檢測技術(shù)PPT課件

1、1、傳感器基本概念、傳感器基本概念（1 1） 定義定義第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù) 傳感器傳感器是借助檢測元件將一種形式的信號轉(zhuǎn)換成是借助檢測元件將一種形式的信號轉(zhuǎn)換成另一種形式的信號的裝置。另一種形式的信號的裝置。 目前，傳感器轉(zhuǎn)換后的信號大多為電信號。目前，傳感器轉(zhuǎn)換后的信號大多為電信號。 因而，從狹義上講，傳感器是把被測的因而，從狹義上講，傳感器是把被測的物理量物理量轉(zhuǎn)換為電信號轉(zhuǎn)換為電信號的裝置。的裝置。第1頁/共101頁傳感元件傳感元件：將敏感元件輸出的非電物理量轉(zhuǎn)換成電信號：將敏感元件輸出的非電物理量轉(zhuǎn)換成電信號 （如電阻、電感、電容等）形式。（如電阻、電感、電容等）形式。（2

2、2） 相關(guān)概念相關(guān)概念敏感元件敏感元件：是一種能夠?qū)⒈粶y量轉(zhuǎn)換成易于測量的物理：是一種能夠?qū)⒈粶y量轉(zhuǎn)換成易于測量的物理 量的預(yù)變換裝置。如彈性敏感元件將力轉(zhuǎn)換量的預(yù)變換裝置。如彈性敏感元件將力轉(zhuǎn)換 為位移或應(yīng)變輸出。為位移或應(yīng)變輸出?；巨D(zhuǎn)換電路基本轉(zhuǎn)換電路：將電信號量轉(zhuǎn)換成便于測量的電量：將電信號量轉(zhuǎn)換成便于測量的電量, , 如電壓、電流、頻率等。如電壓、電流、頻率等。第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)第2頁/共101頁（3 3） 傳感器的作用和地位傳感器的作用和地位傳感器的出現(xiàn)是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然。傳感器的出現(xiàn)是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然。第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)歷史時代：歷史時代：手工化手工化

3、機(jī)械化機(jī)械化自動化自動化信息化信息化生產(chǎn)方式：生產(chǎn)方式：人與簡人與簡單工具單工具動力機(jī)動力機(jī)與機(jī)械與機(jī)械自動測自動測量控制量控制智能機(jī)智能機(jī)械裝置械裝置第3頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù) 人與機(jī)器的機(jī)能對應(yīng)關(guān)系：人與機(jī)器的機(jī)能對應(yīng)關(guān)系：第4頁/共101頁加加速速度度傳傳感感器器在在汽汽車車中中的的應(yīng)應(yīng)用用 在轎車上，作為碰撞傳感器。裝有傳感裝有傳感器的假人器的假人氣囊氣囊第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)第5頁/共101頁高分子壓電電纜的應(yīng)用演示 測量車速及汽車的載重量，并根據(jù)存儲在計算機(jī)內(nèi)部的檔案數(shù)據(jù)，判定汽車的車型。 第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)高高分分子子壓壓電電電電纜纜的的

4、應(yīng)應(yīng)用用演演示示第6頁/共101頁（4 4）傳感器的分類）傳感器的分類第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù) 按按被測物理量被測物理量分為：分為： 位移傳感器位移傳感器 速度傳感器速度傳感器 加速度傳感加速度傳感 力傳感器力傳感器 溫度傳感器溫度傳感器 。第7頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)溫度傳感器溫度傳感器壓力傳感器壓力傳感器扭矩傳感器扭矩傳感器角位移傳感器角位移傳感器位移傳感器位移傳感器第8頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù) 按按傳感器工作的物理原理傳感器工作的物理原理分為：分為： 電阻式電阻式 電感式電感式 電容式電容式 光電式光電式 。第9頁/共101頁第三章第三章 檢

5、測技術(shù)檢測技術(shù)壓電式加速度傳感器壓電式加速度傳感器激光位移傳感器激光位移傳感器光纖式位移傳感器光纖式位移傳感器超聲波位移傳感器傳感器超聲波位移傳感器傳感器電感式位移傳感器電感式位移傳感器第10頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù) 按按傳感器組成結(jié)構(gòu)傳感器組成結(jié)構(gòu)分為：分為： 直接變換型直接變換型 差動型差動型 平衡型平衡型第11頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)直接變換型結(jié)構(gòu)直接變換型結(jié)構(gòu)（幾（幾個串聯(lián)環(huán)節(jié)組成的開個串聯(lián)環(huán)節(jié)組成的開環(huán)系統(tǒng)）環(huán)系統(tǒng)） 差動型差動型（并（并聯(lián)系統(tǒng)）聯(lián)系統(tǒng)）平衡型平衡型（反饋（反饋系統(tǒng)）系統(tǒng)）312123SSSSSSyy12S -S02Syyx01

6、231234S SS S1 SS S Syx第12頁/共101頁（5 5）傳感器的特性）傳感器的特性第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù) 1 1）靜態(tài)響應(yīng)特性）靜態(tài)響應(yīng)特性 當(dāng)被測量的數(shù)值處在當(dāng)被測量的數(shù)值處在穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)時，傳感器的時，傳感器的輸出輸出輸入特性輸入特性。 包括包括：線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)特性、分：線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)特性、分辨力、漂移、精度、測量范圍。辨力、漂移、精度、測量范圍。第13頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)線性度線性度yFS21max0 xFS1實際曲線2理想曲線yx%100maxFSLyL L線性度線性度( (非線性誤差非線性誤差) )； ma

