機械工程測試技術基礎··第三章(沈陽理工大學)

1、沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院常用傳感器及敏感元件常用傳感器及敏感元件沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院學習要求 傳感器是一種獲取信息的裝置，是測試系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)。完成本章內容的學習后應能做到：o了解傳感器的的作用與工業(yè)應用情況o了解傳感器的分類 o了解傳感器的最新發(fā)展動態(tài) 沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院主要內容 o概述o傳感器的組成與分類 o電阻式傳感器o電感式傳感器o電容式傳感器o壓電式傳感器o磁電式傳感器o其它傳感器 沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院概述概述定義：工程上通常把直接作用于被測量，定義：工程上通常把直接作用于被

2、測量，能按一定規(guī)律將其轉換成同種或別能按一定規(guī)律將其轉換成同種或別種量值輸出的器件，稱為種量值輸出的器件，稱為傳感器。傳感器。廣州中鳴數(shù)碼的機器狗廣州中鳴數(shù)碼的機器狗沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院傳感器的組成與分類傳感器的組成：傳感器的組成：例如測量一輛直線運例如測量一輛直線運動的汽車的加速度：動的汽車的加速度：沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院1)1)按被測物理量分類按被測物理量分類常見的被測物理量常見的被測物理量機械量機械量: :長度長度, ,厚度厚度, ,位移位移, ,速度速度, ,加速度加速度, , 旋轉角旋轉角, ,轉數(shù)轉數(shù), ,質量質量, ,重量重量

3、, ,力力, , 壓力壓力, ,真空度真空度, ,力矩力矩, ,風速風速, ,流速流速, , 流量流量; ;聲聲: : 聲壓聲壓, ,噪聲噪聲. .磁磁: : 磁通磁通, ,磁場磁場. .溫度溫度: : 溫度溫度, ,熱量熱量, ,比熱比熱. .光：光： 亮度，色彩亮度，色彩傳感器的組成與分類傳感器的分類：傳感器的分類：沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院機械式機械式, ,電氣式電氣式, ,光學式光學式, ,流體式等流體式等. .2)2)按工作的物理基礎分類按工作的物理基礎分類: :傳感器的組成與分類沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院3)3)按信號變換特征按信號變換特

4、征: :能量轉換型和能量控制型能量轉換型和能量控制型能量轉換型能量轉換型: :直接由被測對象輸入能量使其工作直接由被測對象輸入能量使其工作. . 例如例如: :熱電偶溫度計熱電偶溫度計, ,壓電式加速度計壓電式加速度計. .能量控制型能量控制型: :從外部供給能量并由被測量控制外部從外部供給能量并由被測量控制外部 供給能量的變化供給能量的變化. .例如例如: :電阻應變片電阻應變片. .傳感器的組成與分類沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院4)4)按敏感元件與被測對象之間的能量關系按敏感元件與被測對象之間的能量關系: :物性型物性型: :依靠敏感元件材料本身物理性質的變化來實現(xiàn)信號

5、變換依靠敏感元件材料本身物理性質的變化來實現(xiàn)信號變換. . 例如例如: :水銀溫度計水銀溫度計. .結構型結構型: :依靠傳感器結構參數(shù)的變化實現(xiàn)信號轉變依靠傳感器結構參數(shù)的變化實現(xiàn)信號轉變. . 例如例如: :電容式和電感式傳感器電容式和電感式傳感器. .傳感器的組成與分類沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院電阻式傳感器完成本節(jié)內容的學習后應能做到：p掌握電阻式傳感器的工作原理p了解電阻式傳感器的結構、分類p掌握變阻器式傳感器、電阻應變式傳感器、 固態(tài)壓阻式傳感器在結構和工作原理的相 同點和不同點p了解電阻式傳感器的應用沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院電阻式傳感器

6、是把被測量轉換為電阻變化的一種傳感器。電阻式傳感器是把被測量轉換為電阻變化的一種傳感器。按工作的原理可分為按工作的原理可分為:變阻器式、電應變式、壓阻式變阻器式、電應變式、壓阻式.電阻式傳感器1 變阻器式傳感器變阻器式傳感器 1 2 3 132直線型旋轉型沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院變阻器式傳感器的等效電路變阻器式傳感器的等效電路EinEoutRxRLRp-Rx)1)(1pxxLRpRxpxinLRxRxRpRLRpRinLRxRLRxRxRpRinEEEoutE沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院變阻器式傳感器的負載效應變阻器式傳感器的負載效應 優(yōu)點：穩(wěn)定、簡

7、單、適合精度不高的場合優(yōu)點：穩(wěn)定、簡單、適合精度不高的場合缺點：分辨力不高缺點：分辨力不高 100%Output0 x沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院變阻器式傳感器的特點變阻器式傳感器的特點 沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院變阻器式傳感器的應用變阻器式傳感器的應用 例例1 重量的自動檢測重量的自動檢測-配料設備配料設備原材料重量設定 比較沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院變阻器式傳感器的應用變阻器式傳感器的應用 例例2 用變阻式傳感器制作的位移傳感器的結構圖。被測位移使測量用變阻式傳感器制作的位移傳感器的結構圖。被測位移使測量軸沿導軌軸向移動時，帶

8、動電刷在滑線電阻上產(chǎn)生相同的位移，軸沿導軌軸向移動時，帶動電刷在滑線電阻上產(chǎn)生相同的位移，從而改變電位器的輸出電阻。精密電阻與電位器電阻式電橋的從而改變電位器的輸出電阻。精密電阻與電位器電阻式電橋的兩個橋臂，構成電橋測量電路。兩個橋臂，構成電橋測量電路。沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院電阻式傳感器2電阻應變片式傳感器電阻應變片式傳感器 金屬應變計有:絲式(wire gauge)和箔式(foil gauge)優(yōu)點優(yōu)點:穩(wěn)定性和 溫度特性好.缺點缺點:靈敏度系 數(shù)小.應變計是一種將應變計是一種將壓力壓力,荷重荷重,位移位移,速度速度,加速度加速度,扭扭矩等物理量轉換矩等物理量轉換成

