機(jī)電系統(tǒng)中的傳感器技術(shù)位移傳感器課件

第八講1第八講1第3章機(jī)電系統(tǒng)中的傳感器技術(shù)本章重點(diǎn)：1．熟悉傳感器的組成和分類2．機(jī)電控制系統(tǒng)中常用的傳感器本章難點(diǎn)：1．常用傳感器工作原理2第3章機(jī)電系統(tǒng)中的傳感器技術(shù)23.1傳感器的組成和分類3.1.1傳感器的組成3.1.2傳感器的分類1.按輸入量分類物理傳感器化學(xué)量傳感器生物量傳感器溫度傳感器壓力傳感器位移傳感器33.1傳感器的組成和分類3.1.1傳感器的組成3.1.3.1傳感器的組成和分類2.按輸出信號(hào)形式分類分為模擬式、開(kāi)關(guān)式和數(shù)字式。3.按轉(zhuǎn)換原理分類結(jié)構(gòu)型：利用機(jī)械構(gòu)件在動(dòng)力場(chǎng)或磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生變形或位移，將外界被測(cè)參數(shù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電阻、電感、電容等物理量。是是利用物理學(xué)運(yùn)動(dòng)定律或電磁定律實(shí)現(xiàn)的。物性型：利用材料的固態(tài)物理特性及其各種物理、化學(xué)效應(yīng)（物質(zhì)定律即胡克定律、歐姆定律）實(shí)現(xiàn)非電量的轉(zhuǎn)換，是以半導(dǎo)體、電解質(zhì)、鐵電體等作為敏感材料的固態(tài)器件。復(fù)合型：有結(jié)構(gòu)型傳感器和物性型傳感器組合而成的，兼有兩者的特征，如電阻式、光電式、熱敏、氣敏、濕敏、磁敏等。43.1傳感器的組成和分類2.按輸出信號(hào)形式分類分為模擬式3.1傳感器的組成和分類3.1.3傳感器的基本特性1.傳感器的靜態(tài)特性靜態(tài)特性表示傳感器被測(cè)量的值處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸出與輸入的關(guān)系。它它主要包括靈敏度、線性堵、遲滯性、重復(fù)性、分辨力以及零漂等。2.傳感器的動(dòng)態(tài)特性根據(jù)不同輸入變化規(guī)律來(lái)考察傳感器的響應(yīng)。53.1傳感器的組成和分類3.1.3傳感器的基本特性1.3.2壓力傳感器壓力是指垂直作用與單位面積上的力，實(shí)際上是壓強(qiáng)。單位換算關(guān)系如下：1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=760mmHg=1個(gè)工程大氣壓=常用的壓力計(jì)可分為機(jī)械壓力計(jì)和電學(xué)式壓力計(jì)。測(cè)量范圍從超真空（）到超高壓（280Pa）3.2.1機(jī)械式壓力計(jì)機(jī)械式壓力計(jì)有液柱式、活塞式、彈性式等63.2壓力傳感器壓力是指垂直作用與單位面積3.2壓力傳感器1.液柱式壓力計(jì)原理是使壓力與液柱所產(chǎn)生的力相平衡，用液柱高度測(cè)量壓力，常用的有型管式、單管式、浮子式等多種，主要用于表壓，差壓及壓力電傳送或壓力標(biāo)準(zhǔn)等場(chǎng)合，如風(fēng)力表、水壓表。GK4-PM43.26型液柱式壓力計(jì)，測(cè)量介質(zhì)為純水、純水銀。立式測(cè)量范圍為水柱8~20kPa、水銀100~200kPa，精度為一個(gè)刻度格，操作方法為手動(dòng)應(yīng)用，可校驗(yàn)高精度壓力表，利用液柱讀取測(cè)量值。2.活塞式壓力計(jì)原理是利用在自由運(yùn)動(dòng)活塞上，被測(cè)壓力所形成的力與標(biāo)準(zhǔn)重物所產(chǎn)生的力相平衡而測(cè)得壓力。