课件第5章 常用物性型传感器.pptVIP

(2) 缺陷检测 当光照射物体时，使不透明物体的表面缺陷或透明物体的体内缺陷(杂质)与其材料背景相比有足够的反差，只要缺陷面积大于两个光敏元时，CCD图像传感器就能够发现它们。例如用于检查磁带时可发现磁带上的小孔；也可采用透射光，检查玻璃中的针孔、气泡和夹杂物等。 * 图5-35所示为钞票票面状况检查系统原理图。将两列被检钞票分别通过两个图像传感器的视场，并使其成像，从而输出两列视频信号，把这两列视频信号送到比较器进行处理。如果其中一张有缺陷，则两列视频信号将有显著不同的特征，经过比较器就会发现这一特征而检测到缺陷的存在。 (2) 缺陷检测 * 基于压电效应的压电传感器，它的灵敏度、频响特性等是衡量其工作性能的主要指标。影响压电传感器工作性能的因素很多，如横向灵敏度、安装差异、环境温度、湿度的变化、以及传感器重量的负载影响、电磁场、基座应变带来的影响等等。 5.2.3 影响压电式传感器性能的主要因素 * 压电加速度传感器的横向灵敏度是指当加速度传感器感受到与其主轴向(轴向灵敏度方向)垂直的单位加速度振动时的灵敏度，一般用它与主轴向灵敏度的百分比来表示；称为横向灵敏度比。 5.2.3 影响压电传感器工作性能的主要因素 横向灵敏度 * 环境温度的变化对压电材料的压电常数和介电常数的影响都很大，它将使传感器灵敏度发生变化。压电材料不同，温度影响的程度也不同。当温度低于400℃时，其压电常数和介电常数都很稳定。环境湿度对压电式传感器性能的影响也很大。如果传感器长期在高湿度环境下工作，其绝缘电阻将会减小，低频响应变坏。 5.2.3 影响压电传感器工作性能的主要因素 环境温度和湿度的影响 * 安装方式的不同及安装质量的差异，对传感器频响特性影响很大。此外试件表面的任何受力应变，都将通过传感器基座直接传给压电元件，从而产生与被测信号无关的假信号输出。 5.2.3 影响压电传感器工作性能的主要因素 安装差异及基座应变 * 为了减小这种噪声。可使用特制的低噪声电缆，同时将电缆固紧，以免产生相对运动。在测试系统中接有多种测量仪器，如果各仪器与传感器分别接地，各接地点又有电位差，这便在测量系统中产生噪声。防止这种噪声的有效办法是整个测量系统在一点接地。而且选择指示器的输入端为接地点。 5.2.3 影响压电传感器工作性能的主要因素 噪声 * 5.2.4 压电式力传感器的合理使用 （1）压电元件的串并联 在压电传感器中，为了提高灵敏度，通常压电材料采用两片或两片以上组合在一起。由于压电材料是有极性的，因此连接方法有两种，如图所示。 在图 (a)中，两压电片的负极都集中在中间电极上，正电极在两边的电极上。这种接法称为并联。其输出电容C并为单片电容C的两倍，但输出电压U并等于单片电压U，极板上电荷量q并为单片电荷量q的两倍，即 下页 上页 返回 * 图 (b)的接法，正电荷集中在上极板，负电荷集中在下极板，而中间的极板上片产生的负电荷与下片产生的正电荷相互抵消，这种接法称为串联。由图可知，输出的总电荷q串等于单电荷q，而输出电压U串为单片电压U的两倍，总电容C串为单片电容C的一半，即 ） （2）压电片预应力 压电片在压电传感器中，必须有一定的预应力。 （3）压电力传感器的安装 压电式力传感器安装时应保证传感器的敏感轴与受力方向一致。安装传感器的上、下接触面要经过精细加工，以保证平行度和平面度。 当接触表面粗糙时，对环形压电力传感器，可以加装应力分布环，对并联传感器可加装应力分布块。在接触面不平行时，可加装球形环，应力环、块的弹性模量均不得低于传感器外壳金属材料的弹性模量。 为牢固地安装传感器，环形传感器可在中心孔加紧固螺栓。总之，装卡牢固是非常重要的，否则不仅会降低传感器的频响，还将影响测试的结果 。 下页 上页 返回 * （4）合理选择传感器的量程和频率响应 应根据所测力的极限来选择压电力传感器的量程和频响，不要使传感器所测负荷超过额定量程。传感器的工作频带要能够覆盖待测力的频带。 （5）合理选用二次仪表 测量低频力信号时，因测试系统的频率下限将主要取决于传感器的电荷放大器的时间常数，因此，测准静态力信号一般要求电荷放大器输入阻抗高于1012Ω，低频响应为0.001Hz显示仪表采用直流数字电压表。