傳感器的分類根據(jù)、作用、構(gòu)成及工作原理
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傳感器的分類根據(jù)、作用、構(gòu)成及工作原理
傳感器的工作原理
首先向傳感器提供±15V電源,激磁電路中的晶體振蕩器產(chǎn)生400Hz的方波,經(jīng)過功率放大器即產(chǎn)生交流激磁功率電源,通過能源環(huán)形變壓器從靜止的初級線圈傳遞至旋轉(zhuǎn)的次級線圈。由基準電源與雙運放組成的高精度穩(wěn)壓電源產(chǎn)生±4.5V的精密直流電源。當彈性軸受扭時,應變橋檢測得到的mV級的應變信號通過儀表放大器放大成1.5v±1v的強信號,再通過V/F轉(zhuǎn)換器變換成頻率信號,通過信號環(huán)形變壓器從旋轉(zhuǎn)的初級線圈傳遞至靜止次級線圈,再經(jīng)過外殼上的信號處理電路濾波、整形即可得到與彈性軸承受的扭矩成正比的頻率信號,既可提供給專用二次儀表或頻率計顯示也可直接送計算機處理。
傳感器的分類
傳感器有許多分類方法,但常用的分類方法有兩種,一種是按被測物理量來分;另一種是按傳感器的工作原理來分。按被測物理量劃分的傳感器,常見的有:溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器、流量傳感器、液位傳感器、力傳感器、加速度傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器等。
一、電學式傳感器
電學式傳感器是非電量電測技術(shù)中應用范圍較廣的一種傳感器,常用的有電阻式傳感器、電容式傳感器、電感式傳感器、磁電式傳感器及電渦流式傳感器等。
二、磁學式傳感器
磁學式傳感器是利用鐵磁物質(zhì)的一些物理效應而制成的,主要用于位移、轉(zhuǎn)矩等參數(shù)的是利用半導體的壓阻效應、內(nèi)光電效應、磁電效應、半導體與氣體接觸產(chǎn)生物質(zhì)變化等原理制成,主要用于溫度、濕度、壓力、加速度、磁場和有害氣體的測量。
三、光電式傳感器
光電式傳感器在非電量電測及自動控制技術(shù)中占有重要的地位。它是利用光電器件的光電效應和光學原理制成的,主要用于光強、光通量、位移、濃度等參數(shù)的測量。
四、電勢型傳感器
電勢型傳感器是利用熱電效應、光電效應、霍爾效應等原理制成,主要用于溫度、磁通、電流、速度、光強、熱輻射等參數(shù)的測量。
五、電荷傳感器
電荷傳感器是利用壓電效應原理制成的,主要用于力及加速度的測量。
六、半導體傳感器
半導體傳感器是利用半導體的壓阻效應、內(nèi)光電效應、磁電效應、半導體與氣體接觸產(chǎn)生物質(zhì)變化等原理制成,主要用于溫度、濕度、壓力、加速度、磁場和有害氣體的測量。
七、諧振式傳感器
諧振式傳感器是利用改變電或機械的固有參數(shù)來改變諧振頻率的原理制成,主要用來測量壓力。
八、電化學式傳感器
電化學式傳感器是以離子導電為基礎(chǔ)制成,根據(jù)其電特性的形成不同,電化學傳感器可分為電位式傳感器、電導式傳感器、電量式傳感器、極譜式傳感器和電解式傳感器等。電化學式傳感器主要用于分析氣體、液體或溶于液體的固體成分、液體的酸堿度、電導率及氧化還原電位等參數(shù)的測量。
傳感器的主要作用
1、人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息,必須借助于感覺器官,而單靠人們自身的感覺器官,在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動中它們的功能就遠遠不夠了,為適應這種情況,就需要傳感器,因此可以說,傳感器是人類五官的延長,又稱之為電五官;
2、新技術(shù)革命的到來,世界開始進入信息時代,在利用信息的過程中,首先要解決的就是要獲取準確可靠的信息,而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段;
3、在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動化生產(chǎn)過程中,要用各種傳感器來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程中的各個參數(shù),使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài),并使產(chǎn)品達到最好的質(zhì)量,因此可以說,沒有眾多的優(yōu)良的傳感器,現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ);
4、在基礎(chǔ)學科研究中,傳感器更具有突出的地位。現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展,進入了許多新領(lǐng)域:例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙,微觀上要觀察小到fm的粒子世界,縱向上要觀察長達數(shù)十萬年的天體演化,短到 s的瞬間反應;
5、傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測、環(huán)境保護、資源調(diào)查、醫(yī)學診斷、生物工程、甚至文物保護等等極其之泛的領(lǐng)域,可以毫不夸張地說,從茫茫的太空,到浩瀚的海洋,以至各種復雜的工程系統(tǒng),幾乎每一個現(xiàn)代化項目,都離不開各種各樣的傳感器。
傳感器的構(gòu)成
