傳感器測(cè)量原理(電感式電容式壓電式磁電式傳感器)

1、華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院第三章、傳感器測(cè)量原理第三章、傳感器測(cè)量原理3.3 3.3 電容式傳感器電容式傳感器 變換原理變換原理: :將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)化為電容量變化將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)化為電容量變化兩平行極板組成的電兩平行極板組成的電容器容器, ,它的電容量為它的電容量為: :AC0+ A 、A A或或發(fā)生變發(fā)生變化時(shí)，都會(huì)引起化時(shí)，都會(huì)引起電容的變化。電容的變化。華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院3.3 電容式傳感器電容式傳感器 a)a)極距極距變化型變化型+AC0+華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院駐極體電容傳聲器駐極體電容傳聲器 它采用聚四氟乙烯材料作為振動(dòng)膜片。這

2、種材它采用聚四氟乙烯材料作為振動(dòng)膜片。這種材料經(jīng)特殊電處理后，表面永久地駐有極化電荷，取料經(jīng)特殊電處理后，表面永久地駐有極化電荷，取代了電容傳聲器極板，故名為駐極體電容傳聲器。代了電容傳聲器極板，故名為駐極體電容傳聲器。特點(diǎn)是體積小、性能優(yōu)越、使用方便。特點(diǎn)是體積小、性能優(yōu)越、使用方便。 3.3 電容式傳感器電容式傳感器 華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院b)b)面積變化型面積變化型AC0角位移型角位移型+3.3 電容式傳感器電容式傳感器 華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院AC0平面線位移型平面線位移型3.3 電容式傳感器電容式傳感器 華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院柱面線

3、位移型柱面線位移型. .AC03.3 電容式傳感器電容式傳感器 華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院產(chǎn)品產(chǎn)品. .陶瓷電容壓力傳感器陶瓷電容壓力傳感器 液體壓力液體壓力作用在陶作用在陶瓷膜片的瓷膜片的表面，使表面，使膜片產(chǎn)生膜片產(chǎn)生 位移。位移。 壓力變送器壓力變送器3.3 電容式傳感器電容式傳感器 華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院c) c) 介質(zhì)變化型介質(zhì)變化型AC03.3 電容式傳感器電容式傳感器 華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院產(chǎn)品產(chǎn)品. .電容式液位傳感器（液位計(jì)電容式液位傳感器（液位計(jì)/ /料位計(jì)）料位計(jì)）3.3 電容式傳感器電容式傳感器 華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中

4、科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院電容式接近開(kāi)關(guān)電容式接近開(kāi)關(guān)振蕩電路振蕩電路被測(cè)物體被測(cè)物體 感應(yīng)電極感應(yīng)電極被測(cè)電容被測(cè)電容測(cè)量頭構(gòu)成電容器的一個(gè)極板，測(cè)量頭構(gòu)成電容器的一個(gè)極板，另一個(gè)極板是物體本身，當(dāng)物體另一個(gè)極板是物體本身，當(dāng)物體移向接近開(kāi)關(guān)時(shí)，物體和接近開(kāi)移向接近開(kāi)關(guān)時(shí)，物體和接近開(kāi)關(guān)的介電常數(shù)發(fā)生變化，使得和關(guān)的介電常數(shù)發(fā)生變化，使得和測(cè)量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)測(cè)量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化生變化. .接近開(kāi)關(guān)的檢測(cè)物體，接近開(kāi)關(guān)的檢測(cè)物體，并不限于金屬導(dǎo)體，也可以是絕并不限于金屬導(dǎo)體，也可以是絕緣的液體或粉狀物體。緣的液體或粉狀物體。3.3 電容式傳感器電容式傳感器 華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華

5、中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院3.3 電容式傳感器電容式傳感器 華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院3 3 測(cè)量電路測(cè)量電路a)a)電橋電路電橋電路 3.3 電容式傳感器電容式傳感器 華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院b) b) 諧振電路諧振電路 LCf2103.3 電容式傳感器電容式傳感器 華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院d) d) 運(yùn)算放大器電路運(yùn)算放大器電路 3.3 電容式傳感器電容式傳感器 華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院第三章、傳感器測(cè)量原理第三章、傳感器測(cè)量原理3.4 3.4 電感式傳感器電感式傳感器 電感式傳感器是基于電磁感應(yīng)原理，它是把被電感式傳感器是基于電磁感應(yīng)

6、原理，它是把被測(cè)量轉(zhuǎn)化為電感量的一種裝置。測(cè)量轉(zhuǎn)化為電感量的一種裝置。分類分類: :電感式傳感器電感式傳感器自感型自感型可變磁阻型可變磁阻型渦流式渦流式互感型互感型華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院3.4 電感式傳感器電感式傳感器1 1 自感型自感型-可變磁阻式可變磁阻式可變導(dǎo)磁面積型可變導(dǎo)磁面積型差動(dòng)型差動(dòng)型2002ANL 原理原理: :電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院2 2 渦流式渦流式原理原理: :渦流效應(yīng)渦流效應(yīng)3.4 電感式傳感器電感式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院原線圈的等效阻抗原線圈的等效阻抗Z Z變化：變化：),(ZZ 3.4 電感

