第4章檢測(cè)技術(shù)與傳感器-gai

1、第第4 4章章 檢測(cè)技術(shù)與傳感器檢測(cè)技術(shù)與傳感器 4.14.1 概述概述 一、一、 檢測(cè)系統(tǒng)的組成檢測(cè)系統(tǒng)的組成 1 1、傳感器、傳感器 功能：把各種非電量信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，傳感器又稱(chēng)功能：把各種非電量信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，傳感器又稱(chēng)為為一次儀表一次儀表。傳感器相當(dāng)于人的五官部分（傳感器相當(dāng)于人的五官部分（“電五官電五官”） 2 2、電信號(hào)處理系統(tǒng)、電信號(hào)處理系統(tǒng) 功能：對(duì)轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)進(jìn)行測(cè)量功能：對(duì)轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)進(jìn)行測(cè)量, ,并進(jìn)行放大、運(yùn)算、并進(jìn)行放大、運(yùn)算、轉(zhuǎn)換、記錄、指示、顯示等處理，通常被轉(zhuǎn)換、記錄、指示、顯示等處理，通常被稱(chēng)為二次儀表稱(chēng)為二次儀表。 非電量檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式如圖非電量

2、檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式如圖4-14-1所示。所示。 圖圖 4-1 非電量檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式非電量檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式二、二、傳感器的概念及基本特性傳感器的概念及基本特性 （一）（一）傳感器的概念：傳感器的概念： 1 1、傳感器的構(gòu)成、傳感器的構(gòu)成 傳感器一般由傳感器一般由敏感元件敏感元件、轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換元件和和基本轉(zhuǎn)換電路基本轉(zhuǎn)換電路三三部分組成，如圖部分組成，如圖4-24-2所示。所示。 圖圖4-2 傳感器的組成框圖傳感器的組成框圖 （1 1）敏感元件敏感元件: : 是一種能夠?qū)⒈粶y(cè)量轉(zhuǎn)換成易于測(cè)量是一種能夠?qū)⒈粶y(cè)量轉(zhuǎn)換成易于測(cè)量的物理量的預(yù)變換裝置的物理量的預(yù)變換裝置, ,其輸入、輸出間具有確定的

3、數(shù)學(xué)關(guān)其輸入、輸出間具有確定的數(shù)學(xué)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(yīng)系（最好為線性）。如彈性敏感元件將力轉(zhuǎn)換為位移或應(yīng)變輸出。變輸出。 （2 2）轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換元件：將敏感元件輸出的非電物理量轉(zhuǎn)換成：將敏感元件輸出的非電物理量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)（如電阻、電感、電容等）形式。電信號(hào)（如電阻、電感、電容等）形式。 （3 3）基本轉(zhuǎn)換電路基本轉(zhuǎn)換電路：將電信號(hào)量轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的電：將電信號(hào)量轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的電量，如電壓、電流、頻率等。量，如電壓、電流、頻率等。 2 2、傳感器的分類(lèi)、傳感器的分類(lèi) n 按能量變換的功能分：按能量變換的功能分：n 按輸出的信號(hào)分：按輸出的信號(hào)分：物理傳感器物理

4、傳感器化學(xué)傳感器化學(xué)傳感器 計(jì)數(shù)型（二次型計(jì)數(shù)型（二次型+計(jì)數(shù)型）計(jì)數(shù)型） 電壓，電流型（熱電偶電壓，電流型（熱電偶,光電池）光電池） 電感，電容型（可變電容）電感，電容型（可變電容）有接點(diǎn)型有接點(diǎn)型(微動(dòng)開(kāi)關(guān)，接觸開(kāi)關(guān)，微動(dòng)開(kāi)關(guān)，接觸開(kāi)關(guān)， 行程開(kāi)關(guān)行程開(kāi)關(guān))傳感器傳感器 電阻型（電位器，電阻應(yīng)變片）電阻型（電位器，電阻應(yīng)變片）非電量型非電量型二值型二值型電量電量無(wú)接點(diǎn)型無(wú)接點(diǎn)型(光電開(kāi)關(guān)，接近開(kāi)關(guān)光電開(kāi)關(guān)，接近開(kāi)關(guān))模擬型模擬型數(shù)字型數(shù)字型代碼型（旋轉(zhuǎn)編碼器，磁尺）代碼型（旋轉(zhuǎn)編碼器，磁尺）（二）傳感器的基本特性（二）傳感器的基本特性 1 1、傳感器的靜態(tài)特性、傳感器的靜態(tài)特性 傳感器的靜

5、態(tài)特性是指當(dāng)被測(cè)量處于穩(wěn)定狀態(tài)下，傳傳感器的靜態(tài)特性是指當(dāng)被測(cè)量處于穩(wěn)定狀態(tài)下，傳感器的輸入與輸出值之間的關(guān)系。傳感器靜態(tài)特性的主要感器的輸入與輸出值之間的關(guān)系。傳感器靜態(tài)特性的主要技術(shù)指標(biāo)有：線性度、靈敏度、遲滯和重復(fù)性等。技術(shù)指標(biāo)有：線性度、靈敏度、遲滯和重復(fù)性等。 (1) (1) 線性度線性度 通常希望輸出與輸入特性（曲線）為線性，這對(duì)標(biāo)定通常希望輸出與輸入特性（曲線）為線性，這對(duì)標(biāo)定和數(shù)據(jù)處理帶來(lái)方便。但實(shí)際的輸出與輸入特性只能接近和數(shù)據(jù)處理帶來(lái)方便。但實(shí)際的輸出與輸入特性只能接近線性，與理論直線有偏差。線性，與理論直線有偏差。 圖圖4-3 傳感器的線性度示意圖傳感器的線性度示意圖 y

6、FS21max0 xFS1實(shí)際曲線2理想曲線yx 傳感器的線性度傳感器的線性度是指?jìng)鞲衅鲗?shí)際輸出是指?jìng)鞲衅鲗?shí)際輸出輸入特性曲輸入特性曲線與理論直線之間的最大偏差與輸出滿度值之比。線與理論直線之間的最大偏差與輸出滿度值之比。 式中：式中： L線性度線性度( (非線性誤差非線性誤差) )； max最大非線性絕對(duì)誤差；最大非線性絕對(duì)誤差； yFS 輸出滿度值。輸出滿度值。 %100maxFSLy線性度可用下式計(jì)算：線性度可用下式計(jì)算：對(duì)于線性傳感器來(lái)說(shuō)對(duì)于線性傳感器來(lái)說(shuō), ,它的靈敏度它的靈敏度S S0 0是個(gè)常數(shù)。是個(gè)常數(shù)。xyS輸入量的變化量輸出量的變化量0 （2 2）靈敏度。）靈敏度。傳感器在

