非接觸式傳感器(共6頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上非接觸式傳感器傳感器種類繁多，分類方法也是很多，根據(jù)傳感器工作時(shí)與被測物體接觸與否可以分為接觸式和非接觸式傳感器。此外，按照工作原理傳感器又可以分成參量傳感器、發(fā)電傳感器及特殊傳感器。其中，參量傳感器有電阻式傳感器、電感式傳感器和電容式傳感器等；發(fā)電傳感器有光電池、熱電偶傳感器、光電式傳感器和磁電式傳感器等；特殊傳感器是不屬于以上兩種分類的傳感器，如超聲波探頭、紅外探測器和激光檢測等。根據(jù)第二種分類方法，電感式傳感器中的電渦流式傳感器，磁電式傳感器中的磁阻式傳感器、霍爾式傳感器、感應(yīng)同步器，光電式傳感器，特殊傳感器中的微波傳感器均為非接觸式傳感器。下面具體介紹每一種傳

2、感器的工作原理。一 電渦流式傳感器根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，塊狀金屬導(dǎo)體置于變化的磁場中，在磁場中作切割磁力運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)將產(chǎn)生呈漩渦狀的感應(yīng)電流，此現(xiàn)象叫電渦流效應(yīng)。根據(jù)電渦流效應(yīng)制成的傳感器稱為電渦流式傳感器。電渦流式傳感器最大的特點(diǎn)是能對位移、厚度、表而溫度、速度、應(yīng)力及材料損傷等進(jìn)行非接觸式連續(xù)測量，另外還具有體積小、靈敏度高和頻率響應(yīng)寬等特點(diǎn)，應(yīng)用極其廣泛。 如圖所示為電渦流式轉(zhuǎn)速傳感器工作原理圖。在軟磁材料制成的輸入軸上加工一鍵槽，在距輸入表面4I處設(shè)置電渦流傳感器，輸入軸與被測旋轉(zhuǎn)軸相連。當(dāng)被測旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輸出軸的距離發(fā)生(噸tAd)的變化。由于電渦流效應(yīng)，這種變化將導(dǎo)致振蕩回路

3、的品質(zhì)因數(shù)變化，使傳感器線圈電感隨AJ的變化也發(fā)生變化，它將直接影響振蕩器的電壓幅值和振蕩頻率。出此，隨著輸入軸的旋轉(zhuǎn)，從振蕩器輸出的信號(hào)中包含有與轉(zhuǎn)數(shù)成正比的脈沖頻率信號(hào)。該信號(hào)由檢波器檢出電壓幅值的變化量，然后經(jīng)整形電路輸出脈沖頻率信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)電路處理便可得到被測轉(zhuǎn)速。這種轉(zhuǎn)速傳感器可實(shí)現(xiàn)非接觸式測量，抗污染能力很強(qiáng)，可安裝在旋轉(zhuǎn)軸附近長期對被測轉(zhuǎn)速進(jìn)行監(jiān)視。最高測量轉(zhuǎn)速可達(dá)600 000rmin。二 霍爾式傳感器霍爾式傳感器也是一種磁電式傳感器，它是利用霍爾元件基于霍爾效府原理而將被測量轉(zhuǎn)換成電動(dòng)勢輸出的一種傳感器。由于霍爾元件在靜止?fàn)顟B(tài)下具有感受磁場的獨(dú)特能力，并且具有結(jié)構(gòu)簡單、休積

4、小、噪聲小、頻率范圍寬(從直流到微波)、動(dòng)態(tài)范圍大(輸出電勢變化范圍可達(dá)1000：1)以及壽命長等特點(diǎn)，因此獲得了廣泛應(yīng)用。金屬或半導(dǎo)體薄片置于磁場中，當(dāng)有電流流過時(shí)，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢，這種物理現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。公式跟據(jù)公式，霍爾元件可用于三種測量方法，其中非接觸式的為： (1)保持霍爾元件感受的磁感強(qiáng)度不變，利用Uh與I成止比的關(guān)系，可用于直接測量電流和能轉(zhuǎn)換為電流的物理量，如電壓等。(2)當(dāng)霍爾元件的控制電流和磁感比強(qiáng)度均發(fā)生變化時(shí)，利用uH與IB成正比的關(guān)系，可構(gòu)成乘法器和功率計(jì)等，進(jìn)行乘法運(yùn)算或功率測量。下面以霍爾單相交流功率計(jì)為例進(jìn)行說明。 通過測量電路測出霍爾

5、元件輸出的平均霍爾電壓uh，即可求出負(fù)載ZL的有功功率P。三感應(yīng)同步器感應(yīng)同步器由兩個(gè)平面印刷電路繞組構(gòu)成，類似于變壓器的初、次級(jí)繞組，故又稱平面變壓器。感應(yīng)同步器通過位移引起兩個(gè)繞組間的互感量變化來進(jìn)行位移測量。按照測量位移對象的不同，感應(yīng)同步器可分為直線型感應(yīng)同步器和圓盤型感應(yīng)同步器兩大類，前者用于測量直線位移，后者用于測量角位移。由于此類傳感器成本低，受環(huán)境溫度影響小，測量精度高，且為非接觸式測量，所以在位移檢測中得到廣泛應(yīng)用。 直線型感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)及定尺和滑尺的繞組示意圖如圖所示。它出定尺和滑尺兩部分組成，長尺為定尺，短尺為滑尺。感應(yīng)同步器的定尺被安裝在固定部件亡(如機(jī)床的臺(tái)座)，而

6、滑尺則與運(yùn)動(dòng)部件或被定位裝置(如機(jī)床刀架)一起沿定尺移動(dòng)。其制造工藝是先在基板(玻璃或金屬)上涂上一層絕緣粘合材料，將銅箔粘牢，用制造印刷線路板的腐蝕方法制成節(jié)距為T(一般為2mm)的方齒形線圈。直線型感應(yīng)同步器的定尺繞組是連續(xù)的?；呱戏植贾鴥蓚€(gè)勵(lì)磁繞組，分別稱為正弦繞組和余弦繞組。當(dāng)正弦繞組與定尺繞組相位相同時(shí)，余弦繞組與定尺繞組錯(cuò)開14節(jié)距。滑尺和定尺相對平行安裝，其間保持一定向隙(0.05-0.2mm)。 在滑尺的正弦繞組中，施加頻率為f(一般為2一l0k比)的交變電流時(shí)，定尺繞組感應(yīng)出頻率為f的感應(yīng)電勢。感應(yīng)電勢的大小與滑尺和定尺的相對位置有關(guān)。當(dāng)兩繞組同向?qū)R時(shí)，滑尺繞組磁通全部交鏈于定尺繞組，所以其感應(yīng)電勢為正向最大。移動(dòng)14節(jié)距后，兩繞組磁通不變鏈，即交鏈磁通量為零；再移動(dòng)14節(jié)距后，兩繞組反向時(shí)，感應(yīng)電勢負(fù)向最大。依此類推，每移動(dòng)一節(jié)距，其感應(yīng)電勢隨位置按余弦規(guī)律周期性的重復(fù)變化一次。 同樣，在滑尺的余弦繞組中，施加頻率為f的交變電流時(shí)，定尺繞組上也感應(yīng)出頻率為f的感應(yīng)電勢。其感應(yīng)電勢隨位