數(shù)字式傳感器

1、第十章第十章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器光光 柵柵1.2第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器感應同步器感應同步器10.110.2編編 碼碼 器器10.3頻率式傳感器頻率式傳感器第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器:能把被測（模擬）量直接轉換成數(shù)字量輸出的傳感器數(shù)字式傳感器具有下列特點：1.具有高的測量精度和分辨率，測量范圍大；2.抗干擾能力強，穩(wěn)定性好；3.信號易于處理、傳送和自動控制；4.便于動態(tài)及多路測量，讀數(shù)直觀；5.安裝方便，維護簡單，工作可靠性高。 第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器感應同步器是應用電磁感應原理把位移量轉換成數(shù)字量的傳感器。感應同步器是一種多極感應元

2、件，由于多極結構對誤差起補償作用，所以用感應同步器來測量位移具有精度高、工作可靠、抗干擾能力強、壽命長、接長便利等優(yōu)點。第一節(jié)第一節(jié) 感應同步器感應同步器 第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器結構組成第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器一、感應同步器的工作原理一、感應同步器的工作原理定尺中的感應電勢隨滑尺的相對移動呈周期性變化；定尺的感應電勢是感應同步器相對位置的正弦函數(shù)。若在滑尺的正弦與余弦繞組上分別加上正弦電壓usUssint和ucUcsint，則定尺上的感應電勢es和ec可用下式表達： 其中：K耦合系數(shù)； 與位移x等值的電角度，2xW第第10章章

3、 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器對于不同的感應同步器，若滑尺繞組激磁，其輸出信號的處理方式有:1.鑒相法 2.鑒幅法 3.脈沖調寬法三種。第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器所謂鑒相法就是根據(jù)感應電勢的相位來測量位移。采用鑒相法，須在感應同步器滑尺的正弦和余弦繞組上分別加頻率和幅值相同，但相位差為V2的正弦激磁電壓，即usUmsint和ucUmcost。鑒相法鑒相法 根據(jù)式（102），當余弦繞組單獨激磁時，感應電勢為 同樣，當正弦繞組單獨激磁時，感應電勢為 第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器 正、余弦繞組同時激磁時，根據(jù)疊加原理，總感應電勢為 由上式可知，

4、感應電勢的幅值為 KUmsin（），調整激磁電壓值，使2xW2，則定尺上輸出的總感應電勢為零。激磁電壓的中值反映了感應同步器定尺與滑尺的相對位置。 第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器鑒幅法就是根據(jù)感應電勢的幅值來測量位移根據(jù)疊加原理，感應電勢為 鑒幅法鑒幅法 由上式 感應電勢的幅值為KUmsin（），調整激磁電壓值，使2xW2，則定尺上輸出的總感應電勢為零。激磁電壓的中值反映了感應同步器定尺與滑尺的相對位置。 式（106）是鑒幅法的基本方程。 第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器當用感應同步器來測量位移時，與鑒幅

5、法相類似，可以調整激磁脈沖寬度值，用跟蹤。當用感應同步器來定位時，則可用中來表征定位距離，作為位置指令，使滑尺移動來改變，直到，即e0時停止移動，以達到定位的目的。脈沖調寬法則在滑尺的正弦和余弦繞組上分別加周期性方波電壓,可認為感應電勢為脈沖調寬法脈沖調寬法第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器二、數(shù)字測量系統(tǒng)二、數(shù)字測量系統(tǒng)鑒相法測量系統(tǒng)鑒相法測量系統(tǒng)圖109為鑒相法測量系統(tǒng)的原理框圖。它的作用是通過感應同步器將代表位移量的電相位變化轉換成數(shù)字量。鑒相法測量系統(tǒng)通常由位移相位轉換，模一數(shù)轉換和計數(shù)顯示三部分組成。 第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器位

6、移相位轉換的功能是通過感應同步器將位移量轉換為電的相位移。模數(shù)轉換的主要功能是將代表位移量（定尺輸出電壓的相位）的變化再轉換為數(shù)字量。鑒相器是一個相位比較裝置，其輸人來自經放大、濾波、整形后的輸出信號e，以及相對相位基準輸出信號o。相對相位基準（脈沖移相器）實際上是一個數(shù)模轉換器、它是把加。減脈沖數(shù)轉換為電的相位變化。模數(shù)轉換的關鍵是鑒相器。 第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器 由以上分析可見鑒相法測量系統(tǒng)的工作原理是：當系統(tǒng)工作時，相位差小于一個脈沖當量。若將計數(shù)器置0，則所在位置為“相對零點”。假定以此為基準，滑尺向正方向移動，的相位發(fā)生變化，與之間出現(xiàn)相位差，通過鑒相器檢出相位差，并