7、靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件下傳感器在靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件下, ,輸出變輸出變化對(duì)輸入變化的比值稱(chēng)為靈敏度化對(duì)輸入變化的比值稱(chēng)為靈敏度, ,用用S0表示表示, ,即即(3)(3)遲滯遲滯 傳感器在正（輸入量增大）反（輸入量減?。﹤鞲衅髟谡ㄝ斎肓吭龃螅┓矗ㄝ斎肓繙p?。┬谐讨?，輸出行程中，輸出輸入特性曲線的不重合程度稱(chēng)為遲輸入特性曲線的不重合程度稱(chēng)為遲滯，遲滯誤差一般以滿量程輸出滯，遲滯誤差一般以滿量程輸出yFSFS的百分?jǐn)?shù)表示：的百分?jǐn)?shù)表示： 式中式中: Hm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。n 遲滯特性一般由實(shí)驗(yàn)方法確定，如圖遲滯特性一般由實(shí)驗(yàn)方法確定，如圖4-44-4所示。所示。圖圖

8、4-4 遲滯特性遲滯特性 yFSHm0 xFSyx(4)(4)重復(fù)性重復(fù)性 傳感器在同一條件下，被測(cè)輸入量按同一方向傳感器在同一條件下，被測(cè)輸入量按同一方向作全量程連續(xù)多次重復(fù)測(cè)量時(shí)，所得輸出作全量程連續(xù)多次重復(fù)測(cè)量時(shí)，所得輸出輸入曲輸入曲線的不一致程度，稱(chēng)為重復(fù)性。重復(fù)性誤差用滿量線的不一致程度，稱(chēng)為重復(fù)性。重復(fù)性誤差用滿量程輸出的百分?jǐn)?shù)表示，即程輸出的百分?jǐn)?shù)表示，即100%FSmRyR式中式中: : Rm最大重復(fù)性誤差。最大重復(fù)性誤差。圖圖4-5 重復(fù)特性重復(fù)特性yFS0 xFSxRm1yRm2（5 5）分辨力）分辨力 傳感器能檢測(cè)到的最小輸入增量稱(chēng)分辨力，在傳感器能檢測(cè)到的最小輸入增量稱(chēng)

9、分辨力，在輸入零點(diǎn)附近的分辨力稱(chēng)為閾值。輸入零點(diǎn)附近的分辨力稱(chēng)為閾值。 （6 6）漂移）漂移 由于傳感器內(nèi)部因素或外界干擾的情況下，傳由于傳感器內(nèi)部因素或外界干擾的情況下，傳感器的輸出變化稱(chēng)為漂移。當(dāng)輸入狀態(tài)為零時(shí)的漂感器的輸出變化稱(chēng)為漂移。當(dāng)輸入狀態(tài)為零時(shí)的漂移稱(chēng)為零點(diǎn)漂移。移稱(chēng)為零點(diǎn)漂移。 2 2、傳感器的動(dòng)態(tài)特性、傳感器的動(dòng)態(tài)特性 傳感器能測(cè)量動(dòng)態(tài)信號(hào)的能力用動(dòng)態(tài)特性表傳感器能測(cè)量動(dòng)態(tài)信號(hào)的能力用動(dòng)態(tài)特性表示。示。動(dòng)態(tài)特性是指?jìng)鞲衅鳒y(cè)量動(dòng)態(tài)信號(hào)時(shí)，輸出動(dòng)態(tài)特性是指?jìng)鞲衅鳒y(cè)量動(dòng)態(tài)信號(hào)時(shí)，輸出對(duì)輸入的響應(yīng)特性對(duì)輸入的響應(yīng)特性。傳感器動(dòng)態(tài)特性的性能指標(biāo)。傳感器動(dòng)態(tài)特性的性能指標(biāo)可以通過(guò)時(shí)域、頻

10、域以及試驗(yàn)分析的方法確定，可以通過(guò)時(shí)域、頻域以及試驗(yàn)分析的方法確定，其動(dòng)態(tài)特性參數(shù)如：最大超調(diào)量、上升時(shí)間、調(diào)其動(dòng)態(tài)特性參數(shù)如：最大超調(diào)量、上升時(shí)間、調(diào)整時(shí)間、頻率響應(yīng)范圍、臨界頻率等。整時(shí)間、頻率響應(yīng)范圍、臨界頻率等。 三、信號(hào)處理與處理電路三、信號(hào)處理與處理電路傳感器信號(hào)處理電路內(nèi)容的選擇所要考慮的問(wèn)題主傳感器信號(hào)處理電路內(nèi)容的選擇所要考慮的問(wèn)題主要包括要包括:(1)傳感器輸出信號(hào)形式，是模擬信號(hào)還是數(shù)字信號(hào)，傳感器輸出信號(hào)形式，是模擬信號(hào)還是數(shù)字信號(hào)，電壓還是電流。電壓還是電流。(2)傳感器輸出電路形式，是單端輸出還是差動(dòng)輸出。傳感器輸出電路形式，是單端輸出還是差動(dòng)輸出。(3)傳感器電路

11、輸出能力，是電壓還是功率，輸出阻傳感器電路輸出能力，是電壓還是功率，輸出阻抗大小。抗大小。(4)傳感器的特性，如線性度、信噪比、分辨率。傳感器的特性，如線性度、信噪比、分辨率。 4.24.2 位移檢測(cè)位移檢測(cè) 位移測(cè)量是位移測(cè)量是線位移測(cè)量線位移測(cè)量和和角位移測(cè)量角位移測(cè)量的總稱(chēng)的總稱(chēng)4. 2. 1模擬式位移傳感器模擬式位移傳感器 1.可變磁阻式電感傳感器可變磁阻式電感傳感器可變磁阻式電感傳感器的結(jié)構(gòu)主要由線圈、鐵芯和活動(dòng)銜鐵可變磁阻式電感傳感器的結(jié)構(gòu)主要由線圈、鐵芯和活動(dòng)銜鐵所組成，結(jié)構(gòu)如下圖所示。所組成，結(jié)構(gòu)如下圖所示。4. 2. 1模擬式位移傳感器模擬式位移傳感器n當(dāng)線圈通以激磁電流時(shí)，

