各種自動化傳感器的使用

1、第三章傳感器、第三-一傳感器的概念3-2電阻式傳感器3-3電容式傳感器3-4電感傳感器3-6壓電傳感器、第三章傳感器、傳感器是人類五官的延伸，又稱五官。傳感器技術通信技術計算機技術五官神經(jīng)大腦傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領域信息的主要途徑和手段。現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)，特別是自動化生產(chǎn)過程中，需要使用各種傳感器監(jiān)控和控制生產(chǎn)過程中的各種參數(shù)。信息技術的三個支柱，傳感器是將檢測到的各種信號轉換為易于測量的信號，將該信號輸入計算機，計算機發(fā)出命令，控制每個執(zhí)行機構。3-1傳感器定義，1，傳感器定義(Transducer/Sensor)定義：將測量的參數(shù)轉換為相應的易于測量、傳輸和處理的信號的設備。GB7665 1

2、87:能夠感受到規(guī)定的測量值，并根據(jù)一定的規(guī)律轉換為可用輸出信號的設備或設備。傳感器功能：檢測檢測到的信息，并將其傳送到檢測設備、傳感器和檢測技術，傳感器是測量設備或設備，可以完成檢測操作。輸入量由位移、壓力、溫度、重量等測量，是非力。輸出量一般可以是傳輸、轉換、處理、顯示(例如電壓、電流、頻率、功率等)，也可以是氣體、光等的物理量。輸出和輸入有對應關系，必須有一定的準確度。1 .工業(yè)檢測和自動控制系統(tǒng)中的傳感器應用工業(yè)自動化，全自動，半自動生產(chǎn)線(石油、化學、鋼鐵、鐵路、機械、電氣)自動控制系統(tǒng)(精確信息檢測精確控制)，傳感器應用領域，傳感器應用領域，2 .汽車和傳感器速度、里程、發(fā)動機轉速

3、、燃料剩余安全氣囊系統(tǒng)、防盜裝置、黑匣子引擎氣缸壓力(日本豐田汽車)3。傳感器和家用電器微波爐、洗碗機、遙控器電視、錄像機、電飯鍋微波爐(使用松下電氣濕度傳感器)冰箱(溫度家務勞動者同化、人身健康管理)、傳感器應用領域，4 .將傳感器應用于機器人的現(xiàn)有機器人(手臂的位置和角度傳感器)智能機器人(觸覺、壓力、重量、視覺等)5。應用醫(yī)學傳感器(超聲波、CT、CT)，傳感器應用領域，6 .傳感器和環(huán)境空氣污染指數(shù)，水質污染，環(huán)境噪聲等各種環(huán)境監(jiān)視儀器7。傳感器和航空航天飛機的自動駕駛(飛行姿勢、距離、航線)惡劣環(huán)境下的“盲”著陸空導彈的自動跟蹤，傳感器應用領域，8 .傳感器和勘探礦物：人造衛(wèi)星的紅外

4、傳感器紅外線的數(shù)量通過微波地面站計算機分析處理，傳感器的組件，敏感元件(預轉換器):是直接測量和測量的特定物理量的組件。第二轉換部分：敏感元件的輸出是將輸入轉換為電氣參數(shù)的轉換元件的輸入。某些傳感器不包含熱電偶等敏感組件和轉換組件！輔助部分：可以輕松地將轉換元件的輸出應用為其他轉換，如放大、計算、處理。傳感器配置，氣體壓力傳感器，1-外殼2-薄膜盒3-電感線圈4-芯5-轉換電路，壓力，位移，電感，(敏感元件)，(測量電路)根據(jù)工作機制根據(jù)構成原理：結構類型、物理類型；結構型傳感器是利用力場的運動規(guī)律、電磁場的電磁規(guī)律等物理中場的規(guī)律構造的。這些傳感器的特點是傳感器的工作原理基于傳感器組件相對位

5、置的變化而不是材料特性的變化引起的現(xiàn)場變化。傳感器的分類，物理傳感器是利用胡克定律、歐姆定律等物質定律構成的。這個定律大部分是以物質本身的常數(shù)形式給出的。這些常數(shù)的大小決定傳感器的主要性能。因此，物理傳感器的性能取決于材料?；谀芰哭D換情況的傳感器分類：能量控制型，能量轉換型能量控制傳感器在信息轉換過程中需要外部電源。(被動傳感器)能量轉換傳感器主要由能量轉換組件組成，不需要額外的電源。(電源傳感器)，傳感器分類，根據(jù)測量原理區(qū)分：電氣參數(shù)傳感器(電阻、電擊、電容式)磁電傳感器(磁電檢測、霍爾式、磁柵)；壓電傳感器；光電傳感器氣體電傳感器；熱電傳感器波傳感器射線傳感器半導體傳感器不同原理的傳感