根據(jù)砝碼及活塞本身重量的大小來(lái)判別被測(cè)壓力的數(shù)值。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，活塞式壓力計(jì)分為密封式和非密封式兩種形式。非密封式得到廣泛應(yīng)用。活塞式壓力計(jì)廣泛應(yīng)用在基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)以及校驗(yàn)其他壓力表的工作中。73.2壓力傳感器1.液柱式壓力計(jì)原理是使3.2壓力傳感器3.彈性式壓力計(jì)原理是利用各種彈性元件作為感受件，彈性元件受力后的反作用力與被測(cè)壓力平衡，此時(shí)彈性元件的變形就是被測(cè)壓力的函數(shù)，可以用測(cè)量彈性變形來(lái)測(cè)得壓力。測(cè)量范圍寬10Pa~100Pa。目前使用普遍的彈性元件有三類：薄膜式；波紋式；彈簧管式。力平衡式壓力計(jì)的原理是被測(cè)壓力或壓差作用于彈性敏感元件上，彈性敏感元件感受壓力作用并將其轉(zhuǎn)換為位移或力，并作用與力平衡系統(tǒng)，力平衡系統(tǒng)受力后將偏離原有的平衡狀態(tài)；由偏差檢測(cè)器輸出偏差值至放大器；放大器將信號(hào)放大并輸出電流（或電壓）信號(hào)，電流信號(hào)控制反饋力或力矩發(fā)生機(jī)構(gòu)，使之產(chǎn)生反饋力，與作用力平衡時(shí)，儀表處于新的平衡狀態(tài)；顯示機(jī)構(gòu)可輸出與被測(cè)壓力或壓差相對(duì)應(yīng)的信號(hào)。83.2壓力傳感器3.彈性式壓力計(jì)原理是利用3.2壓力傳感器3.2.2電學(xué)式壓力傳感器1.電阻應(yīng)變片式壓力傳感器可測(cè)范圍精度，常用的有柱形、環(huán)形、梁式和輪輻式93.2壓力傳感器3.2.2電學(xué)式壓力傳感器1.電阻應(yīng)變3.2壓力傳感器電阻應(yīng)變儀測(cè)出：A為筒體截面積：103.2壓力傳感器電阻應(yīng)變儀測(cè)出：A為筒體截面積：103.2壓力傳感器2.電容式壓力傳感器采用變電容測(cè)量原理，將由被測(cè)壓力引起的彈性元件的位移變形轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙莸淖兓?，測(cè)出電容量便可知道被測(cè)壓力的大小。為電容極板間介質(zhì)的介電常數(shù)，A為兩平行板相對(duì)面積，d為兩平行板間距測(cè)量范圍在10~10000mmH2O,精度在0.2%左右。3.壓阻式壓力傳感器固體受力后電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為壓阻效應(yīng)。特點(diǎn)是：靈敏度高，頻率響應(yīng)高；測(cè)量范圍寬，精度高，工作可靠。113.2壓力傳感器2.電容式壓力傳感器采3.2壓力傳感器4.壓電式壓力傳感器利用壓電效應(yīng)制造而成。某些晶體介質(zhì)，當(dāng)沿著一定方向受到機(jī)械力作用發(fā)生變形時(shí)，就產(chǎn)生了極化效應(yīng)，而在其某些表面上會(huì)差生電荷，當(dāng)機(jī)械力撤掉之后，又會(huì)重新回到不帶電的狀態(tài)，此現(xiàn)象稱壓電效應(yīng)。常用的壓電材料有壓電晶體（如石英晶體）和壓電陶瓷（鈦酸鋇）。產(chǎn)生的電荷量與作用力的關(guān)系：5.差動(dòng)變壓器式壓力傳感器由彈性敏感元件和差動(dòng)變壓器構(gòu)成的壓力傳感器。它的彈性敏感元件作為受力機(jī)構(gòu)，把被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成位移，再用差動(dòng)變壓器把位移轉(zhuǎn)換為與被測(cè)壓力成一定關(guān)系的電信號(hào)。又稱電感式壓力傳感器。