12、其自感當(dāng)線圈通以激磁電流時(shí)，其自感L與磁路的總磁阻與磁路的總磁阻Rm有關(guān)，有關(guān)，即即式中，式中，W線圈匝數(shù)線圈匝數(shù)n如果空氣隙如果空氣隙較小，而且不考慮磁路的損失，則總磁阻為較小，而且不考慮磁路的損失，則總磁阻為(4-5)(4-6)4. 2. 1模擬式位移傳感器模擬式位移傳感器n由于鐵芯的磁阻與空氣隙的磁阻相比是很小的，計(jì)算時(shí)鐵由于鐵芯的磁阻與空氣隙的磁阻相比是很小的，計(jì)算時(shí)鐵芯的磁阻可以忽略不計(jì)，故芯的磁阻可以忽略不計(jì)，故n 將式將式(4一一7)代入式代入式(4-5)，得，得(4-7)(4-8)n式式(4-8)表明，自感表明，自感L與空氣隙與空氣隙的大小成反比，的大小成反比，與空氣隙導(dǎo)磁截面

13、積與空氣隙導(dǎo)磁截面積A0成正比。當(dāng)成正比。當(dāng)A0固定不變，固定不變，改變改變時(shí)，時(shí)，L與占呈非線性關(guān)系，此時(shí)傳感器的靈與占呈非線性關(guān)系，此時(shí)傳感器的靈敏度敏度4. 2. 1模擬式位移傳感器模擬式位移傳感器4. 2. 1模擬式位移傳感器模擬式位移傳感器 2.渦流式傳感器渦流式傳感器渦流式傳感器的變換原理，是利用金屬導(dǎo)體在交流磁場(chǎng)中的渦流式傳感器的變換原理，是利用金屬導(dǎo)體在交流磁場(chǎng)中的渦電流效應(yīng)。渦電流效應(yīng)。渦流式傳感器可分為渦流式傳感器可分為高頻反射式高頻反射式和和低頻透射式低頻透射式兩種。兩種。3.互感型差動(dòng)變壓器式電感傳感器互感型差動(dòng)變壓器式電感傳感器4. 2. 1模擬式位移傳感器模擬式位移

14、傳感器 互感型電感傳感器是利用互感互感型電感傳感器是利用互感M的變化來(lái)反映被測(cè)量的的變化來(lái)反映被測(cè)量的變化。這種傳感器實(shí)質(zhì)是一個(gè)輸出電壓的變壓器。當(dāng)變壓器變化。這種傳感器實(shí)質(zhì)是一個(gè)輸出電壓的變壓器。當(dāng)變壓器初級(jí)線圈輸入穩(wěn)定交流電壓后，次級(jí)線圈便產(chǎn)生感應(yīng)電壓輸初級(jí)線圈輸入穩(wěn)定交流電壓后，次級(jí)線圈便產(chǎn)生感應(yīng)電壓輸出，該電壓隨被測(cè)量的變化而變化。出，該電壓隨被測(cè)量的變化而變化。差動(dòng)變壓器式電感差動(dòng)變壓器式電感傳感器是常用的互傳感器是常用的互感型傳感器，其結(jié)感型傳感器，其結(jié)構(gòu)形式有多種，以構(gòu)形式有多種，以螺管形應(yīng)用較為普螺管形應(yīng)用較為普遍，其結(jié)構(gòu)及工作遍，其結(jié)構(gòu)及工作原理如圖所示。原理如圖所示。3.互

15、感型差動(dòng)變壓器式電感傳感器互感型差動(dòng)變壓器式電感傳感器4. 2. 1模擬式位移傳感器模擬式位移傳感器差動(dòng)相敏檢波電路的工作原理圖。當(dāng)沒(méi)有信號(hào)輸入時(shí)，鐵芯處差動(dòng)相敏檢波電路的工作原理圖。當(dāng)沒(méi)有信號(hào)輸入時(shí)，鐵芯處于中間位置，調(diào)節(jié)電阻于中間位置，調(diào)節(jié)電阻R，使零點(diǎn)殘余電壓減小，使零點(diǎn)殘余電壓減小;當(dāng)有信號(hào)輸入當(dāng)有信號(hào)輸入時(shí)，鐵芯移上或移下，其輸出電壓經(jīng)交流放大、相敏檢波、濾時(shí)，鐵芯移上或移下，其輸出電壓經(jīng)交流放大、相敏檢波、濾波后得到直流輸出。由表頭指示輸入位移量的大小和方向。波后得到直流輸出。由表頭指示輸入位移量的大小和方向。4. 2. 2 數(shù)字式位移傳感器數(shù)字式位移傳感器 1.光柵位移傳感器光柵

16、位移傳感器光柵是一種新型的位移檢測(cè)元件，是一種將光柵是一種新型的位移檢測(cè)元件，是一種將機(jī)械位移機(jī)械位移或或模擬量模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字脈沖數(shù)字脈沖的測(cè)量裝置。的測(cè)量裝置。特點(diǎn)特點(diǎn):測(cè)量精確度高測(cè)量精確度高(可達(dá)到可達(dá)到1 m)響應(yīng)速度快響應(yīng)速度快量程范圍大量程范圍大可進(jìn)行非接觸測(cè)量可進(jìn)行非接觸測(cè)量易于實(shí)現(xiàn)數(shù)字測(cè)量和自動(dòng)控制易于實(shí)現(xiàn)數(shù)字測(cè)量和自動(dòng)控制4. 2. 2 數(shù)字式位移傳感器數(shù)字式位移傳感器 1.光柵位移傳感器光柵位移傳感器結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)組成：組成：標(biāo)尺光柵標(biāo)尺光柵 指示光柵指示光柵 光電器件光電器件 光源光源標(biāo)尺光柵和被測(cè)物體相連，隨被標(biāo)尺光柵和被測(cè)物體相連，隨被測(cè)物體的直線位移而產(chǎn)生位移。測(cè)

17、物體的直線位移而產(chǎn)生位移。一般標(biāo)尺光柵和指示光柵的刻線密度是一般標(biāo)尺光柵和指示光柵的刻線密度是相同的，而刻線之間的距離相同的，而刻線之間的距離W稱(chēng)為稱(chēng)為柵距柵距。4. 2. 2 數(shù)字式位移傳感器數(shù)字式位移傳感器 1.光柵位移傳感器光柵位移傳感器如果把兩塊柵距如果把兩塊柵距W相等的光柵平行安裝，且讓它們的刻痕相等的光柵平行安裝，且讓它們的刻痕之間有較小的夾角之間有較小的夾角時(shí)，這時(shí)光柵上會(huì)出現(xiàn)若干條明暗相時(shí)，這時(shí)光柵上會(huì)出現(xiàn)若干條明暗相間的條紋，這種條紋稱(chēng)間的條紋，這種條紋稱(chēng)莫爾條紋莫爾條紋。4. 2. 2 數(shù)字式位移傳感器數(shù)字式位移傳感器 1.光柵位移傳感器光柵位移傳感器莫爾條紋莫爾條紋是光柵

