傳感器第九章氣電式傳感器

1、傳感器結(jié)構(gòu)原理與設(shè)計(jì)Tel:2786982 辦公室：新實(shí)驗(yàn)樓4271原理：氣動(dòng)測(cè)量+氣電轉(zhuǎn)換 結(jié)構(gòu)組成： 氣動(dòng)量?jī)x（關(guān)鍵部件：氣動(dòng)測(cè)頭）氣電轉(zhuǎn)換部件 第九章 氣電式傳感器被測(cè)量（尺寸大?。鈮鹤兓瘹饬髁孔兓娦盘?hào)2氣電轉(zhuǎn)換方式：電觸式、光電式、電感式、電容式、壓阻式 優(yōu)點(diǎn)：非接觸測(cè)量，測(cè)量精度高，可以進(jìn)行兩個(gè)尺寸差值、平均值以及復(fù)雜形狀綜合參數(shù)測(cè)量。缺點(diǎn)：需要凈化的恒壓氣源，對(duì)穩(wěn)壓氣源較難獲得；動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間比較長(zhǎng)（約0.21s），限制了檢測(cè)速度。 3第一節(jié) 氣動(dòng)測(cè)量的原理氣動(dòng)測(cè)量原理：把被測(cè)尺寸量的變化轉(zhuǎn)換為氣室中壓力的變化或管路中流量的變化。氣動(dòng)測(cè)量分類：壓力式氣動(dòng)測(cè)量、流量式氣動(dòng)測(cè)量。4一

2、、壓力式氣動(dòng)測(cè)量原理工作過程：凈化和穩(wěn)壓氣體以工作壓力Pg送入管路1，通過進(jìn)氣噴嘴2和氣室4后，由測(cè)量噴嘴5噴入大氣。測(cè)量噴嘴與它前面的擋板或工件6之間的間隙變化時(shí)，代表了工件尺寸的變化，z越小，氣室內(nèi)壓力Pc越大。氣室測(cè)量壓力計(jì)算：a流量系數(shù)；d測(cè)量噴嘴直徑；d1進(jìn)氣嘴直徑。5結(jié)論：Pc與z2成反比，為非線性系統(tǒng)，測(cè)量時(shí)應(yīng)該利用特性曲線中間近似線性的部分；Pc=0.75 Pg的左右范圍內(nèi)變動(dòng)，線性度較好；d1越大，靈敏度越小，但測(cè)量范圍大。6第二節(jié) 氣動(dòng)測(cè)頭測(cè)頭包括測(cè)量噴嘴，就是測(cè)量時(shí)感受被測(cè)幾何量變化的機(jī)構(gòu)。種類：按測(cè)量方式不同，分為非接觸式和接觸式兩類；按其結(jié)構(gòu)原理來分，有噴嘴擋板和閥式

3、。一、噴嘴擋板結(jié)構(gòu) 五種結(jié)構(gòu)形式：平行式、不平行式、反射式、負(fù)壓式和噴射式。78平行式：噴嘴為平端面，擋板是被測(cè)構(gòu)件的平面。當(dāng)噴嘴固定，被測(cè)構(gòu)件尺寸變化時(shí)，噴氣口氣體流入大氣的面積不是噴嘴孔的截面積，而是以噴嘴孔截平面為底，間隙Z為高的圓柱體側(cè)面，流出面積F=dz，流出流量為Q=vdz。9不平行式：噴嘴孔的截面積可根據(jù)幾何關(guān)系，等效為平行擋板的流出流量Q。它常用在氣動(dòng)塞規(guī)和卡規(guī)中測(cè)量軸和孔的尺寸。 10反射式：輸出壓力比較低，但測(cè)量間隙較大，一般可達(dá)34mm。 11負(fù)壓式：靠高速氣流的抽吸作用，把噴嘴d2內(nèi)的空氣帶出，測(cè)量氣室形成負(fù)壓區(qū)。線性范圍不大于0.12mm。 12氣動(dòng)測(cè)頭應(yīng)用：氣動(dòng)賽規(guī)