7、xmax最大非線性絕對誤差；最大非線性絕對誤差；y yFSFS 輸出滿度值輸出滿度值第14頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù) 靈敏度靈敏度 傳感器在靜態(tài)傳感器在靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件下標(biāo)準(zhǔn)條件下, ,輸出輸出變化對輸入變化的變化對輸入變化的比值稱為靈敏度比值稱為靈敏度, ,用用S S0 0表示。表示。xyS輸入量的變化量輸出量的變化量0注意：注意：對于線性傳感器來說對于線性傳感器來說, ,它的靈敏度它的靈敏度S S0 0是個常數(shù)。是個常數(shù)。第15頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)遲滯遲滯%10021%100FSmHFSmHyHyH或 傳感器在正傳感器在正( (輸入輸入量增大量增大)

8、)、反、反( (輸入量輸入量減小減小) )行程中輸出行程中輸出/ /輸輸入特性曲線的不重合入特性曲線的不重合程度稱為遲滯程度稱為遲滯, ,遲滯誤遲滯誤差一般以滿量程輸出差一般以滿量程輸出y yFSFS的百分?jǐn)?shù)表示：的百分?jǐn)?shù)表示：H Hm m輸出值在正、反行程間的最大差值輸出值在正、反行程間的最大差值。yFSHm0 xFSyx第16頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù) 傳感器在同一條傳感器在同一條件下件下, ,被測輸入量按同被測輸入量按同一方向作全量程連續(xù)一方向作全量程連續(xù)多次重復(fù)測量時多次重復(fù)測量時, ,所得所得的輸出的輸出/ /輸入曲線不一輸入曲線不一致的程度致的程度, ,稱為重復(fù)特

9、稱為重復(fù)特性性, , 重復(fù)特性誤差用重復(fù)特性誤差用滿量程輸出的百分?jǐn)?shù)滿量程輸出的百分?jǐn)?shù)表示。表示。%100FSmRyR重復(fù)特性重復(fù)特性R Rm m最大重復(fù)性誤差。最大重復(fù)性誤差。yFS0 xFSxRm1yRm2第17頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)測量范圍測量范圍分辨力分辨力漂移漂移精度精度傳感器能檢測到的最小輸入增量。傳感器能檢測到的最小輸入增量。 由于傳感器內(nèi)部因素或在外界干擾的情況下由于傳感器內(nèi)部因素或在外界干擾的情況下, ,傳傳感器的輸出發(fā)生的變化稱為漂移。感器的輸出發(fā)生的變化稱為漂移。精度表示測量結(jié)果和被測的精度表示測量結(jié)果和被測的“真值真值”的靠近程度。的靠近程度。能夠

10、測量的最小與最大值之間的范圍。能夠測量的最小與最大值之間的范圍。第18頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù) 2 2）動態(tài)響應(yīng)特性）動態(tài)響應(yīng)特性 動態(tài)特性反映了被測量快速變化的性能，可以利動態(tài)特性反映了被測量快速變化的性能，可以利用系統(tǒng)的用系統(tǒng)的傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)、頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)來描述。來描述。第19頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)調(diào)整時間調(diào)整時間峰值時間峰值時間最大超調(diào)量最大超調(diào)量振蕩次數(shù)振蕩次數(shù)延遲時間延遲時間上升時間上升時間a）時域指標(biāo)）時域指標(biāo)第20頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)b）頻域指標(biāo)）頻域指標(biāo)可以用幅可以用幅頻特性和頻特性和相頻特性相頻特性描述描

11、述第21頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)二階系統(tǒng)的脈沖輸入和響應(yīng)二階系統(tǒng)的脈沖輸入和響應(yīng) 二階系統(tǒng)的階躍輸入和響應(yīng)二階系統(tǒng)的階躍輸入和響應(yīng) 兩種典型的輸入響應(yīng)：兩種典型的輸入響應(yīng)：第22頁/共101頁穩(wěn)定性穩(wěn)定性( (零漂零漂) )傳感器傳感器溫度溫度供電供電各種干擾穩(wěn)定性各種干擾穩(wěn)定性溫漂溫漂分辨力分辨力沖擊與振動沖擊與振動電磁場電磁場線性線性滯后滯后重復(fù)性重復(fù)性靈敏度靈敏度輸入輸入誤差因素誤差因素外界影響外界影響 傳感器輸入輸出作用圖傳感器輸入輸出作用圖輸出輸出取決于傳感器本身，可通過傳感器本身的改善來加以抑取決于傳感器本身，可通過傳感器本身的改善來加以抑制，有時也可以對外界條

12、件加以限制。制，有時也可以對外界條件加以限制。衡量傳感器特衡量傳感器特性的主要技術(shù)性的主要技術(shù)指標(biāo)指標(biāo)第23頁/共101頁2 、位移傳感器、位移傳感器第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)角位移傳感器角位移傳感器主要有：主要有： 電容傳感器電容傳感器 旋轉(zhuǎn)變壓器傳感器旋轉(zhuǎn)變壓器傳感器 光電編碼盤光電編碼盤 。直線位移傳感器直線位移傳感器主要有：主要有： 電感傳感器電感傳感器 差動變壓器傳感器差動變壓器傳感器 電容傳感器電容傳感器 感應(yīng)同步器感應(yīng)同步器 光柵傳感器光柵傳感器 。第24頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)直線型直線型 光電型光電型 位位移移檢檢測測傳傳感感器器光電編碼器光電編碼器

13、光柵光柵 刻度尺（投射型和反射型）刻度尺（投射型和反射型） 電壓型電壓型差動變壓器；電容型差動變壓器；電容型容柵等容柵等 磁電型磁電型磁尺磁尺電磁感應(yīng)型電磁感應(yīng)型直線感應(yīng)同步器直線感應(yīng)同步器非接觸型非接觸型激光、超聲波測距等激光、超聲波測距等回轉(zhuǎn)型回轉(zhuǎn)型 光電型光電型 增量型編碼器增量型編碼器 圓光柵圓光柵磁電型磁電型磁尺；電容型磁尺；電容型容柵等容柵等電磁感應(yīng)型電磁感應(yīng)型電阻型電阻型電位計電位計絕對型編碼器絕對型編碼器 旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器 回轉(zhuǎn)感應(yīng)同步器回轉(zhuǎn)感應(yīng)同步器 第25頁/共101頁（1 1）電感式傳感器）電感式傳感器第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù) 電感式傳感器是基于電磁感應(yīng)原理，將

