测试技术基础常用传感器.PPT

2. 磁敏传感器的应用 电流计 磁感应开关 磁敏电位器 霍尔电动机 纸币及预付卡识别设 卡形电流计的结构 霍尔电动机的结构示意图 霍尔电动机等效电路 ▲ 3.8 传感器选用原则 选择传感器主要考虑灵敏度、线性范围、响应特性、稳定性、精确度、测量方式等六个方面的问题。 1. 灵敏度 一般说来，传感器灵敏度越高越好，但在确定灵敏度时，要考虑以下几个问题。 a)灵敏度过高引起的干扰问题； b)量程范围。 3 响应特性 传感器的响应特性是指在所测频率范围内，保持不失真的测量条件。 实际上传感器的响应总不可避免地有一定延迟，但总希望延迟的时间越短越好。 2 线性范围 任何传感器都有一定的线性工作范围。在线性范围内输出与输入成比例关系，线性范围愈宽，则表明传感器的工作量程愈大。传感器工作在线性区域内，是保证测量精度的基本条件。 4 稳定性 稳定性是表示传感器经过长期使用以后，其输出特性不发生变化的性能。影响传感器稳定性的因素是时间与环境。 5 精确度 传感器的精确度是表示传感器的输出与被测量的对应程度。 6 测量方式 传感器工作方式，也是选择传感器时应考虑的重要因素。例如，接触与非接触测量、破坏与非破坏性测量、在线与非在线测量等。 ▲ 应变片受力后，电阻的变化dR 则 两边同除以R，同时R=r l/A，则 dl/l = e ——金属导线长度的相对变化，称纵向应变。 dr/r ——导线电阻率的相对变化。 dA/A ——导线截面积的相对变化，称为称横向应变。 (2).工作原理 对于圆形截面积的导线，若半径为r，则 横向应变dr/r和纵向应变dl/l之比称为泊桑比，即 故 E为导线材料的弹性模量，l为压阻系数，与材料有关。 则 已知 当导体材料确定后，m、l、E均为常数，则(1+2m +lE)为常数。 灵敏度为： 应变片电阻的相对变化率dR/R与应变e之间是线形关系 S由两部分组成：? 前一部分(1+2m)单由金属导线的几何尺寸变化引起的； 后一部分lE是电阻率随应变而引起变化的部分，它除与金属导线几何尺寸有关外，还与金属本身的特性有关。? 返回 当略去传感器的漏电阻Ra时? qt≈ei(Ca+Cc+Ci)? 当略去电荷放大器的输入电阻Ri的影响时 qf≈(ei-ey)Cf 则整个电路中的电荷为：? q≈qt+qf= ei(Ca+Cc+Ci)+(ei-ey)Cf= eiC+ (ei-ey)Cf 式中，ei为放大器的输入端电压；ey为放大器输出端电压；Cf为电荷放大器的反馈电容。 (3).电荷放大器 ey=-Kei 其中，K为放大器的开环放大倍数 q≈qt+qf= ei(Ca+Cc+Ci)+(ei-ey)Cf= eiC+ (ei-ey)Cf 所以 开环增益K足够大 系统的灵敏度为： 在一定条件下，电荷放大器的输出电压与传感器的电荷量成正比，而与电缆的分布电容无关； 系统输出灵敏度取决于反馈电容，所以可以通过调节反馈电容 ei=(q+eyCf)/(C+Cf) 返回 (2).面积变化型 面积变化型可变磁阻式传感器结构 当m0 、d 固定不变，改变A0时，L与A0呈线形关系. 传感器灵敏度 L与A0的线形关系 =常数 (3).螺线管型 当其它参数不变，仅改变l，使Rm变化，从而产生电感的变化。 (4).差动型 变间隙型差动变压器 输出特性 传感器灵敏度 当金属板置于变化磁场中或者在磁场中运动时，在金属板中产生感应电流，这种电流在金属体内是闭合的，称为涡流。 涡流的大小与金属板的电阻率r、磁导率m、厚度t，以及金属板与线圈距离、激励电流、角频率等参数有关。 涡流式电感传感器可分为 1）高频反射式 2）低频投射式 2. 涡流式电感传感器 原线圈的等效阻抗Z变化： (1).高频反射式（集肤效应） 高频反射式涡流传感器 (2).低频透射式（互感原理） 低频透射式涡流传感器 e2随材料厚度增加变化的规律 3.涡流式传感器的应用 案例：位移、振幅、轴心轨迹的测量 径向振动的测量 构件振幅的测量 构件振型的测量 轴心轨迹的测量 其中，n为转轴的转速；f为脉冲频率；z为转轴上的槽数或齿数。 案例:转速的测量 案例： 测厚 案例： 零件计数 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. 变压器式--差动变压器 工作原理：互感现象. 应用: 厚度,角度,表面粗糙度;拉伸,压缩,垂直度; 压力,流量,液位;张力,重力,负荷量;扭矩,