18、非重合部是光柵非重合部分光線透過(guò)而形成的亮帶，分光線透過(guò)而形成的亮帶，它由一系列四棱形圖案組它由一系列四棱形圖案組成，如圖中的成，如圖中的d-d線區(qū)所示。線區(qū)所示。f-f線區(qū)則是由于光柵的遮線區(qū)則是由于光柵的遮光效應(yīng)形成的。光效應(yīng)形成的。特點(diǎn)特點(diǎn)莫爾條紋的位移與光柵的移動(dòng)成比例。莫爾條紋的位移與光柵的移動(dòng)成比例。莫爾條紋具有位移放大作用。莫爾條紋具有位移放大作用。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。4. 2. 2 數(shù)字式位移傳感器數(shù)字式位移傳感器 2.感應(yīng)同步器感應(yīng)同步器 感應(yīng)同步器感應(yīng)同步器是一種應(yīng)用電磁感應(yīng)原理制造的高精度檢測(cè)元件，是一種應(yīng)用電磁感應(yīng)原理制造的高

19、精度檢測(cè)元件，有有直線直線和和圓盤(pán)圓盤(pán)式兩種，分別用作檢測(cè)直線位移和轉(zhuǎn)角。式兩種，分別用作檢測(cè)直線位移和轉(zhuǎn)角。直線感應(yīng)同步器由直線感應(yīng)同步器由定尺定尺和和滑尺滑尺兩部分組成。兩部分組成。定尺較長(zhǎng)，上面刻有均勻節(jié)距的繞組；定尺較長(zhǎng)，上面刻有均勻節(jié)距的繞組；滑尺表面刻有兩個(gè)繞組，即正弦繞組和余弦繞組?；弑砻婵逃袃蓚€(gè)繞組，即正弦繞組和余弦繞組。圓盤(pán)式感應(yīng)同步器，如圖所示，圓盤(pán)式感應(yīng)同步器，如圖所示，其轉(zhuǎn)子相當(dāng)于直線感應(yīng)同步器的其轉(zhuǎn)子相當(dāng)于直線感應(yīng)同步器的滑尺，定子相當(dāng)于定尺，而且定滑尺，定子相當(dāng)于定尺，而且定子繞組中的兩個(gè)繞組也錯(cuò)開(kāi)子繞組中的兩個(gè)繞組也錯(cuò)開(kāi)1/41/4節(jié)距。節(jié)距。4. 2. 2 數(shù)

20、字式位移傳感器數(shù)字式位移傳感器 2.感應(yīng)同步器感應(yīng)同步器4. 2. 2 數(shù)字式位移傳感器數(shù)字式位移傳感器 3.旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器 旋轉(zhuǎn)變壓器是一種利用旋轉(zhuǎn)變壓器是一種利用電磁感應(yīng)原理電磁感應(yīng)原理將轉(zhuǎn)角變換為電壓信號(hào)將轉(zhuǎn)角變換為電壓信號(hào)的傳感器。的傳感器。特點(diǎn)：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單動(dòng)作靈敏動(dòng)作靈敏對(duì)環(huán)境無(wú)特殊要求對(duì)環(huán)境無(wú)特殊要求輸出信號(hào)大輸出信號(hào)大抗干擾好抗干擾好旋轉(zhuǎn)變壓器由旋轉(zhuǎn)變壓器由定子定子和和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子組成。當(dāng)從一定頻率的激磁電壓加于組成。當(dāng)從一定頻率的激磁電壓加于定子繞組時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組的電壓幅值與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成正弦、余弦函定子繞組時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組的電壓幅值與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成正弦、余弦函數(shù)關(guān)系，或在一定

21、轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)與轉(zhuǎn)角呈正比關(guān)系。前一種旋轉(zhuǎn)數(shù)關(guān)系，或在一定轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)與轉(zhuǎn)角呈正比關(guān)系。前一種旋轉(zhuǎn)變壓器稱(chēng)為正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器，適用于大角位移的絕對(duì)測(cè)量變壓器稱(chēng)為正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器，適用于大角位移的絕對(duì)測(cè)量;后后一種稱(chēng)為線性旋轉(zhuǎn)變壓器，適用于小角位移的相對(duì)測(cè)量。一種稱(chēng)為線性旋轉(zhuǎn)變壓器，適用于小角位移的相對(duì)測(cè)量。4. 2. 2 數(shù)字式位移傳感器數(shù)字式位移傳感器 3.旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器正余弦變壓器原理圖正余弦變壓器原理圖4. 2. 2 數(shù)字式位移傳感器數(shù)字式位移傳感器 4.光電編碼器光電編碼器光電編碼器是一種碼盤(pán)式角度數(shù)字檢測(cè)元件。光電編碼器是一種碼盤(pán)式角度數(shù)字檢測(cè)元件。光電編碼器光電編碼器增量式編碼器增

22、量式編碼器絕對(duì)式編碼器絕對(duì)式編碼器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低、精度易于保證等優(yōu)點(diǎn)精度易于保證等優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高編碼盤(pán)有光電式、接觸式和電磁式三種。編碼盤(pán)有光電式、接觸式和電磁式三種。絕對(duì)式編碼器是把被測(cè)轉(zhuǎn)角通過(guò)讀取碼盤(pán)上的圖案信息直接絕對(duì)式編碼器是把被測(cè)轉(zhuǎn)角通過(guò)讀取碼盤(pán)上的圖案信息直接轉(zhuǎn)換成相應(yīng)代碼的檢測(cè)元件。轉(zhuǎn)換成相應(yīng)代碼的檢測(cè)元件。 4.34.3 速度、加速度檢測(cè)速度、加速度檢測(cè) 4.3.1直流測(cè)速機(jī)速度檢測(cè)直流測(cè)速機(jī)速度檢測(cè) 直流測(cè)速機(jī)是一種測(cè)速元件，實(shí)際上它就是一臺(tái)微型的直流測(cè)速機(jī)是一種測(cè)速元件，實(shí)際上它就是一臺(tái)微型的直直流發(fā)電機(jī)流發(fā)電機(jī)。根據(jù)定子磁極激磁方