測(cè)量范圍0~98066.5Pa，精度在0.5%左右。123.2壓力傳感器4.壓電式壓力傳感器利用壓3.3位移傳感器3.3.1電感式位移傳感器基于電磁感應(yīng)原理，將被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換為電感量變化，有自感式和互感式之分。電渦流式位移傳感器式典型的自感式位移傳感器；差動(dòng)變壓器式位移傳感器式應(yīng)用較多的互感型位移傳感器。1.電渦流位移傳感器利用電渦流原理設(shè)計(jì)而成，可以實(shí)現(xiàn)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)地、非接觸、高線性度、高分辨率地測(cè)量金屬表面與傳感器探頭之間的距離及其變化。133.3位移傳感器3.3.1電感式位移傳感器3.3位移傳感器根據(jù)楞次定律，電渦流將產(chǎn)生一個(gè)新的交變磁場(chǎng)H2，H2與H1方向相反，因此抵消部分原磁場(chǎng)，從而導(dǎo)致線圈的電感量L、阻抗Z和品質(zhì)因數(shù)Q發(fā)生變化，這些變化與線圈和被測(cè)道題之間的具體有關(guān)，測(cè)量電路的任務(wù)就是把這些參數(shù)變換成與被測(cè)位移量成線性關(guān)系的電壓或電流。（1）橋路Z1和Z2為線圈阻抗，可以是差動(dòng)式傳感器的兩個(gè)線圈阻抗，也可以是一個(gè)傳感器和平衡用的固定線圈。它們與電容C1、C2，電阻R1、R2組成電橋的四個(gè)臂。電源u由振蕩器供給，震蕩頻率根據(jù)渦流式傳感器的需求選擇。電橋?qū)⒎磻?yīng)線圈阻抗的變化，把線圈阻抗變化轉(zhuǎn)換成電壓幅值的變化。143.3位移傳感器根據(jù)楞次定律，電渦流將產(chǎn)生一3.3位移傳感器（2）諧振調(diào)幅該電路的特征是由傳感器線圈的等效電感和一個(gè)固定電容組成的并聯(lián)諧振回路，由頻率穩(wěn)定的振蕩器（如石英振蕩器）提供高頻激勵(lì)信號(hào)。153.3位移傳感器（2）諧振調(diào)幅該電路的特征3.3位移傳感器（3）諧振調(diào)頻電路傳感器線圈接在LC震蕩器中作為電感使用。163.3位移傳感器（3）諧振調(diào)頻電路傳感器線圈接3.3位移傳感器VLN型為電渦流式位移傳感器，工作電壓為15~30VDC，輸出電流為5mA輸出電壓為0~10VDC，線性距離4~16mm，響應(yīng)時(shí)間5ms，環(huán)境溫度為-25~75°C輸出形式為雙態(tài)通用，驅(qū)動(dòng)形式為運(yùn)放驅(qū)動(dòng)。VPD型位移傳感器線性距離為8~40mm，其他與VLN型相同。173.3位移傳感器VLN型為電渦流式位移傳感器3.3位移傳感器2.差動(dòng)變壓器式位移傳感器

當(dāng)銜鐵的位置居中時(shí)當(dāng)銜鐵的位置上移時(shí)當(dāng)銜鐵的位置下移時(shí)183.3位移傳感器2.差動(dòng)變壓器式位移傳感器3.3位移傳感器該圖用于小位移的差動(dòng)相敏檢波電路的工作。當(dāng)沒(méi)有信號(hào)輸入時(shí)，鐵心處于中間位置，調(diào)節(jié)電阻R，使零點(diǎn)殘余電壓減??；當(dāng)有信號(hào)輸入時(shí)，鐵心移上或移下，其輸出電壓經(jīng)過(guò)放大、相敏檢波、濾波后得到直流輸出。差動(dòng)變壓器精度高達(dá)0.1um、線圈變化范圍打、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好。常用于沒(méi)有中間放大的場(chǎng)合，不適宜于高頻動(dòng)態(tài)測(cè)量。