4、 應(yīng)用：測(cè)量孔徑； 結(jié)構(gòu)：塞規(guī)體1、噴嘴孔、排氣槽、管嘴2、管路、測(cè)量氣室、導(dǎo)向頭； 參數(shù)：噴嘴直徑d（影響靈敏度和測(cè)量范圍）；排氣槽和下沉量（影響儀器穩(wěn)定性）。13氣動(dòng)卡規(guī) 應(yīng)用：測(cè)量外徑尺寸； 結(jié)構(gòu)：卡規(guī)體、噴嘴孔、管路、排氣槽、V字形定位面等。 1415161718第三節(jié) 壓力式氣電傳感器壓力式氣電傳感器是在壓力式氣動(dòng)測(cè)量的基礎(chǔ)上，再加上氣電轉(zhuǎn)換元件，將氣室壓力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。 類型：液柱式、膜片式、膜盒式和波紋管式等。 一、膜片式氣電傳感器1、工作原理過濾穩(wěn)壓器1過濾的恒壓氣體進(jìn)入兩路系統(tǒng)：下噴嘴11、下氣室和測(cè)量噴嘴9，工件10組成的氣動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)；上噴嘴2、上氣室、錐桿3與出氣環(huán)7

5、之間的的環(huán)形出氣間隙組成平衡氣路系統(tǒng)。 19膜片式氣電傳感器工作原理1、過濾穩(wěn)壓器 2（11）、進(jìn)氣噴嘴 3、錐桿 4、彈簧 5、指示表6、電觸點(diǎn)副 7、出氣環(huán) 8、金屬膜片 9、測(cè)量噴嘴 10、工件20測(cè)量間隙z改變時(shí)，引起下氣室壓力的變化，于是金屬膜片8失去原來的平衡狀態(tài)，使膜片位移帶動(dòng)錐桿3移動(dòng)，使環(huán)形氣隙7變化，直到上下氣室的壓力重新平衡為止。測(cè)量間隙z的微小變化可以引起錐桿3較大位移，并傳到指示表5，由指示表指示出工件尺寸的變化值，同時(shí)電觸點(diǎn)副6可以發(fā)生相應(yīng)的電信號(hào)。彈簧4產(chǎn)生指示表的測(cè)力，使表頭和錐桿3可靠地接觸。 212、傳感器結(jié)構(gòu)膜片式氣電傳感器結(jié)構(gòu)1、金屬膜片 2、進(jìn)氣噴嘴

6、3、錐桿 4、出氣環(huán) 5、電觸點(diǎn)副（四對(duì)）6、指示表7、信號(hào)燈8、測(cè)量噴嘴22特點(diǎn)：（1）工作壓力pg=4105N/m2，高壓薄膜氣動(dòng)量?jī)x；（2）四對(duì)電觸點(diǎn)副，信號(hào)燈顯示狀態(tài)，觸點(diǎn)副間隙可由螺釘調(diào)節(jié)；（3）指示表放大倍數(shù)，機(jī)械部分（100）氣動(dòng)部分（10），分度值0.001mm。（4）高壓可吹凈工件表面，適于加工過程的自動(dòng)測(cè)量。233、測(cè)量電路（1）四路晶體管繼電器電路；（2）S2測(cè)量開關(guān)；（3） Sg動(dòng)觸點(diǎn)；（4）Sa、 Sb、 Sc、 Sd四個(gè)可調(diào)整的定觸點(diǎn)。24二、波紋管式氣電傳感器的工作原理背壓式經(jīng)過凈化和穩(wěn)壓后的工作壓力為Pg的壓縮空氣由管路1送來，進(jìn)氣噴嘴2和測(cè)量噴嘴6組成背壓式測(cè)量系統(tǒng)。被測(cè)工件尺寸改變引起測(cè)量間隙z變化，測(cè)量壓力Pc隨之變化，因而使波紋管伸縮變形并帶動(dòng)磁芯5在電感線圈4中移動(dòng)。這樣就把被測(cè)尺寸的微小變化轉(zhuǎn)換成電感線圈中的電感量的變化。最后經(jīng)電路處理并指示出被測(cè)尺寸的變化值和發(fā)出控制信號(hào)。 25pc1管路2進(jìn)氣噴嘴3波紋管4電感線圈5磁心6測(cè)量噴嘴26差壓式工作壓力為pg的壓縮空氣進(jìn)來后分為兩路，一路經(jīng)進(jìn)氣噴嘴1進(jìn)入波紋管3的內(nèi)腔，并由可調(diào)排氣噴嘴5排向大氣；另一路經(jīng)進(jìn)氣噴嘴2進(jìn)到波紋管3的外腔，經(jīng)測(cè)量噴嘴4噴出。工件尺寸的變化經(jīng)測(cè)量間隙z改變了波紋管內(nèi)外腔原來的壓力差，使波紋管伸縮變形而帶動(dòng)磁芯位移。 27波紋管氣電傳