7、輸出反映滯后于的高電平。該兩輸出信號控制脈沖移相器，使礦產生相移，趨近于。當?shù)竭_新的平衡點時，相位跟蹤即停止，這時。在這個相位跟蹤過程中，插人到脈沖移相器的脈沖數(shù)也就是計數(shù)脈沖門的輸出脈沖數(shù)，再將此脈沖數(shù)送計數(shù)器計數(shù)并顯示，即得滑尺的位移量。另外，不足一個脈沖當量的剩余相位差，還可以通過模擬儀表顯示。第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器鑒幅法測量系統(tǒng)鑒幅法測量系統(tǒng)此系統(tǒng)的作用是通過感應同步器將代表位移量的電壓幅值轉換成數(shù)字量。 第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器三、感應同步器的接長使用三、感應同步器的接長使用感應同步器可用于大量程的線位移和角位移的靜

8、態(tài)和動態(tài)測量。在數(shù)控機床、加工中心及某些專用測試儀器中常用它作為測量元件。與光柵傳感器相比，它抗干擾能力強，對環(huán)境要求低，機械結構簡單，接長方便。目前在測長時誤差約為1m/250mm，測角時誤差約為0.5”。第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器光柵是由很多等節(jié)距的透光縫隙和不透光的刻線均勻相間排列構成的光器件。按工作原理，有物理光柵和計量光柵之分，前者的刻線比后者細密。物理光柵主要利用光的衍射現(xiàn)象，通常用于光譜分析和光波長測定等方面；計量光柵主要利用光柵的莫爾條紋現(xiàn)象，它被廣泛應用于位移的精密測量與控制中。按應用需要，計量光柵又有透射光柵和反射光柵之分，而且根據(jù)用途不同，可制成用于測量線位移

9、的長光柵和測量位移的圓光柵。第二節(jié)第二節(jié) 光光 柵柵 第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器光電轉換光電轉換為了進行莫爾條紋讀數(shù)，在光路系統(tǒng)中除了主光柵與指示光柵外，還必須有光源、聚光鏡和光電元件等。圖1013為一透射式光柵傳感器的結構圖。主光柵與指示光柵之間保持有一定的間隙。光源發(fā)出的光通過聚光鏡后成為平行光照射光柵，光電元件（如硅光電池）把透過光柵的光轉換成電信號。 第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器當兩塊光柵相對移動時，光電元件上的光強隨莫爾條紋移動而變化。如圖1014所示，在a位置，兩塊光柵刻線重疊，透過的光最多，光強最大；在位置c，光被遮去一

10、半，光強減??；在位置d，光被完全遮去而成全黑，光強為零。光柵繼續(xù)右移；在位置e，光又重新透過，光強增大。在理想狀態(tài)時，光強的變化與位移成線性關系。但在實際應用中兩光柵之間必須有間隙，透過的光線有一定的發(fā)散，達不到最亮和全黑的狀態(tài)；再加上光柵的幾何形狀誤差，刻線的圖形誤差及光電元件的參數(shù)影響，所以輸出波形是一近似的正弦曲線， 第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器數(shù)字轉換原理數(shù)字轉換原理1 1辨向原理辨向原理 光柵的位移變成莫爾條紋的移動后，經光電轉換就成電信號輸出。但在一點觀察時，無論主光柵向左或向右移動，莫爾條紋均作明暗交替變化。若只有一條莫爾條紋的信號

11、，則只能用于計數(shù)，無法辨別光柵的移動方向。為了能辨向，尚需提供另一路莫爾條紋信號，并使兩信號的相位差為/2。通常采用在相隔14條紋間距的位置上安放兩個光電元件來實現(xiàn)， 第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器 2 2電子細分電子細分高精度的測量通常要求長度精確到10.lm，若以光柵的柵距作計量單位，則只能計到整數(shù)條紋。例如，最小讀數(shù)值為0.lm，則要求每毫米刻一萬條線。就目前的工藝水平有相當?shù)碾y度。所以，在選取合適的光柵柵距的基礎上，對柵距細分，即可得到所需要的最小讀數(shù)值，提高“分辨”能力。第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器四倍頻細分在上述“辨向原理”的基礎上若將u2方波信號也進行微分，再用