193.3位移傳感器該圖用于小位移的差動(dòng)相敏檢波3.3位移傳感器供電：5VDC、12VDC、24VDC可選，輸出：0~5V、4~20mA可選203.3位移傳感器供電：5VDC、12VDC、24VDC可選3.3位移傳感器3.3.2電容式位移傳感器輸出靈敏度200~1000mV/mm，測(cè)量范圍20mm，線性度0.05~0.3可用于壓力、應(yīng)變、液位等能轉(zhuǎn)換成直線位移的各種機(jī)械物理量的測(cè)試。213.3位移傳感器3.3.2電容式位移傳感器輸出靈敏度23.3位移傳感器1.調(diào)頻測(cè)量電路223.3位移傳感器1.調(diào)頻測(cè)量電路223.3位移傳感器2.二極管雙T形電路233.3位移傳感器2.二極管雙T形電路233.3位移傳感器243.3位移傳感器243.3位移傳感器3.3.3光柵式位移傳感器光柵的特點(diǎn)是測(cè)量精度高（可達(dá)）、響應(yīng)速度快和量程范圍大。用于精密機(jī)械的位移測(cè)量。光柵傳感器工作的基礎(chǔ)是莫爾條紋。其基本結(jié)構(gòu)如下圖。表示條紋寬度表示光柵柵距表示光柵條紋間的夾角253.3位移傳感器3.3.3光柵式位移傳感器3.3位移傳感器光柵移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的莫爾條紋明暗信號(hào)可以用光電元件接收，通常用光電池。上圖有四塊光電池，產(chǎn)生的信號(hào)相位彼此相差90°，對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，即可彼岸成光柵位移量的測(cè)量脈沖。263.3位移傳感器光柵移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的莫爾條紋明3.3位移傳感器ILCD是增量型精密光柵測(cè)量系統(tǒng)。ILCD系列光柵尺將直線的位移變化轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)。脈沖信號(hào)的數(shù)量對(duì)應(yīng)移動(dòng)的距離脈沖頻率則反映了運(yùn)動(dòng)速度。信號(hào)為矩形方波，相差為90°的A相和B相兩路波形能夠指示出移動(dòng)距離以及運(yùn)動(dòng)方向。Z相波形為零位脈沖信號(hào)，一般每50mm一個(gè)信號(hào)。具有180~1850Mm的各種型號(hào)，工作電壓5V，輸出信號(hào)RS422、20mA。273.3位移傳感器ILCD是增量型精密光柵測(cè)23.3位移傳感器3.3.4感應(yīng)同步器分為直線和圓盤(pán)兩種。直線感應(yīng)同步器有定尺較長(zhǎng)（200mm以上可根據(jù)測(cè)量行程的長(zhǎng)度選擇不同規(guī)格長(zhǎng)度），定尺上刻有均勻節(jié)距的繞組；滑尺表面刻有兩個(gè)繞組，正弦繞組和余弦繞組。滑尺在通有電流的定尺表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。283.3位移傳感器3.3.4感應(yīng)同步器分為直3.3位移傳感器圓盤(pán)式感應(yīng)同步器轉(zhuǎn)子相當(dāng)于直線式的滑尺，定子相當(dāng)于直線式的定尺，定子中的兩個(gè)繞組錯(cuò)開(kāi)1/4節(jié)距。感應(yīng)同步器具有對(duì)環(huán)境要求低、工作可靠、抗干擾強(qiáng)、測(cè)量精度很高、維護(hù)方便、壽命長(zhǎng)、制造工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。感應(yīng)同步器的檢測(cè)系統(tǒng)采用不同的勵(lì)磁方式，一類是以滑尺（或定子）勵(lì)磁有定尺（定子）取出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；另一類相反。輸出信號(hào)也可以采用不同的處理方式：分為鑒相式、鑒幅式、脈沖調(diào)寬式。