9、電信號的元件成電信號的元件.沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院電阻式傳感器金屬的電阻金屬的電阻R為：為：AlR電阻率 長 A截面積 (1) 當當 不變時不變時-金屬應變計金屬應變計 (2) 當當 變化時變化時-半導體應變計半導體應變計)21 ( RdAdldRARlRERRdddRdAlR沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院應變計分類金屬應變計壓電二極管,壓電晶體管半導體應變計粘 貼 式非粘貼式薄模型體型擴散型應變計應變計沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院金屬絲式沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院金屬絲式 dRdAARdllRdR縱向應變

10、ldl引起電阻值相對變化量為 )21 ( RdR電阻相對變化率與應變成正比 電阻應變片的靈敏度21ldlRdRSg沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院金屬箔式和半導體式 310 m金屬箔式制做：金屬絲經(jīng)高溫液化后，高壓高速噴射，而后霧化沉積在基片上，形成層，再用光刻腐蝕法形成電路。 優(yōu)點：散熱好易成形，取代了絲式半導體式：結構如圖，原理同上Es21Es 工作原理：基于半導體材料的壓阻效應。優(yōu)點:應變靈敏度大;體積小;能制成具有一定應變電阻的元件.缺點:電阻溫度系數(shù)比金屬應變計大一個數(shù)量級 沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院應變片應用中的問題 （1） 溫度效應溫度效應1

11、) 電阻溫度系數(shù)的影響電阻溫度系數(shù)的影響 敏感柵的電阻絲阻值隨溫度變化的關系可用下式表示： Rt=R0（1+0t） Rt溫度為 t 時的電阻值; R0溫度為t0時的電阻值; 0金屬絲的電阻溫度系數(shù); t溫度變化值, t=t -t0當溫度變化t時, 電阻絲電阻的變化值為： Rt=Rt- R0= R00t 設電阻絲和試件在溫度為 0 時的長度均為L0，它們的線膨脹系數(shù)分別為s和g, 若兩者不粘貼, 則它們的長度分別為 Ls= L0（1+st） Lg= L0（1+gt） 2)試件材料和電阻絲材料的線膨脹系數(shù)的影響試件材料和電阻絲材料的線膨脹系數(shù)的影響 電阻應變片的溫電阻應變片的溫度補償方法通常度補償

12、方法通常有線路補償法和有線路補償法和應變片自補償兩應變片自補償兩大類。大類。沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院應變片應用中的問題 橫向效應橫向效應 沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院應變片應用中的問題 動態(tài)誤差動態(tài)誤差 由于應力波高頻變化時，在機械桿形成波動，對應變片長度有限制。）（tXtpcos沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院應變片應用 1）將應變片粘貼于被測構件上，直接用來測定構件的應變和應力。）將應變片粘貼于被測構件上，直接用來測定構件的應變和應力。 沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院應變片應用 2）將應變片貼于彈性元件上，與彈性

13、元件一起構成應變式傳感器。）將應變片貼于彈性元件上，與彈性元件一起構成應變式傳感器。 xsksRdR=maF慣.k 慣FkmaaskmRdR m這種傳感器常這種傳感器常用來測量力、用來測量力、位移、加速度位移、加速度等物理參數(shù)等物理參數(shù) 。沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院電感式傳感器完成本節(jié)內容的學習后應能做到：p了解電感式傳感器的工作原理p了解可變磁阻式電感傳感器、渦流式電感傳感器 和差動變壓器式傳感器的特點p了解可變磁阻式電感傳感器、渦流式電感傳感器 和差動變壓器式傳感器的應用 沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院電感式傳感器 電感式傳感器是把被測量如力電感式傳

14、感器是把被測量如力,位移等轉換為電感量位移等轉換為電感量 變化的一變化的一種裝置種裝置.其變換的原理是電磁感應（現(xiàn)象）。其變換的原理是電磁感應（現(xiàn)象）。 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沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院電感式傳感器 1 自感型自感型-可變磁阻式可變磁阻式 2002SNL 原理原理: :電磁感應電磁感應自感自感L與空氣隙與空氣隙成反比，而與空氣成反比，而與空氣隙導磁截面積隙導磁截面積S0成正比。當固定成正比。當固定S0不變，變化不變，變化時，時，L 與與呈非線性呈非線性（雙曲線）關系，此時，傳感器的（雙

15、曲線）關系，此時，傳感器的靈敏度為：靈敏度為： 由于由于S不是常數(shù)，不是常數(shù)，因而出現(xiàn)非線性因而出現(xiàn)非線性誤差，為了減小誤差，為了減小誤差，通常規(guī)定誤差，通常規(guī)定在較小的范圍在較小的范圍內工作。內工作。沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院電感式傳感器 實際應用中，一般取實際應用中，一般取 。這種傳感器適用。這種傳感器適用于較小位移的測量，一般約為于較小位移的測量，一般約為0.0011 mm。 如將如將固定，變化空氣隙導磁截面積固定，變化空氣隙導磁截面積S0時，自感時，自感L與與S0呈線性關系如下圖所示：呈線性關系如下圖所示： 沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院差動式可

16、變磁阻電感傳感器200102()wALx200202()wALx200210011()2wALLLxx 2002201wAxx21LLx線性改善差動方差動方式 可 提式 可 提高 靈 敏高 靈 敏度 及 減度 及 減少 非 線少 非 線性誤差。性誤差。沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院電感式傳感器 2 電渦流電渦流 如果這些參數(shù)中有某個發(fā)生變化，如果這些參數(shù)中有某個發(fā)生變化，線圈阻抗便會發(fā)生變化，通過測量線圈線圈阻抗便會發(fā)生變化，通過測量線圈的阻抗，便能測定相應的物理量。的阻抗，便能測定相應的物理量。),(ZZ 沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院電渦流等效電路 L2

