傳感器的使用課件

傳感器的使用什么是傳感器傳感器是感知被測(cè)量（多為非電量）并將轉(zhuǎn)換為電量的一種器件或裝置。檢測(cè)包含檢查與測(cè)量?jī)蓚€(gè)方面，檢查是獲取定性信息，測(cè)量則是獲取定量信息。傳感器的應(yīng)用民用：冰箱、空調(diào)的溫度傳感器，煤氣的氣敏傳感器等機(jī)械制造工業(yè)中對(duì)機(jī)床加工的各種精度測(cè)量的傳感器，如位置測(cè)量，震動(dòng)測(cè)量化工、電力、交通、科技國(guó)防等傳感器在機(jī)電一體化自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)是把代表機(jī)械本體的工作狀態(tài)、生產(chǎn)過(guò)程等工業(yè)參數(shù)通過(guò)傳感器轉(zhuǎn)換成電量，從而便于采用控制技術(shù)使控制對(duì)象按給定的規(guī)律變化，推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)時(shí)地調(diào)整機(jī)械本體的各種工業(yè)參數(shù)，使機(jī)械本體處于自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，并實(shí)行自動(dòng)監(jiān)控和保護(hù)?？梢?，自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)是機(jī)械本體與控制技術(shù)的“紐帶”和“橋梁”，在機(jī)電一體化中起著關(guān)鍵作用。傳感器的組成傳感器是能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成有用輸出信號(hào)(一般為電信號(hào))的器件或裝置。通常由敏感元件、傳感元件和測(cè)量轉(zhuǎn)換電路組成。其中，敏感元件是指?jìng)鞲衅髦心苤苯痈惺鼙粶y(cè)量的部分，傳感元件指?jìng)鞲衅髦心軐⒚舾性妮斏睫D(zhuǎn)換為適于傳輸和測(cè)量的電參量部分。出于傳感器輸出信號(hào)一般都很微弱，需要有信號(hào)調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換電路將其放大或轉(zhuǎn)換為容易傳輸、處理、記錄和顯示的形式，這一部分一般稱為測(cè)顯轉(zhuǎn)換電路。傳感器的組成傳感器的分類參量傳感器有觸點(diǎn)傳感器、電阻式傳感器、電感式傳感器和電容式傳感器等發(fā)電傳感器有光電池、熱電偶傳感器、壓電式傳感器、霍爾式傳感器和磁電式傳感器等。特殊傳感器是不屬于以上兩種類型的傳感器，如超聲波探頭、紅外探測(cè)器和激光檢測(cè)等。傳感器的分類二、按被測(cè)量性質(zhì)分類機(jī)械量傳感器熱工量傳感器成分量傳感器狀態(tài)量傳感器探傷傳感器傳感器的分類機(jī)械量有力、長(zhǎng)度、位移、速度和加速度等熱工量有溫度、壓力和流量等；成分量傳感器是檢測(cè)各種氣體、液體、團(tuán)體化學(xué)成分的傳感器。如檢測(cè)可燃性氣體泄漏的氣敏傳感器；狀態(tài)量傳感器是檢測(cè)設(shè)備遠(yuǎn)行狀態(tài)的傳感器，如由干簧管、霍爾元件做成的各種接近開關(guān)；探傷傳感器是用來(lái)檢測(cè)金屬制品內(nèi)部的氣泡和裂縫、檢測(cè)人體內(nèi)部器官的病灶等的傳感器，如超聲波探頭、CT探測(cè)器等傳感器的分類模擬傳感器輸出與被測(cè)量成一定關(guān)系的模擬信號(hào)，如果需要與計(jì)算機(jī)配合或用數(shù)字顯示，還必須經(jīng)過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路。數(shù)字傳感器輸出的是數(shù)字量，可直接與計(jì)算機(jī)連接或用數(shù)字顯示。讀取方便，抗干擾能力強(qiáng)，可分為光柵式傳感器、光電編碼器、磁柵式傳感器和感應(yīng)同步器等傳感器的分類按傳感器的結(jié)構(gòu)分類直接傳感器差分傳感器補(bǔ)償傳感器傳感器的分類直接傳感器是單獨(dú)直接將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成所需要的輸出信號(hào)，它的結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，但一般靈敏度低、易受外界干擾。差分傳感器是把兩個(gè)相同類型的直接傳感器接在轉(zhuǎn)換電路中，使兩個(gè)傳感器所經(jīng)受的相同干擾信號(hào)相減，而有用的被測(cè)量信號(hào)相加，從而提高了靈敏度和抗干擾能力，改善了特性曲線的線性度。