3.4~3.6節(jié)自學(xué)內(nèi)容293.3位移傳感器圓盤(pán)式感應(yīng)同步器3.7溫度傳感器3.7.1溫度傳感器t為熱端溫度，t0為冷端溫度303.7溫度傳感器3.7.1溫度傳感器t為熱端溫度，t03.7溫度傳感器313.7溫度傳感器313.7.2熱敏電阻3.7溫度傳感器熱敏電阻式電阻式溫度傳感器的一種。一般把金屬氧化物陶瓷半導(dǎo)體材料經(jīng)成形、燒結(jié)等工藝制成的測(cè)溫元件稱熱敏電阻；把金屬導(dǎo)體如銅、鎳、鉑制成的測(cè)溫電阻稱為熱電阻。熱敏電阻式中低溫區(qū)常用的一種溫度檢測(cè)器。根據(jù)溫度系數(shù)正負(fù)分為：PTC熱敏電阻與NTC熱敏電阻；根據(jù)不同的用途分為：負(fù)指數(shù)型NTC；突變型NTC；PTC熱敏電阻分為突變型與線性型兩類。NTC測(cè)量范圍為-50~300°C，高溫?zé)崦綦娮杩蓽y(cè)到700°C，低溫?zé)崦綦娮杩蓽y(cè)到-250°C。熱敏電阻不適用于高精度溫度測(cè)量及控制，小范圍內(nèi)有較好的精度。323.7.2熱敏電阻3.7溫度傳感器熱敏電3.7溫度傳感器3.7.3熱電阻主要材料有鉑、銅和鎳。主要用于高精度溫度測(cè)量和標(biāo)準(zhǔn)測(cè)溫裝置。鉑電阻在0°C時(shí)的R0有25歐姆、100歐姆等幾種。分度號(hào)用Pt25、Pt100銅電阻R0為50歐姆、100歐姆兩種，分度號(hào)用Cu25、Cu100333.7溫度傳感器3.7.3熱電阻主要材料3.7溫度傳感器343.7溫度傳感器34第八講35第八講1第3章機(jī)電系統(tǒng)中的傳感器技術(shù)本章重點(diǎn)：1．熟悉傳感器的組成和分類2．機(jī)電控制系統(tǒng)中常用的傳感器本章難點(diǎn)：1．常用傳感器工作原理36第3章機(jī)電系統(tǒng)中的傳感器技術(shù)23.1傳感器的組成和分類3.1.1傳感器的組成3.1.2傳感器的分類1.按輸入量分類物理傳感器化學(xué)量傳感器生物量傳感器溫度傳感器壓力傳感器位移傳感器373.1傳感器的組成和分類3.1.1傳感器的組成3.1.3.1傳感器的組成和分類2.按輸出信號(hào)形式分類分為模擬式、開(kāi)關(guān)式和數(shù)字式。3.按轉(zhuǎn)換原理分類結(jié)構(gòu)型：利用機(jī)械構(gòu)件在動(dòng)力場(chǎng)或磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生變形或位移，將外界被測(cè)參數(shù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電阻、電感、電容等物理量。是是利用物理學(xué)運(yùn)動(dòng)定律或電磁定律實(shí)現(xiàn)的。物性型：利用材料的固態(tài)物理特性及其各種物理、化學(xué)效應(yīng)（物質(zhì)定律即胡克定律、歐姆定律）實(shí)現(xiàn)非電量的轉(zhuǎn)換，是以半導(dǎo)體、電解質(zhì)、鐵電體等作為敏感材料的固態(tài)器件。復(fù)合型：有結(jié)構(gòu)型傳感器和物性型傳感器組合而成的，兼有兩者的特征，如電阻式、光電式、熱敏、氣敏、濕敏、磁敏等。383.1傳感器的組成和分類2.按輸出信號(hào)形式分類分為模擬式3.1傳感器的組成和分類3.1.3傳感器的基本特性1.傳感器的靜態(tài)特性靜態(tài)特性表示傳感器被測(cè)量的值處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸出與輸入的關(guān)系。它它主要包括靈敏度、線性堵、遲滯性、重復(fù)性、分辨力以及零漂等。2.傳感器的動(dòng)態(tài)特性根據(jù)不同輸入變化規(guī)律來(lái)考察傳感器的響應(yīng)。