17、L1U1M1R2R11R11L)(L1R1L2R2L線圈電阻 線圈電感 渦流電阻 渦流電感 M互感22122222MLLLRLhMM,hLL,22hLL, 由于等效電感與位移有關，在由于等效電感與位移有關，在一定范圍呈線性，可測位移、材質、一定范圍呈線性，可測位移、材質、厚度；厚度； 優(yōu)點：非接觸優(yōu)點：非接觸沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院電渦流檢測電路 (1)諧振電路諧振電路12fLc111Lf222Lf333Lf沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院電渦流檢測電路 (2)調頻電路調頻電路 12fLc0000 xLLLffeee xe 沈陽理工大學機械工程學院沈陽理

18、工大學機械工程學院電渦流傳感器的應用 渦流式位移、力、振動測量，渦流式位移、力、振動測量，NDT，測厚，測厚,材質判別。材質判別。 案例：案例： 測厚測厚案例：案例： 零件計數(shù)零件計數(shù)沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院電渦流傳感器的應用 案例：無損探傷案例：無損探傷火車輪檢測火車輪檢測油管檢測油管檢測裂紋檢測，裂紋檢測，缺陷造成缺陷造成渦流變化。渦流變化。沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院電渦流傳感器的應用 沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院 3 互感式差動傳感器互感式差動傳感器 電感式傳感器 輸出：輸出：ey=e1-e2 活動銜鐵能改變線圈之間的藕合

19、程度。輸出ey的大小隨活動銜鐵的位置而變。 當活動銜鐵的位置居中時，e1=e2，ey=0； 當活動銜鐵向上移時，e1e2，ey0； 當活動銜鐵向下移時，e1e2，ey0。 活動銜鐵的位置往復變化，其輸出電壓也隨之變化 注意：差動變壓器式傳感器輸出的電壓是交流量，如用交流電壓表指示則輸出值只能反應注意：差動變壓器式傳感器輸出的電壓是交流量，如用交流電壓表指示則輸出值只能反應鐵芯位移的大小，而不能反應移動的方向；其次，交流電壓輸出存在一定的零點殘余電壓，鐵芯位移的大小，而不能反應移動的方向；其次，交流電壓輸出存在一定的零點殘余電壓，零點殘余電壓是由于兩個次級線圈的結構不對稱，以及初級線圈銅損電阻、

20、鐵磁材質不均零點殘余電壓是由于兩個次級線圈的結構不對稱，以及初級線圈銅損電阻、鐵磁材質不均勻、線圈間分布電容等原因所形成的。所以，即使活動銜鐵位于中間位置時，輸出也不為勻、線圈間分布電容等原因所形成的。所以，即使活動銜鐵位于中間位置時，輸出也不為零。零。沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院電感式傳感器 差動相敏檢波電路差動相敏檢波電路沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院差動變壓器式傳感器應用應用應用: 厚度,角度,表面粗糙度;拉伸,壓縮,垂直度; 壓力,流量,液位;張力,重力,負荷量;扭矩, 應力,動力;氣壓,溫度;振動,速度,加速度;等.案例：案例：板的厚度測量板的厚

21、度測量 案例：案例：張力測量張力測量沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院電容式傳感器完成本節(jié)內容的學習后應能做到：p掌握電容式傳感器的工作原理p了解電容式傳感器的結構、分類p掌握電容式傳感器的設計要點、轉換電路p了解電容式傳感器的應用沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院電容傳感器 電容式傳感器：將被測量電容式傳感器：將被測量(如尺寸、壓力等如尺寸、壓力等)的變化轉換成電容的變化轉換成電容量變化的一種傳感器。量變化的一種傳感器。 S 兩個極板相對有效面積兩個極板相對有效面積 ，單位為，單位為m2； d 兩平行極板間的距離，單位為兩平行極板間的距離，單位為m； 兩極板間介質

22、的介電常數(shù)。兩極板間介質的介電常數(shù)。dsC沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院工作原理及類型 改變電容改變電容C的方法：的方法：改變介質的介電常數(shù)改變介質的介電常數(shù)； 改變形成電容的有效面積；改變形成電容的有效面積； 改變兩個極板間的距離。改變兩個極板間的距離。類型：類型： 變極距變極距（或稱變間隙）型、變面積型和變介電常數(shù)型。或稱變間隙）型、變面積型和變介電常數(shù)型。電極形狀有平板形、圓柱形和球平面形三種。電極形狀有平板形、圓柱形和球平面形三種。 dsC沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院靈敏度及非線性 變極距式變極距式 00dsCdsC CCddsC00)( 3200

23、001dddddddCdCk比值比值d/d0 很小時接近線性關系，因此這種形式傳感器的被測量范圍不應太大。很小時接近線性關系，因此這種形式傳感器的被測量范圍不應太大。沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院靈敏度及非線性 如果，變極距式電容傳感器被測范圍大，適當增大極板間的初始如果，變極距式電容傳感器被測范圍大，適當增大極板間的初始距離距離 d0 ，保證比值，保證比值d/d0，但，但C0/d0，故靈敏度，故靈敏度；C0，寄，寄生電容的干擾作用生電容的干擾作用。常采用差動式電容傳感器常采用差動式電容傳感器。 忽略電容器的邊緣效應后，忽略電容器的邊緣效應后，變面積型和變介電常數(shù)型變面積型和

24、變介電常數(shù)型(測厚除外測厚除外)電容傳感器具有很好的線性電容傳感器具有很好的線性。實際由于邊緣效應，仍存在非線性問。實際由于邊緣效應，仍存在非線性問題，且靈敏度下降，但比變極距型好得多。題，且靈敏度下降，但比變極距型好得多。沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院電容傳感器的特點電容傳感器的特點優(yōu)點：優(yōu)點：溫度穩(wěn)定性好；溫度穩(wěn)定性好； 結構簡單、適應性強；結構簡單、適應性強； 動態(tài)響應好；動態(tài)響應好； 可以實現(xiàn)非接觸測量，具有平均效應可以實現(xiàn)非接觸測量，具有平均效應缺點：缺點：輸出阻抗高，負載能力差；輸出阻抗高，負載能力差；則則ZC,但是但是C很小，故很小，故ZC大大 寄生電容影響大；