23、根據(jù)定子磁極激磁方式的不同：式的不同： 直流測(cè)速機(jī)直流測(cè)速機(jī)電磁式電磁式永磁式永磁式以電樞的結(jié)構(gòu)不同以電樞的結(jié)構(gòu)不同： 直流測(cè)速機(jī)直流測(cè)速機(jī)無(wú)槽電樞無(wú)槽電樞有槽電樞有槽電樞空心杯電樞空心杯電樞圓盤(pán)電樞圓盤(pán)電樞 4.34.3 速度、加速度檢測(cè)速度、加速度檢測(cè) 4.3.1直流測(cè)速機(jī)速度檢測(cè)直流測(cè)速機(jī)速度檢測(cè)永磁式測(cè)速機(jī)原理電路圖永磁式測(cè)速機(jī)原理電路圖恒定磁通恒定磁通由定子產(chǎn)生，當(dāng)轉(zhuǎn)子在磁由定子產(chǎn)生，當(dāng)轉(zhuǎn)子在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞繞組中即產(chǎn)生交場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞繞組中即產(chǎn)生交變的電勢(shì)，經(jīng)換向器和電刷轉(zhuǎn)換成變的電勢(shì)，經(jīng)換向器和電刷轉(zhuǎn)換成與轉(zhuǎn)子速度成正比的直流電勢(shì)。與轉(zhuǎn)子速度成正比的直流電勢(shì)。直流測(cè)速機(jī)的輸出

24、特性曲線直流測(cè)速機(jī)的輸出特性曲線 4.34.3 速度、加速度檢測(cè)速度、加速度檢測(cè) 4.3.2 光電式轉(zhuǎn)速傳感器光電式轉(zhuǎn)速傳感器光電式轉(zhuǎn)速傳感器是一種角位移傳感器，由裝在被測(cè)軸光電式轉(zhuǎn)速傳感器是一種角位移傳感器，由裝在被測(cè)軸(或與或與被測(cè)軸相連接的輸入軸被測(cè)軸相連接的輸入軸)上的帶縫隙圓盤(pán)、光源、光電器件和上的帶縫隙圓盤(pán)、光源、光電器件和指示縫隙盤(pán)組成。指示縫隙盤(pán)組成。 4.34.3 速度、加速度檢測(cè)速度、加速度檢測(cè) 4.3.3 加速度傳感器加速度傳感器應(yīng)變式傳感器加速度測(cè)試應(yīng)變式傳感器加速度測(cè)試原理原理:由由重塊重塊、懸臂梁懸臂梁、應(yīng)變片應(yīng)變片和和阻尼液阻尼液體體等構(gòu)成等構(gòu)成當(dāng)有加速度時(shí)，重塊

25、受力，懸臂梁當(dāng)有加速度時(shí)，重塊受力，懸臂梁彎曲，按梁上固定的應(yīng)變片之變形彎曲，按梁上固定的應(yīng)變片之變形可測(cè)出力的大小，在已知質(zhì)量的情可測(cè)出力的大小，在已知質(zhì)量的情況下即可計(jì)算出被測(cè)加速度。殼體況下即可計(jì)算出被測(cè)加速度。殼體內(nèi)灌滿的砧性液體作為阻尼之用。內(nèi)灌滿的砧性液體作為阻尼之用。壓電加速度測(cè)試傳感器結(jié)構(gòu)原理壓電加速度測(cè)試傳感器結(jié)構(gòu)原理 4.34.3 速度、加速度檢測(cè)速度、加速度檢測(cè) 4.3.3 加速度傳感器加速度傳感器圖中圖中1是質(zhì)量塊，當(dāng)加速運(yùn)動(dòng)時(shí)質(zhì)量是質(zhì)量塊，當(dāng)加速運(yùn)動(dòng)時(shí)質(zhì)量塊產(chǎn)生的慣性力加載在塊產(chǎn)生的慣性力加載在2(壓電材料切壓電材料切片片)上，上，3是電荷是電荷(或電勢(shì)或電勢(shì))的輸出

26、端。的輸出端。 4.44.4 力、扭矩和流體壓強(qiáng)檢測(cè)力、扭矩和流體壓強(qiáng)檢測(cè) 4.4.1 力檢測(cè)力檢測(cè) 電阻應(yīng)變片式力傳感器的工作原理是彈性敏感器元件測(cè)電阻應(yīng)變片式力傳感器的工作原理是彈性敏感器元件測(cè)力轉(zhuǎn)換為應(yīng)變，然后通過(guò)粘貼在其表面的電阻應(yīng)變片轉(zhuǎn)換力轉(zhuǎn)換為應(yīng)變，然后通過(guò)粘貼在其表面的電阻應(yīng)變片轉(zhuǎn)換成電阻值的變化，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換電路輸出電壓或電流信號(hào)。成電阻值的變化，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換電路輸出電壓或電流信號(hào)。常見(jiàn)的彈性元件有柱形、簡(jiǎn)形、環(huán)形、梁式和輪輻式等。常見(jiàn)的彈性元件有柱形、簡(jiǎn)形、環(huán)形、梁式和輪輻式等。 4.44.4 力、扭矩和流體壓強(qiáng)檢測(cè)力、扭矩和流體壓強(qiáng)檢測(cè) 4.4.1 力檢測(cè)力檢測(cè)1.1.柱形或筒形彈

27、性元件柱形或筒形彈性元件應(yīng)變片在柱形和筒形彈性元件上的粘貼位置及接橋方法。應(yīng)變片在柱形和筒形彈性元件上的粘貼位置及接橋方法。這種接橋方法能這種接橋方法能減少偏心載荷引起的誤差減少偏心載荷引起的誤差，且能增加傳感，且能增加傳感器的器的輸出靈敏度輸出靈敏度。 4.44.4 力、扭矩和流體壓強(qiáng)檢測(cè)力、扭矩和流體壓強(qiáng)檢測(cè) 4.4.1 力檢測(cè)力檢測(cè)若在彈性元件上施加一壓力若在彈性元件上施加一壓力P P，則簡(jiǎn)形彈性元件的軸，則簡(jiǎn)形彈性元件的軸向應(yīng)變向應(yīng)變L L為為用電阻應(yīng)變儀測(cè)出的指示應(yīng)變?yōu)橛秒娮钁?yīng)變儀測(cè)出的指示應(yīng)變?yōu)?4.44.4 力、扭矩和流體壓強(qiáng)檢測(cè)力、扭矩和流體壓強(qiáng)檢測(cè) 4.4.1 力檢測(cè)力檢測(cè)2