14、電感式傳感器是基于電磁感應(yīng)原理，將被測物理量轉(zhuǎn)換為電感量的變化。被測物理量轉(zhuǎn)換為電感量的變化。 1）自感型電感式傳感器）自感型電感式傳感器 可變磁阻式電感傳感器、電渦流式傳感器 2）互感型電感傳感器）互感型電感傳感器 第26頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)1）自感型電感式傳感器）自感型電感式傳感器 1 1線圈；線圈；2 2鐵心；鐵心；3 3活動銜鐵；活動銜鐵；4 4測桿；測桿；5 5被測件觸頭被測件觸頭 a) a)可變磁阻式電感傳感器可變磁阻式電感傳感器W W線圈匝數(shù)；線圈匝數(shù)； R Rm m總磁阻。總磁阻。mRWL2當(dāng)線圈通以激磁電流時當(dāng)線圈通以激磁電流時, ,其自感其自感L L

15、與磁路的總磁阻與磁路的總磁阻RmRm有關(guān)有關(guān)第27頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)002AAlRm如果空氣隙如果空氣隙較小較小, ,而且不考慮磁路的損失而且不考慮磁路的損失, ,則總磁阻為則總磁阻為L L鐵心導(dǎo)磁長度（鐵心導(dǎo)磁長度（m m）；）； 鐵心導(dǎo)磁率（鐵心導(dǎo)磁率（H H/ /m m）；）； A A鐵心導(dǎo)磁截面積（鐵心導(dǎo)磁截面積（m m2 2）, ,A A=a=ab;b;空氣隙空氣隙(m), (m), = = 0 0+ +; ; 0 0空氣磁導(dǎo)率（空氣磁導(dǎo)率（H Hm m）, ,0 0=2=21010-7-7 ; ;A A0 0空氣隙導(dǎo)磁截面積（空氣隙導(dǎo)磁截面積（m m2 2

16、）。）。 鐵心的磁阻與空氣隙的磁阻相比很小鐵心的磁阻與空氣隙的磁阻相比很小, ,計算時計算時鐵心的磁阻可忽略不計鐵心的磁阻可忽略不計, ,故故002AR2002AWL 代 入代 入 , , 得得 第28頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)b)b)電渦流式電磁傳感器電渦流式電磁傳感器變換原理變換原理： 金屬導(dǎo)體在交流磁場中的渦電流效應(yīng)。金屬導(dǎo)體在交流磁場中的渦電流效應(yīng)。 金屬板置于一只線圈的附近金屬板置于一只線圈的附近, ,它們之間相互的它們之間相互的間距為間距為。第29頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)高頻反射式渦流傳感器高頻反射式渦流傳感器 高頻高頻(1 MHz)(1 MH

17、z)激激勵電流勵電流i0i0產(chǎn)生的高產(chǎn)生的高頻磁場作用于金屬頻磁場作用于金屬板的表面板的表面, ,由于集膚由于集膚效應(yīng)效應(yīng), ,在金屬板表面在金屬板表面將形成渦電流。將形成渦電流。 第30頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)低頻透射式渦流傳感器低頻透射式渦流傳感器 （a a） 原理圖；原理圖； （b b） 曲線圖曲線圖 第31頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)2）互感型電感式傳感器）互感型電感式傳感器 （a a）、（）、（b b）工作原理）工作原理; ; （c c）輸出特性）輸出特性 當(dāng)初級線圈輸入交流激勵電壓時，次級線圈將產(chǎn)生當(dāng)初級線圈輸入交流激勵電壓時，次級線圈將產(chǎn)生感應(yīng)

18、電動勢感應(yīng)電動勢e1e1和和e2e2。傳感器的輸出電壓為兩者之差，即。傳感器的輸出電壓為兩者之差，即ey=e2-e1ey=e2-e1。第32頁/共101頁（2 2）電容式傳感器）電容式傳感器第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù) 電容式傳感器是將被測物理量的位移轉(zhuǎn)換為電容式傳感器是將被測物理量的位移轉(zhuǎn)換為電容量的變化，再通過配套的測量電路，將電容電容量的變化，再通過配套的測量電路，將電容的變化轉(zhuǎn)換為電信號輸出。的變化轉(zhuǎn)換為電信號輸出。 式中： 0真空的介電常數(shù)； s 極板的遮蓋面積；極板間相對介電系數(shù)； 兩平行極板間的距離。0sC 第33頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)1）極距變化型電容式

19、傳感器）極距變化型電容式傳感器 如果兩極板相互覆蓋面積及極間介質(zhì)不變，當(dāng)兩如果兩極板相互覆蓋面積及極間介質(zhì)不變，當(dāng)兩極板在被測參數(shù)作用下發(fā)生位移，引起電容量的變化極板在被測參數(shù)作用下發(fā)生位移，引起電容量的變化為：為：傳感器的靈敏度為：傳感器的靈敏度為：02sdCd 02sdCCKd 第34頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)2）面積變化型電容式傳感器）面積變化型電容式傳感器 動板與定板之間相互覆蓋的面積引起電容量變化。動板與定板之間相互覆蓋的面積引起電容量變化。當(dāng)覆蓋面積對應(yīng)的中心角為當(dāng)覆蓋面積對應(yīng)的中心角為a a、極板半徑為、極板半徑為r r時，覆蓋面時，覆蓋面積為：積為：電容量為：