25、引線電容、電路雜散電容、極板與周圍導寄生電容影響大；引線電容、電路雜散電容、極板與周圍導 體之間電容。體之間電容。 輸出特性非線性輸出特性非線性 沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院電容式傳感器的等效電路電容式傳感器的等效電路 沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院電容式傳感器的等效電路電容式傳感器的等效電路 沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院電容式傳感器的等效電路電容式傳感器的等效電路 沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院電容式傳感器的設計要點電容式傳感器的設計要點 （1）保證絕緣材料的）保證絕緣材料的絕緣性能：絕緣性能：從選從選材、結構、加工

26、材、結構、加工工藝等方面來減工藝等方面來減小溫度等誤差和小溫度等誤差和保證絕緣材料具保證絕緣材料具有高的絕緣性能。有高的絕緣性能。（2）消除和減小邊緣）消除和減小邊緣效應：效應：邊緣效應邊緣效應不僅使電容傳感不僅使電容傳感器的靈敏度降低器的靈敏度降低而且產(chǎn)生非線性，而且產(chǎn)生非線性，因此應盡量消除因此應盡量消除或減小它?；驕p小它。沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院電容式傳感器的設計要點電容式傳感器的設計要點 （3）消除和減小寄生電容的影響）消除和減小寄生電容的影響 增加原始電容值可減小寄生電容的影響。增加原始電容值可減小寄生電容的影響。 注意傳感器的接地和屏蔽。注意傳感器的接地和屏

27、蔽。 將傳感器與電子線路的前置級將傳感器與電子線路的前置級(集成化集成化)裝在一個殼體內，去除傳感器至前置級的電纜。裝在一個殼體內，去除傳感器至前置級的電纜。 采用采用“驅動電纜驅動電纜技術技術(也稱也稱雙層屏蔽等位傳輸雙層屏蔽等位傳輸技術技術)。 沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院電容式傳感器的設計要點電容式傳感器的設計要點 （4）防止和減小外界干擾）防止和減小外界干擾 屏蔽和接地。屏蔽和接地。 增加原始電容值以降低容抗。增加原始電容值以降低容抗。 導線和導線要離得遠，以減小導線間分布電容的靜電感應。導線要導線和導線要離得遠，以減小導線間分布電容的靜電感應。導線要盡可能短，最好

28、成直角排列，必須平行排列時可采用同軸屏蔽線。盡可能短，最好成直角排列，必須平行排列時可采用同軸屏蔽線。 盡可能一點接地，避免多點接地。地線要用粗的良導體或寬印刷線。盡可能一點接地，避免多點接地。地線要用粗的良導體或寬印刷線。 盡量采用差動式電容傳感電路，可減小非線性誤差，提高傳感器靈盡量采用差動式電容傳感電路，可減小非線性誤差，提高傳感器靈敏度，減小寄生電容的影響和干擾。敏度，減小寄生電容的影響和干擾。沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院電容式傳感器的轉換電路電容式傳感器的轉換電路將傳感器將傳感器C轉換成電壓、電流、頻率等電量。轉換成電壓、電流、頻率等電量。一般歸結為兩類：調制型、

29、脈沖型一般歸結為兩類：調制型、脈沖型(或稱為電容充放電型或稱為電容充放電型)調制型：調制型：沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院電容式傳感器的轉換電路電容式傳感器的轉換電路交流激勵法交流激勵法沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院電容式傳感器的轉換電路電容式傳感器的轉換電路電容式傳感器構成交流電橋的一些形式電容式傳感器構成交流電橋的一些形式 ：沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院電容式傳感器的轉換電路電容式傳感器的轉換電路雙雙T型充放電網(wǎng)絡型充放電網(wǎng)絡 沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院電容式傳感器的轉換電路電容式傳感器的轉換電路脈沖型電路脈沖型

30、電路-利用電容的充放電利用電容的充放電沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院電容式傳感器的應用電容式傳感器的應用電容傳感器可用于測量直線位移、電容傳感器可用于測量直線位移、角位移，振動振幅角位移，振動振幅(可測至可測至0.05m的微小振幅的微小振幅)，尤其適，尤其適合測量高頻振動振幅、精密軸系合測量高頻振動振幅、精密軸系回轉精度、加速度等機械量；回轉精度、加速度等機械量；可用于測量壓力、差壓力、液位、可用于測量壓力、差壓力、液位、料面、糧食中的水分含量、非金料面、糧食中的水分含量、非金屬材料的涂層、油膜厚度、測量屬材料的涂層、油膜厚度、測量電介質的濕度、密度、厚度等等。電介質的濕度、

31、密度、厚度等等。在自動檢測和控制系統(tǒng)中常作為在自動檢測和控制系統(tǒng)中常作為位置信號發(fā)生器。位置信號發(fā)生器。沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院電容式傳感器的應用電容式傳感器的應用沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院電容式傳感器的應用電容式傳感器的應用沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院電容式傳感器的應用電容式傳感器的應用沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院電容式傳感器的應用電容式傳感器的應用沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院電容式傳感器的應用電容式傳感器的應用沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院壓電式傳感器壓電式傳感器p掌

32、握壓電式傳感器的工作原理p了解壓電式傳感器的等效電路p了解壓電式傳感器的測量電路學習內容：沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院壓電效應壓電效應 壓電式傳感器的工作原理是基于某些介質材料的壓電效應，是典型壓電式傳感器的工作原理是基于某些介質材料的壓電效應，是典型的有源傳感器。當材料受力作用而變形時，的有源傳感器。當材料受力作用而變形時， 其表面會有電荷產(chǎn)生，從其表面會有電荷產(chǎn)生，從而實現(xiàn)非電量測量。而實現(xiàn)非電量測量。 某些晶體或多晶陶瓷，當沿著一定方向受到外力作用時，內部就產(chǎn)某些晶體或多晶陶瓷，當沿著一定方向受到外力作用時，內部就產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在某兩個表面上產(chǎn)生符號相反的電荷；當

