压磁式传感器

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1、压磁式(又称磁弹式)传感器是一种力－电转换传感器。其基本原理是利用某些铁磁材料的压磁效应。1.压磁效应铁磁材料的压磁效应的具体内容2.压磁式传感器工作原理压磁式传感器的工作原理在压磁材料的中间部分开有四个对称的小孔1、2、3和4，在孔1、2间绕有激励绕组N12，孔3、4间绕有输出绕组N34。当激励绕组中通过交流电流时，铁心中就会产生磁场。若把孔间空间分成A、B、C、D四个区域，在无外力作用的情况下，A、B、C、D四个区域的磁导率是相同的。这时合成磁场强度H平行与输出绕组的平面，磁力线不与输出绕组交链，N34不产

2、生感应电动势，如图b所示。在压力F作用下，如图c所示，A、B区域将受到一定的应力，而C、D区域基本处于自由状态，于是A、B区域的磁导率下降、磁阻增大，C、D区域的磁导率基本不变。这样激励绕组所产生的磁力线将重新分布，部分磁力线绕过C、D区域闭合，于是合成磁场H不再与N34平面平行，一部分磁力线与N34交链而产生感应电动势e。F值越大，与N34交链的磁通越多，e值越大。　压磁式传感器结构由压磁元件1、弹性支架2、传力钢球3组成。 3.压磁元件压磁式传感器的核心是压磁元件，它实际上是一个力-电转换元件。压磁元件常用

3、的材料有硅钢片、坡莫合金和一些铁氧体。最常用的材料是硅钢片。为了减小涡流损耗，压磁元件的铁心大都采用薄片的铁磁材料叠合而成。冲片形状4.压磁传感器的应用     压磁式传感器具有输出功率大、抗干扰能力强、过载性能好、结构和电路简单、能在恶劣环境下工作、寿命长等一系列优点。目前，这种传感器已成功地用在冶金、矿山、造纸、印刷、运输等各个工业部门。例如用来测量轧钢的轧制力、钢带的张力、纸张的张力，吊车提物的自动测量、配料的称量、金属切削过程的切削力以及电梯安全保护等。上一页   下一页讲解例题习题关键词实验动画学件9

4、.4电容式传感器电容式传感器是将被测量（如尺寸、压力等）的变化转换成电容量变化的一种传感器。9.4.1工作原理及类型由物理学可知，在忽略边缘效应的情况下，平板电容器的电容量为（F）（9.22)式中—真空的介电常数，=8.854×10-12F/m；  ε—极板间介质的相对介电系数，在空气中，ε=1；S—极板的遮盖面积（m2）；δ—两平行极板间的距离（m)。上式表明，当被测量δ、S或ε发生变化时，会引起电容的变化。如果保持其中的两个参数不变，而仅改变另一个参数，就可把该参数的变化变换为单一电容量的变化，再通过配套的

5、测量电路，将电容的变化转换为电信号输出。根据电容器参数变化的特性，电容式传感器可分为极距变化型、面积变化型和介质变化型三种，其中极距变化型和面积变化型应用较广。1.     极距变化型电容式传感器极距变化型电容式传感器传感器的灵敏度为（推导过程）结论上一页   下一页9.1传感器技术概论9.2电阻应变传感器9.3电感式传感器9.4电容式传感器9.5压电式传感器9.6磁电式传感器9.7光电式传感器9.8热电式传感器9.9数字式传感器9.10光纤传感器9.11固态图象传感器9.12红外辐射传感器9.13超声波传感器

6、9.14核辐射传感器9.15微型传感器9.16智能传感器9.17传感器的补偿与标定9.4.2电容传感器特点与应用主要优点:(1)输人能量小而灵敏度高。更多(2)电参量相对变化大。更多(3)动态特性好。更多(4)能量损耗小。更多(5)结构简单，适应性好。更多主要缺点:（1）非线性大。 解决办法：利用测量电路。常用的电桥电路如下：电容传感器的电桥电路 结论：电容转换成电压变化也是非线性的。因此，输出与输人之间的关系出现较大的非线性。采用差动式结构非线性可以得到适当改善，但不能完全消除。比例运算放大器电路结论：输出电

7、压与电容传感器间隙成线性关系。（推导过程）（2）电缆分布电容影响大。更多〉>1.     电容式传感器应用举例   电容式传感器广泛应用在位移、压力、流量、液位等的测试中。电容式传感器的精度和稳定性也日益提高，高精度达0.01%电容式传感器已有商品出现，如一种250mm量程的电容式位移传感器，精度可达5μm。（1）电容式测厚仪:测量金属带材在轧制过程中厚度C1、C2工作极板与带材之间形成两个电容，其总电容为C=C1+C2。当金属带材在轧制中厚度发生变化时，将引起电容量的变化。通过检测电路可以反映这个变化，并转换

8、和显示出带材的厚度。（2）电容式转速传感器当齿轮转动时，电容量发生周期性变化，通过测量电路转换为脉冲信号，则频率计显示的频率代表转速大小。设齿数为z,频率为f,则转速为:(4.36)　 9.5压电式传感器 压电式传感器的工作原理是以某些物质的压电效应为基础，它具有自发电和可逆两种重要特性。9.5.1压电效应与压电材料1、压电效应与逆压电效应某些物质，当沿着一定方向对其加力而使其变形时，