20、電容量為：其靈敏度為：其靈敏度為：22arS 202arC202rdCKda常數(shù)第35頁/共101頁（3 3）數(shù)字光柵傳感器）數(shù)字光柵傳感器第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)光柵是由很多等節(jié)距的透光的縫隙或不透光的刻線均勻、相間排列而成的光電器件。20線-150線/mm25線-50線/mmWW透射式反射式為光柵常數(shù)，也稱光柵柵距。W第36頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)按用途分物理光柵計量光柵利用光的衍射現(xiàn)象，主要用于光譜分析、光波長測量。利用莫爾條紋現(xiàn)象，主要用于長度、角度、速度、加速度、振動等物理量的測量。計量光柵長光柵圓光柵用于長度測量用于角度測量按光的走向透射式光柵反射式光柵按

21、柵線的形式黑白光柵（幅值光柵）閃耀光柵（相位光柵）徑向光柵切向光柵環(huán)形光柵第37頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)長光柵 - 直線位移圓光柵 - 角位移 構(gòu)成： 主光柵 - 標(biāo)尺光柵，定光柵 指示光柵 - 動光柵長度 - 測量范圍；刻線密度 - 測量精度 ( 10、25、50、100、125線/mm )光柵傳感器的結(jié)構(gòu)光柵傳感器的結(jié)構(gòu)第38頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)光源透鏡主光柵指示光柵光電元件光柵副光 路第39頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)ddffddBffddW/2WddW/2指示光柵標(biāo)尺光柵 工作原理：工作原理：把兩塊柵距把兩塊柵距W W相等的光

22、柵平行安裝，且相等的光柵平行安裝，且讓它們的刻痕之間有較小的夾角讓它們的刻痕之間有較小的夾角時，這時光柵上會出時，這時光柵上會出現(xiàn)若干條明暗相間的條紋，這種條紋稱現(xiàn)若干條明暗相間的條紋，這種條紋稱莫爾條紋莫爾條紋，它們，它們沿著與光柵條紋幾乎垂直的方向排列，如圖所示。沿著與光柵條紋幾乎垂直的方向排列，如圖所示。 第40頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)莫爾條紋的特點莫爾條紋的特點：1.1.莫爾條紋的位移與光柵的移動成比例。光柵每移動莫爾條紋的位移與光柵的移動成比例。光柵每移動過一個柵距過一個柵距W W，莫爾條紋就移動過一個條紋間距，莫爾條紋就移動過一個條紋間距B B； 2.2.莫爾條

23、紋具有位移放大作用。莫爾條紋的間距莫爾條紋具有位移放大作用。莫爾條紋的間距B B與與兩光柵條紋夾角之間關(guān)系為兩光柵條紋夾角之間關(guān)系為3.3.莫爾條紋具有平均光柵誤差的作用。莫爾條紋具有平均光柵誤差的作用。 2sin2WWB第41頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù) 通過光電元件，可將莫爾條紋移動時光強(qiáng)的變化通過光電元件，可將莫爾條紋移動時光強(qiáng)的變化轉(zhuǎn)換為近似正弦變化的電信號，如圖所示。轉(zhuǎn)換為近似正弦變化的電信號，如圖所示。 U0UW/2oUm2W3W/2Wx02sinmxUUUW第42頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù) 將此電壓信號放大、整形變換為方波，經(jīng)微將此電壓信號放大、

24、整形變換為方波，經(jīng)微分轉(zhuǎn)換為脈沖信號，再經(jīng)辨向電路和可逆計數(shù)器分轉(zhuǎn)換為脈沖信號，再經(jīng)辨向電路和可逆計數(shù)器計數(shù)，則可用數(shù)字形式顯示出位移量，位移量等計數(shù)，則可用數(shù)字形式顯示出位移量，位移量等于脈沖與柵距乘積。測量分辨率等于柵距。于脈沖與柵距乘積。測量分辨率等于柵距。03 67 21 85 49 01 0 81 2 6146142第43頁/共101頁（4 4）感應(yīng)同步器）感應(yīng)同步器第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)感應(yīng)同步器結(jié)構(gòu)感應(yīng)同步器結(jié)構(gòu)4l第44頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)感應(yīng)同步器結(jié)構(gòu)：感應(yīng)同步器結(jié)構(gòu)： 包括定尺和滑尺，用制造印刷線路板的腐蝕包括定尺和滑尺，用制造印刷線路板的腐

25、蝕方法在定尺和滑尺上制成節(jié)距方法在定尺和滑尺上制成節(jié)距T(T(一般為一般為2mm)2mm)的方的方齒形線圈。定尺繞組是連續(xù)的，滑尺上分布著兩齒形線圈。定尺繞組是連續(xù)的，滑尺上分布著兩個勵磁繞組，分別稱為正弦繞組和余弦繞組。當(dāng)個勵磁繞組，分別稱為正弦繞組和余弦繞組。當(dāng)正弦繞組與定尺繞組相位相同時，余弦繞組與定正弦繞組與定尺繞組相位相同時，余弦繞組與定尺繞組錯開尺繞組錯開1/41/4節(jié)距?；吆投ǔ呦鄬ζ叫邪惭b，節(jié)距?；吆投ǔ呦鄬ζ叫邪惭b，其間保持一定間隙（其間保持一定間隙（0.05-0.2mm0.05-0.2mm）。）。第45頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)感應(yīng)同步器的工作原理：感

26、應(yīng)同步器的工作原理： 在滑尺的繞組中，施加頻率為在滑尺的繞組中，施加頻率為f f（一般為（一般為2 210kHz10kHz）的交變電流時，定尺繞組感應(yīng)出頻率為）的交變電流時，定尺繞組感應(yīng)出頻率為f f的感應(yīng)電動勢。感應(yīng)電動勢的大小與滑尺和定尺的的感應(yīng)電動勢。感應(yīng)電動勢的大小與滑尺和定尺的相對位置有關(guān)。相對位置有關(guān)。 設(shè)正弦繞組供電電壓為設(shè)正弦繞組供電電壓為UsUs，余弦繞組供電電壓，余弦繞組供電電壓為為UcUc，移動距離為，移動距離為x x，節(jié)距為，節(jié)距為T T，則正弦繞組單獨供，則正弦繞組單獨供電時，在定尺上感應(yīng)電勢為電時，在定尺上感應(yīng)電勢為2cos360cosssxUKUKUTo第46頁/