33、外力去掉生極化現(xiàn)象，同時在某兩個表面上產(chǎn)生符號相反的電荷；當外力去掉后，又恢復到不帶電狀態(tài)；當作用力方向改變時，電荷的極性也隨著改后，又恢復到不帶電狀態(tài)；當作用力方向改變時，電荷的極性也隨著改變；晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比。上述現(xiàn)象稱為正壓變；晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比。上述現(xiàn)象稱為正壓電效應。反之，如對晶體施加一定變電場，晶體本身將產(chǎn)生機械變形，電效應。反之，如對晶體施加一定變電場，晶體本身將產(chǎn)生機械變形，外電場撤離，變形也隨著消失，稱為逆壓電效應。外電場撤離，變形也隨著消失，稱為逆壓電效應。 沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院壓電效應壓電效應 +F

34、+沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院壓電材料壓電材料 壓電材料可以分為兩大類壓電材料可以分為兩大類: 壓電晶體和壓電陶瓷。壓電晶體和壓電陶瓷。 p壓電晶體（主要是單晶體）壓電晶體（主要是單晶體） 石英、天然晶體，除壓電常數(shù)不大外，特性優(yōu)越石英、天然晶體，除壓電常數(shù)不大外，特性優(yōu)越,作為作為標準傳感器。標準傳感器。p壓電陶瓷（多晶體）壓電陶瓷（多晶體） 屬于人工制造的多晶體，仍以屬于人工制造的多晶體，仍以Q=dF表示，較大的壓電表示，較大的壓電系數(shù)，介電常數(shù)，機械強度系數(shù)，介電常數(shù)，機械強度1 (1+k)CfCyfqec 電荷放大器：電荷放大器：沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學

35、機械工程學院壓電式傳感器測量電路壓電式傳感器測量電路 實際電荷放大器實際電荷放大器 反饋端并聯(lián)電阻反饋端并聯(lián)電阻Rf:電荷放大器，對電纜長度要求不高，可以長達電荷放大器，對電纜長度要求不高，可以長達100米米沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院壓電式傳感器的應用壓電式傳感器的應用 壓電元件是一種典型的力敏感元件?？捎脕頊y量最終能轉換為力的多種物理壓電元件是一種典型的力敏感元件?？捎脕頊y量最終能轉換為力的多種物理量。在檢測技術中，常用來測量力和加速度。量。在檢測技術中，常用來測量力和加速度。沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院壓電式傳感器的應用壓電式傳感器的應用 壓電元件

36、是一種典型的力敏感元件。可用來測量最終能轉換為力的多種物理壓電元件是一種典型的力敏感元件?？捎脕頊y量最終能轉換為力的多種物理量。在檢測技術中，常用來測量力和加速度。量。在檢測技術中，常用來測量力和加速度。沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院壓電式傳感器的應用壓電式傳感器的應用 BSD2壓電式傳感器是專門用于檢測玻璃破碎的一種傳感器壓電式傳感器是專門用于檢測玻璃破碎的一種傳感器, 它利用壓電它利用壓電元件對振動敏感的特性來感知玻璃受撞擊和破碎時產(chǎn)生的振動波。傳感器把振動元件對振動敏感的特性來感知玻璃受撞擊和破碎時產(chǎn)生的振動波。傳感器把振動波轉換成電壓輸出波轉換成電壓輸出 輸出電壓經(jīng)放

37、大、輸出電壓經(jīng)放大、 濾波、濾波、 比較等處理后提供給報警系統(tǒng)。比較等處理后提供給報警系統(tǒng)。 沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院 磁電式傳感器磁電式傳感器 學習內容：p掌握磁電式傳感器變換原理掌握磁電式傳感器變換原理p了解動圈式傳感器的基本結構和工作原理了解動圈式傳感器的基本結構和工作原理p了解磁阻式傳感器的基本結構和工作原理了解磁阻式傳感器的基本結構和工作原理沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院 磁電式傳感器磁電式傳感器 磁感應電式傳感器是利用電磁感應原理將被測量磁感應電式傳感器是利用電磁感應原理將被測量（如振動、位移、轉速等）的變化轉變?yōu)楦袘妱樱ㄈ缯駝印⑽灰?、轉

38、速等）的變化轉變?yōu)楦袘妱觿?，是一種機勢，是一種機-電能量變換型傳感器，電能量變換型傳感器， 它不需要輔它不需要輔助電源就能把被測對象的機械量轉換成易于測量的助電源就能把被測對象的機械量轉換成易于測量的電信號，是有源傳感器。電信號，是有源傳感器。 由于它輸出功率大電路簡單，輸出阻抗小，且由于它輸出功率大電路簡單，輸出阻抗小，且性能穩(wěn)定性能穩(wěn)定, 不需要外部供電電源，又具有一定的頻率不需要外部供電電源，又具有一定的頻率響應范圍響應范圍(一般為一般為101000Hz)，適用于振動、轉，適用于振動、轉速、扭矩等測量。所以得到普遍應用。但這種傳感速、扭矩等測量。所以得到普遍應用。但這種傳感器的尺寸和重

39、量都較大。器的尺寸和重量都較大。沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院 磁電式傳感器磁電式傳感器 磁磁電電式式動圈式動圈式磁阻式磁阻式線速度型線速度型角速度型角速度型N沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院 磁電式傳感器分類磁電式傳感器分類 根據(jù)法拉第電磁感應定律，根據(jù)法拉第電磁感應定律，N匝線圈在磁場中運動切割磁力匝線圈在磁場中運動切割磁力線或線圈所在磁場的磁通變化時，線圈中所產(chǎn)生的感應電動勢線或線圈所在磁場的磁通變化時，線圈中所產(chǎn)生的感應電動勢e的大小決定于穿過線圈的磁通量的大小決定于穿過線圈的磁通量的變化率：的變化率： dtdWdtde 磁通變化率與磁場強度、磁路磁阻