393.1傳感器的組成和分類3.1.3傳感器的基本特性1.3.2壓力傳感器壓力是指垂直作用與單位面積上的力，實(shí)際上是壓強(qiáng)。單位換算關(guān)系如下：1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=760mmHg=1個(gè)工程大氣壓=常用的壓力計(jì)可分為機(jī)械壓力計(jì)和電學(xué)式壓力計(jì)。測(cè)量范圍從超真空（）到超高壓（280Pa）3.2.1機(jī)械式壓力計(jì)機(jī)械式壓力計(jì)有液柱式、活塞式、彈性式等403.2壓力傳感器壓力是指垂直作用與單位面積3.2壓力傳感器1.液柱式壓力計(jì)原理是使壓力與液柱所產(chǎn)生的力相平衡，用液柱高度測(cè)量壓力，常用的有型管式、單管式、浮子式等多種，主要用于表壓，差壓及壓力電傳送或壓力標(biāo)準(zhǔn)等場(chǎng)合，如風(fēng)力表、水壓表。GK4-PM43.26型液柱式壓力計(jì)，測(cè)量介質(zhì)為純水、純水銀。立式測(cè)量范圍為水柱8~20kPa、水銀100~200kPa，精度為一個(gè)刻度格，操作方法為手動(dòng)應(yīng)用，可校驗(yàn)高精度壓力表，利用液柱讀取測(cè)量值。2.活塞式壓力計(jì)原理是利用在自由運(yùn)動(dòng)活塞上，被測(cè)壓力所形成的力與標(biāo)準(zhǔn)重物所產(chǎn)生的力相平衡而測(cè)得壓力。根據(jù)砝碼及活塞本身重量的大小來(lái)判別被測(cè)壓力的數(shù)值。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，活塞式壓力計(jì)分為密封式和非密封式兩種形式。非密封式得到廣泛應(yīng)用?；钊綁毫τ?jì)廣泛應(yīng)用在基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)以及校驗(yàn)其他壓力表的工作中。413.2壓力傳感器1.液柱式壓力計(jì)原理是使3.2壓力傳感器3.彈性式壓力計(jì)原理是利用各種彈性元件作為感受件，彈性元件受力后的反作用力與被測(cè)壓力平衡，此時(shí)彈性元件的變形就是被測(cè)壓力的函數(shù)，可以用測(cè)量彈性變形來(lái)測(cè)得壓力。測(cè)量范圍寬10Pa~100Pa。目前使用普遍的彈性元件有三類：薄膜式；波紋式；彈簧管式。力平衡式壓力計(jì)的原理是被測(cè)壓力或壓差作用于彈性敏感元件上，彈性敏感元件感受壓力作用并將其轉(zhuǎn)換為位移或力，并作用與力平衡系統(tǒng)，力平衡系統(tǒng)受力后將偏離原有的平衡狀態(tài)；由偏差檢測(cè)器輸出偏差值至放大器；放大器將信號(hào)放大并輸出電流（或電壓）信號(hào)，電流信號(hào)控制反饋力或力矩發(fā)生機(jī)構(gòu)，使之產(chǎn)生反饋力，與作用力平衡時(shí)，儀表處于新的平衡狀態(tài)；顯示機(jī)構(gòu)可輸出與被測(cè)壓力或壓差相對(duì)應(yīng)的信號(hào)。423.2壓力傳感器3.彈性式壓力計(jì)原理是利用3.2壓力傳感器3.2.2電學(xué)式壓力傳感器1.電阻應(yīng)變片式壓力傳感器可測(cè)范圍精度，常用的有柱形、環(huán)形、梁式和輪輻式433.2壓力傳感器3.2.2電學(xué)式壓力傳感器1.電阻應(yīng)變3.2壓力傳感器電阻應(yīng)變儀測(cè)出：A為筒體截面積：443.2壓力傳感器電阻應(yīng)變儀測(cè)出：A為筒體截面積：103.2壓力傳感器2.電容式壓力傳感器采用變電容測(cè)量原理，將由被測(cè)壓力引起的彈性元件的位移變形轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙莸淖兓?