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1、第三章、传感器第三章、传感器3.4 3.4 电容式传感器电容式传感器 变换原理变换原理: :将被测量的变化转化为电容量变化将被测量的变化转化为电容量变化两平行极板组成的电两平行极板组成的电容器容器, ,它的电容量为它的电容量为: :+ A 、A A或或发发生生变变化化时时，都都会会引引起起电容的变化。电容的变化。3.4 电容式传感器电容式传感器 a)a)极距极距变化型变化型+驻极体电容传声器驻极体电容传声器 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，
2、故名为驻极体电容传声器。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。特点是体积小、性能优越、使用方便。 3.4 电容式传感器电容式传感器 对于极距型电容传感器：对于极距型电容传感器：极距发生变化时，与对应极距发生变化时，与对应的电容变化之间不成线性的电容变化之间不成线性关系。即：灵敏度非常数。关系。即：灵敏度非常数。实际应用时，多采用差动实际应用时，多采用差动式。以提高灵敏度和线性。式。以提高灵敏度和线性。b)b)面积变化型面积变化型角位移型角位移型+3.4 电容式传感器电容式传感器 平面线位移型平面线位移型3.4 电容式传感器电容式传感器 柱面线位移型柱面线
3、位移型. .3.4 电容式传感器电容式传感器 面积型变化电容面积型变化电容传感器的灵敏度传感器的灵敏度为常数，但与极为常数，但与极距型相比灵敏度距型相比灵敏度较低，适用于较较低，适用于较大变量测量。可大变量测量。可采用多种方式提采用多种方式提高灵敏度，如差高灵敏度，如差动式，多齿式等动式，多齿式等等。等。产品产品. .陶瓷电容压力传感器陶瓷电容压力传感器 液体压力液体压力作用在陶作用在陶瓷膜片的瓷膜片的表面，使表面，使膜片产生膜片产生 位移。位移。3.4 电容式传感器电容式传感器 c) c) 介质变化型介质变化型3.4 电容式传感器电容式传感器 产品产品. .电容式液位传感器（液位计电容式液位
4、传感器（液位计/ /料位计）料位计）3.4 电容式传感器电容式传感器 电容式接近开关电容式接近开关振荡电路振荡电路被测物体被测物体 感应电极感应电极被测电容被测电容测量头构成电容器的一个极板，测量头构成电容器的一个极板，另一个极板是物体本身，当物体另一个极板是物体本身，当物体移向接近开关时，物体和接近开移向接近开关时，物体和接近开关的介电常数发生变化，使得和关的介电常数发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发测量头相连的电路状态也随之发生变化生变化. .接近开关的检测物体，接近开关的检测物体，并不限于金属导体，也可以是绝并不限于金属导体，也可以是绝缘的液体或粉状物体。缘的液体或粉状物体。3
5、.4 电容式传感器电容式传感器 3.4 电容式传感器电容式传感器 测量电路测量电路a)a)电桥电路电桥电路 3.4 电容式传感器电容式传感器 b) b) 谐振电路谐振电路 3.4 电容式传感器电容式传感器 3.4 电容式传感器电容式传感器 电容传感器虽有许多独具的优点，但由于它的工作原理、结构特点，而使它也存在一些缺点，在实际使用时需采取相应的技术措施来改善。 电容式传感元件具有结构简单、灵敏度高、动态性能好以及非接触测量等优点，所以在工程技术方面，特别是在微小尺寸变化测量方面得到广泛的应用。 如静电击穿现象、边缘效应、寄生电容以及静电引力等问题。第三章、传感器第三章、传感器3.5 3.5 电