27、共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)余弦繞組單獨供電所產(chǎn)生的感應(yīng)電勢為余弦繞組單獨供電所產(chǎn)生的感應(yīng)電勢為 由于感應(yīng)同步器的磁路系統(tǒng)可視為線性，可由于感應(yīng)同步器的磁路系統(tǒng)可視為線性，可進(jìn)行線性疊加，所以定尺上總的感應(yīng)電勢為進(jìn)行線性疊加，所以定尺上總的感應(yīng)電勢為2sin360sinccxUKUKUTo222cossinscUUUKUKU第47頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)式中式中 ： KK定尺與滑尺之間的耦合系數(shù)；定尺與滑尺之間的耦合系數(shù)； 定尺與滑尺相對位移的角度表示量（電角度）定尺與滑尺相對位移的角度表示量（電角度）TT節(jié)距，表示直線感應(yīng)同步器的周期，標(biāo)準(zhǔn)式直節(jié)距，表示直線感

28、應(yīng)同步器的周期，標(biāo)準(zhǔn)式直線感應(yīng)同步器的節(jié)距為線感應(yīng)同步器的節(jié)距為2mm2mm。 利用感應(yīng)電壓的變化可以求得位移利用感應(yīng)電壓的變化可以求得位移X X，從而，從而進(jìn)行位置檢測。進(jìn)行位置檢測。2()360 xxTTo第48頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)感應(yīng)同步器的測量方法：感應(yīng)同步器的測量方法：第49頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)1)1)鑒相式鑒相式 滑尺的兩個勵磁繞組分別施加相同頻率和相同幅滑尺的兩個勵磁繞組分別施加相同頻率和相同幅值，但相位相差值，但相位相差90o90o的兩個電壓，設(shè)的兩個電壓，設(shè)tmsUUsintUUmccos222UUU)sin(sincoscos

29、sintKUtKUtKUmmm 從上式可以看出，只要測得相角，就可以知道從上式可以看出，只要測得相角，就可以知道滑尺的相對位移滑尺的相對位移x x： 360oxT第50頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)2)2)鑒幅式鑒幅式 在滑尺的兩個勵磁繞組上分別施加相同頻率和相同相位，但幅值不等的兩個交流電壓：tmUUssinsintmUUcsincostKUUUUmsin)sin(222 由上式知，感應(yīng)電勢的幅值隨著滑尺的移動作正由上式知，感應(yīng)電勢的幅值隨著滑尺的移動作正弦變化。因此，可以通過測量感應(yīng)電動勢的幅值來測弦變化。因此，可以通過測量感應(yīng)電動勢的幅值來測得定尺和滑尺之間的相對位移。得定

30、尺和滑尺之間的相對位移。第51頁/共101頁（5 5）光電編碼器）光電編碼器第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)主要有如下兩大類：主要有如下兩大類： 1）增量式光電編碼器）增量式光電編碼器 2）絕對式光電編碼器）絕對式光電編碼器第52頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù) 主碼盤每轉(zhuǎn)過一主碼盤每轉(zhuǎn)過一個刻線周期，光電變個刻線周期，光電變換器將輸出一個近似換器將輸出一個近似的正弦波電壓，且光的正弦波電壓，且光電變換器電變換器A A、B B的輸出的輸出電壓相位差為電壓相位差為9090。經(jīng)邏輯電路處理就可經(jīng)邏輯電路處理就可以測出被測軸的相對以測出被測軸的相對轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)動方向。轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)動方向。 1）增量

31、式光電編碼器）增量式光電編碼器第53頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)2）絕對式光電編碼器）絕對式光電編碼器1100001101010110011101001010100110001011111100010010000011101101第54頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)10010111111101000101110011011110101010110001011000100010001100001000 任意相鄰的兩個代任意相鄰的兩個代碼間只有一位代碼有變碼間只有一位代碼有變化，即化，即“0”0”變?yōu)樽優(yōu)椤?”1”或或“1”1”變?yōu)樽優(yōu)椤?”0”。在。在兩數(shù)變換過程中

32、，所產(chǎn)兩數(shù)變換過程中，所產(chǎn)生的讀數(shù)誤差最多不超生的讀數(shù)誤差最多不超過過“1”1”。第55頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)0100110111111110101011001010011101100010001110111000100100000001 碼盤最外圈上碼盤最外圈上的信號位的位置正的信號位的位置正好與狀態(tài)交線錯開，好與狀態(tài)交線錯開，只有當(dāng)信號位處的只有當(dāng)信號位處的光電元件有信號時光電元件有信號時才讀數(shù)，這樣就不才讀數(shù)，這樣就不會產(chǎn)生非單值性誤會產(chǎn)生非單值性誤差。差。第56頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)4個電刷 4 4位二進(jìn)制位二進(jìn)制碼盤碼盤 +5V +5V輸入

33、輸入 公共碼道公共碼道 最小分辨角度為最小分辨角度為 =360/2n 第57頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)11絕對式編碼器絕對式編碼器22電動機(jī)電動機(jī)33轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸44轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)盤 55工件工件66刀具刀具 第58頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)旋轉(zhuǎn)刀庫旋轉(zhuǎn)刀庫被加工工件被加工工件刀具刀具角編碼器的輸出為角編碼器的輸出為當(dāng)前刀具號當(dāng)前刀具號角編碼器與角編碼器與 旋轉(zhuǎn)刀庫連接旋轉(zhuǎn)刀庫連接第59頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)第60頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù) 利用利用編碼器測編碼器測量量伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速、伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角，并通過伺服轉(zhuǎn)角，并通過伺