28、.2.梁式彈性元件梁式彈性元件(1)(1)懸臂梁式彈性元件懸臂梁式彈性元件特點(diǎn)：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易加工、粘貼應(yīng)變加工、粘貼應(yīng)變片方便、靈敏度片方便、靈敏度較高，適用于測(cè)較高，適用于測(cè)量小載荷的傳感量小載荷的傳感器中。器中。 4.44.4 力、扭矩和流體壓強(qiáng)檢測(cè)力、扭矩和流體壓強(qiáng)檢測(cè) 4.4.1 力檢測(cè)力檢測(cè)2.2.梁式彈性元件梁式彈性元件若梁的自由端有一被測(cè)力若梁的自由端有一被測(cè)力P P，則應(yīng)變片感受的應(yīng)變?yōu)?，則應(yīng)變片感受的應(yīng)變?yōu)殡姌蜉敵鰹殡姌蜉敵鰹槭街惺街?，L應(yīng)變計(jì)中心處距受力點(diǎn)距離應(yīng)變計(jì)中心處距受力點(diǎn)距離； B懸臂梁寬度懸臂梁寬度； h懸臂梁厚度懸臂梁厚度； E懸臂梁材料的

29、彈性模量懸臂梁材料的彈性模量； K應(yīng)變計(jì)的靈敏系數(shù)應(yīng)變計(jì)的靈敏系數(shù)。 4.44.4 力、扭矩和流體壓強(qiáng)檢測(cè)力、扭矩和流體壓強(qiáng)檢測(cè) 4.4.1 力檢測(cè)力檢測(cè)2.2.梁式彈性元件梁式彈性元件(2)(2)兩端固定梁兩端固定梁它的懸臂梁它的懸臂梁剛度大剛度大，抗側(cè)抗側(cè)向能力強(qiáng)向能力強(qiáng)。粘貼應(yīng)變片感。粘貼應(yīng)變片感受應(yīng)變與被測(cè)力受應(yīng)變與被測(cè)力P P之間的之間的關(guān)系為關(guān)系為 4.44.4 力、扭矩和流體壓強(qiáng)檢測(cè)力、扭矩和流體壓強(qiáng)檢測(cè) 4.4.1 力檢測(cè)力檢測(cè)2.2.梁式彈性元件梁式彈性元件(3)(3)梁式剪切彈性元件梁式剪切彈性元件與普通梁式彈性元件基與普通梁式彈性元件基本相同，只是應(yīng)變片粘本相同，只是應(yīng)變

30、片粘貼位置不同。應(yīng)變片受貼位置不同。應(yīng)變片受的應(yīng)變只與梁所承受的的應(yīng)變只與梁所承受的剪切力有關(guān)，而與彎曲剪切力有關(guān)，而與彎曲應(yīng)力無(wú)關(guān)。應(yīng)力無(wú)關(guān)。無(wú)論是拉伸還是壓縮載荷，靈敏度相同，適用于同時(shí)無(wú)論是拉伸還是壓縮載荷，靈敏度相同，適用于同時(shí)測(cè)量拉力和壓力的傳感器。此外，它與梁式彈性元件測(cè)量拉力和壓力的傳感器。此外，它與梁式彈性元件相比相比線性好線性好、抗偏心載荷抗偏心載荷和和側(cè)向力的能力大側(cè)向力的能力大。 4.44.4 力、扭矩和流體壓強(qiáng)檢測(cè)力、扭矩和流體壓強(qiáng)檢測(cè) 4.4.1 力檢測(cè)力檢測(cè)2.2.梁式彈性元件梁式彈性元件(3)(3)梁式剪切彈性元件梁式剪切彈性元件應(yīng)變片一般粘貼在矩形截面梁中間盲孔

31、的兩側(cè)，與梁的應(yīng)變片一般粘貼在矩形截面梁中間盲孔的兩側(cè)，與梁的中性軸成中性軸成4545方向上。方向上。粘貼應(yīng)變片處的應(yīng)變與被測(cè)力粘貼應(yīng)變片處的應(yīng)變與被測(cè)力P P之間的關(guān)系近似為之間的關(guān)系近似為 4.44.4 力、扭矩和流體壓強(qiáng)檢測(cè)力、扭矩和流體壓強(qiáng)檢測(cè) 4.4.2 4.4.2 力矩測(cè)量力矩測(cè)量機(jī)器人手腕用力矩傳感器原理機(jī)器人手腕用力矩傳感器原理它是檢測(cè)機(jī)器人終端環(huán)節(jié)它是檢測(cè)機(jī)器人終端環(huán)節(jié)( (如小臂如小臂) )與手爪之間力矩的與手爪之間力矩的傳感器。傳感器。驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)軸B B通過(guò)裝有應(yīng)變通過(guò)裝有應(yīng)變片片A A的腕部與手部的腕部與手部C C連接。連接。當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸回轉(zhuǎn)并帶動(dòng)手當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸回轉(zhuǎn)并帶動(dòng)手部回

32、轉(zhuǎn)而擰緊螺絲釘部回轉(zhuǎn)而擰緊螺絲釘D D時(shí)，手部所受力矩的大時(shí)，手部所受力矩的大小可通過(guò)應(yīng)變片電壓的小可通過(guò)應(yīng)變片電壓的輸出測(cè)得。輸出測(cè)得。 4.44.4 力、扭矩和流體壓強(qiáng)檢測(cè)力、扭矩和流體壓強(qiáng)檢測(cè) 4.4.3 4.4.3 流體壓強(qiáng)傳感器流體壓強(qiáng)傳感器電阻應(yīng)變式流體壓強(qiáng)傳感器主要用于測(cè)量氣體和液體電阻應(yīng)變式流體壓強(qiáng)傳感器主要用于測(cè)量氣體和液體壓強(qiáng)。測(cè)量壓強(qiáng)的方法是借助壓強(qiáng)。測(cè)量壓強(qiáng)的方法是借助彈性元件彈性元件把壓強(qiáng)變?yōu)閴喊褖簭?qiáng)變?yōu)閴毫蛻?yīng)變?cè)龠M(jìn)行測(cè)量。力和應(yīng)變?cè)龠M(jìn)行測(cè)量。流體壓強(qiáng)傳感器流體壓強(qiáng)傳感器膜式壓力傳感器膜式壓力傳感器筒式壓力傳感器筒式壓力傳感器 4.44.4 力、扭矩和流體壓強(qiáng)檢測(cè)力