，測(cè)出電容量便可知道被測(cè)壓力的大小。為電容極板間介質(zhì)的介電常數(shù)，A為兩平行板相對(duì)面積，d為兩平行板間距測(cè)量范圍在10~10000mmH2O,精度在0.2%左右。3.壓阻式壓力傳感器固體受力后電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為壓阻效應(yīng)。特點(diǎn)是：靈敏度高，頻率響應(yīng)高；測(cè)量范圍寬，精度高，工作可靠。453.2壓力傳感器2.電容式壓力傳感器采3.2壓力傳感器4.壓電式壓力傳感器利用壓電效應(yīng)制造而成。某些晶體介質(zhì)，當(dāng)沿著一定方向受到機(jī)械力作用發(fā)生變形時(shí)，就產(chǎn)生了極化效應(yīng)，而在其某些表面上會(huì)差生電荷，當(dāng)機(jī)械力撤掉之后，又會(huì)重新回到不帶電的狀態(tài)，此現(xiàn)象稱壓電效應(yīng)。常用的壓電材料有壓電晶體（如石英晶體）和壓電陶瓷（鈦酸鋇）。產(chǎn)生的電荷量與作用力的關(guān)系：5.差動(dòng)變壓器式壓力傳感器由彈性敏感元件和差動(dòng)變壓器構(gòu)成的壓力傳感器。它的彈性敏感元件作為受力機(jī)構(gòu)，把被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成位移，再用差動(dòng)變壓器把位移轉(zhuǎn)換為與被測(cè)壓力成一定關(guān)系的電信號(hào)。又稱電感式壓力傳感器。測(cè)量范圍0~98066.5Pa，精度在0.5%左右。463.2壓力傳感器4.壓電式壓力傳感器利用壓3.3位移傳感器3.3.1電感式位移傳感器基于電磁感應(yīng)原理，將被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換為電感量變化，有自感式和互感式之分。電渦流式位移傳感器式典型的自感式位移傳感器；差動(dòng)變壓器式位移傳感器式應(yīng)用較多的互感型位移傳感器。1.電渦流位移傳感器利用電渦流原理設(shè)計(jì)而成，可以實(shí)現(xiàn)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)地、非接觸、高線性度、高分辨率地測(cè)量金屬表面與傳感器探頭之間的距離及其變化。473.3位移傳感器3.3.1電感式位移傳感器3.3位移傳感器根據(jù)楞次定律，電渦流將產(chǎn)生一個(gè)新的交變磁場(chǎng)H2，H2與H1方向相反，因此抵消部分原磁場(chǎng)，從而導(dǎo)致線圈的電感量L、阻抗Z和品質(zhì)因數(shù)Q發(fā)生變化，這些變化與線圈和被測(cè)道題之間的具體有關(guān)，測(cè)量電路的任務(wù)就是把這些參數(shù)變換成與被測(cè)位移量成線性關(guān)系的電壓或電流。（1）橋路Z1和Z2為線圈阻抗，可以是差動(dòng)式傳感器的兩個(gè)線圈阻抗，也可以是一個(gè)傳感器和平衡用的固定線圈。它們與電容C1、C2，電阻R1、R2組成電橋的四個(gè)臂。電源u由振蕩器供給，震蕩頻率根據(jù)渦流式傳感器的需求選擇。電橋?qū)⒎磻?yīng)線圈阻抗的變化，把線圈阻抗變化轉(zhuǎn)換成電壓幅值的變化。483.3位移傳感器根據(jù)楞次定律，電渦流將產(chǎn)生一3.3位移傳感器（2）諧振調(diào)幅該電路的特征是由傳感器線圈的等效電感和一個(gè)固定電容組成的并聯(lián)諧振回路，由頻率穩(wěn)定的振蕩器（如石英振蕩器）提供高頻激勵(lì)信號(hào)。493.3位移傳感器（2）諧振調(diào)幅該電路的特征3.3位移傳感器（3）諧振調(diào)頻電路傳感器線圈接在LC震蕩器中作為電感使用。503.3位移傳感器（3）諧振調(diào)頻電路傳感器線圈接3.3位移傳感器VLN型為電渦流式位移傳感器，工作電壓為15~30VDC，輸出電流為5mA輸出電壓為0~10VDC，線性距離4~16mm，響應(yīng)時(shí)間5ms，環(huán)境溫度為-25~75°C輸出形式為雙態(tài)通用，驅(qū)動(dòng)形式為運(yùn)放驅(qū)動(dòng)。VPD型位移傳感器線性距離為8~40mm，其他與VLN型相同。513.3位移傳感器VLN型為電渦流式位移傳感器3.3位移傳感器2.差動(dòng)變壓器式位移傳感器