7、式傳感器電感式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院3.4 電感式傳感器電感式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院產(chǎn)品：產(chǎn)品：3.4 電感式傳感器電感式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院案例：連續(xù)油管的橢圓度測(cè)量案例：連續(xù)油管的橢圓度測(cè)量Coiled TubeEddy Sensor Reference Circle3.4 電感式傳感器電感式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院案例：無(wú)損探傷案例：無(wú)損探傷原理裂紋檢測(cè)，缺陷造成渦流變化。火車輪檢測(cè)火車輪檢測(cè)油管檢測(cè)油管檢測(cè)3.4 電感式傳感器電感式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院2 2 互感型

8、互感型-差動(dòng)變壓器差動(dòng)變壓器WW1W2Esx-x工作原理工作原理: :互感現(xiàn)象互感現(xiàn)象.EwEout3.4 電感式傳感器電感式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院?jiǎn)温莨芫€圈型單螺管線圈型螺管線圈差動(dòng)螺管線圈差動(dòng)雙螺管線圈差動(dòng)型雙螺管線圈差動(dòng)型傳感器測(cè)量電路傳感器測(cè)量電路3.4 電感式傳感器電感式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院差動(dòng)變壓器差動(dòng)變壓器測(cè)量電路測(cè)量電路3.4 電感式傳感器電感式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院差動(dòng)變壓器位移傳感器差動(dòng)變壓器位移傳感器3.4 電感式傳感器電感式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院案例：案例：板的厚度測(cè)量板的

9、厚度測(cè)量 3.4 電感式傳感器電感式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院案例：案例：張力測(cè)量張力測(cè)量3.4 電感式傳感器電感式傳感器華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院第三章、傳感器測(cè)量原理第三章、傳感器測(cè)量原理3.5 3.5 磁電式傳感器磁電式傳感器 1.1.變換原理變換原理: : 磁電式傳感器是把被測(cè)量的物理量轉(zhuǎn)換為感磁電式傳感器是把被測(cè)量的物理量轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的一種轉(zhuǎn)換器。應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的一種轉(zhuǎn)換器。dtdWe感應(yīng)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e e為為磁通變化率與磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁阻、線圈運(yùn)動(dòng)速度有磁通變化率與磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁阻、線圈運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，改變其中一個(gè)因素，都會(huì)改變感應(yīng)電

10、動(dòng)勢(shì)。關(guān)，改變其中一個(gè)因素，都會(huì)改變感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 cosSB),(mdtdRB華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院2 2 分類分類 磁磁電電式式動(dòng)圈式動(dòng)圈式磁阻式磁阻式線速度型線速度型角速度型角速度型N3.5 磁電式傳感器磁電式傳感器 華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院動(dòng)圈式傳感器動(dòng)圈式傳感器 線速度型線速度型3.5 磁電式傳感器磁電式傳感器 華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院角速度型角速度型測(cè)速電機(jī)測(cè)速電機(jī)3.5 磁電式傳感器磁電式傳感器 華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院磁阻式傳感器磁阻式傳感器 磁電式車速傳感器磁電式車速傳感器3.5 磁電式傳感器磁電式傳感器 華中科

11、技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院N NS S案例：鼠籠電機(jī)轉(zhuǎn)子斷細(xì)條檢測(cè)案例：鼠籠電機(jī)轉(zhuǎn)子斷細(xì)條檢測(cè)3.5 磁電式傳感器磁電式傳感器 華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院第三章、傳感器測(cè)量原理第三章、傳感器測(cè)量原理3.63.6壓電式傳感器壓電式傳感器 1.1.變換原理變換原理: :壓電效應(yīng)壓電效應(yīng) +串聯(lián)串聯(lián)+并聯(lián)并聯(lián) 某些物質(zhì)，如石英，受到外力作用時(shí)，不僅幾某些物質(zhì)，如石英，受到外力作用時(shí)，不僅幾何尺寸會(huì)發(fā)生變化，而且內(nèi)部會(huì)被極化，表面產(chǎn)生何尺寸會(huì)發(fā)生變化，而且內(nèi)部會(huì)被極化，表面產(chǎn)生電荷；當(dāng)外力去掉時(shí)，又重新回到原來(lái)的狀態(tài)，這電荷；當(dāng)外力去掉時(shí)，又重新回到原來(lái)的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。F+q=DF華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院3.6壓電式傳感器壓電式傳感器 2 2、測(cè)量電路、測(cè)量電路 壓電式傳感器輸出電信號(hào)很微弱，通常應(yīng)把傳壓電式傳感器輸出電信號(hào)很微弱，通常應(yīng)把傳感器信號(hào)先輸入到高輸入阻抗的前置放大器中，經(jīng)感器信