34、服控制系統(tǒng)控制其各控制系統(tǒng)控制其各種運行參數(shù)。種運行參數(shù)。轉(zhuǎn)速測量轉(zhuǎn)速測量轉(zhuǎn)子磁極位置測量轉(zhuǎn)子磁極位置測量角位移測量角位移測量第61頁/共101頁3 、速度、加速度傳感器、速度、加速度傳感器第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)主要類型有：主要類型有：1 1）直流測速發(fā)電機(jī)）直流測速發(fā)電機(jī)2 2）光電式速度傳感器）光電式速度傳感器3 3）差動變壓器式速度傳感器）差動變壓器式速度傳感器4 4）加速度傳感器）加速度傳感器第62頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù) 測速發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)有多種，但原理基本相同。測速發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)有多種，但原理基本相同。下圖所示為永磁式測速發(fā)電機(jī)原理電路圖。下圖所示為永磁式測

35、速發(fā)電機(jī)原理電路圖。永磁式測速機(jī)的原理圖永磁式測速機(jī)的原理圖MI0U0RL直流測速機(jī)的輸出特性直流測速機(jī)的輸出特性理想值實測值RLRL1RL2RL RL1 RL2nU/V1 1）直流測速發(fā)電機(jī)）直流測速發(fā)電機(jī)第63頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù) 直流測速發(fā)電機(jī)在機(jī)電控制系統(tǒng)中，主要用作測直流測速發(fā)電機(jī)在機(jī)電控制系統(tǒng)中，主要用作測速和校正元件。在使用中，為了提高檢測靈敏度，盡速和校正元件。在使用中，為了提高檢測靈敏度，盡可能把它直接連接到電機(jī)軸上。有的電機(jī)本身就已安可能把它直接連接到電機(jī)軸上。有的電機(jī)本身就已安裝了測速發(fā)電機(jī)。裝了測速發(fā)電機(jī)。 恒定磁通由定子產(chǎn)生，當(dāng)轉(zhuǎn)子在磁場中旋轉(zhuǎn)

36、時，電恒定磁通由定子產(chǎn)生，當(dāng)轉(zhuǎn)子在磁場中旋轉(zhuǎn)時，電樞繞組中即產(chǎn)生交變的電勢，經(jīng)換向器和電刷轉(zhuǎn)換成正樞繞組中即產(chǎn)生交變的電勢，經(jīng)換向器和電刷轉(zhuǎn)換成正比的直流電勢。比的直流電勢。第64頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)2 2）光電式轉(zhuǎn)速傳感器）光電式轉(zhuǎn)速傳感器光電式轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)原理圖光電式轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)原理圖光源12341透鏡；2帶縫隙圓盤；3指示縫隙盤；4光電元件 一種角位移傳感器一種角位移傳感器, ,由裝在被測軸由裝在被測軸( (或與被測軸相或與被測軸相連接的輸入軸連接的輸入軸) )上的帶縫隙圓盤、光源、光電器件和上的帶縫隙圓盤、光源、光電器件和指示縫隙盤組成。指示縫隙盤組成。

37、 第65頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)根據(jù)測量單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)根據(jù)測量單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)N,N,則可測出轉(zhuǎn)速為則可測出轉(zhuǎn)速為ZtNn60 一般取一般取Zt=60Zt=6010m(m10m(m0,1,2,)0,1,2,)。利用兩。利用兩組縫隙間距組縫隙間距W W相同相同, ,位置相差（位置相差（i i2+12+14 4 ）W W（i i0,1,2,0,1,2,） 的指示縫隙和兩個光電器件的指示縫隙和兩個光電器件, ,就可就可辨別出圓盤的旋轉(zhuǎn)方向。辨別出圓盤的旋轉(zhuǎn)方向。 Z Z圓盤上的縫隙數(shù)；圓盤上的縫隙數(shù)； n n轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速(r(rmin)min)； t t測量時間測量時間(s)(

38、s)。第66頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)3 3）加速度傳感器）加速度傳感器 作為加速度檢測元件的加速度傳感器有多種形作為加速度檢測元件的加速度傳感器有多種形式，它們的工作原理大多是利用慣性質(zhì)量受加速度式，它們的工作原理大多是利用慣性質(zhì)量受加速度所產(chǎn)生的慣性力而造成的各種物理效應(yīng)，進(jìn)一步轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的慣性力而造成的各種物理效應(yīng)，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成電量，來間接度量被測加速度。最常用的有化成電量，來間接度量被測加速度。最常用的有應(yīng)應(yīng)變片式變片式和和壓電式壓電式等。等。 第67頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)a a）應(yīng)變片式加速度傳感器）應(yīng)變片式加速度傳感器 電阻應(yīng)變式加速度計結(jié)構(gòu)原

39、理如下圖所示。它由重電阻應(yīng)變式加速度計結(jié)構(gòu)原理如下圖所示。它由重塊、懸臂梁、應(yīng)變片和阻尼液體等構(gòu)成。當(dāng)有加速度塊、懸臂梁、應(yīng)變片和阻尼液體等構(gòu)成。當(dāng)有加速度時，重塊受力，懸臂梁彎曲，按梁上固定的應(yīng)變片之時，重塊受力，懸臂梁彎曲，按梁上固定的應(yīng)變片之變形便可測出力的大小，在已知質(zhì)量的情況下即可計變形便可測出力的大小，在已知質(zhì)量的情況下即可計算出被測加速度。殼體內(nèi)灌滿的粘性液體作為阻尼之算出被測加速度。殼體內(nèi)灌滿的粘性液體作為阻尼之用。這一系統(tǒng)的固有頻率可以做得很低。用。這一系統(tǒng)的固有頻率可以做得很低。應(yīng) 變 片m懸 臂 梁Z (t )0Z (t )1充 以 阻 尼 液 體 的 殼 體第68頁/共