當(dāng)銜鐵的位置居中時(shí)當(dāng)銜鐵的位置上移時(shí)當(dāng)銜鐵的位置下移時(shí)523.3位移傳感器2.差動(dòng)變壓器式位移傳感器3.3位移傳感器該圖用于小位移的差動(dòng)相敏檢波電路的工作。當(dāng)沒(méi)有信號(hào)輸入時(shí)，鐵心處于中間位置，調(diào)節(jié)電阻R，使零點(diǎn)殘余電壓減??；當(dāng)有信號(hào)輸入時(shí)，鐵心移上或移下，其輸出電壓經(jīng)過(guò)放大、相敏檢波、濾波后得到直流輸出。差動(dòng)變壓器精度高達(dá)0.1um、線圈變化范圍打、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好。常用于沒(méi)有中間放大的場(chǎng)合，不適宜于高頻動(dòng)態(tài)測(cè)量。533.3位移傳感器該圖用于小位移的差動(dòng)相敏檢波3.3位移傳感器供電：5VDC、12VDC、24VDC可選，輸出：0~5V、4~20mA可選543.3位移傳感器供電：5VDC、12VDC、24VDC可選3.3位移傳感器3.3.2電容式位移傳感器輸出靈敏度200~1000mV/mm，測(cè)量范圍20mm，線性度0.05~0.3可用于壓力、應(yīng)變、液位等能轉(zhuǎn)換成直線位移的各種機(jī)械物理量的測(cè)試。553.3位移傳感器3.3.2電容式位移傳感器輸出靈敏度23.3位移傳感器1.調(diào)頻測(cè)量電路563.3位移傳感器1.調(diào)頻測(cè)量電路223.3位移傳感器2.二極管雙T形電路573.3位移傳感器2.二極管雙T形電路233.3位移傳感器583.3位移傳感器243.3位移傳感器3.3.3光柵式位移傳感器光柵的特點(diǎn)是測(cè)量精度高（可達(dá)）、響應(yīng)速度快和量程范圍大。用于精密機(jī)械的位移測(cè)量。光柵傳感器工作的基礎(chǔ)是莫爾條紋。其基本結(jié)構(gòu)如下圖。表示條紋寬度表示光柵柵距表示光柵條紋間的夾角593.3位移傳感器3.3.3光柵式位移傳感器3.3位移傳感器光柵移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的莫爾條紋明暗信號(hào)可以用光電元件接收，通常用光電池。上圖有四塊光電池，產(chǎn)生的信號(hào)相位彼此相差90°，對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚恚纯杀税冻晒鈻盼灰屏康臏y(cè)量脈沖。603.3位移傳感器光柵移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的莫爾條紋明3.3位移傳感器ILCD是增量型精密光柵測(cè)量系統(tǒng)。ILCD系列光柵尺將直線的位移變化轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)。脈沖信號(hào)的數(shù)量對(duì)應(yīng)移動(dòng)的距離脈沖頻率則反映了運(yùn)動(dòng)速度。信號(hào)為矩形方波，相差為90°的A相和B相兩路波形能夠指示出移動(dòng)距離以及運(yùn)動(dòng)方向。Z相波形為零位脈沖信號(hào)，一般每50mm一個(gè)信號(hào)。具有180~1850Mm的各種型號(hào)，工作電壓5V