傳感器一般是由敏感元件、傳感元件和轉(zhuǎn)換電路三部分組成。
1、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量的預變換裝置,而輸入、輸出間具有確定的數(shù)學關(guān)系(最好為線性),如彈性敏感元件將力轉(zhuǎn)換為位移或應變輸出。
2、傳感元件
是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,例如將溫度轉(zhuǎn)換成電阻變化,位移轉(zhuǎn)換為電感或電容等傳感元件。
3、基本轉(zhuǎn)換電路
將電信號量轉(zhuǎn)換成便于測量的電量,如電壓、電流、頻率等,有些傳感器(如熱電偶)只有敏感元件,感受被測量時直接輸出電動勢,有些傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成,無需基本轉(zhuǎn)換電路,如壓電式加速度傳感器,還有些傳感器由敏感元件和基本轉(zhuǎn)換電路組成,如電容式位移傳感器,有些傳感器,轉(zhuǎn)換元件不只一個,要經(jīng)過若干次轉(zhuǎn)換才能輸出電量,大多數(shù)傳感器是開環(huán)系統(tǒng),但也有個別的是帶反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。
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一、傳感器技術(shù)實驗臺,傳感器實訓裝置,傳感器實訓臺主要結(jié)構(gòu)
傳感器技術(shù)實驗臺,傳感器實訓裝置,傳感器實訓臺由主控臺、傳感器、實驗模塊、位移臺架、數(shù)據(jù)采集卡及處理軟件、實驗臺桌六部分組成。
主控臺部分:提供高穩(wěn)定的±5V、±15V、±2V~±10V(可調(diào))、±2V~±24V(連續(xù)可調(diào))、直流穩(wěn)壓電源;二組溫度電源。主控臺面板裝有空氣開關(guān)、電壓、頻率、轉(zhuǎn)速顯示表;溫度表,溫度控制儀微機電源。低頻信號系統(tǒng)源1Hz-30Hz(可調(diào));音頻信號源0.4KHz-10KHz;差動放大器,氣壓表、儲氣箱;RS232計算機串行接口。
二、傳感器技術(shù)實驗臺,傳感器實訓裝置,傳感器實訓臺技術(shù)參數(shù)
輸入電源 | AC220V 50Hz | 非線性誤差 | ≤ 5% |
直流電源 | ± 5V ± 15V | 測量精度 | ≤ 1% |
穩(wěn)壓系數(shù) | ± 1% | 功 耗 | 100VA |
電壓紋波 | ≤ 10mV | 輸出電流 | 1A |
序號 | 實驗模塊 | 傳感器名稱 | 量 程 | 精 度 |
1 | 電阻霍爾式傳感器 | 電阻式傳感器 | ± 2mm | ±2% |
2 | 霍爾式傳感器 | ≥ 2mm | 0.1% | |
3 | 電容式傳感器 | 電容式傳感器 | ±3mm | ±2.5% |
4 | 電感式傳感器 | 電感式傳感器 | ± 3mm | ± 3% |
5 | 光電式傳感器 | 光電式傳感器 | 0-2500 轉(zhuǎn)/分 | |
6 | 渦流式傳感器 | 渦流式傳感器 | ≥ 3mm | |
7 | 溫度式傳感器 | 溫度式傳感器 | 0-80℃ | ± 2% |
8 | 磁電式傳感器 | 0.5V/m | ||
9 | 壓電式加速度傳感器 | 壓電式加速度傳感器 | 1-30Hz | |
10 | 光纖式傳感器 | 光纖式傳感器 | ≥ 1.5mm | |
11 | 壓力傳感器 | 壓力傳感器 | 0-30kpa | ± 2% |
12 | 超聲波傳感器 | 超聲波傳感器 | 20-60cm | 1cm |
實驗一:電阻式傳感器的單臂性能實驗 實驗三:電阻式傳感器的全橋性能實驗 ㊣實驗五:電阻式傳感器的震動實驗 實驗七:變面積式電容傳感器特性實驗 ㊣實驗九:電容傳感器的震動實驗 實驗十一:差動變壓器的特性實驗 ㊣實驗十三:差動變壓器的震動實驗 實驗十五:光電式傳感器的轉(zhuǎn)速測量實驗 實驗十七:接近式霍爾傳感器實驗 實驗十九:渦流傳感器的位移特性實驗 ㊣實驗二十一:渦流式傳感器的震動實驗 實驗二十三:溫度傳感器及溫度控制實驗(AD590) 實驗二十五:磁電式傳感器轉(zhuǎn)速測量實驗 實驗二十七:壓電加速度式傳感器的特性實驗 實驗二十九:光纖傳感器的振動實驗 實驗三十一:壓阻式轉(zhuǎn)壓力傳感器的特性實驗 實驗三十三:超聲波傳感器的位移特性實驗 |
實驗二:電阻式傳感器的半橋性能實驗 實驗四:單臂、半橋、全橋性能實驗 ㊣實驗六:電阻式傳感器的電子秤實驗 實驗八:差動式電容傳感器特性實驗 ㊣實驗十:電容傳感器的電子秤實驗 實驗十二:自感式差動變壓器的特性實驗 ㊣實驗十四:差動變壓器的電子秤實驗 實驗十六:光電式傳感器的旋轉(zhuǎn)方向測量實驗 實驗十八:霍爾傳感器的轉(zhuǎn)速測量實驗 實驗二十:被測體材質(zhì)對渦流傳感器特性的影響實驗 實驗二十二:渦流式傳感器的轉(zhuǎn)速測量實驗 實驗二十四:磁電式傳感器的特性實驗 ㊣實驗二十六:磁電式傳感器的應用實驗 實驗二十八:光纖傳感器的位移特性實驗 實驗三十:光纖傳感器的轉(zhuǎn)速測量實驗 ㊣實驗三十二:壓阻式傳感器的差壓測量 ㊣實驗三十四:超聲波傳感器的應用實驗 |
備注:帶㊣ 號實驗為思考實驗
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本文關(guān)鍵詞:傳感器
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