12、適當?shù)碾娐诽幚?，則可以在一個柵距內得到二個計數(shù)脈沖輸出，這就是二倍頻細分。如果將辨向原理中相隔B4的兩個光電元件的輸出信號反相，就可以得到4個依次相位差為/2的信號，即在一個柵距內得到四個計數(shù)脈沖信號，實現(xiàn)所謂四倍頻細分。在上述兩個光電元件的基礎上再增加兩個光電元件，每兩個光電元件間隔14條紋間距，同樣可實現(xiàn)四倍頻細分。這種細分法的缺點是由于光電元件安放困難，細分數(shù)不可能高，但它對莫爾條紋信號的波形沒有嚴格要求，電路簡單，是一種常用的細分技術第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器電橋細分電橋細分第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器用電橋細分法可以達到較高的精度，細分數(shù)一般為1260，但對莫爾

13、條紋信號的波形幅值，直流電平及原始信號Umsin與人Umcos的正交性均有嚴格要求。而且電路較復雜，對電位器、過零比較器等元器件均有較高的要求。 第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器如前所述，計量光柵測量位移最終是依靠數(shù)字轉換系統(tǒng)完成的，實質上是由計數(shù)器對莫爾條紋計數(shù)。使用中，為了克服斷電時計數(shù)值無法保留，重新供電后，測量系統(tǒng)不能正常工作的弊病，可以用機械等方法設置絕對零位點，但精度較低，安裝使用均不方便。目前通常采用在光柵的測量范圍內設置一個固定的絕對零位參考標志的方法零位光柵，它使光柵成為一個準絕對測量系統(tǒng)。第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器編碼

14、器以其高精度。高分辨率和高可靠性而被廣泛用于各種位移測量。編碼器按結構形式有直線式編碼器和旋轉式編碼器之分。由于旋轉式光電編碼器是用于角位移測量的最有效和最直接的數(shù)字式傳感器，并已有各種系列產品可供選用，故本節(jié)著重討論旋轉式光電編碼器。第三節(jié)第三節(jié) 編碼器編碼器第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器旋轉式編碼器有兩種增量編碼器和絕對編碼器增量編碼器與前三節(jié)討論的幾種數(shù)字式傳感器有類似之處。它的輸出是一系列脈沖，需要一個計數(shù)系統(tǒng)對脈沖進行累計計數(shù)。 最簡單的一種絕對編碼器是接觸式編碼器 絕對編碼器二進制輸出的每一位都必須有一個獨立的碼道。一個編碼器的碼道數(shù)目決定了該編碼器的分辨力。 第第10章章

15、 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器 從編碼技術上分析，造成錯碼的原因是從一個碼變?yōu)榱硪粋€碼時存在著幾位碼需要同時改變。若每次只有一位碼改變，就不會產生錯碼，例如格雷碼（循環(huán)碼）。格雷碼的兩個相鄰數(shù)的碼變化只有一位碼是不同的（見表101）。從格雷碼到二進制碼的轉換可用硬件實現(xiàn)，也可用軟件來完成。第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器旋轉式光電編碼器旋轉式光電編碼器接觸式編碼器的實際應用受到電刷的限制。目前應用最廣的是利用光電轉換原理構成的非接觸式光電編碼器。由于其精度高，可靠性好，性能穩(wěn)定，體積小和使用方便，在自動測量和自動控制

16、技術中得到了廣泛的應用。目前大多數(shù)關節(jié)式工業(yè)機器人都用它作為角度傳感器。國內已有16位絕對編碼器和每轉10000脈沖數(shù)輸出的小型增量編碼器產品，并形成各種系列。第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器1.絕對編碼器第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器光電編碼器的碼盤通常是一塊光學玻璃。玻璃上刻有透光和不透光的圖形。它們相當于接觸式編碼器碼盤上的導電區(qū)和絕緣區(qū)，如圖1020所示。編碼器光源產生的光經光學系統(tǒng)形成一束平行光投射在碼盤上，并與位于碼盤另一面成徑向排列的光敏元件相耦合。碼盤上的碼道數(shù)就是該碼盤的數(shù)碼位數(shù)，對應每一碼道有一個光敏元件。當碼盤處于不同位置時，各光敏元件根據(jù)受光照與否轉換輸出

17、相應的電平信號。 第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器2.增量編碼器增量編碼器，其碼盤要比絕對編碼器碼盤簡單得多，一般只需三條碼道。這里的碼道實際上已不具有絕對碼盤碼道的意義。第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器與絕對編碼器類似，增量編碼器的精度主要取決于碼盤本身的精度。用于光電絕對編碼器的技術，大部分也適用于光電增量編碼器。第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器4.光電增量編碼器的應用（1）典型產品應用介紹 圖1024所示為LEC型 小型光電增量編碼器的 外形圖。每轉輸出脈沖 數(shù)為205000，最大允 許轉速為5000rmin。第第10章章 數(shù)字式傳