6、器。傳感器用途分鐘(輸入量)溫度傳感器濕度傳感器壓力傳感器位移傳感器速度傳感器流量傳感器火災傳感器，傳感器分類，傳感器輸出信號格式：模擬傳感器和數(shù)字傳感器。按輸入量分類優(yōu)點：明確表示傳感器用途，允許用戶根據(jù)用途進行選擇。缺點：每個傳感器在轉換機制中沒有區(qū)分任何共同性和差異，使用戶比較各種傳感器的原理很不方便。按傳感器分類，原理分類：優(yōu)點是傳感器的工作原理比較明確，類別較少，傳感器專家有助于對傳感器進行深入的研究分析。缺點：用戶根據(jù)用途選擇不容易。4，傳感器命名法，由主題詞和4級修飾語組成的傳感器1，測量2，轉換原理3，特征描述4，主要技術指標(范圍、靈敏度、準確度等)示例，5，傳感器的性能要求

7、，可靠性：傳感器在規(guī)定的使用條件和持續(xù)時間內的準確測量可選：傳感器輸出不受未測量(干擾)的影響。超延性：感應器不會影響被測試系統(tǒng)的原始狀態(tài)。(實際影響)加速度傳感器、3-2電阻式傳感器、位移、壓力、光熱的作用R電阻式傳感器，是利用電阻應變效果將被測試物體的變形轉換為電阻變化、經(jīng)過轉換電路變成功率輸出的傳感器?？梢詼y量力、壓力、位移、變形、加速度、溫度等各種非電子設備。目前已廣泛應用于工程測量和科學實驗。，長度L，截面面積S，電阻率導線，電阻R獲取兩側對數(shù)，等式兩側取微分，L，L，3-2電阻器傳感器，dRDl/l導線長度相對于=dl/l(稱為導線長度方向的變形或軸變形)進行更改。DS/S橫截面積

8、的相對變化。s=R2，ds/s=2dr/r，dr/r是導線半徑的相對變化，即半徑變化為r。r=，由材料力學知道：3-2-1導電材料的電阻效應，用增量R替代微分dR，D，導線電阻的相對變化和導線的拉伸或縮短之間存在比例關系。比例系數(shù)KS稱為線材的變形偵測系數(shù)。、變形、變質、3-2-1導電材料的電阻效應、物理意義：由單位變形引起的電阻的相對變化。KS包含兩部分。上一部分為(1 2)，由于材料幾何尺寸的變化，普通金屬0.3導致(1 2) 1.6。后一部分是電阻率隨變形而發(fā)生的(稱為“壓力電阻效應”)。對于金屬材料，前一周，KS 1 2；對于半導體，KS值主要由電阻率的相對變化決定。實驗表明，在鋼絲拉

9、伸比限值內，電阻的相對變化應與軸向成正比。通常KS在1.83.6范圍內。3-2-1導電材料的電阻效應，3-2-2電位計傳感器，2，電位計傳感器電位計傳感器也稱為可變電阻器傳感器，通過改變電位器接觸位置，將位移轉換為電阻的變化。根據(jù)以下類型的：電阻；l電阻導線長度；a電阻導線橫截面積。如果電阻線直徑和材料是常量，則電阻值取決于導線長度。表達式的阻力值單位為。常用電位計傳感器有直線位移、角度位移和非線性等。3-2-2電位計傳感器，直線位移型：如果測量位移發(fā)生變化，觸點C沿電阻器移動。移動x時，c點和a點之間的阻力值：R=kix傳感器靈敏度：S=dR/dx=ki格式的k單位長度內的阻力值。導線分布均

