直流测速发电机，其转速与输出电压之间的关系如图所示。;2 光电式速度测量;转速可由编码器发出的脉冲频率来测量。 ;4 霍尔式转速传感器;例 转速测量;例 大电流测量;例 铁磁材料裂纹检测 —钢缆检测;在被测物体上粘有多对小磁钢(也可粘在被测物体圆周上)，霍尔元件固定于小磁钢附近。当被测物体转动时，每当一个小磁钢转过霍尔元件时，霍尔元件输出一个相应的脉冲。测得单位时间内的脉冲个数，即可求得被测物体的转速。;加速度是一个基本物理量。可以通过测量加速度来测量物体的运动状态。; 加速度测量一般都是先将其转换为力的测量，经过测力传感器来间接度量被测加速度。;由重块、悬臂梁、应变片和阻尼液体等构成。当有加速度时，重块受力，悬臂梁弯曲，按梁上固定的应变片之变形，便可测出力的大小，在已知质量的情况下即可算出被测之加速度。;压电加速度传感器可以做得很小，质量???轻，故对被测对象的影响很小，;传感器固定在被测物体上，感受该物体的振动，惯性质量块产生惯性力，使压电元件产生变形，压电元件产生的变形和由此产生的电荷与加速度成正比。;压电式传感器测量电路—电荷放大器 ;例：测发动机爆震;逆压电效应的应用：;*试分析比较直流测速发电机和光电编码器做转速测量的特点。;* 什么是压电效应，什么是逆压电效应？