33、、扭矩和流體壓強(qiáng)檢測(cè) 4.4.3.1 4.4.3.1 膜式壓力傳感器膜式壓力傳感器它的彈性元件為四周它的彈性元件為四周固定的等截面圓形薄固定的等截面圓形薄板，又稱(chēng)平膜板或膜板，又稱(chēng)平膜板或膜片，其一表面承受被片，其一表面承受被測(cè)分布?jí)毫?，另一?cè)測(cè)分布?jí)毫Γ硪粋?cè)面貼有應(yīng)變片或?qū)Ｓ妹尜N有應(yīng)變片或?qū)Ｓ玫牟綉?yīng)變花，并組的箔式應(yīng)變花，并組成電橋。成電橋。 4.44.4 力、扭矩和流體壓強(qiáng)檢測(cè)力、扭矩和流體壓強(qiáng)檢測(cè) 4.4.3.1 4.4.3.1 膜式壓力傳感器膜式壓力傳感器膜片在被測(cè)壓力膜片在被測(cè)壓力P作用下發(fā)生彈性變形，應(yīng)變片在任作用下發(fā)生彈性變形，應(yīng)變片在任意半徑意半徑r r的徑向應(yīng)變的徑向應(yīng)變

34、r和切向應(yīng)變和切向應(yīng)變 t分別為分別為式中，式中，r膜片任意半徑；膜片任意半徑； r0膜片有效工作半徑。膜片有效工作半徑。 4.44.4 力、扭矩和流體壓強(qiáng)檢測(cè)力、扭矩和流體壓強(qiáng)檢測(cè) 4.4.3.2 4.4.3.2 筒式壓力傳感器筒式壓力傳感器筒式壓力傳感器的彈性元件為薄壁圓筒，筒的底部較厚。筒式壓力傳感器的彈性元件為薄壁圓筒，筒的底部較厚。彈性元件的彈性元件的特點(diǎn)特點(diǎn)：圓簡(jiǎn)受到被測(cè)壓力后表面各處的應(yīng)變：圓簡(jiǎn)受到被測(cè)壓力后表面各處的應(yīng)變 是相同的。是相同的。應(yīng)變片的粘貼位置對(duì)所測(cè)應(yīng)變不影響應(yīng)變片的粘貼位置對(duì)所測(cè)應(yīng)變不影響 4.44.4 力、扭矩和流體壓強(qiáng)檢測(cè)力、扭矩和流體壓強(qiáng)檢測(cè) 4.4.3.

35、2 4.4.3.2 筒式壓力傳感器筒式壓力傳感器對(duì)于薄壁圓對(duì)于薄壁圓筒筒( (壁厚與壁的中面曲率半徑之比壁厚與壁的中面曲率半徑之比1/201 /20)1 /20)則有則有 4.44.4 力、扭矩和流體壓強(qiáng)檢測(cè)力、扭矩和流體壓強(qiáng)檢測(cè) 4.4.3.3 4.4.3.3 壓阻式壓力傳感器壓阻式壓力傳感器壓阻式傳感器核心部分是一圓形的硅膜片。壓阻式傳感器核心部分是一圓形的硅膜片。在沿某晶向切割的在沿某晶向切割的N N型硅膜片型硅膜片上擴(kuò)散四個(gè)阻值相等的上擴(kuò)散四個(gè)阻值相等的P P型電型電阻，構(gòu)成平衡電橋。硅膜片阻，構(gòu)成平衡電橋。硅膜片周邊用硅杯固定，其下部是周邊用硅杯固定，其下部是與被測(cè)系統(tǒng)相連的高壓腔，

36、與被測(cè)系統(tǒng)相連的高壓腔，上部為低壓腔，通常與大氣上部為低壓腔，通常與大氣相通。相通。在被測(cè)壓力作用下，膜片產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變，在被測(cè)壓力作用下，膜片產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變，P P型電阻產(chǎn)生壓型電阻產(chǎn)生壓阻效應(yīng)，其電阻發(fā)生相對(duì)變化。阻效應(yīng)，其電阻發(fā)生相對(duì)變化。 4.54.5 其他傳感器其他傳感器 4.5.1 4.5.1 固態(tài)圖像傳感器（固態(tài)圖像傳感器（CCDCCD）固態(tài)圖像傳感器固態(tài)圖像傳感器是采用是采用光電轉(zhuǎn)換光電轉(zhuǎn)換原理，將被測(cè)物體的原理，將被測(cè)物體的光像光像轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為電子圖像信號(hào)電子圖像信號(hào)輸出的一種大規(guī)模集成電路光電元件，輸出的一種大規(guī)模集成電路光電元件，常稱(chēng)常稱(chēng)電荷藕合器件電荷藕合器件( (簡(jiǎn)稱(chēng)

37、簡(jiǎn)稱(chēng)CCD) )。圖像傳感器圖像傳感器優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：體積小，析像度高，功耗小。：體積小，析像度高，功耗小。應(yīng)用應(yīng)用：非接觸的尺寸、形狀、損傷的測(cè)量，：非接觸的尺寸、形狀、損傷的測(cè)量， 圖像處理，圖像處理， 自動(dòng)控制等領(lǐng)域。自動(dòng)控制等領(lǐng)域。 4.54.5 其他傳感器其他傳感器 4.5.2 4.5.2 激光檢測(cè)激光檢測(cè)激光檢測(cè)主要是利用激光的方向性、單色性、相干性以激光檢測(cè)主要是利用激光的方向性、單色性、相干性以及隨時(shí)間、空間的可聚焦性的特點(diǎn)，所以無(wú)論在測(cè)量精及隨時(shí)間、空間的可聚焦性的特點(diǎn)，所以無(wú)論在測(cè)量精確度和測(cè)量范圍上都具有明顯的優(yōu)越性。確度和測(cè)量范圍上都具有明顯的優(yōu)越性。1 1、激光多普勒效應(yīng)、

38、激光多普勒效應(yīng)當(dāng)激光照射到相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體上時(shí)，被物體散射當(dāng)激光照射到相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體上時(shí)，被物體散射( (或反射或反射) )光的頻率將發(fā)生改變，這種現(xiàn)象稱(chēng)為光的頻率將發(fā)生改變，這種現(xiàn)象稱(chēng)為多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng)。 4.54.5 其他傳感器其他傳感器 4.5.2 4.5.2 激光檢測(cè)激光檢測(cè)2 2、應(yīng)用、應(yīng)用組成激光測(cè)速系統(tǒng)的主要光學(xué)部件有組成激光測(cè)速系統(tǒng)的主要光學(xué)部件有激光光源激光光源，入射光系統(tǒng)入射光系統(tǒng)和和收集光系統(tǒng)收集光系統(tǒng)等。等。激光多普勒流速計(jì)由激光器發(fā)射出的單色平行光，經(jīng)透鏡聚激光多普勒流速計(jì)由激光器發(fā)射出的單色平行光，經(jīng)透鏡聚集到被測(cè)流體內(nèi)。集到被測(cè)流體內(nèi)。 4.54.5 其他傳感器