40、101頁引出線3質(zhì)量塊1 殼體壓電晶片m4 2 第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)b b）壓電式加速度傳感器）壓電式加速度傳感器 壓電加速度傳感壓電加速度傳感器結(jié)構(gòu)原理如右圖器結(jié)構(gòu)原理如右圖所示。使用時，傳所示。使用時，傳感器固定在被測物感器固定在被測物體上，感受該物體體上，感受該物體的振動，慣性質(zhì)量的振動，慣性質(zhì)量塊產(chǎn)生慣性力，使塊產(chǎn)生慣性力，使壓電元件產(chǎn)生變形。壓電元件產(chǎn)生變形。壓電元件產(chǎn)生的變壓電元件產(chǎn)生的變形和由此產(chǎn)生的電形和由此產(chǎn)生的電荷與加速度成正比。荷與加速度成正比。第69頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù) 壓電加速度傳感器可以做得很小，重量壓電加速度傳感器可以做得很小，重

41、量很輕，故對被測機(jī)構(gòu)的影響就小。壓電加速很輕，故對被測機(jī)構(gòu)的影響就小。壓電加速度傳感器的頻率范圍廣、動態(tài)范圍寬、靈敏度傳感器的頻率范圍廣、動態(tài)范圍寬、靈敏度高、應(yīng)用較為廣泛。度高、應(yīng)用較為廣泛。第70頁/共101頁4 、力、扭矩傳感器、力、扭矩傳感器第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)主要類型有：主要類型有：1 1）柱式彈性元件）柱式彈性元件2 2）懸臂梁式彈性元件）懸臂梁式彈性元件第71頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)1 1）柱式彈性元件）柱式彈性元件 柱式彈性元件有圓柱形、圓筒形等幾種。如下圖所柱式彈性元件有圓柱形、圓筒形等幾種。如下圖所示。這種彈性元件結(jié)構(gòu)簡單、承載能力大，主要用于

42、中示。這種彈性元件結(jié)構(gòu)簡單、承載能力大，主要用于中等載荷和大載荷（可達(dá)數(shù)兆牛頓）的拉等載荷和大載荷（可達(dá)數(shù)兆牛頓）的拉( (壓壓) )力傳感器。力傳感器。p(a)BR2R1R3R4R5R6R8R7ADCUUs(b)R6R8R2R4R1R5R3R7p(c)第72頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)2. 2. 懸臂梁式彈性元件懸臂梁式彈性元件1RR2R4(R )(R )R1 3bR43lhAR1PD3RR2CB 其特點是結(jié)其特點是結(jié)構(gòu)簡單、加工方構(gòu)簡單、加工方便、應(yīng)變片粘貼便、應(yīng)變片粘貼容易、靈敏度較容易、靈敏度較高。主要用于小高。主要用于小載荷、高精度的載荷、高精度的拉、壓力傳感器拉、壓

43、力傳感器中?？蓽y量中?？蓽y量0.010.01牛頓到幾千牛頓牛頓到幾千牛頓的拉、壓力。的拉、壓力。第73頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù) 在同一截面正反兩面粘貼應(yīng)變片，并應(yīng)在同一截面正反兩面粘貼應(yīng)變片，并應(yīng)在該截面中性軸的對稱表面上。若梁的自由在該截面中性軸的對稱表面上。若梁的自由端有一被測力端有一被測力P P，則應(yīng)變與，則應(yīng)變與P P力的關(guān)系為：力的關(guān)系為：26PLbh E第74頁/共101頁 位置傳感器和位移傳感器不一樣，它所測量的不是一段距離的位置傳感器和位移傳感器不一樣，它所測量的不是一段距離的變化量，而是通過檢測，確定是否已到某一位置。變化量，而是通過檢測，確定是否已到某一

44、位置。 位置傳感器分位置傳感器分接觸式接觸式和和接近式接近式兩種。兩種。l 接觸式位置傳感器接觸式位置傳感器這類傳感器由微動開關(guān)之類的觸點器件構(gòu)成。這類傳感器由微動開關(guān)之類的觸點器件構(gòu)成。l 接近式位置傳感器接近式位置傳感器分為電磁式、光電式、靜電容式、氣壓式、超聲波式。分為電磁式、光電式、靜電容式、氣壓式、超聲波式。5、位置傳感器、位置傳感器第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)第75頁/共101頁1）接觸式位置傳感器 所謂接觸式傳感器就是能獲取兩個物體是否已接觸信息的一種傳感器。第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)第76頁/共101頁2）接近式位置傳感器 而接近式（非接觸式）傳感器是用來判別在某一范圍內(nèi)

45、是否有某一物體的一種傳感器。 第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)第77頁/共101頁超聲波傳感器結(jié)構(gòu)CCD圖像傳感器第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)第78頁/共101頁（1）電磁式）電磁式 當(dāng)一個永久磁鐵或一個通有高頻電流的線圈接近一個鐵磁體時，當(dāng)一個永久磁鐵或一個通有高頻電流的線圈接近一個鐵磁體時，它們的磁力線分布將發(fā)生變化，因此，可以用另一個組線圈檢測這它們的磁力線分布將發(fā)生變化，因此，可以用另一個組線圈檢測這種變換。當(dāng)鐵磁體種變換。當(dāng)鐵磁體靠近或遠(yuǎn)離靠近或遠(yuǎn)離磁場時，它所引起的磁通量變化將在磁場時，它所引起的磁通量變化將在線圈中感應(yīng)出一個電流脈沖，其幅值正比于磁通的變化率。線圈中感應(yīng)出一個電流

46、脈沖，其幅值正比于磁通的變化率。實驗：楊氏模量的測量與霍耳位置傳感器的定標(biāo)實驗：楊氏模量的測量與霍耳位置傳感器的定標(biāo)第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)第79頁/共101頁（2）光電式）光電式 光電式傳感器是一種利用感光元件對變化的入射光加以接收，光電式傳感器是一種利用感光元件對變化的入射光加以接收，并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，同時加以某種形式的放大和控制，從而獲得最終并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，同時加以某種形式的放大和控制，從而獲得最終的控制輸出的控制輸出“開開”、“關(guān)關(guān)”信號的器件。信號的器件。第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)第80頁/共101頁光電式開關(guān)的結(jié)構(gòu)光電式開關(guān)的結(jié)構(gòu) 圖圖(a)(a)是一種透光式的光電傳是一種