18、感器數(shù)字式傳感器第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器（2）測量轉速 增量編碼器除直接用于測量相對角位移外，常用來測量轉軸的轉速。最簡單的方法就是在給定的時間間隔內對編碼器的輸出脈沖進行計數(shù)，它所測量的是平均轉速。 第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器（3）測量線位移 在某些場合，用旋轉式光電增量編碼器來測量線位是一種有效的方法。這時，須利用一套機械裝置把線位移轉換成角位移。測量系統(tǒng)的精度將主要取決于機械裝置的精度 第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器圖1027（a）表示通過絲桿將直線運動轉換成旋轉運動。例如用一每轉1500脈沖數(shù)的增量編碼器和一導程為

19、6mm的絲桿，可達到4m的分辨力。為了提高精度，可采用滾珠絲桿與雙螺母消隙機構。圖（b）是用齒輪齒條來實現(xiàn)直線旋轉運動轉換的一種方法。一般說，這種系統(tǒng)的精度較低。圖（c）和（d）分別表示用皮帶傳動和摩擦傳動來實現(xiàn)線位移與角位移之間變換的兩種方法。該系統(tǒng)結構簡單，特別適用于需要進行長距離位移測量及某些環(huán)境條件惡劣的場所。 無論用哪一種方法來實現(xiàn)線位移角位移的轉換，一般增量編碼器的碼盤都要旋轉多圈。這時，編碼器的零位基準已失去作用。為計數(shù)系統(tǒng)所必須的基準零位，可由附加的裝置來提供。如用機械、光電等方法來實現(xiàn)。第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器測量電路測量電路實際中，目前都將光敏元件輸出信號的放

20、大整形等電路與傳感檢測元件封裝在一起，所以只要加上計數(shù)與細分電路（統(tǒng)稱測量電路）就可組成一個位移測量系統(tǒng)。從這點看，這也是編碼器的一個突出優(yōu)點。 第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器1計數(shù)電路第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器四倍頻細分電路原理圖如圖1029（a）所示。輸出x1與x2信號作為計數(shù)器雙時鐘輸人信號。按電路圖可得如下邏輯表達式： 2細分電路 第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器 Q1、Q2、Q3和 Q4分別與S1、S2和相對應。當正向轉動時，S1信號超前S2相位/2。電路各點的波形如圖1029（b）

21、所示，與門輸出Y1、Y2、Y3和Y4的脈沖寬度僅為S1或S2信號脈沖寬度的一半，相位差為/2。單穩(wěn)電路輸出Q1、Q2、Q3和 Q4的脈沖寬度應盡可能窄，至少要小于S1信號最小脈沖寬度的12，但同時要滿足與Y1、Y2、Y3和Y4相“與”的要求。由圖1029可知，在S1信號的一個周期內，得到了四個加計數(shù)脈沖輸出，這樣就實現(xiàn)了四倍頻的加計數(shù)。由于光柵與光電增量編碼器的輸出基本相同，上述測量電路同樣可用作光柵測量電路。第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器順便指出，按照旋轉式編碼器的工作原理，如把碼盤拉直成碼尺，就可構成直接進行線位移測量的直線式光電編碼器。而且根據(jù)碼尺的取材不同（透光或反光），它還可

22、分成透光式和反光式兩種結構形式 第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器在前幾節(jié)介紹的四種測量位移的數(shù)字式傳感器中，除了絕對編碼器能將位移量直接轉換成數(shù)字量外，其余幾種都是將位移量轉換成一系列計數(shù)脈沖，再由計數(shù)系統(tǒng)所計的脈沖個數(shù)來反映被測量的值。本節(jié)介紹的數(shù)字式傳感器，其輸出雖然也是一系列脈沖，但與被測量對應的是脈沖的頻率。這種能把被測量轉換成與之相對應且便于處理的頻率輸出的傳感器，即為頻率式傳感器。前述用增量編碼器作轉速測量時，其編碼器的輸出是與轉速成正比的脈沖頻率，這實際上就是一種頻率式傳感器。 第四節(jié)第四節(jié) 頻率式傳感器頻率式傳感器第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器一、一、RCRC頻率