40、、線圈的運動速度有關，磁通變化率與磁場強度、磁路磁阻、線圈的運動速度有關，故若改變其中一個因素，都會改變線圈的感應電動勢。故若改變其中一個因素，都會改變線圈的感應電動勢。 按工作原理不同，磁電感應式傳感器可分為恒定磁通式和變按工作原理不同，磁電感應式傳感器可分為恒定磁通式和變磁通式，即動圈式傳感器和磁阻式傳感器。磁通式，即動圈式傳感器和磁阻式傳感器。 沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院 磁電式傳感器分類磁電式傳感器分類 ewBlvekWBA沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院 磁電式傳感器分類磁電式傳感器分類 在傳感器中當結構參數(shù)確定后，在傳感器中當結構參數(shù)確定后，B

41、、l、N、S均為定值，感應電動勢均為定值，感應電動勢e與線圈相對磁場的運動速度與線圈相對磁場的運動速度(v或或)成正比，所以這類傳感器的基本形成正比，所以這類傳感器的基本形式是速度傳感器，能直接測量線速度或角速度。如果在其測量電路中接式是速度傳感器，能直接測量線速度或角速度。如果在其測量電路中接入積分電路或微分電路，那么還可以用來測量位移或加速度。但由上述入積分電路或微分電路，那么還可以用來測量位移或加速度。但由上述工作原理可知，磁電感應式傳感器只適用于動態(tài)測量。工作原理可知，磁電感應式傳感器只適用于動態(tài)測量。 沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院 磁阻式磁阻式 磁阻式傳感器又稱為

42、變磁通式傳感器或變氣隙式傳感器，常用來測磁阻式傳感器又稱為變磁通式傳感器或變氣隙式傳感器，常用來測量旋轉物體的角速度。其結構原理如下圖所示。量旋轉物體的角速度。其結構原理如下圖所示。 變磁通式傳感器對環(huán)境條件要求不高，能在變磁通式傳感器對環(huán)境條件要求不高，能在-15090的溫度下工作，也能在的溫度下工作，也能在油、水霧、灰塵等條件下工作。但它的工作頻率下限較高，約為油、水霧、灰塵等條件下工作。但它的工作頻率下限較高，約為50Hz，上限可達上限可達100Hz。 沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院 測量電路測量電路 E等效電路等效電路RfWVRRLBRREI 010Rf測量電路輸入電

43、阻測量電路輸入電阻 R 線圈等效電阻線圈等效電阻E電壓源電壓源R內阻（線圈電阻）內阻（線圈電阻） 磁電式傳感器可以等效為一個二階系統(tǒng)。磁電式傳感器可以等效為一個二階系統(tǒng)。沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院 測量電路測量電路 磁電感應式傳感器直接輸出感應電勢。所以任何具有一定工作頻帶的電壓表或示磁電感應式傳感器直接輸出感應電勢。所以任何具有一定工作頻帶的電壓表或示波器都可采用。并且由于該傳感器通常具有較高的靈敏度，所以一般不需要增益放大。波器都可采用。并且由于該傳感器通常具有較高的靈敏度，所以一般不需要增益放大。 但磁電感應式傳感器是速度傳感器，如要獲取位移或加速度信號，就需配用積

44、分但磁電感應式傳感器是速度傳感器，如要獲取位移或加速度信號，就需配用積分電路或微分電路。電路或微分電路。 沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院 測量電路測量電路 積分電路：積分電路： 無源積分電路 有源積分電路 沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院 測量電路測量電路 微分電路：微分電路：實用有源微分電路 有源微分電路的幅頻特性 沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院 該傳感器測量的是振動速度參數(shù)該傳感器測量的是振動速度參數(shù), 若在測量電路中接入積分電路若在測量電路中接入積分電路, 則輸出電則輸出電勢與位移成正比勢與位移成正比; 若在測量電路中接入微分電路若在測

45、量電路中接入微分電路, 則其輸出與加速度成正比。則其輸出與加速度成正比。 磁電式傳感器應用磁電式傳感器應用 CD-1型振動速度傳感器 沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院 磁電式傳感器應用磁電式傳感器應用 磁電感應式轉速傳感器沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院 磁電式傳感器應用磁電式傳感器應用 沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院 霍爾式傳感器霍爾式傳感器 霍爾傳感器是基于霍爾效應的一種傳感器。隨著半導體技術的發(fā)展霍爾傳感器是基于霍爾效應的一種傳感器。隨著半導體技術的發(fā)展, 開始用開始用半導體材料制成霍爾元件半導體材料制成霍爾元件, 由于它的霍爾效應顯著而

46、得到應用和發(fā)展。由于它的霍爾效應顯著而得到應用和發(fā)展。 霍爾傳感霍爾傳感器廣泛用于電磁測量、壓力、加速度、振動等方面的測量。器廣泛用于電磁測量、壓力、加速度、振動等方面的測量。 置于磁場中的靜止載流導體置于磁場中的靜止載流導體, 當它的電流方向與磁場方向不一致時當它的電流方向與磁場方向不一致時, 載流導載流導體上平行于電流和磁場方向上的兩個面之間產(chǎn)生電動勢體上平行于電流和磁場方向上的兩個面之間產(chǎn)生電動勢, 這種現(xiàn)象稱霍爾效應。這種現(xiàn)象稱霍爾效應。該電勢稱霍爾電勢。該電勢稱霍爾電勢。 霍爾式傳感器是磁電式傳感器?；魻柺絺鞲衅鳛檩d流半導體在磁場中有電磁霍爾式傳感器是磁電式傳感器?；魻柺絺鞲衅鳛檩d流

