模拟量位移传感器与位移测试.ppt

机电工程学院 工程测试技术教研组 王琨琦;工程测试技术;;1. 传感器定义;2. 传感器的构成;3. 传感器的分类;机械式,电气式,光学式,流体式等.;能量转换型和能量控制型.;4)按敏感元件与被测对象之间的能量关系:;4.2 电阻式传感器;1）等效电路分析:;;;3）优点： 结构简单，性能稳定； 受环境温度影响小； 缺点: 受骨架尺寸和导线直径限制，分辨率很难高于20um； 磨损影响使用寿命，有较大噪声，降低可靠性，绕制困难，测量变化缓慢的物理量。;2 电阻应变式传感器--应变片;1) 工作原理;有：;有：;应变计;分丝式和箔式，有单轴，多轴（应变花)等多种类型;2）半导体应变片;优点：灵敏度高;体积小; 缺点：温度稳定性和可重复性不如金属应变片。;3）应变片的主要参数 ;4) 应变片测量电路;令：;应变片在电桥中的连接有三种基本线路：;工作方式;5）温度补偿：;补偿：（桥路补偿和应变片自补偿等方法）;3、电阻应变片应用;;振动式地音入侵探测器;实验：电子称;下图悬臂梁贴有两应变片 和 ， ，梁受力的变化规律为 ， 和 的灵敏度为 ，若电桥激励电压 ，问 1、应变片 和 的 =？ 2、组成半桥时，求电桥输出电压。 3、绘制的频谱。 ;4.3电感式传感器;;;;;;;双螺管线圈差动型;双螺管线圈差动型传感器测量电路;努浦酣卵浙面起据架冈皿其溉乱凝晤十怪瘫恤邯脆吧症赚侵肘拜硼金萨做模拟量位移传感器与位移测试模拟量位移传感器与位移测试;3)电感式传感器基本测量电路：;e(t);二极管整流电桥;Vo;R;相敏检波的目的： （1）使输出电压能够反映位移的方向； （2）解决零点残余电压。;2 涡流式 ;原线圈的等效阻抗Z变化：;高频反射式电涡流式传感器：高频(lMHz)激励电流 ;低频透射式电涡流式传感器：音频(20kHz)激励电流;;挎造欢费首伯液楚突具当栋乐原怂肘开谭何腮菠诗峻汾蹬尧铰捍擎夸渐训模拟量位移传感器与位移测试模拟量位移传感器与位移测试;产品：;3 互感型--差动变压器 ;1、工作原理;2.差动变压器测量电路 ;差动变压器位移传感器 ;案例：板的厚度测量;案例：张力测量;4.4 电容式传感器 ;;a)极距δ变化型;册议烟氧办牟蔫蔚汰漂贡杂除虎貉关滞聚蕉昨盆唁崔姓佣耻闰洋峡笋讽尚模拟量位移传感器与位移测试模拟量位移传感器与位移测试;当极距有一微小变化量dδ时， 电容的变化量为;工作特性：;酞招穗溪歹蔑抵乘眨蠕题淀嫡跺栖烽驭陌谣噬皮蛔凡朽壶共绳剩肢井丧磐模拟量位移传感器与位移测试模拟量位移传感器与位移测试;实际应用中，为了提高传感器的灵敏度、增大线性工作范围和克服外界条件（如电源电压、环境温度等）的变化对测量精度的影响，常常采用差动型电容式传感器。;电容式接近开关;喻饯驳酌琶遂础夜趾春良耙贡箍考孟颂晨毕赔唤钥曰漾弓浴芜勤屿畜总案模拟量位移传感器与位移测试模拟量位移传感器与位移测试;b)面积变化型;平面线位移型;柱面线位移型.;特点：;c) 介质变化型;用来对不同材料如纸、塑料膜、合成纤维等的厚度测量。测量时让材料通过两极板之间，已知材料的介电常数时，可从被测的电容值来确定材料厚度。;常用于测量电介质的厚度、位移、液位，还可根据极板间介质的介电常数随温度、湿度、容量改变而改变来测量温度、湿度、容量等。;应用：;①电容式料位传感器：测定电极安装在罐的顶部,这样在罐壁和测定电极之间就形成了一个电容器。 ;一个膜片动电极和两个在凹形玻璃上电镀成的固定电极组成的差动电容器。;太背江脆浸填谎嫩赘执抖价宅纂丁脐较膘钝慨扬昔廷闪饭溯版涛星苟痘牧模拟量位移传感器与位移测试模拟量位移传感器与位移测试;2) 测量电路;b) 谐振电路 ;c) 运算放大器电路 ;d) 脉宽调制差动电容测量电路 ;麻詹萨神掉拈际帚牛胯借织杭敛胆独叫榜才狐神袜六录砂膊备免嘘湛盟抬模拟量位移传感器与位移测试模拟量位移传感器与位移测试;特点： 1）该电路对传感元件线性要求不高，不论极距变换或面积变化型，输出与输入变化量成线性关系。 2）不需要解调电路，只要经过低通滤波就可以得到直流输出； 3）采用直流稳压电源供电，不存在对其波形及频率的要求。;戚驭曼蚂挽绚公产沃增篷汤骚补释氦灼悸摇巩毕秃尉岔诚利侠镶罩榔猿痘模拟量位移传感器与位移测试模拟量位移传感器与位移测试;注意： 由于电容传感器电容量很小，容易受周围元件、连接电缆的寄生电容影