23、式傳感器頻率式傳感器利用熱敏電阻把溫度變化轉換成頻率信號的方法是RC頻率式傳感器的一例。熱敏電阻作為RC振蕩器的一部分?；倦娐啡鐖D1030所示。RC振蕩器的振蕩頻率由下式決定第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器二、石英晶體頻率式傳感器二、石英晶體頻率式傳感器利用石英晶體的諧振特性，可以組成石英晶體頻率式傳感器。石英晶體本身有其固有的振動頻率，當強迫振動頻率與它的固有振動頻率相同時，就會產生諧振。如果石英晶體諧振器作為振蕩器或濾波器時，往往要求它有較高的溫度穩(wěn)定性；而當石英晶體用作溫度測量時，則要求它有大的頻率溫度系數(shù)。因此，它的切割方向（切型）不同于用

24、作振蕩器或濾波器的石英晶體。第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器 當溫度在80250范圍時， 石英晶體的溫度與頻率的關系可表示 為 （1018） 式中 f0t0時的固有頻率； a，b，c頻率溫度系數(shù)。第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器 可以選擇一特定切型的石英晶體，使得式（1018）中的系數(shù)b和c趨于零。這樣切型的晶體具有良好的線性頻溫系數(shù)，其非線性僅相當于103數(shù)量級的溫度變化。晶體的固有諧振頻率取決于晶體切片的面積和厚度。在石英晶體頻率式溫度傳感器中，根據(jù)溫度每變化1度振蕩頻率變化若干赫茲的要求，以及晶體的頻溫系數(shù)，可確定振蕩電路的基頻。第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器第第10

25、章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器三、彈性振體頻率式傳感器三、彈性振體頻率式傳感器管、弦、鐘、鼓等樂器利用諧振原理而可奏樂，這早已為人們所熟知。而把振弦、振筒、振梁和振膜等彈性振體的諧振特性成功地用于傳感器技術，這卻是近幾十年的事。彈性振體頻率式傳感器就是應用振弦、振筒、振梁和振膜等彈性振體的固有振動頻率（自振諧振頻率）來測量有關參數(shù)的。 只要被測量與其中某一物理參數(shù)有相應的變化關系，我們就可通過測量振弦、振筒、振梁和振膜等彈性振體固有振動頻率來達到測量被測參數(shù)的目的。這種傳感器的最大優(yōu)點是性能十分穩(wěn)定 第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器 1 1振弦式頻率傳感器振弦式頻率傳感器 傳感器的敏感元

26、件是一根被預先拉緊的金屬絲弦1。它被置于激振器所產生的磁場里，兩端均固定在傳感器受力部件3的兩個支架2上且平行于受力部件。當堂力部件3受到外載荷后，將產生微小的撓曲，致使支架2產生相對傾角，從而松弛或拉緊了振弦，振弦的內應力發(fā)生變化，使振弦的振動頻率相應地變化。振弦的自振頻率f0取決于它的長度l、材料密度和內應力，可用下式表示： 第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器圖 1033所示為某一振弦式傳感器的輸出輸人特性。由圖可知，為了得到線性的輸出，可在該曲線中選取近似直線的一段。當在1至2之間變化時，鋼弦的振動頻率為10002000Hz或更高一些，其非線性誤

27、差小于l。為了使 傳感器有一定的初始 頻率，對鋼弦要預加 一定的初始內應力0。第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器圖1035所示為差動振弦式力傳感器。它在圓形彈性膜片7的上下兩側安裝了兩根長度相等的振弦1、5，它們被固定在支座2上，并在安裝時加上一定的預緊力。在沒有外力作用時，上、下兩根振弦所受的張力相同，振動頻率亦相同，兩頻率信號經混頻器12混頻后的差頻信號為零。當有外力垂直作用于柱體4時，彈性膜片向下彎曲。上側振弦5的張力減小，振動頻率減低；下側振弦1的張力增大，振動頻率增高?；祛l器輸出兩振弦振動頻率之差頻信號，其頻率隨著作用力的增大而增高。第第10

28、章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器圖中兩根振弦應相互垂直，這樣可以使作用力不垂直時所產生的測量誤差減小。因為側向作用力在壓力膜片四周所產生的應力近似是均勻的，上、下兩根振弦所受的張力是相同的，根據(jù)差動工作原理，它們所產生的頻率變化被互相抵消。因此，傳感器對于側向作用是不敏感的。在圖1035的基礎上，還可利用高強度厚壁空心鋼管作受力元件，把3根、6根或更多根振弦均等分布置于管壁的鉆孔中，用特殊的夾緊機構把振弦張緊固定，構成多弦式力傳感器。第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器第第10章章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器圖1036所示為振弦式流體壓力傳感器c振弦的材料為鎢絲，其一端垂直固定在受壓板上，另一端固定在支架上。當流體進人傳感器后，受壓板發(fā)生微