6、感式传感器电感式传感器 电感式传感器是基于电磁感应原理，它是把被电感式传感器是基于电磁感应原理，它是把被测量转化为电感量的一种装置。测量转化为电感量的一种装置。分类分类: :电感式传感器电感式传感器自感型自感型可变磁阻型可变磁阻型涡流式涡流式互感型互感型3.5 电感式传感器电感式传感器1 1 自感型自感型-可变磁阻式可变磁阻式可变导磁面积型可变导磁面积型差动型差动型原理原理: :电磁感应电磁感应变气隙式电磁传感器的灵敏度与气隙长度的平方成反比，非常数。气隙越小，灵敏度越高，为减小误差，一般工作间隙较小。测位移的范围一般在0.0011mm范围内。电感式接近传感器（金属）电感式接近传感器（金属）3
7、.5 电感式传感器电感式传感器2 2 涡流式涡流式原理原理: :涡流效应涡流效应3.5 电感式传感器电感式传感器原线圈的等效阻抗原线圈的等效阻抗Z Z变化：变化：3.5 电感式传感器电感式传感器3.5 电感式传感器电感式传感器案例：连续油管的椭圆度测量案例：连续油管的椭圆度测量CoiledTubeEddySensorReference Circle3.5 电感式传感器电感式传感器案例：无损探伤案例：无损探伤原理裂纹检测，缺陷造成涡流变化。火车轮检测火车轮检测油管检测油管检测3.5 电感式传感器电感式传感器2 2 互感型互感型-差动变压器差动变压器WW1W2Esx-x工作原理工作原理: :互感现
8、象互感现象.EwEout3.5 电感式传感器电感式传感器单螺管线圈型单螺管线圈型螺管线圈差动螺管线圈差动双螺管线圈差动型双螺管线圈差动型传感器测量电路传感器测量电路3.5 电感式传感器电感式传感器差动变压器差动变压器测量电路测量电路3.5 电感式传感器电感式传感器差动变压器位移传感器差动变压器位移传感器3.5 电感式传感器电感式传感器案例：案例：板的厚度测量板的厚度测量3.5 电感式传感器电感式传感器案例：案例：张力测量张力测量3.5 电感式传感器电感式传感器第三章、传感器测量原理第三章、传感器测量原理3.6 3.6 磁电式传感器磁电式传感器 1.1.变换原理变换原理: : 磁电式传感器是把被
9、测量的物理量转换为感应磁电式传感器是把被测量的物理量转换为感应电动势的一种转换器。电动势的一种转换器。感应线圈的感应电动势感应线圈的感应电动势e e为为磁通变化率与磁场强度、磁阻、线圈运动速度有磁通变化率与磁场强度、磁阻、线圈运动速度有关，改变其中一个因素，都会改变感应电动势。关，改变其中一个因素，都会改变感应电动势。 2 2 分类分类 磁磁电电式式动圈式动圈式磁阻式磁阻式线速度型线速度型角速度型角速度型N3.6 磁电式传感器磁电式传感器 动圈式传感器动圈式传感器 线速度型线速度型3.6 磁电式传感器磁电式传感器 角速度型角速度型测速电机测速电机3.6 磁电式传感器磁电式传感器 磁阻式传感器磁
10、阻式传感器 磁电式车速传感器磁电式车速传感器3.6 磁电式传感器磁电式传感器 第三章、传感器测量原理第三章、传感器测量原理3.73.7压电式传感器压电式传感器 1.1.变换原理变换原理: :压电效应压电效应+串联串联+并联并联 某些物质，如石英，受到外力作用时，不仅几某些物质，如石英，受到外力作用时，不仅几何尺寸会发生变化，而且内部会被极化，表面产生何尺寸会发生变化，而且内部会被极化，表面产生电荷；当外力去掉时，又重新回到原来的状态，这电荷；当外力去掉时，又重新回到原来的状态，这种现象称为压电效应。用来测力、压力及加速度等。种现象称为压电效应。用来测力、压力及加速度等。F+q=DF3.7压电式传感器压电式传感器 2 2、测量电路、测量电路 压电式传感器输出电信号很微弱，通常应把传压电式传感器输出电信号很微弱，通常应把传感器信号先输入到高输入阻抗的前置放大器中，经感器信号先输入到高输入阻抗的前置放大器中，经过阻抗变换后，方可输入到后续显示仪表中。过阻抗变换后，方可输入到后续显示仪表中。 产品产品压力变送器压力变送器加速度计加速度计力传感器力传感器 3.7压电式传感器压电式传感器 案例：飞机模态分析案例：飞机模态分析3.7压电式传感器压电式传感器
