材料成型控制工程基础第三章ppt课件.ppt

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1、第3章材料成型控制常用传感器3.1传感器基础3.2电参量型传感器3.3电量型传感器3.4材料成型常用传感器3.1传感器基础3.1.1传感器的概念传感器是“能够感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置”。变换形式只有四种:非电—非电;非电—电;电—电;电—非电变3.1.2传感器的组成传感器主要由敏感元件、转换元件和测量电路三部分组成。各部分作用如下：（1）敏感元件直接感受被测量的变化，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件，是传感器的核心。（2）转换元件将敏感元件输出的物理量转换成适于传输或测量的电信号

2、。（3）测量电路将转换元件输出的电信号进行进一步的转换和处理，如放大、滤波、线性化、补偿等，以获得更好的品质特性，便于后续电路实现显示、记录、处理及控制等功能。3.1.3传感器的分类1.按传感器输入端被测物理量分类（1）机械量：力参量、质量、力、扭矩、应力等。（2）热工量：热量、温度、压力、流速、流量、液位、物位等。（3）物性参量：密度、浓度、粘度、PH值等。（4）光学量：光强、辐射能量等。（5）化学量：气体的组分、液体的组分等。2.按传感器输出端被测物理量分类（1）输出量为电参量（电阻、电感、电容、互感），电阻式、电容式

3、和电感式。（2）输出量为电量（电压、电流、电荷），感应式、压电式、热电式、光电式等。3.按能量关系分类（1）能量转换型：传感器将从被测对象获取的信息能量直接转换成输出信号能量，如热电偶、光电池等。有源型或发生器型。（2）能量控制型：传感器从被测对象获取的信息能量用于调制或控制外部激励源，使外部激励源的部分能量载运信息而形成输出信号。此类传感器必须由外部提供激励源，如电源、光源、声源等，才能输出信号，如R、L、C电参量型传感器。4.按传感器结构参量是否变化分类（1）结构型敏感元件（弹性元件）由弹性元件将力、质量、压力等多种被

4、测信号转换为中间变量，如膜片的变形和应力。（2）物性型传感器依赖物理属性的改变直接将输入信号转换为输出信息。它没有中间转换机构，只有变送器，如测温热电阻、热电偶，它们既是变换器也是传感器。3.1.4传感器的基本特性传感器的基本特性是指系统的输出输入关系特性，即系统输出信号y(t)与输入信号(被测量)x(t)之间的关系1)测量范围(measuringrange)2)量程(span)3)精度(accuracy)4)线性度(linearity)5)灵敏度(sensitivity)6)分辨率和阈值(resolutionandthr

5、eshold)7)重复性(repeatability)8)迟滞(hysteresis)9)稳定性(stability)10)漂移(drift)当传感器的输入信号是常量，不随时间变化(或变化极缓慢)时，其输出输入关系特性称为静态特性。传感器的静态特性主要由下列几种性能来描述。3.2电参量型传感器3.2.1电阻式传感器定义：被测非电量的变化引起电阻器阻值改变的变换元件为电阻式传感器。电阻式传感器类型有三种：（1）利用电刷来回移动，改变电路中电阻器长度L，从而实现电阻值R的改变。电位器式传感器，适用与测量线位移和角位移等参量。（

6、2）利用应力应变使电阻丝产生变形，使电阻丝长度L、截面积A和电阻率ρ均发生改变，从而实现R的改变。电阻应变式传感器，适用于检测应力、应变等参量。（3）利用热或其它物理量使传感器的电阻率发生改变，从而使电阻发生改变。一般适用于检测温度。本文主要介绍四类电阻传感器：电位器式传感器；电阻应变式传感器；热电阻和热敏电阻；气敏电阻传感器。1.电位器式传感器电位器式传感器有四种：旋转电位器，角度传感器，直滑式电位器和位移传感器。电位器式传感器分:线性线绕电位器和非线性线绕电位器。2.电阻应变式传感器电阻应变式传感器是将应变量输入转换为

7、电量输出的变换期间，一般可用于测量力，位移，速度，加速度和扭矩等参量。1）传感器的构成及工作原理传感器的构成：电阻应变片，弹性元件和粘接剂。工作原理:在外力作用下，弹性元件将产生一定应变，使粘接其上的应变片也产生相应的应变，从而使电阻应变片的阻值也发生变化，那么阻值大小反映了力的大小（金属的电阻应变效应）。应变效应：导体或半导体材料在受到外界力(拉力或压力)作用时，将产生机械变形，机械变形会导致其电阻值变化。2)电阻应变片的分类及其构造电阻应变片的基本结构主要由:敏感器件、基片、覆盖片和引出线所组成。分类:电阻丝式应变片，

8、箔式应变片，半导体式应变片。(1)电阻丝式应变片主要形状:U形，V形，H形。(2)箔式应变片与丝式应变片相比，金属箔式应变片具有散热性能好，允许电流大，灵敏度高，寿命长，可制成任意形状，易加工，生产效率高等优点箔式应变片的种类分为：单应力应变片、扭矩应变片和压力传感器应变片三种。(3)半导体式应变片工作