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動時，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，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)動時，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中包含有與轉(zhuǎn)數(shù)成正比的脈沖頻率信號。該信號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，該信號經(jīng)電路處理便可得到被測轉(zhuǎn)速。這種轉(zhuǎn)速傳感器可實現(xiàn)非接觸式測量，抗污染能力很強，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，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，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動勢，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度均發(fā)生變化時，利用uH與IB成正比的關(guān)系，可構(gòu)成乘法器和功率計等，進(jìn)行乘法運算或功率測量。下面以霍爾單相交流功率計為例進(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)同步器由兩個平面印刷電路繞組構(gòu)成，類似于變壓器的初、次級繞組，故又稱平面變壓器。感應(yīng)同步器通過位移引起兩個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(如機床的臺座)，而

6、滑尺則與運動部件或被定位裝置(如機床刀架)一起沿定尺移動。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。滑尺上分布著兩個勵磁繞組，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，余弦繞組與定尺繞組錯開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，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，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14節(jié)距后，兩繞組磁通不變鏈，即交鏈磁通量為零；再移動14節(jié)距后，兩繞組反向時，感應(yīng)電勢負(fù)向最大。依此類推，每移動一節(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，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