47、透光式的光電傳感器，它的發(fā)光元件和接收元件的感器，它的發(fā)光元件和接收元件的光軸是重合的。當(dāng)不透明的物體位光軸是重合的。當(dāng)不透明的物體位于或經(jīng)過它們之間時，會阻斷光路，于或經(jīng)過它們之間時，會阻斷光路，使接收元件接收不到來自發(fā)光元件使接收元件接收不到來自發(fā)光元件的光，這樣就起到了檢測作用。的光，這樣就起到了檢測作用。第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)第81頁/共101頁光電式開關(guān)的結(jié)構(gòu)光電式開關(guān)的結(jié)構(gòu) 圖圖(b)(b)是一種反射式的光電開是一種反射式的光電開關(guān)，它的發(fā)光元件和接收元件的光關(guān)，它的發(fā)光元件和接收元件的光軸在同一平面且以某一角度相交，軸在同一平面且以某一角度相交，交點一般即為待測物所在處。

48、當(dāng)有交點一般即為待測物所在處。當(dāng)有物體經(jīng)過它們時，接收元件將接收物體經(jīng)過它們時，接收元件將接收到從物體表面反射的光，沒有物體到從物體表面反射的光，沒有物體時則接收不到。光電開關(guān)的特點是時則接收不到。光電開關(guān)的特點是小型、高速、非接觸，而且與小型、高速、非接觸，而且與TTLTTL、MOSMOS等電路容易結(jié)合。等電路容易結(jié)合。第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)第82頁/共101頁光電開關(guān)的應(yīng)用光電開關(guān)的應(yīng)用 光電開關(guān)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、自動化包裝線及安全裝置光電開關(guān)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、自動化包裝線及安全裝置中作為光控制和光探測裝置。可在自動控制系統(tǒng)中用作物體中作為光控制和光探測裝置。可在自動控制系統(tǒng)中

49、用作物體檢測，產(chǎn)品計數(shù)，料位檢測，尺寸控制，安全報警及計算機(jī)檢測，產(chǎn)品計數(shù)，料位檢測，尺寸控制，安全報警及計算機(jī)輸入接口等。輸入接口等。第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)第83頁/共101頁6、其他傳感器、其他傳感器第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)集成溫度傳感器集成溫度傳感器高分子材料濕度傳感器高分子材料濕度傳感器超聲波傳感器超聲波傳感器霍爾傳感器霍爾傳感器。第84頁/共101頁霍爾傳感器霍爾傳感器第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)霍爾效應(yīng)的產(chǎn)生是由于運動電荷受磁場中洛倫茲力作用的結(jié)果霍爾效應(yīng)的產(chǎn)生是由于運動電荷受磁場中洛倫茲力作用的結(jié)果 當(dāng)電流垂直于外磁場通過導(dǎo)體時，在導(dǎo)體的垂直于當(dāng)電流垂直于外磁場通

50、過導(dǎo)體時，在導(dǎo)體的垂直于磁場和電流方向的兩個端面之間會出現(xiàn)電勢差，這一現(xiàn)磁場和電流方向的兩個端面之間會出現(xiàn)電勢差，這一現(xiàn)象便是霍爾效應(yīng)。象便是霍爾效應(yīng)。第85頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù) 霍爾式傳感器是一種基于霍爾效應(yīng)的磁電轉(zhuǎn)換霍爾式傳感器是一種基于霍爾效應(yīng)的磁電轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換元件是霍爾元件，一般由鍺（器，其轉(zhuǎn)換元件是霍爾元件，一般由鍺（GeGe）、銻）、銻化銦（化銦（InSbInSb）、砷化銦（）、砷化銦（InAsInAs）等半導(dǎo)體材料制成。）等半導(dǎo)體材料制成。( (半導(dǎo)體的霍爾效應(yīng)比金屬半導(dǎo)體的霍爾效應(yīng)比金屬強(qiáng)得多強(qiáng)得多) )第86頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技

51、術(shù) 右圖表示用霍爾元右圖表示用霍爾元件測量位移的實例。將件測量位移的實例。將霍爾元件置于兩個相鄰霍爾元件置于兩個相鄰而方向相反的磁場內(nèi)，而方向相反的磁場內(nèi)，由于每點磁感應(yīng)強(qiáng)度值由于每點磁感應(yīng)強(qiáng)度值不同，當(dāng)元件沿方向移不同，當(dāng)元件沿方向移動時，可由霍爾電勢的動時，可由霍爾電勢的變化反映出位移量變化反映出位移量x x大大小。小。第87頁/共101頁7、傳感器前級信號處理與接口技術(shù)、傳感器前級信號處理與接口技術(shù)第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)測量放大器原理圖測量放大器原理圖A1U1RWU2A2Rf1Rf2Uo1RRUo2RLA3RiUo120UUUAU)1 (21WfffURRRRRA1）前級信號處理）前級信號處理第88頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)程控增益放大器程控增益放大器RRAvf1RRAvf2程控增益放大器原理圖程控增益放大器原理圖R3R2R1S3S2S1UoRUiR第89頁/共101頁第三章第三章 檢測技術(shù)檢測技術(shù)284284型隔離放大器的電路結(jié)構(gòu)圖型隔離放大器的電路結(jié)構(gòu)圖調(diào)制器解調(diào)器436125電源振蕩緩沖放大器濾波器121179108輸入端增益端320 k1 k保護(hù)端 UISO UISO公共端調(diào)制驅(qū)動輸入濾波公共端雙極型前置放大器DC TO 1kHz解調(diào)驅(qū)動前置隔離輸出端微調(diào)端 US電源端