矿山测试技术_传感器及其测量电路课件演示.ppt

1) 矿用顶-底板移近量传感器 矿用顶-底板移近量传感器， 线圈固定在内柱上，铁芯固定在外柱上 测量顶-底板之间的相对位移量 2) 压力传感器 通过传感器的波纹膜片弹性元件的转换作用，把膜片所受压力的变化转成位移的变化，差动变压器的磁芯通过连杆与膜片中点相联 膜片位移时带动磁芯移动，产生电压信号输出 3) 加速度传感器 加速度传感器中的惯性体与弹性转换膜片和磁芯联杆相联 在加速度作用下传感器的底座运动，惯性体因惯性作用处于相对静止状态(固有频率远大于振动体频率)，磁芯作相对运动，相对运动的位移与加速度成正比 通过变压器把磁芯的运动位移变化变成电信号输出 2.6 振弦式传感器 定义：将机械振动频率的变化转换为电压频率的变化装置 频率读数仪（左） 孔隙水压力计（右） 2.6.1 构造和组成 单线圈激振的振弦式的构造 张紧钢弦 永久磁铁 固定支承 弹性元件 导磁软铁 永久磁铁与线圈构成激振器，同时又是拾振器。 振弦式传感器系统组成图 振弦振动为衰减振动。必须在一定时间给一次脉冲激发 但由于测量的参数是频率，不是幅值，输出信号频率与幅值衰减关系不大 2.6.2 工作原理—钢弦振动 工作原理: 如果往线圈里送一脉冲电压信号，线圈产生的磁场将吸引钢弦，脉冲电压过后，钢弦回弹，以后作自由振动，由振动理论可知钢弦自振频率为 钢弦频率取决于钢弦的长度l、线密度?l 和所受拉力F 钢弦的材质和尺寸一定时，钢弦自振频率取决于F 工作原理—感应电压 由于振弦是放在磁场中，钢弦的自振使磁芯的间隙发生周期性的变化，从而使磁场回路的磁阻也发生周期性的变化，磁阻的变化又将引起线圈感应出电压信号 输出感应电压的频率与钢弦的自振频率相同 当振弦受力发生变化时，振弦的自振频率也随之变化，感应电动势也随之变化 输入—输出关系 被测力输入与频率输出关系为 当振弦式传感器中的振弦受到预紧力与被测力共同作用时，其输出信号的频率为 2.6.3 测量电路 传感器输出的频率信号，经放大后，可直接用一般频率计测量，也可以用专用钢弦频率计测量 间歇触发的方式激振振弦式传感器XP02型振弦式频率测定仪配用普通示波器，对振弦式传感器的输出波形及其振幅、衰减等指标进行观察 XP99型注重功能的全面，赋有存储、打印、巡检、计算机传输与控制的多种功能 XP02型则注重牢固轻便、操作简便、不易损坏、连续工作时间长等优点 XP05型振弦式频率测定仪（测温），可直接测读温度，只须在传感器上加装测温元件，测温精度高达±0.1℃ XPO2型振弦式频率测定仪 2.6.4 振弦式传感器特点 结构简单，设计、制造容易 精度高，线性度好 线性度±0.5% ，分辨率0.1%，灵敏度0.05% F.S.，精度 0.1% F. S. 蠕变小、零点稳定，受温度影响小、易于防潮 温度误差小于0.02%F.S.，年漂移0.1%；３年，漂移量大约为1.6%~1.8%F.S. 最好的，7年，漂移误差不超过0.2% F.S 输出信号为频率、便于数字化、抗干扰能力强、工作可靠 对电缆要求低 电缆延伸了３公里，传感器仍工作很好 对地漏电在 5K欧姆范围以内可以正常工作 适应极端恶劣的环境 能在-５０℃~＋２００℃环境下工作 在高辐射条件下应用 2.6.5 振弦式传感器应用 振弦式应变计 把端块连接在要监测的元件上。应用于基础、岩土及建筑结构的应力／应变量测 振弦式压力传感器 钢弦被固定在一个灵敏的膜片上，压力改变引起膜片变位，进而导致钢弦张力的改变。振弦式压力传感器广泛应用于渗压计、水位计、压力盒、荷载盒和沉降传感器中 振弦式位移传感器 包括与弹簧串连的振弦和滑动轴。轴的移动改变了弹簧和振弦的张力。如多点位移计、边界计、测缝计等 振弦式力传感器 用在液位监测及静力水准系统中，液面变化改变了浸入水中部件的浮重从而引起钢弦张力的改变—常用作特殊称重测量 1) 振弦式压力盒 压力盒中的钢弦是固定在承压板上并保持拉紧状态。钢弦的下方设置线圈。压力盒受到外荷作用时，弹性传力膜板受力而变形，使拉紧钢强的固定夾间距发生变化，钢弦受到力的作用自振频率发生变化 2) 振弦式内部应变传感器 在测量混凝土结构内部的应变时。可用内部振弦式传感器。它可埋设在混凝土支架或矿柱中测量混凝土的内部应变，亦可埋设在钻孔中测量岩层的变形。传感器外径为30毫米，壁厚为0.5~3毫米。 3) 振弦式孔隙水压力计 孔用振弦式孔隙水压力计 振弦式锚索测力 由高强度合金钢制成的中空承压筒周边上沿均匀布置有多个弦式传感器，作用在承压筒上的荷载可由固定在筒体上的弦式传感器直接测出 5)振弦式应变计 技术参数