47、半導體在磁場中有電磁效應效應(霍爾效應霍爾效應)而輸出電勢的。它們原理并不完全相同，因此各有各的特點和應而輸出電勢的。它們原理并不完全相同，因此各有各的特點和應用范圍。用范圍。 由于霍爾元件在靜止狀態(tài)下，具有感受磁場的獨特能力，并且具有結構簡單、由于霍爾元件在靜止狀態(tài)下，具有感受磁場的獨特能力，并且具有結構簡單、體積小、噪聲小、頻率范圍寬體積小、噪聲小、頻率范圍寬(從直流到微波從直流到微波)、動態(tài)范圍大、動態(tài)范圍大(輸出電勢變化范圍輸出電勢變化范圍可達可達1000:1)、壽命長等特點，因此獲得了廣泛應用。例如，在測量技術中用、壽命長等特點，因此獲得了廣泛應用。例如，在測量技術中用于將位移、力、

48、加速度等量轉換為電量的傳感器；在計算技術中用于作加、減、于將位移、力、加速度等量轉換為電量的傳感器；在計算技術中用于作加、減、乘、除、開方、乘方以及微積分等運算的運算器等。乘、除、開方、乘方以及微積分等運算的運算器等。 沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院 霍爾效應和霍爾元件材料霍爾效應和霍爾元件材料霍爾電勢：霍爾電勢：RH霍爾系數(shù)，由載流材料的物理性質決定；kH靈敏度系數(shù)；d 薄片厚度。如果磁場和薄片法線有角，那么 最常用的霍爾元件材料有1鍺(Ge)，N型及P型均可。 2硅(Si)N型及P型均可。3砷化銦(InAs)和銻化銦(InSb)，這兩種材料的特性很相似。 沈陽理工大學機械

49、工程學院沈陽理工大學機械工程學院 測量電路測量電路 激勵電流由電源激勵電流由電源E供給，可變電阻供給，可變電阻RP用來調節(jié)激勵電流用來調節(jié)激勵電流I的大小。的大小。RL為輸出霍為輸出霍爾電勢爾電勢UH的負載電阻。通常它是顯示儀表、記錄裝置或放大器的輸入阻抗。的負載電阻。通常它是顯示儀表、記錄裝置或放大器的輸入阻抗。沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院 霍爾元件的主要技術指標霍爾元件的主要技術指標 1）額定激勵電流）額定激勵電流IH 使霍爾元件溫升使霍爾元件溫升10所施加的控制電流值稱為額定激勵電流。通常用所施加的控制電流值稱為額定激勵電流。通常用IH表示。表示。2）輸入電阻）輸入電

50、阻Ri 它是指控制電流極間的電阻值。它規(guī)定要在室溫它是指控制電流極間的電阻值。它規(guī)定要在室溫(205)的環(huán)境溫度中測取。的環(huán)境溫度中測取。 輸出電阻輸出電阻Rs 它是指霍爾電極間的電阻值。規(guī)定中要求在它是指霍爾電極間的電阻值。規(guī)定中要求在(205)的條件下測取。的條件下測取。3） 不等位電勢和不等位電阻不等位電勢和不等位電阻 當霍爾元件的激勵電流為當霍爾元件的激勵電流為I時時, 若元件所處位置磁感應強度為零若元件所處位置磁感應強度為零, 則它的霍爾電勢應則它的霍爾電勢應該為零該為零, 但實際不為零。但實際不為零。 這時測得的空載霍爾電勢稱不等位電勢。這時測得的空載霍爾電勢稱不等位電勢。 4）

51、寄生直流電勢寄生直流電勢 在外加磁場為零在外加磁場為零, 霍爾元件用交流激勵時霍爾元件用交流激勵時, 霍爾電極輸出除了交流不等位電勢外霍爾電極輸出除了交流不等位電勢外, 還有一直流電勢還有一直流電勢, 稱寄生直流電勢。稱寄生直流電勢。5） 霍爾電勢溫度系數(shù)霍爾電勢溫度系數(shù) 在一定磁感應強度和激勵電流下在一定磁感應強度和激勵電流下, 溫度每變化溫度每變化1時時, 霍爾電勢變化的百分率稱霍霍爾電勢變化的百分率稱霍爾電勢溫度系數(shù)。它同時也是霍爾系數(shù)的溫度系數(shù)。爾電勢溫度系數(shù)。它同時也是霍爾系數(shù)的溫度系數(shù)。 沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院 霍爾元件不等位電勢補償霍爾元件不等位電勢補償

52、 沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院 霍爾式傳感器的應用霍爾式傳感器的應用霍爾式位移傳感器原理示意圖 霍爾式位移傳感器霍爾式位移傳感器沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院 霍爾式傳感器的應用霍爾式傳感器的應用霍爾式壓力傳感器霍爾式壓力傳感器霍爾式壓力傳感器結構原理圖及磁鋼外形 沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院 霍爾式傳感器的應用霍爾式傳感器的應用霍爾式轉速傳感器霍爾式轉速傳感器沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院 霍爾式傳感器的應用霍爾式傳感器的應用鐵磁材料裂紋檢測 沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院 其他傳感器其他傳感器光電

53、傳感器光電傳感器 光電器件是將光能轉換為電能的一種傳感器件光電器件是將光能轉換為電能的一種傳感器件, 它是構成光電式傳感器最主要它是構成光電式傳感器最主要的部件。光電器件工作的物理基礎是光電效應。的部件。光電器件工作的物理基礎是光電效應。 光電器件響應快、結構簡單、光電器件響應快、結構簡單、 使用方便使用方便, 而且有較高的可靠性而且有較高的可靠性, 因此在自動檢因此在自動檢測、計算機和控制系統(tǒng)中測、計算機和控制系統(tǒng)中, 應用非常廣泛。應用非常廣泛。 受光照物體受光照物體(通常為半導體材料通常為半導體材料)電導率發(fā)生變化或產(chǎn)生光電動勢的效應稱為電導率發(fā)生變化或產(chǎn)生光電動勢的效應稱為內光電效應。