傳感器的基本特性精度穩(wěn)定性可靠性輸入輸出特性線性度、靈敏度、遲滯、分辨率與分辨力、動(dòng)態(tài)特性對(duì)傳感器的要求輸入與輸出成比例，并且輸出信號(hào)大；滯環(huán)和非線性誤差??；要有一定的靈敏度和精確度；特性曲線的穩(wěn)定性和重復(fù)性較好；有較好的動(dòng)態(tài)特性；具有一定的抗干擾能力；內(nèi)部噪聲小，反應(yīng)速度快；小型、重量輕、動(dòng)作能量?。皇褂脡勖L(zhǎng)．價(jià)格便宜；易使用、維修和校準(zhǔn)，對(duì)環(huán)境要求不高。參量傳感器參量傳感器的基本原理是把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換為電參量的變化，然后通過(guò)對(duì)電參量的測(cè)量達(dá)到對(duì)非電量檢測(cè)的目的。其種類有：電阻式傳感器電感式傳感器電容式傳感器氣動(dòng)式傳感器等電阻式傳感器原理導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外界力作用下產(chǎn)生機(jī)械形變，其電阻值發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為應(yīng)變效應(yīng)。電阻應(yīng)變片就是利用這一現(xiàn)象而制成的。使用應(yīng)變片測(cè)試時(shí)，將應(yīng)變片粘貼在試件表面，試件受力變形后應(yīng)變片上的電阻絲也隨之變形，從而使應(yīng)變片電阻值發(fā)生變化，通過(guò)測(cè)量轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成電壓或電流則變化。電阻處應(yīng)變片是目前用得很廣的一種電阻應(yīng)變片。電阻式傳感器結(jié)構(gòu)力和扭矩傳感器力和扭矩傳感器壓力傳感器加速度傳感器加速度傳感器熱電阻傳感器利用電阻隨溫度變化的特性制成的傳感器稱為熱電阻傳感器。主要有兩中：金屬熱電阻簡(jiǎn)稱熱電阻，材料是鉑和銅；半導(dǎo)體熱電阻簡(jiǎn)稱熱敏電阻，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻(NTC)、正溫度系數(shù)熱敏電阻(PTC)和臨界溫度系數(shù)熱敏電阻(CTR)。熱電阻傳感器自感式傳感器互感式傳感器電渦流式電渦流式外型電渦流式傳感器的應(yīng)用位移測(cè)量振幅測(cè)量轉(zhuǎn)速測(cè)量電渦流探傷利用電渦流式傳感器可以檢查金屬表面裂紋、熱處理裂紋，以及焊接處的缺陷等。在探傷時(shí)，傳感器應(yīng)與被測(cè)導(dǎo)體保持距離不變。檢測(cè)時(shí)，由于裂陷出現(xiàn)，將引起導(dǎo)體的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率的變化，即渦流損耗改變，從而引起輸出電壓的突變，達(dá)到探傷的目的。此外，電渦流式傳感器還可以探測(cè)金屬表面溫度、表向粗糙度、硬度，進(jìn)行尺寸檢測(cè)等，同時(shí)也可以制成開關(guān)量輸山的檢測(cè)元件，如接近開關(guān)及用于會(huì)屬零件計(jì)數(shù)的傳感器等。電感式傳感器優(yōu)、缺點(diǎn)電感式傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、分辨率好和測(cè)量精度高等一系列優(yōu)點(diǎn)。它的主要缺點(diǎn)是響應(yīng)較慢，不宜作快速動(dòng)態(tài)測(cè)量。它應(yīng)用很廣，可用來(lái)測(cè)位移、壓力和振動(dòng)等參數(shù)。電容式傳感器基本工作原理壓力測(cè)量壓力測(cè)量電容式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖所示。其中膜片電極l為電容器的動(dòng)極板，2為電容器的固定極板。當(dāng)被測(cè)壓力或差壓作用于膜片電極上，并使它產(chǎn)個(gè)位移時(shí)，兩極板間距離將發(fā)生改變，從而導(dǎo)致電容器的電容量也改變。當(dāng)兩極板間距離d很小時(shí)，壓力和電容量之間為線性關(guān)系。加速度測(cè)量加速度測(cè)量所示為一種空氣阻尼電容式加速度傳感器。該傳感器采用差分式結(jié)構(gòu)，有兩個(gè)固定電極2，兩極板間有一用彈簧支撐的質(zhì)量塊3。