39、其他傳感器 4.5.3 4.5.3 超聲波檢測(cè)超聲波檢測(cè)超聲波檢測(cè)的基本原理是利用某些非聲量的物理量超聲波檢測(cè)的基本原理是利用某些非聲量的物理量( (如密如密度、流量等度、流量等) )與描述超聲波介質(zhì)聲學(xué)特性的超聲量與描述超聲波介質(zhì)聲學(xué)特性的超聲量( (聲速、聲速、衰減、聲阻抗衰減、聲阻抗) )之間存在著直接或間接的關(guān)系。之間存在著直接或間接的關(guān)系。超聲波檢測(cè)多采用超聲波源向被測(cè)介質(zhì)發(fā)射超聲波，然后接超聲波檢測(cè)多采用超聲波源向被測(cè)介質(zhì)發(fā)射超聲波，然后接收與被測(cè)介質(zhì)相作用之后的超聲波，從中得到所需信息。收與被測(cè)介質(zhì)相作用之后的超聲波，從中得到所需信息。 4.64.6 傳感器的正確選擇和使用傳感器

40、的正確選擇和使用4.6.1 4.6.1 傳感器的選擇傳感器的選擇 4.64.6 傳感器的正確選擇和使用傳感器的正確選擇和使用4.6.2 4.6.2 傳感器的正確使用傳感器的正確使用 4.74.7 傳感器前級(jí)信號(hào)處理傳感器前級(jí)信號(hào)處理 傳感器所感知、檢測(cè)、轉(zhuǎn)換和傳遞的信息表現(xiàn)形式為不傳感器所感知、檢測(cè)、轉(zhuǎn)換和傳遞的信息表現(xiàn)形式為不同的電信號(hào)。傳感器輸出電信號(hào)的參量形式可分為同的電信號(hào)。傳感器輸出電信號(hào)的參量形式可分為電壓輸電壓輸出出、電流輸出電流輸出、頻率輸出頻率輸出。典型的傳感器信號(hào)放大器：典型的傳感器信號(hào)放大器：測(cè)量放大器測(cè)量放大器 在檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)合，傳感器輸出的信號(hào)較在檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)合，

41、傳感器輸出的信號(hào)較弱，而且其中還包含工頻、靜電和電磁藕合弱，而且其中還包含工頻、靜電和電磁藕合等共模干擾，對(duì)這種信號(hào)的放大就需要放大等共模干擾，對(duì)這種信號(hào)的放大就需要放大電路具有很高的共模抑制比以及高增益、低電路具有很高的共模抑制比以及高增益、低噪聲和高輸入阻抗。將具有這種特點(diǎn)的放大噪聲和高輸入阻抗。將具有這種特點(diǎn)的放大器稱(chēng)為器稱(chēng)為測(cè)量放大器或儀表放大器測(cè)量放大器或儀表放大器。 4.74.7 傳感器前級(jí)信號(hào)處理傳感器前級(jí)信號(hào)處理典型的傳感器信號(hào)放大器：典型的傳感器信號(hào)放大器：程控增益放大器程控增益放大器 在計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)，利用計(jì)算機(jī)軟件控制的辦法來(lái)在計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)，利用計(jì)算機(jī)軟件控制的

42、辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)增益的自動(dòng)變換，具有這種功能的放大器稱(chēng)為實(shí)現(xiàn)增益的自動(dòng)變換，具有這種功能的放大器稱(chēng)為程控增益程控增益放大器放大器。隔離放大器隔離放大器 在有強(qiáng)電或強(qiáng)電磁干擾的環(huán)境中，為了防止電網(wǎng)電壓等在有強(qiáng)電或強(qiáng)電磁干擾的環(huán)境中，為了防止電網(wǎng)電壓等對(duì)測(cè)量回路的損壞，其信號(hào)輸入通道采用隔離技術(shù)，能完成對(duì)測(cè)量回路的損壞，其信號(hào)輸入通道采用隔離技術(shù)，能完成這種任務(wù)，具有這種功能的放大器稱(chēng)為這種任務(wù)，具有這種功能的放大器稱(chēng)為隔離放大器隔離放大器。 4.84.8 傳感器接口技術(shù)傳感器接口技術(shù)4.8.1 4.8.1 傳感器信號(hào)的采樣傳感器信號(hào)的采樣/ /保持保持當(dāng)輸入信號(hào)頻率提高時(shí)，由于當(dāng)輸入信號(hào)頻率提高時(shí)，由

43、于孔徑時(shí)間孔徑時(shí)間的存在，會(huì)的存在，會(huì)造成較大的轉(zhuǎn)換誤差，為了防止這種誤差的產(chǎn)生，造成較大的轉(zhuǎn)換誤差，為了防止這種誤差的產(chǎn)生，必須在必須在A/D轉(zhuǎn)換之前將信號(hào)保持住，而在轉(zhuǎn)換后能轉(zhuǎn)換之前將信號(hào)保持住，而在轉(zhuǎn)換后能跟蹤輸入信號(hào)的變化，能完成這種功能的器件叫跟蹤輸入信號(hào)的變化，能完成這種功能的器件叫采采樣樣/保持器保持器?？讖綍r(shí)間孔徑時(shí)間：在對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行模數(shù)變換時(shí)，從啟動(dòng)：在對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行模數(shù)變換時(shí)，從啟動(dòng)變換到變換結(jié)束的數(shù)字量輸出，所需要的時(shí)間。變換到變換結(jié)束的數(shù)字量輸出，所需要的時(shí)間。 4.84.8 傳感器接口技術(shù)傳感器接口技術(shù)4.8.1 4.8.1 傳感器信號(hào)的采樣傳感器信號(hào)的采樣/ /保持保持1.采樣采樣/保持器原理保持器原理采樣階段：采樣階段：當(dāng)當(dāng)S接通時(shí)，輸出信號(hào)跟蹤輸入信號(hào)。接通時(shí)，輸出信號(hào)跟蹤輸入信號(hào)。保持階段：保持階段：當(dāng)當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，電容斷開(kāi)時(shí)，電容C兩端一直保