10、勻時，ki為常數(shù)。此時，傳感器的輸出(電阻)與輸入(位移)呈線性關系。3-2-2電位計傳感器，旋轉電阻器傳感器，其電阻值隨角度變化。敏感度的拐角rad k單位弧度的阻力值。稱為3-2-2電位器傳感器、非線性可變電阻器傳感器或函數(shù)電位器。測量的和筆刷位移X之間存在函數(shù)關系，從而得到測量輸出電阻和輸入的線性關系。如果將R(x)設定為電位器任意瞬時位置(小間隙X)內的電阻，則當電阻位移為X時，總電阻值為：如果用z(x)測量，則它是位移x的函數(shù)，因此要獲得線性輸出，必須滿足已知z(x)。r(，3-2-2電位計傳感器，電阻器傳感器的優(yōu)點是結構簡單，性能穩(wěn)定，使用方便。缺點是受電阻線直徑的限制，所以分辨力

11、不高。要提高分辨率，必須使用更細的電阻線，這種纏繞更難。因此，可變電阻器傳感器的分辨率很難優(yōu)于20m。由于結構上的特性，這個傳感器有更大的噪音。筆刷和阻力元素之間接觸面的變化以及磨損、灰塵附著等導致筆刷在滑動中的接觸阻力不規(guī)則地變化，從而產(chǎn)生噪音?？勺冸娮杵鱾鞲衅饔糜诰€位移、角度位移測量，在測量儀器中用于伺服記錄器或電子電位差計等。，3-2-2電位器傳感器，電阻器傳感器產(chǎn)品，3.2電阻傳感器，實例：重量自動感應-材料設備，3.2電阻傳感器，原理：彈簧-力-位移-電位器-電阻，實例3.2電阻傳感器，實例金屬應變傳感器是使用電阻應變計將應變轉換為電阻變化的傳感器，傳感器由將電阻應變敏感元件粘貼到彈

12、性元件上組成。作用于測量的物理楊怡彈性元件時，彈性元件的變形引起了變形敏感元件的電阻變化，并將電路轉換為電輸出，電變化的大小反映了測量的物理數(shù)量的大小。3-2電阻式傳感器、3-2-3電阻應變計、1、導線應變計由敏感柵1、基座2、罩3、引線4、粘合劑等組成。在這些部分中選擇的材質直接影響應變計的性能。因此，必須根據(jù)使用條件和要求合理選擇。2、3、4、1、否則會影響平衡。)節(jié)距=光柵長度=bl大應變計：5100(200)mm小應變計：11(2)mm等結構：回路(A)和單向(B)，通常至少兩個、一個、一個電阻率高，穩(wěn)定，易于制作小圍欄長度的變異。電阻溫度系數(shù)必須較小?？寡趸芰Ω?，耐蝕性強；可以在工

13、作溫度范圍內保持足夠的抗拉強度。加工性能良好，可拉絲或軋制成箔。容易焊接，引線材料的熱電小。對變異的要求必須根據(jù)實際使用情況合理選擇。3-2-3電阻應變計，(2)底座和罩底座用于保持敏感澆口、引線的幾何形狀和相對位置，罩用于保持敏感澆口和引線的形狀和相對位置，并保護敏感格柵?；鶞实目傞L度稱為基準長度，其寬度稱為基準寬度?；撞牧希耗z水和紙底座，(3)引線是從應變板的敏感網(wǎng)格中引出的細金屬線，直徑為(0.150.2)毫米。引線材料的性能要求：電阻率低，電阻溫度系數(shù)小，抗氧化性能好，焊接方便。大多數(shù)敏感的澆口材料都可以制造引線。3-2-3電阻應變計，(4)粘合劑用于將敏感格柵固定在底座上，將蓋子貼

14、在底座上。使用金屬應變計時，必須使用粘合劑將應變計基準粘貼到零部件表面的特定方向和位置。在元件受力后，可以將表面變形傳遞到應變計的基底和敏感澆口。常用粘合劑分為有機和無機物兩大類。有機粘結劑用于低溫、常溫和中溫。常用的聚丙烯、苯酚裴秀智、有機硅裴秀智、聚酰亞胺等。無機粘結劑用于高溫，多使用磷酸鹽、硅酸鹽、硼酸鹽等。3-2-3電阻應變計，2，箔應變計金屬箔應變計金屬箔應變計使用柵格金屬箔代替柵極線。金屬箔柵欄采用廣角技術制造，適合批量生產(chǎn)。該線均勻，尺寸正確，電阻值一致性好。箔片厚度約110米，散熱，粘合狀態(tài)好，試樣的應變性能好。所以現(xiàn)在使用的多系金屬箔應變計。，3-2-3電阻應變計，3，薄膜應變計是薄膜技術開發(fā)的產(chǎn)物，厚