此質(zhì)量塊的兩個(gè)端平面經(jīng)磨平拋光后作為可動(dòng)極板。當(dāng)傳感器測(cè)量垂直方向的振動(dòng)時(shí)，由丁質(zhì)量塊的慣性作用，使兩固定極板相對(duì)質(zhì)量塊產(chǎn)生位移，此時(shí)上下兩個(gè)固定電極與質(zhì)量塊端面之間的電容量產(chǎn)生變化而使傳感器有一個(gè)差分的電容變化量輸出。固體料位測(cè)量固體料位測(cè)量測(cè)量固體塊狀、顆粒體及粉料的料位時(shí)，由于固體摩擦較大，容易產(chǎn)生滯留現(xiàn)象，所以一般可用極棒和容器壁組成電容器的兩個(gè)電極來(lái)測(cè)量非導(dǎo)電固體物料的料位．如圖所示。當(dāng)固體物料的料位發(fā)生變化時(shí)，會(huì)引起極間不同介電常數(shù)介質(zhì)的高度發(fā)生變化，因而導(dǎo)致電容變化。如果要測(cè)量導(dǎo)電固體料位，可以在電極外套以絕緣套管。轉(zhuǎn)速測(cè)量轉(zhuǎn)速測(cè)量電容式轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)原理如圖所示。當(dāng)電容極板與齒頂相對(duì)時(shí)電容量最大，而電容極板與齒隙相對(duì)時(shí)電容量最小。當(dāng)齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，電容量發(fā)生周期性變化，通過(guò)轉(zhuǎn)換電路即可得到脈沖信號(hào)。頻率訃顯示的頻率代表轉(zhuǎn)速的大小。設(shè)齒數(shù)為Z，由計(jì)數(shù)器得到的頻率為f，則轉(zhuǎn)速n(單位：r／min)為電容式傳感器優(yōu)、缺點(diǎn)電容式傳感器有一系列優(yōu)點(diǎn)．如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，需要的作用能量小，靈敏度高，動(dòng)態(tài)特性好，能在惡劣環(huán)境條件下工作等。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，特別是集成電路的出現(xiàn)，電容式傳感器優(yōu)點(diǎn)得到了進(jìn)一步發(fā)揮，日前已成熟地運(yùn)用到測(cè)厚、測(cè)角、測(cè)液位、測(cè)壓力等力面。光電傳感器光電傳感器是將被測(cè)參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換成光通量的變化，再通過(guò)光電元件轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的一種傳感器。這種傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、非接觸、高可靠性、高精度和反應(yīng)快速等優(yōu)點(diǎn)，故在自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)中得到了廣泛應(yīng)用。光電效應(yīng)光電效應(yīng)就是在光線作用下，物體吸收光能量而產(chǎn)生相應(yīng)電效應(yīng)的一種物理現(xiàn)象，通常可分為外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)兩種類型。在光線作用下，電子從物體去向逸出的物理現(xiàn)象，稱為外光電效應(yīng)在光線作用下，物體電導(dǎo)性能發(fā)生變化或產(chǎn)生一定方向電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效應(yīng)。它又可分為光電導(dǎo)效應(yīng)、光敏晶體管效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)?；趦?nèi)光電效應(yīng)的光電元件有光敏電阻、光敏晶體管和光電池。光電元件及特性光電管光敏電阻光敏晶體管光敏晶體管光電傳感器的應(yīng)用類型光電開關(guān)光電斷續(xù)器光電斷續(xù)器應(yīng)用1光電斷續(xù)器應(yīng)用2光電式轉(zhuǎn)速表出于機(jī)械式轉(zhuǎn)速表和接觸式電子轉(zhuǎn)速表精度不高，且影響被測(cè)物的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，已不能滿足自動(dòng)化的要求。光電式轉(zhuǎn)速表有反射式和透射式兩種，它可以在距被測(cè)物數(shù)十毫