54、內光電效應按其工作原理分為兩種：光電導效應和光生伏特效應。內光電效應。內光電效應按其工作原理分為兩種：光電導效應和光生伏特效應。 在光線作用下在光線作用下, 能使電子逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應能使電子逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應, 如光電管、光如光電管、光電倍增管就屬于這類光電器件。電倍增管就屬于這類光電器件。 由于被光照射的物體材料不同，所產(chǎn)生的光電效應也不同，通常光照射到物由于被光照射的物體材料不同，所產(chǎn)生的光電效應也不同，通常光照射到物體表面后產(chǎn)生的光電效應分為：外光電效應、內光電效應。體表面后產(chǎn)生的光電效應分為：外光電效應、內光電效應。 沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機

55、械工程學院 其他傳感器其他傳感器光電傳感器光電傳感器光電導效應：光電導效應： 光電導效應是指半導體材料受到光照時會產(chǎn)生電子光電導效應是指半導體材料受到光照時會產(chǎn)生電子-空穴對，使其導電性能增空穴對，使其導電性能增強，光線愈強，阻值愈低，這種光照后電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象強，光線愈強，阻值愈低，這種光照后電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象,稱為光電導效應。稱為光電導效應?；谶@種效應的光電器件有光敏電阻基于這種效應的光電器件有光敏電阻(光電導型光電導型)和反向工作的光敏二極管、光敏和反向工作的光敏二極管、光敏三極管三極管(光電導結型光電導結型)。 1 光敏電阻光敏電阻 材料：硅、硒、硫化鎘材料：硅、硒、硫化鎘 沈

56、陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院 其他傳感器其他傳感器光電傳感器光電傳感器 光敏二極管和光敏晶體管的材料幾乎都是硅（光敏二極管和光敏晶體管的材料幾乎都是硅（Si）。光敏管的工作原理與光）。光敏管的工作原理與光敏電阻是相似的敏電阻是相似的,其差別只是光照在半導體結上而已。其差別只是光照在半導體結上而已。2 光敏二極管和光敏晶體管光敏二極管和光敏晶體管 沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院 其他傳感器其他傳感器光電傳感器光電傳感器光生伏特效應光生伏特效應 ： 光生伏特效應指半導體材料光生伏特效應指半導體材料P-N結受到光照后產(chǎn)生一定方向的電動勢的效應。結受到光照后產(chǎn)生一定

57、方向的電動勢的效應。因此光生伏特型光電器件是自發(fā)電式的因此光生伏特型光電器件是自發(fā)電式的,屬有源器件。以可見光作光源的光電池是屬有源器件。以可見光作光源的光電池是常用的光生伏特型器件常用的光生伏特型器件,硒和硅是光電池常用的材料硒和硅是光電池常用的材料,也可以使用鍺。也可以使用鍺。 沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院 其他傳感器其他傳感器光電傳感器光電傳感器3 光電開關光電開關 光電開關是一種利用感光元件對變化的入射光加以接收光電開關是一種利用感光元件對變化的入射光加以接收, 并進行光電轉換并進行光電轉換, 同同時加以某種形式的放大和控制時加以某種形式的放大和控制, 從而獲得最終

58、的控制輸出從而獲得最終的控制輸出“開開”、 “關關”信號的信號的器件。器件。 光電開關廣泛應用于工業(yè)控光電開關廣泛應用于工業(yè)控制、自動化包裝線及安全裝置中制、自動化包裝線及安全裝置中作光控制和光探測裝置?？稍谧宰鞴饪刂坪凸馓綔y裝置。可在自控系統(tǒng)中用作物體檢測，控系統(tǒng)中用作物體檢測， 產(chǎn)品計產(chǎn)品計數(shù)數(shù), 料位檢測，尺寸控制，安全報料位檢測，尺寸控制，安全報警及計算機輸入接口等用途。警及計算機輸入接口等用途。 沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院 其他傳感器其他傳感器光電傳感器光電傳感器光電傳感器的應用光電傳感器的應用 由于光電測量方法靈活多樣，可測參數(shù)眾多，又具有非接觸、高精度、高分

59、由于光電測量方法靈活多樣，可測參數(shù)眾多，又具有非接觸、高精度、高分辨率、高可靠性和響應快等優(yōu)點，加之激光光源、光柵、光學碼盤、辨率、高可靠性和響應快等優(yōu)點，加之激光光源、光柵、光學碼盤、CCD器件、器件、光導纖維等的相繼出現(xiàn)和成功應用，使得光電傳感器在檢測和控制領域得到了廣泛光導纖維等的相繼出現(xiàn)和成功應用，使得光電傳感器在檢測和控制領域得到了廣泛的應用。按其接收狀態(tài)可分為模擬式光電傳感器和脈沖光電傳感器。的應用。按其接收狀態(tài)可分為模擬式光電傳感器和脈沖光電傳感器。 光電傳感光電傳感器在工業(yè)上的器在工業(yè)上的應用可歸納為應用可歸納為吸收式、遮光吸收式、遮光式、反射式、式、反射式、輻射式四種基輻射式

60、四種基本形式。本形式。 沈陽理工大學機械工程學院沈陽理工大學機械工程學院 其他傳感器其他傳感器電荷耦合器件電荷耦合器件 電荷耦合器件（電荷耦合器件（Charge Couple Device， 簡稱簡稱CCD）是一種金屬氧）是一種金屬氧化物半導體（化物半導體（MOS）集成電路器件。它以電荷作為信號）集成電路器件。它以電荷作為信號, 基本功能是進行電荷的基本功能是進行電荷的存儲和電荷的轉移。存儲和電荷的轉移。 廣泛應用于自動控制和自動測量廣泛應用于自動控制和自動測量, 尤其適用于圖像識別技術。尤其適用于圖像識別技術。 線型線型CCD圖像傳感器圖像傳感器 CCD固態(tài)圖像傳感器由感光部分和固態(tài)圖像傳感