第三章常用传感器及信号调理、处理和记录仪器.ppt

——弹簧管和弹簧管压力表 电流传感器 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????? 当电流流过导线时，将在导线周围产生磁场，磁场大小与流过导线的电流大小成正比，这一磁场可以通过软磁材料来聚集，然后用霍尔器件进行检测。 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????? 3.7 磁电式传感器 铁磁材料裂纹检测 N S 3.7 磁电式传感器 叶片和齿轮位置传感器 应用 3.7 磁电式传感器 案例：汽车速度测量: 3.7 磁电式传感器 3.8 光电式传感器 光电传感器通常是指能敏感到由紫外线到红外线光的光能量，并能将光能转化成电信号的器件。其工作原理是基于一些物质的光电效应。 外光电效应 在光线作用下使物体的电子逸出表面的现象。如光电管、光电倍增管。 第三章、常用传感器及信号调理、处理和记录仪器 当阴极受到适当波长的光线照射时便发射电子， 电子被带正电位的阳极所吸引，在光电管内就有电子流，在外电路中便产生了电流。 3.8 光电式传感器 内光电效应 半导体材料受到光照时会产生电子-空穴对,使其导电性能增强,光线愈强，阻值愈低，这种光照后电阻率发生变化的现象,称为内光电效应 。 光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管 第三章、常用传感器及信号调理、处理和记录仪器 3.8 光电式传感器 光电池 光生伏特效应指半导体材料P-N结受到光照后产生一定方向的电动势的效应。以可见光作光源的光电池是常用的光生伏特型器件。 + + + - - - P N 3.8 光电式传感器 应用 光电传感器在工业上的应用可归纳为辐射式(直射式)、吸收式、遮光式、反射式、四种基本形式。 3.8 光电式传感器 3.8 光电式传感器 3.8 光电式传感器 3.8 光电式传感器 案例：光电鼠标就是利用LED与光敏晶体管组合来 测量位移。 3.8 光电式传感器 亮度传感器： 通过检测周围环境的亮度，再与内部设定值相比较，调整光源的亮度和分布，有效利用自然光线，达到节约电能的目的。 3.8 光电式传感器 相机测距反射式光电传感器 3.8 光电式传感器 3.8 光电式传感器 案例：张力测量 3.4 电感式传感器 3 压磁式传感器 3.4 电感式传感器 压磁式（又称为磁弹式）传感器是一种力－电转换传感器。其基本原理是利用某些铁磁材料的压磁效应。 压磁效应 铁磁材料在外力作用下，内部发生变形，各磁畴之间的界限发生移动，使磁畴磁化强度矢量转动，从而也使材料的磁化强度发生相应的变化。这种应力使铁磁材料的磁性质发生变化的现象称为压磁效应。 铁磁材料的压磁效应的工作原理是：①材料受到压力时，在作用力方向磁导率μ略有增大，作用力是拉力时，在作用力方向磁导率μ减小，而在垂直作用力方向磁导率μ略有增大；作用力是拉力时，其效果相反。②作用力取消后，磁导率复原。铁磁材料的压磁效应还与外磁场有关。为了使磁感应强度与应力之间有单值的函数关系，必须使外磁场强度的数值一定。 3 压磁式传感器 3.4 电感式传感器 压磁式传感器的作用过程可表示如下： F→σ→μ→Rm→Z或e 其中：Rm——磁路磁阻；σ——应力；Z——线圈的阻抗；e——感应电动势。通过相应的测量电路，就可以根据输出的量值来衡量外力作用力。 压磁元件传感器的核心是压磁元件，它实际上是一个力－电转换元件。 F 弹性支架 传力钢球 压磁元件 图3.18 压磁式传感器结构简图 第三章、传感器测量原理 3.5 电容式传感器 变换原理:将被测量的变化转化为电容量变化 两平行极板组成的电容器,它的电容量为: + + + ? A ? δ、A或ε发生变化时，都会引起电容的变化。 3.5 电容式传感器 a)极距δ变化型 + + + + + + 灵敏度 驻极体电容传声器 它采用聚四氟乙烯材料作为振动膜片。这种材料经特殊电处理后，表面永久地驻有极化电荷，取代了电容传声器极板，故名为驻极体电容传声器。特点是体积小、性能优越、使用方便。 3.5 电容式传感器 b)面积变化型 角位移型 + + + 3.5 电容式传感器 灵敏度 平面线位移型 3.5 电容式传感器 灵敏度 柱面线位移型. 3.5 电容式传感器 灵敏度 产品. 陶瓷电容压力传感器 液体压力作用在陶瓷膜片的表面，使膜片产生 位移。 ?????????????????????????????? 压力变送器 3.5 电容式传感器 c) 介质变化型 3.5 电容式传感器 这